CN102655082A - 一种成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法 - Google Patents

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郑春生
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Abstract

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法。本发明提出一种成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，通过采用高温氧化或高温炉管工艺形成的第一氧化物层和单层无定形碳形成的层叠结构，有助于提高后续无定形碳层和基底的附着，并采用较大关键尺寸进行曝光和干法刻蚀，最后进行切割成型工艺，能有效的降低干法刻蚀对活性区造成的凹陷，从而增大产品的良率，节约工艺成本，且工艺简单易操作。

Description

一种成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路的制造领域，尤其涉及一种成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法。
背景技术
随着工艺节点缩至45纳米及其以下，为满足器件尺寸缩小而引发的新 要求，金属栅极被广泛应用。 
　如中国专利（授权公告号为CN 101593686）公开了一种金属栅极形成方法，包括：在基底上形成栅介质层；在所述栅介质层上形成图形化的非晶碳层；形成环绕所述图形化的非晶碳层的侧墙；形成覆盖所述图形化的非晶碳层及侧墙的层间介质层；平坦化所述层间介质层并暴露所述图形化的非晶碳层；采用氧气灰化工艺去除所述图形化的非晶碳层，在所述层间介质层 内形成沟槽；形成填充所述沟槽且覆盖所述层间介质层的金属层。
　实践中，由于目前形成的层叠结构对于后续无定形碳层和基底的附着力不够，且干法刻蚀工艺会对活性区造成一定的凹陷（recess），从而易造成产品良率的降低。
发明内容
本发明公开了一种成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其中，包括以下步骤：
步骤S1：在一半导体结构的上表面反应生成缓冲氧化物层；
步骤S2：沉积无定形碳层覆盖所述缓冲氧化物层的上表面；
步骤S3：沉积介电质抗反射层覆盖所述无定形碳层的上表面后，旋涂光刻胶覆盖所述介电质抗反射层的上表面；
步骤S4：采用较大关键尺寸进行曝光、显影后，去除多余光刻胶形成光阻，并以所述光阻为掩膜刻蚀所述介质抗反射层至所述无定形碳层；
步骤S5：以剩余介质抗反射层为掩膜部分刻蚀所述无定形碳层，所剩余介质抗反射层被消耗完，形成剩余无定形碳层；
步骤S6：在氧气等离子体环境条件下，对剩余无定形碳层进行成型工艺，形成栅极后，去除暴露的缓冲氧化物层。
上述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其中，所述半导体结构包括设置在硅衬底上的浅沟槽、N阱和P阱。
上述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其中，采用高温氧化工艺或高温炉管工艺反应生成所述缓冲氧化物层。
上述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其中，采用等离子体增强化学气相沉积工艺沉积所述无定形碳层。
上述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其中，所述介质抗反射层的材质为SiON。
上述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其中，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述介质抗反射层。
上述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其中，采用一次干法刻蚀成型工艺刻蚀所述介质抗反射层和部分刻蚀所述无定形碳层。
上述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其中，采用湿法刻蚀工艺去除暴露的缓冲氧化物层。
上述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其中，所述光阻至少为两个。
上述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其中，至少一光阻位于所述N阱正上方，至少一光阻位于所述P阱正上方。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，通过采用高温氧化或高温炉管工艺形成的缓冲氧化物层和单层无定形碳形成的层叠结构，有助于提高后续无定形碳层和基底的附着，并采用较大关键尺寸（CD）进行曝光和干法刻蚀，最后进行切割成型工艺，能有效的降低干法刻蚀对活性区造成的凹陷（recess），从而增大产品的良率，节约工艺成本，且工艺简单易操作。
附图说明
图1-8是本发明成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法的结构流程示意图。
具体实施方式  
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
图1-8是本发明成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法的结构流程示意图。
如图1-8所示，本发明成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，首先，采用高氧化工艺或高温炉管工艺，在设置有N阱（N-well）2、P阱（P-well）和浅沟槽（STI）4的硅衬底1上反应生成缓冲氧化物层（buffer oxide）5；其中，该缓冲氧化物层5覆盖N阱（N-well）2、P阱（P-well）和浅沟槽（STI）4的上表面；由于该缓冲氧化物层5的存在能有助于后续工艺中无定形碳层和基底之间的附着力，能极大的提高产品的良率，且部分该缓冲氧化物层5将作为栅极氧化物保留下来。
其次，采用等离子体增强化学气相沉积（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ，简称PECVD）工艺沉积无定形碳层6，该无定形碳层6覆盖缓冲氧化物层5的上表面。
之后，沉积介质抗反射层（dielectric Anti-reflective coating，简称DARC）7即SiON薄膜，以覆盖无定形碳层6的上表面；旋涂光刻胶8覆盖介质抗反射层7的上表面，采用较大关键尺寸（CD）进行曝光、显影后，去除多余光刻胶，以形成分别位于N阱2和P阱上方的光阻81、82。
然后，以光阻81、82为掩膜采用干法刻蚀（dry etching）工艺刻蚀介质抗反射层7至无定形碳层6，形成剩余介质抗反射层71、72；并以剩余介质抗反射层71、72为掩膜部分刻蚀无定形碳层6，剩余介质抗反射层71、72在刻蚀工艺中被消耗完后，形成剩余无定形碳层63；也可采用一次干法刻蚀成型工艺刻蚀介质抗反射层7和部分刻蚀无定形碳层6。
最后，在氧气（O2）等离子体环境条件下，对剩余无定形碳层63进行成型（Trim）工艺，形成栅极61、62后，采用湿法刻蚀工艺去除暴露的缓冲氧化物层，分别于栅极61、62下方形成栅极氧化物层51、52。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，通过采用高温氧化或高温炉管工艺形成的缓冲氧化物层和单层无定形碳形成的层叠结构，有助于提高后续无定形碳层和基底的附着，并采用较大关键尺寸（CD）进行曝光和干法刻蚀，最后进行切割成型工艺，能有效的降低干法刻蚀对活性区造成的凹陷（recess），从而增大产品的良率，节约工艺成本，且工艺简单易操作。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (10)

1.一种成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：在一半导体结构的上表面反应生成缓冲氧化物层；
步骤S2：沉积无定形碳层覆盖所述缓冲氧化物层的上表面；
步骤S3：沉积介电质抗反射层覆盖所述无定形碳层的上表面后，旋涂光刻胶覆盖所述介质抗反射层的上表面；
步骤S4：采用较大关键尺寸进行曝光、显影后，去除多余光刻胶形成光阻，并以所述光阻为掩膜刻蚀所述介质抗反射层至所述无定形碳层；
步骤S5：以剩余介质抗反射层为掩膜部分刻蚀所述无定形碳层，所剩余介质抗反射层被消耗完，形成剩余无定形碳层；
步骤S6：在氧气等离子体环境条件下，对剩余无定形碳层进行成型工艺，形成栅极后，去除暴露的缓冲氧化物层。
2.根据权利要求1所述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其特征在于，所述半导体结构包括设置在硅衬底上的浅沟槽、N阱和P阱。
3.根据权利要求2所述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其特征在于，采用高温氧化工艺或高温炉管工艺反应生成所述缓冲氧化物层。
4.根据权利要求3所述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其特征在于，采用等离子体增强化学气相沉积工艺沉积所述无定形碳层。
5.根据权利要求4所述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其特征在于，所述介电质抗反射层的材质为SiON。
6.根据权利要求5所述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述介质抗反射层。
7.根据权利要求6所述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其特征在于，采用一次干法刻蚀成型工艺刻蚀所述介质抗反射层和部分刻蚀所述无定形碳层。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其特征在于，采用湿法刻蚀工艺去除暴露的缓冲氧化物层。
9.根据权利要求8所述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其特征在于，所述光阻至少为两个。
10.根据权利要求9所述的成型无定形碳牺牲栅极的基体的制备方法，其特征在于，至少一光阻位于所述N阱正上方，至少一光阻位于所述P阱正上方。
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