[发明专利]修复多晶硅栅极侧壁刻蚀损伤的方法及栅极的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种修复多晶硅栅极侧壁刻蚀损伤的方法及栅极的制造方法。

背景技术

半导体器件一般采用多晶硅作为栅极的材料。形成栅极的方法通常如下：在半导体衬底上形成栅氧化层；在所述栅氧化层上形成多晶硅层或多晶硅层与其它介质层堆栈结构；光刻并刻蚀所述多晶硅层或多晶硅层与其它介质层的堆栈结构，形成栅极。由于刻蚀过程中采用干法刻蚀，所述干法刻蚀中的等离子体会造成多晶硅栅极侧壁的晶格结构被破坏，从而影响形成的半导体器件的性能。现有修复多晶硅栅极侧壁刻蚀损伤的方法为高温退火氧化或快速热氧化。所述氧化的方法通过将栅极表面暴露于高温的氧气气氛中，在所述多晶硅栅极侧壁表面形成薄氧化层，达到修复被破坏的晶格结构的目的。然而，所述的高温退火氧化或快速热氧化在修复栅极侧壁损伤的同时，也对所述栅极下面的栅氧化层造成影响，引起栅氧化层变厚。如图1所示的剖面示意图，栅极14两侧的栅氧化层12下方的半导体衬底10被氧化，生成氧化层13，所述氧化层13延伸至栅极14的下方，呈“鸟嘴“形状，使得栅极14和半导体衬底10之间的氧化层变厚，影响形成的半导体器件的开启特性和灵敏度。

专利号为US 6794313 B1的美国专利公开了一种对多晶硅栅极侧壁的氧气等离子体处理方法。图2至图5为所述美国专利公开的方法的各步骤相应结构的剖面示意图。如图2所示，在半导体衬底10上依次形成栅氧化层12、多晶硅层14和硬掩膜层16；接着，通过光刻刻蚀在所述硬掩膜层16上形成栅极图案，如图3所示，以所述硬掩膜层16作为刻蚀阻挡层，刻蚀掉部分所述多晶硅层14；如图4所示，用氧气等离子体20对刻蚀后剩余的多晶硅层14表面进行氧化处理，形成氧化层22；如图5所示，以所述硬掩膜层16为刻蚀阻挡层，继续刻蚀所述多晶硅层14，并执行所述氧气等离子体处理工艺。随着所述刻蚀和氧气等离子体处理工艺的进行，所述氧化层22沿着所述暴露出的多晶硅层14的侧壁向下生长，直至与所述栅氧化层12接触。该方法通过在刻蚀所述多晶硅层14形成栅极的过程中引入氧气等离子体处理工艺，对多晶硅栅极的侧壁进行氧化处理，然而该方法需要多步刻蚀和等离子体氧化处理工艺，使得刻蚀工艺减缓，工艺复杂化。

发明内容

本发明提供一种修复多晶硅栅极侧壁刻蚀损伤的方法及栅极的制造方法，该方法工艺简单，并能够避免在修复栅极侧壁刻蚀损伤时对栅氧化层的影响。

本发明提供的一种修复多晶硅栅极侧壁刻蚀损伤的方法，包括：

提供具有多晶硅栅极的半导体衬底；对所述栅极执行原位生成水蒸气氧化工艺，在所述栅极侧壁形成氧化层；在所述栅极侧壁形成侧壁层。

可选的，所述原位生成水蒸气氧化工艺中氧气流量为1至15slm，氢气的流量为0.1至10slm。

可选的，所述原位生成水蒸汽氧化工艺中用氮气或惰性气体作为稀释气体。

可选的，所述原位生成水蒸气氧化工艺的温度为800至1200度。

可选的，所述原位生成水蒸气氧化工艺中环境的压力为5至20Torr。

可选的，所述形成的氧化层厚度小于10nm。

本发明还提供一种栅极的制造方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成栅氧化层；在所述栅氧化层上形成多晶硅层和金属硅化物层；在所述金属硅化物层上形成硬掩膜层；图形化并刻蚀所述多晶硅层和金属硅化物层，形成栅极；对所述栅极执行原位生成水蒸气氧化工艺，在所述栅极侧壁形成氧化层；在所述栅极侧壁形成侧壁层。

可选的，所述原位生成水蒸气氧化工艺中氧气流量为1至15slm，氢气的流量为0.1至10slm。

可选的，所述原位生成水蒸气氧化工艺的温度为800至1200度。

本发明还提供一种栅极的制造方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成栅氧化层；在所述栅氧化层上依次形成第一多晶硅层、介质层和第二多晶硅层；图形化并刻蚀所述第一多晶硅层、介质层和第二多晶硅层，形成栅极；对所述栅极执行原位生成水蒸气氧化工艺，在所述栅极侧壁形成氧化层；在所述栅极侧壁形成侧壁层。

可选的，所述介质层为氧化硅、氮化硅中的一种或组合。

可选的，所述原位生成水蒸气氧化工艺的温度为800至1200度。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：