[发明专利]半导体器件栅极残留最大允许值确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种确定半导体器件栅极残留最大允许值确定方法。 

背景技术

传统的半导体存储器的器件结构例如申请号为03145409的中国专利提供的存储器结构，如图1所示，半导体衬底1上依次形成有栅极介电层2和栅极3，所述栅极介电层2为二氧化硅或者氧化硅-氮化硅-氧化硅层等，所述栅极3为多晶硅层。在栅极3两侧的半导体衬底1内形成有源漏极5。 

所述半导体器件的制作方法通常是先在半导体衬底1上形成覆盖半导体衬底1的栅极介电层2和栅极3，然后在栅极3上形成光刻胶层，并通过曝光显影的方法形成光刻胶开口，所述光刻胶开口暴露出的栅极3即为需要刻蚀去除的栅极3部分，随后，以光刻胶为掩膜，刻蚀栅极3和栅极介电层2，在刻蚀栅极3以及栅极介电层2的工艺过程中，由于曝光、显影的光偏移问题，以及对刻蚀工艺的控制等原因，会在栅极3的底部与栅极介电层2接触的部分形成栅极材料的残留(poly footing)。这些残留的栅极材料的形状、尺寸会随着对栅极的曝光、显影工艺以及刻蚀工艺的不同而不同，在半导体器件的制作工艺中，由于刻蚀设备以及刻蚀工艺的限制，这种栅极材料的残留是不可完全消除的，而且，残留的栅极材料的大小和尺寸是不可完全控制的。 

随着半导体制造技术的飞速发展，半导体芯片朝向更高的器件密度、高集成度方向发展，因此，半导体器件的尺寸也越做越小，器件的沟道长度愈来愈短，对半导体器件制作工艺的要求也越来越严格。在半导体器件的临界尺寸进入65nm以后，刻蚀栅极材料形成栅极的工艺中栅极材料的残留对器件的性能影响变得越来越严重，因此，必须严格工艺栅极材料的刻蚀工艺，控制栅极材料的残留量以及残留的栅极材料的尺寸，而由于栅极材料刻蚀工艺中残留的这种栅极材料的形状和尺寸都不确定，导致无法设定统一的误差标准对栅极材料残留的形状和尺寸进行控制，导致半导体器件在最后的电性能测试过程中电性能差别较大，产品良率降低。 

因此，如何在半导体器件的栅极材料刻蚀过程中设定允许的最大栅极材料残留误差并对刻蚀工艺进行规范和控制变得愈加迫切和重要。 

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是半导体器件栅极材料的刻蚀过程中会产生栅极材料的残留，这种残留的栅极材料的形状和大小各不相同，无法设定统一的误差标准的缺陷，所述误差标准可用于对刻蚀工艺进行控制。 

本发明提供一种半导体器件栅极残留最大允许值确定方法，包括如下步骤： 

根据栅极残留在沟道长度方向和栅极厚度方向的尺寸关系，建立栅极残留的形状模型； 

根据栅极残留的形状模型计算栅极残留在沟道长度方向和栅极厚度方向的尺寸取不同值时的半导体器件的电性能参数，并得到栅极残留在沟道长度方向和栅极厚度方向的尺寸与半导体器件电性能参数的关系； 

挑选栅极残留在沟道长度方向和栅极厚度方向的尺寸为零时的半导体器件的电性能参数为标准值，并设定存在栅极残留时半导体器件的电性能参数允许的最大波动范围为(±X％×标准值)； 

根据栅极残留在沟道长度方向和栅极厚度方向的尺寸与半导体器件电性能参数的关系，分别计算半导体器件的电性能参数为(1±X％)×标准值时对应的栅极残留在沟道长度方向和栅极厚度方向的尺寸； 

选定上步所述尺寸中的最小值作为栅极残留的最大允许值。 

其中，所述栅极残留的形状模型为： 

模型a)：栅极残留在沟道长度方向的尺寸标记为La，栅极残留在栅极厚度方向的尺寸标记为Ha，则Ha大于La； 

模型b)：栅极残留在沟道长度方向的尺寸标记为Lb，栅极残留在栅极厚度方向的尺寸标记为Hb，则Hb等于Lb； 

模型c)：栅极残留在沟道长度方向的尺寸标记为Lc，栅极残留在栅极厚度方向的尺寸标记为Hc，则Hc小于Lc。 

其中，所述半导体器件电性能参数为半导体器件的Idsat。 

其中，所述半导体器件电性能参数为半导体器件的Idsat和Vthlin。 

其中，所述半导体器件电性能参数为半导体器件的Idsat，Vthlin和Leff。 

其中，所述半导体器件电性能参数为半导体器件的Idsat，Vthlin和Cgd0。 

其中，所述半导体器件电性能参数为半导体器件的Idsat，Vthlin，Leff和Cgd0。 

所述X值为0至20，较好的为5。 

与现有技术相比，本发明具有以下优点：