[发明专利]栅极及NMOS晶体管的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及栅极及NMOS晶体管的制作方法。

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件为了达到更快的运算速度、更大的数据存储量以及更多的功能，集成电路晶片朝向更高的元件密度、高集成度方向发展，半导体器件的栅极尺寸变得越来越细且长度变得较以往更短。

在现有技术中，MOS晶体管的栅极的形成以图案化光刻胶层为掩膜，采用干法蚀刻法刻蚀栅介电层上的硬掩膜层和多晶硅层，形成栅极，由于在刻蚀过程中，光刻胶层与干法蚀刻气体反应，使栅极两侧产生聚合物层，影响栅极长度，因此需要去除聚合物层以恢复栅极长度。

现有在形成栅极的工艺中去除聚合物层的过程，如图1所示，在半导体衬底100上形成栅介电层102，所述形成栅介电层102的方法为热氧化法或化学气相沉积法；用化学气相沉积法在栅介电层102上沉积多晶硅层104；用物理气相沉积或化学气相沉积方法在多晶硅层104上形成硬掩膜层106，所述硬掩膜层106的材料为氮化硅或氮氧化硅等，用以在刻蚀过程中保护多晶硅层104；用旋涂法在硬掩膜层106上形成光刻胶层108，经过曝光显影工艺，在光刻胶层108上形成与后续形成的源/漏极位置对应的开口109。

如图2所示，以光刻胶层108为掩膜，沿开口109，用干法蚀刻法刻蚀硬掩膜层106和多晶硅层104至露出栅介电层102，形成栅极104a，由于在刻蚀过程中，光刻胶层与干法蚀刻气体反应，使栅极104a两侧产生厚度为2nm～8nm的聚合物层110；灰化法去除光刻胶层108。

如图3所示，用湿法酸洗将聚合物层110去除，露出栅极104a。

如图4所示，用湿法蚀刻法去除硬掩膜层106，具体为酸蚀法，采用的酸蚀溶液为磷酸。

在申请号为200410093459的中国专利申请中，还可以发现更多与上述技术方案相关的信息，形成栅极结构的方法。

现有在形成栅极过程中，在对硬掩膜层进行刻蚀的时候，由于栅极两侧没有膜层保护，对栅极也会产生一定的腐蚀，并且栅极中多晶硅的均匀性不好，栅极经过腐蚀后，边缘产生凹陷，从而会影响器件特性。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种栅极及NMOS晶体管的制作方法，防止栅极边缘产生凹陷。

为解决上述问题，本发明提供一种栅极的制作方法，包括：提供依次带有栅介电层、多晶硅层、硬掩膜层及图案化光刻胶层的半导体衬底；以光刻胶层为掩膜，刻蚀硬掩膜层和多晶硅层至露出栅介电层，形成栅极，所述栅极两侧形成有聚合物层；依次去除光刻胶层和硬掩膜层后，去除聚合物层。

可选的，所述去除硬掩膜层的方法为湿法蚀刻法。所述湿法蚀刻法采用的溶液为磷酸，浓度为98％。

可选的，所述去除光刻胶层的方法为灰化法。所述灰化法所需的温度为240℃～280℃。

可选的，所述聚合物层是由光刻胶层与刻蚀气体反应形成。所述聚合物层的材料为碳氢氯化合物和氟硅氧化合物。去除聚合物层的方法为湿法酸洗。所述酸洗溶液为氢氟酸、氢氧化铵和双氧水组合。

本发明提供一种NMOS晶体管的制作方法，包括：提供依次带有栅介电层、多晶硅层、硬掩膜层及图案化光刻胶层的半导体衬底；以光刻胶层为掩膜，刻蚀硬掩膜层和多晶硅层至露出栅介电层，形成栅极，所述栅极两侧形成有聚合物层；依次去除光刻胶层和硬掩膜层后，去除聚合物层；在栅极两侧形成侧墙；在栅极两侧的半导体衬底内形成源/漏极。

可选的，所述去除硬掩膜层的方法为湿法蚀刻法。所述湿法蚀刻法采用的溶液为磷酸，浓度为98％。

可选的，所述去除光刻胶层的方法为灰化法。所述灰化法所需的温度为240℃～280℃。

可选的，所述聚合物层包括是由光刻胶层与刻蚀气体反应形成。所述聚合物层的材料为碳氢氯化合物和氟硅氧化合物。去除聚合物层的方法为湿法酸洗。所述酸洗溶液为氢氟酸、氢氧化铵和双氧水组合。

与现有技术相比，上述方案具有以下优点：在去除硬掩膜层后再去除聚合物层，由于聚合物层在去除硬掩膜层过程中对栅极两侧的保护，使栅极不因均匀性问题而被破坏，保持完整。

附图说明

图1至图4是现有工艺制作栅极的示意图；

图5是本发明制作栅极的具体实施方式流程图；

图6至图9是本发明制作栅极的实施例示意图；

图10是本发明制作NMOS晶体管的具体实施方式流程图；

图11至图14是本发明制作NMOS晶体管的实施例示意图。

具体实施方式