[发明专利]在晶圆上制造栅极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及芯片制造技术，特别涉及一种在晶圆上制造栅极的方法。

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展，集成电路制造工艺已经进入深亚微米时代，比如65纳米或更小，半导体器件的尺寸和隔离半导体器件的隔离结构亦随之缩小；在通过光刻胶开出的窗口对晶圆进行干法刻蚀时，窗口之间的空隙也越来越小，这给采用干法刻蚀制造晶圆上的栅极带来了困难。

图1a～图1c为现有技术采用干法刻蚀制造晶圆上的栅极过程的结构简化剖面图，具体地，

首先，如图1a，在晶圆的栅氧化层10采用化学气相沉积(CVD，ChemicalVapor deposition)方法沉积多晶硅层20作为栅极；

在这个步骤中，栅氧化层10下层为晶圆的衬底；

其次，在多晶硅层20上涂抹光刻胶层后，按照需要的掩模板图案进行曝光和显影后，得到图1b所示的结构，包括晶圆的栅氧化层10、多晶硅层20和经过显影的光刻胶层30；

在这里，可以称为图案化多晶硅层20；

再次，进行刻至终点的主刻蚀，将没有被图案覆盖的多晶硅层20刻蚀掉，得到图1c所示的结构；

在这个步骤中，为了在对多晶硅层刻蚀时保证不损伤晶圆的栅氧化层，即不使晶圆的栅氧化层形成凹陷点，使用终点检测方法。终点检测方法通过检测刻蚀速率的变化、在刻蚀中被去除的腐蚀产物类型或在刻蚀反应室中气体放电中活性反应剂的变化来确定是否停止刻蚀；

具体说明，可以使用终点检测方法中的光发射谱方式实现主刻蚀，即在刻蚀过程中，在刻蚀反应室中对被激发的原子或分子所发出的不同光进行光发射谱分析，从而检测出多晶硅层已经被刻蚀完，并进行了晶圆的栅氧化层的刻蚀，停止主刻蚀；

在进行主刻蚀中，使用的主刻蚀气体可以为氟化硅(SiF₄)、氯化硅(SiCl₄)或溴化硅(SiBr₄)等，等到主刻蚀后将主刻蚀气体抽走。

再次，进行过刻蚀，去除主刻蚀残留物；

在这个步骤中，不需要像主刻蚀过程那样采用终点检测方法确定是否停止过刻蚀，由于剩余的残留物不是很多，可以采用设定较少时间去除刻蚀残留物。

最后，采用灰化方法和全湿法去胶方法去除经过显影的光刻胶层30，最终得到栅极。

在这个过程中，由于作为栅极的多晶硅比较难以刻蚀，所以在主刻蚀过程中需要仔细且精密。为了不损伤晶圆的栅氧化层，不造成晶圆的栅氧化层的多个凹陷点，要保证刻蚀多晶硅层的刻蚀速率比刻蚀晶圆的栅氧化层的速率要高很多，即采用高选择比的刻蚀工艺进行，这样才能在采用终点检测方法检测得到停止主刻蚀时，还没有对晶圆的栅氧化层进行过度刻蚀。当然，在进行过刻蚀中，所采用的选择比更高于主刻蚀所采用的选择比，保证对晶圆的栅氧化层不损坏。

目前，提高多晶硅层对晶圆的栅氧化层刻蚀速率的选择比，从而在主刻蚀多晶硅层不损伤晶圆的栅氧化层，可以通过更改刻蚀气体或在刻蚀反应室中减少轰击离子能量的方法来完成，其中，更改刻蚀气体，即将传统采用的氟基气体更改为能够提高选择比的SiF₄、SiCl₄或SiBr₄，减少轰击离子能量可以避免在刻蚀时溅射掉晶圆的栅氧化层。但是，采用这种方法虽然可以提高多晶硅层对晶圆的栅氧化层刻蚀速率的选择比，但是主刻蚀过程仍然是采用终点检测方法检测到已刻蚀晶圆的栅氧化层时才停止的，所以无法避免对晶圆的栅氧化层的凹陷损伤。如图2所示，图2为晶圆栅极制造后的平面结构示意图，可以看出，图中的晶圆的栅氧化层上有很多的凹陷点，使得最终得到的有源区域(AA，Active area)存在很多凹陷点，造成AA的断路，使得最终得到的集成电路的性能降低，从而导致可靠性问题和器件失效。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种在晶圆上制造栅极的方法，该方法能够保证在制造栅极过程中，避免对晶圆栅氧化层的损伤。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：

一种在晶圆上制造栅极的方法，其特征在于，在晶圆的栅氧化层上沉积作为栅极的多晶硅层之前，沉积掺杂的多晶硅层，该方法还包括：

图案化多晶硅层后，采用终点检测方法主刻蚀多晶硅层，去除没有被图案覆盖的多晶硅层；

对掺杂的多晶硅层进行过刻蚀，去除没有被图案覆盖的掺杂多晶硅层，得到栅极。

所述对掺杂的多晶硅层进行过刻蚀时，还去除主刻蚀的残留物。

所述掺杂的多晶硅层厚度为沉积的多晶硅层厚度的百分之五到百分之十五。