[发明专利]形成栅极结构侧墙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种形成栅极结构侧墙的方法。

背景技术

在1微米以下的半导体生产工艺中一般都会使用侧墙的结构，侧墙一般用来环绕多晶硅栅极，防止更大剂量的源/漏注入过于接近的沟道从而导致发生源/漏穿通(punch through)。

现有技术公开一种形成侧墙的技术方案，参照图1至2所示。首先参照图1，提供半导体衬底11，所述半导体衬底11上形成有栅介质层和栅极构成的栅极结构12、形成于栅极结构12上和两侧的侧墙层13，所述栅极结构12两侧的半导体底11中还形成有源/漏延伸区，在此为了简化图示，未示出。所述侧墙层13采用绝缘介质材料制备，厚度可以为500埃至800埃，在实际半导体工艺中所述侧墙层13一般包括氧化硅层和覆盖氧化硅层的氮化硅层。

参照图2，对侧墙层13进行刻蚀，该刻蚀步骤包括两个步骤：首先，采用第一刻蚀气体进行第一刻蚀，所述第一刻蚀气体为CF₄、CHF₃、O₂和Ar，体积比为40∶80∶20∶250，该步骤中主要刻蚀半导体衬底11和栅极结构12顶部的侧墙层13中的氮化硅层，一般情况下，该步骤不会把导体衬底11和栅极结构12顶部的侧墙层13中的氮化硅层完全去除干净，使栅极结构12两侧的侧墙层形成“D”形状；接着，采用第二刻蚀气体进行第二刻蚀，所述第二刻蚀气体为CH₃F、O₂和Ar，体积比为20∶80∶100。该第二刻蚀步骤中，一方面要刻蚀第一刻蚀步骤中的未去除到位的栅极结构12侧壁上的侧墙层13中的氮化硅层(即栅极结构12两侧与半导体衬底相接触位置处的侧墙层13中的氮化硅层)至预定尺寸，同时还要除去半导体衬底11和栅极结构12顶部残留的侧墙层13中的氮化硅层，直至去除栅极结构顶部的侧墙层13，经过第二刻蚀后，所述侧墙层13变成13a，于是获得了500埃至800埃“D”形状的侧墙。

在申请号为200610071764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。

但是上述方法存在的问题是：由于刻蚀通常采用的是不用掩膜的各向异性刻蚀，刻蚀方向沿垂直于半导体衬底方向，由于栅极结构侧壁上的侧墙层沿垂直于半导体衬底方向的厚度，远大于半导体衬底上和栅极结构顶部的侧墙层厚度，因此在刻蚀去除栅极结构顶部和半导体衬底上的侧墙层后，栅极结构侧壁上的侧墙层仅仅顶部被刻蚀，因此形成D型的栅极侧墙。但是由于半导体制造工艺存在偏差，因此当形成侧墙层的时候厚度大于目标值，这样如果还采用现有的形成栅极结构侧墙的方法形成的栅极侧墙，沿垂直于栅极结构侧壁方向的厚度会大于目标值，这样就会影响后续制造形成的半导体器件的质量。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种侧墙的形成方法提高栅极侧墙沿垂直于栅极结构侧壁方向的厚度的精确度。

为了解决上述问题，本发明提供了一种形成栅极结构侧墙的方法，包括步骤：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有栅极结构、覆盖栅极结构和半导体衬底的侧墙层；

刻蚀栅极结构侧壁上的侧墙层，直到所述侧墙层沿垂直于栅极结构侧壁方向的厚度达到预定尺寸；

刻蚀所述覆盖栅极结构和半导体衬底的侧墙层，直到栅极结构顶部和半导体衬底上的侧墙层被去除。

优选的，所述刻蚀栅极结构侧壁上的侧墙层步骤之前还包括：

对所述侧墙层的厚度进行测量，根据所述侧墙层的厚度确定需要刻蚀去除的栅极结构侧壁上的侧墙层厚度。

优选的，对所述侧墙层的厚度进行测量为：测量栅极结构侧壁上的沿垂直于栅极结构侧壁方向的侧墙层的厚度。

优选的，所述测量利用光学关键尺寸(OCD)测量。

优选的，所述刻蚀栅极结构侧壁上的侧墙层的步骤为各向同性刻蚀。

优选的，所述刻蚀栅极结构侧壁上的侧墙层的参数为：腔室压强0mt至5mt，电源功率200V至1000V，偏置电压0V至100V，刻蚀气体的流量为100sccm至500sccm。

优选的，刻蚀气体包括CF₄、CHF₃、CH₂F₂、CH₃F、C₄F₈或者C₅F₈中的一种或其组合。

优选的，刻蚀气体还包括惰性气体。