[发明专利]半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及半导体器件的制造方法。

背景技术

光致抗蚀剂(Photo Resist)简称光刻胶或抗蚀剂，指光照后能改变抗蚀能力的高分子化合物。光致抗蚀剂是光敏材料，在某些半导体制造工艺中，在处理器件(例如半导体晶片)上形成光致抗蚀剂层，经过光刻后形成图案化光致抗蚀剂，显露出未被光致抗蚀剂覆盖的表面，未移除光致抗蚀剂下面的表面仍然受到光致抗蚀剂的保护。对未被覆盖的表面以及剩余的光致抗蚀剂执行诸如蚀刻、沉积以及离子注入等半导体工艺。在执行一个或一个以上半导体工艺后，在剥离操作中将剩余的光致抗蚀剂移除。灰化(Ashing)工艺是去除光致抗蚀剂的常用技术。

随着器件继续缩小到65nm及以下，LDD(Lightly Doped Drain，轻掺杂漏极)工艺的灰化工艺除了考虑光致刻蚀剂去除能力，在薄膜损失(loss)控制方面也吸引了更多的关注。例如，在LDD工艺中，薄膜损失包括Si(硅)、SiGe(硅锗)、氮化硅偏移间隔物(OffsetSpacer)、氮化硅间隔物(Spacer)薄膜损失等多个方面。

传统的灰化工艺采用氧气(O₂)等离子体。其存在的主要问题包括Si凹陷(Recess)和薄膜属性改变，可能导致LDD光刻图案化混乱(scrumming)，因此很难满足现代(current)工艺要求。

为此，已经开发出利用包含氢气和氮气的混合气体产生等离子体进行灰化处理的技术。这种工艺虽然降低了硅损耗，但是它依然存在氮化硅偏移间隔物损失等一些负面影响。目前的混合气体中氢气的比例通常大约为4％，氮气大约为96％。在比45nm更为精细的技术中为了更少的Si损失要求更高的H₂比率，例如10％。届时，氮化硅间隔损失将更加严重。

图1是采用氧气的灰化工艺和采用H₂/N₂混合气体的灰化工艺的效果比较示意图，其中，左边(a)示出采用氧气的灰化工艺后的效果图，右边(b)示出采用H₂/N₂混合气体的灰化工艺后的效果图。在LDD注入后的光致抗蚀剂剥离中采用富含氧气的灰化没有产生残留物，但是它的Si凹陷情况不令人满意。LDD循环中总的Si凹陷将大于15埃。采用富含H₂/N₂混合气体的灰化也没有产生残留，而且产生更少的Si凹陷(比富含O₂的灰化小～8埃)，但是，由于Si-和H-之间的反应导致氮化硅偏移间隔损失非常厉害，氮化硅偏移间隔被去除，如(b)中圈中所示。

图2示出了氧气与H2/N2混合气体的比率对PMOS和NMOS的偏移间隔关键尺寸(Critical Dimension)的影响。如图2所示，当氧气对H₂/N₂混合气体的比率越高，PMOS和NMOS的偏移间隔关键尺寸的缩小越少。

发明内容

本发明的一个方面的目的是提供一种半导体器件制造方法，能够减少灰化过程中硅和氮化硅的损失。

根据本发明的一个方面，提供一种半导体器件的制造方法，包括：将半导体衬底送入灰化室，所述半导体衬底上形成有栅极、栅极侧壁氮化硅偏移间隔物或栅极侧壁氮化硅间隔物，所述半导体衬底上残留有光致抗蚀剂；将包含氘气(D₂)的混合气体或包含氚气(T₂)的混合气体引入到所述灰化室，通过等离子化的所述混合气体对所述光致抗蚀剂进行灰化。

优选地，所述包含氘气的混合气体为包含氘气和氮气(N₂)的混合气体、或包含氘气和惰性气体的混合气体；所述包含氚气的混合气体为包含氚气和氮气的混合气体、或包含氚气和惰性气体的混合气体。

优选地，所述氘气在所述包含氘气的混合气体中的体积比率为1％-20％，所述氚气在所述包含氚气的混合气体中的体积比率为1％-20％。

优选地，所述包含氘气的混合气体或所述包含氚气的混合气体中还包括氧气。

优选地，所述氧气在所述包含氘气的混合气体或所述包含氚气的混合气体中的体积比率为1％-50％。

优选地，灰化的温度为150-300℃，压力为300毫托至2托，所述氘气或氚气的体积流速为1000-2000sccm。