[发明专利]一种半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，具体而言涉及一种用于FinFet多晶硅栅极的图形化方法。

背景技术

现有的互补金属氧化物半导体（CMOS）晶体管是二维的，随着沟道尺寸的不断缩小，与短沟道效应有关的问题越来越难以克服。因此，芯片制造商正在开发具有更高功效的三维立体式的晶体管，例如鳍式场效应晶体管（FinFet），其可以更好地适应器件尺寸按比例缩小的要求。在FinFet中，直立在绝缘体上硅（SOI）上的鳍形沟道（Fin）取代了传统CMOS中的平面沟道，由于Fin所造成的台阶高度，导致对多晶硅栅极的图形化具有更大的挑战性。所述多晶硅栅极的台阶高度将会影响光刻的工艺窗口。

现有的FinFet多晶硅栅极图形化技术通常采用APF（Advanced Patterning Film）作为硬掩膜层，这是因为APF具有优良的物理性能，能够提供高蚀刻选择比和低线边缘粗糙度（LER）。但是APF是通过共形CVD工艺沉积的，其表面不平坦，之后在APF上通过CVD工艺沉积的介电抗反射涂层（DARC）的表面仍是不平坦的，从而增加光刻的难度。如果采用旋涂有机材料层的方法来代替DARC的沉积可以使晶圆表面平坦化，但是这种通过旋涂工艺涂覆的有机材料层的物理性能较差，在形成具有高深宽比的结构时容易垮塌，影响栅极图形化的效果。

因此，需要提出一种方法，既能保证晶圆表面的平坦，又不影响栅极图形化的效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种半导体器件的制造方法，包括：提供晶体管结构，所述晶体管结构包括形成在硅基体上的掩埋氧化物层、形成在所述掩埋氧化物层上的鳍形沟道、形成在所述鳍形沟道和掩埋氧化物层上的栅极材料层、以及形成在所述栅极材料层上的氧化物层；在所述氧化物层上形成APF层；在所述APF层上形成有机材料层；在所述有机材料层上形成覆盖层；在所述覆盖层上依次形成底部抗反射涂层和光刻胶，对所述栅极材料层进行图形化处理。

进一步，对所述栅极材料层进行图形化处理的图形转移层包括所述APF层和有机材料层。

进一步，采用共形CVD沉积工艺形成所述APF层。

进一步，采用旋涂工艺形成所述有机材料层。

进一步，所述有机材料层的厚度取决于所述鳍形沟道的高度以及所述APF层表面的平坦程度。

进一步，采用旋涂工艺形成所述覆盖层。

进一步，所述覆盖层是低温氧化物层或者与所述有机材料层兼容的富含硅的材料层。

进一步，所述富含硅的材料层为含硅量为15-40％的底部抗反射涂层。

进一步，所述APF层为非晶碳层。

根据本发明，利用APF层和采用旋涂工艺形成的有机材料层作为FinFet多晶硅栅极的图形化过程的图形转移层，可以使晶圆表面平坦，保证图形化的效果。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1A-图1D为本发明提出的用于FinFet多晶硅栅极的图形化方法的各步骤的示意性剖面图；

图2为本发明提出的用于FinFet多晶硅栅极的图形化方法的流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的用于FinFet多晶硅栅极的图形化方法。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

下面，参照图1A-图1D和图2来描述本发明提出的用于FinFet多晶硅栅极的图形化方法的详细步骤。

参照图1A-图1D，其中示出了本发明提出的用于FinFet多晶硅栅极的图形化方法的各步骤的示意性剖面图。