[发明专利]多晶硅结构的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种多晶硅结构的形成方法。

背景技术

半导体集成电路芯片的工艺制作利用批量处理技术，在同一硅衬底上形成大量各种类型的复杂器件，并将其互相连接以具有完整的电子功能。随着超大规模集成电路的迅速发展，芯片集成度越来越高，元器件的尺寸越来越小，因器件的高密度、小尺寸引发的各种效应对半导体工艺制作结果的影响也日益突出。

通常，MOS晶体管的栅极包括栅极氧化层（栅极介质层）以及形成于栅极氧化层上的多晶硅结构，由于器件尺寸比例的下降，对形成多晶硅结构过程中的曝光、显影和蚀刻等工艺提出了更高的要求，如果光阻在曝光、显影过程中出现问题或者光阻与其它层的薄膜发生了反应，都将会导致后续以光阻作为掩膜蚀刻出的多晶硅结构出现桥连的现象，结果会导致器件之间的短路，甚至失效。

图1为现有技术中多晶硅结构形成方法的流程图，图2-图3为现有技术中多晶硅结构形成方法过程中的器件剖面结构示意图。结合图1、图2及图3所示，现有技术中的步骤包括：

S1：提供半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有多晶硅层20；

S2：在所述多晶硅层20上形成含氮的硬掩膜层30；

S3：在所述含氮的硬掩膜层30上形成图案化的光阻层40；

S4：以所述图案化的光阻层40为掩膜，依次刻蚀所述含氮的硬掩膜层30和多晶硅层20，如图3所示；

S5：去除所述图案化的光阻层40和含氮的硬掩膜层30，在理想情况下，形成多晶硅结构20’，如图4所示。

然而，在实际生产中发现，往往蚀刻出的多晶硅结构会出现如图5所示的桥连现象，即多晶硅结构彼此之间出现互相连接，成为桥连缺陷21。桥连缺陷将导致相邻器件的栅极短接，造成器件的损伤。因而，如何彻底解决多晶硅结构桥连现象，提高晶圆的良率是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种多晶硅结构的形成方法，其目的在于解决多晶硅结构出现桥连现象的问题，从而提高晶圆的良率。

为了实现上述目的，本发明提出一种多晶硅结构的形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有多晶硅层；

在所述多晶硅层上形成含氮的硬掩膜层；

使用含氢的气体对所述含氮的硬掩膜层进行退火工艺处理；

在所述含氮的硬掩膜层上形成图案化的光阻层；

以所述图案化的光阻层为掩膜，依次刻蚀所述含氮的硬掩膜层和多晶硅层；

去除所述图案化的光阻层和含氮的硬掩膜层，形成多晶硅结构。

进一步的，所述含氮的硬掩膜层的材质为氮化硅。

进一步的，在所述多晶硅层上形成含氮的硬掩膜层之前，在所述多晶硅层上形成多晶硅氧化硅层。

进一步的，在使用含氢的气体对所述含氮的硬掩膜层进行退火工艺处理之后，在所述含氮的硬掩膜层上形成氧化硅层。

进一步的，在所述含氮的硬掩膜层上形成氧化硅层之后，使用氧等离子体对所述氧化硅层表面进行轰击工艺处理。

进一步的，使用电源电解离O₂或O₃得到所述氧等离子体，所述O₂或O₃的气体流量范围为100sccm~20000sccm，所述电源功率范围为50W~2000W，所述轰击工艺的反应压力范围为1torr~100torr。

进一步的，使用氧等离子体对所述氧化硅层表面进行轰击工艺处理之后，在所述述氧化硅层上形成不定形碳层。

进一步的，所述退火工艺的温度范围为500摄氏度~800摄氏度，所述退火工艺的反应压力范围为10torr~760torr。

进一步的，所述含氢的气体是氢气。

进一步的，所述氢气的流量范围为10sccm～1000sccm。

进一步的，在所述含氮的硬掩膜层上形成图案化的光阻层之前，在所述含氮的硬掩膜层上形成抗反射层。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：使用含氢的气体对所述含氮的硬掩膜层进行退火工艺处理，从而防止游离氮污染后续形成的光阻层，避免了所述光阻层氮中毒，从而确保以所述光阻层为掩膜的刻蚀工艺能够对所述多晶硅层进行按要求的刻蚀，最终形成的多晶硅结构不存在桥连现象。

附图说明

图1为现有技术中多晶硅结构形成方法的流程图；

图2-图3为现有技术中多晶硅结构形成方法过程中的器件剖面结构示意图；