[发明专利]针对薄膜沉积产生负载效应的消除方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种在降低短沟道效应后所沉积的薄膜产生负载效应的消除方法。

背景技术

随着工艺尺寸不断缩小，特别是65nm及其以下，由于栅极自身及其侧墙的宽度进一步减小，源漏区的离子注入更加接近沟道(channel)，导致器件的短沟道效应非常明显。为了降低短沟道效应，现有的主流工艺是在形成栅极和栅极侧墙的半导体衬底上，通过调节源漏区的离子注入的剂量、注入能量、注入角度、或改变注入离子的种类等方式来解决短沟道效应问题。但是，由于离子注入对器件的影响非常大，所以通过离子注入来解决短沟道效应的工艺窗口非常小。

此外，还有一种解决短沟道效应问题的方法，是通过增加栅极侧墙的宽度来增大离子注入与channel之间的距离；请参阅图1-3，图1为形成栅极和栅极侧墙之后的衬底截面结构示意图，图2为增加侧墙宽度之后的衬底截面结构示意图，图3为在图2中的衬底上沉积薄膜之后的截面结构示意图，其中，1表示衬底，2表示栅极，3表示栅极侧墙，4表示所沉积的薄膜。

增加栅极侧墙宽度虽然能够增大离子注入和channel之间的距离，然而，由于栅极侧墙变宽，导致栅极与栅极之间的有效空间变小，从而在后续应力接近技术(SMT)或硅化金属阻止区(SAB)制程中导致薄膜填充的工艺窗口减小，进行薄膜沉积后出现负载效应。如图3所示，所沉积的薄膜4底部的厚度(虚线a和a’之间的厚度)远大于薄膜4顶部的厚度(虚线b和b’之间的厚度)，即出现负载效应；侧墙3之间的距离减小，很容易导致侧墙3之间的薄膜4无法完全沉积在衬底1的表面，从而造成薄膜填充能力下降。

因此，需要改进现有工艺，在沿用第二种方法降低短沟道效应的同时，增大栅极之间的空间和薄膜填充能力，避免后续所沉积的薄膜产生负载效应。

发明内容

为了克服上述问题，本发明目的是在降低短沟道效应后消除在薄膜沉积工艺中出现负载效应的方法，以期在解决短沟道效应问题的同时，增大栅极之间的填充空间，避免后续所沉积的薄膜产生负载效应。

本发明提供了一种在降低短沟道效应后所沉积的薄膜产生负载效应的消除方法，其包括以下步骤：

步骤S01：在半导体衬底上形成栅极和栅极侧墙；

步骤S02：增加所述栅极侧墙的宽度，并对所述半导体衬底进行源漏区离子注入；

步骤S03：在所述半导体衬底上覆盖一层抗反射层；

步骤S04：在所述抗反射层表面涂覆光刻胶，采用光刻工艺，图案化所述光刻胶，在所述光刻胶中形成所述栅极侧墙要减薄区域的图案；

步骤S05：以图案化的所述光刻胶为模版，采用干法刻蚀工艺，图案化所述抗反射层，在所述抗反射层中形成所述栅极侧墙要减薄区域的图案；

步骤S06：以图案化的所述抗反射层为掩膜，经干法刻蚀工艺，减薄所述栅极侧墙；

步骤S07：在所述半导体衬底上沉积薄膜。

优选地，所述步骤S04中，在减薄所述栅极侧墙之后，采用等离子体干法刻蚀工艺去除剩余的所述光刻胶和/或所述抗反射层。

进一步地，所述等离子体干法刻蚀工艺中利用纯O₂或SO₂作为反应气体。

进一步地，所述等离子体干法刻蚀工艺所采用的反应压强为5-15mTorr，上电极功率为500-1500瓦，下电极电压为零，气体流量为150-250sccm，反应时间为40-80秒。

优选地，所述步骤S05中，采用HBr和O₂的混合气体作为反应气体。进一步地，所述步骤S05中，所述HBr与所述O₂的流量比例为1：1至15:2。

优选地，所述步骤S05中，所采用的反应压强为5-10mTorr，所采用的上电极功率为300-500瓦，反应时间为10-80秒。

优选地，所述步骤S06中，采用氟系气体刻蚀所述栅极侧墙。进一步地，所述步骤S06中，所述氟系气体为CH₂F₂和CHF₃的混合气体。更进一步地，所述步骤S06中，所述CH₂F₂与所述CHF₃的流量比例为1:1至4:1。

优选地，所述步骤S06中，所采用的反应压强为20-40mTorr，所采用的上电极功率为500-800瓦，所采用的下电极电压为0，反应时间为10-40秒。