[发明专利]埋入式栅极结构及其制作方法

说明书

本发明涉及一种埋入式栅极结构及其制作方法。埋入式栅极的制作方法包括：提供具有浅沟槽隔离结构和平行交错设置的多个有源区的半导体衬底；形成并图案化硬掩膜层，形成穿过浅沟槽隔离结构的栅极沟槽图案；以硬掩膜层为掩膜，采用脉冲式偏压功率输出模式对半导体衬底进行刻蚀，形成延伸穿过多个有源区和浅沟槽隔离结构的栅极沟槽，栅极沟槽在多个浅沟槽隔离结构内的深度的差值小于预设值。本发明基于脉冲式偏压功率输出模式形成栅极沟槽时，增大了刻蚀产物的排出时间，以使较窄的浅沟槽隔离结构中的刻蚀产物能够及时排出，进而减小栅极沟槽在多个浅沟槽隔离结构内的深度的差值，进而增大栅极电流。

技术领域

本发明涉及半导体制作工艺技术领域，尤其涉及一种埋入式栅极结构及其制作方法。

背景技术

栅极作为集成电路中的必要元件之一，在电路中扮演开关的角色，被广泛用于集成电路中。

请一并参见图1和图2，随着半导体器件结构尺寸的微缩，目前在20nm以下的集成电路制造中，为了进一步增加有源区的密度，有源区采取平行交错的方式排列，以至于在刻蚀栅极沟槽的会遇到宽度不同的浅沟槽隔离（Shallow Trench Isolation，STI）结构，如图1中L（Long）区的浅沟槽的宽度大于所述S(Short)区的沟槽宽度。如图2所示，两侧沟槽对应图1中的L区，中间的沟槽对应图1中的S区。当采用目前厂内方式刻蚀进行时，由于浅沟槽的宽度不一致，因此对刻蚀产物的排出能力也不一样，最终导致栅极沟槽深度不一致，与L区对应的沟槽的深度大于与S区对应的沟槽的深度，最终致使器件驱动电流偏小。

发明内容

基于此，针对半导体器件中由于栅极沟槽深度不一致所导致的驱动电流偏小的问题，提供了一种埋入式栅极结构及其制作方法。

本发明实施例提供了一种埋入式栅极结构的制作方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底中具有浅沟槽隔离结构和平行交错设置的多个有源区；

沉积绝缘材料以形成硬掩膜层，并图案化所述硬掩膜层，形成穿过所述浅沟槽隔离结构的栅极沟槽图案；

以所述硬掩膜层为掩膜，采用脉冲式偏压功率输出模式对所述半导体衬底进行刻蚀对所述半导体衬底进行刻蚀，形成延伸穿过多个所述有源区和所述浅沟槽隔离结构的栅极沟槽，所述栅极沟槽在多个所述浅沟槽隔离结构内的深度的差值小于预设值。

在其中一个实施例中，在所述脉冲式偏压功率输出模式中，刻蚀机的第一偏压输出功率为100～700瓦，所述刻蚀机的第一偏置电压为600～1150伏的低频脉冲式直流偏压。

在其中一个实施例中，所述第一偏置电压的占空比为20%～40%。

在其中一个实施例中，对所述半导体衬底刻蚀时，所述刻蚀机的反应腔内的第一压强为5～15mTorr，所述反应腔内的第一刻蚀气体包括四氟化碳、三氟甲烷和氩气；

其中，所述四氟化碳的流量速率范围为30～100SCCM，三氟甲烷的流量速率范围为50～200SCCM，氩气的流量速率范围为50～200SCCM。

在其中一个实施例中，图案化所述硬掩膜层时，所述刻蚀机的反应腔内的第二压强为15～40mTorr，所述反应腔内的第二刻蚀气体包括四氟化碳、三氟甲烷、氯气、溴化氢和氦气；

其中，所述四氟化碳的流量速率范围为30～180SCCM，所述三氟甲烷的流量速率范围为20～50SCCM，所述氯气的流量速率范围为10～50SCCM，所述溴化氢的流量速率范围为10～60SCCM，所述氦气的流量速率范围为50～200SCCM。

在其中一个实施例中，所述第二刻蚀气体中的所述溴化氢的体积百分比小于20%。

在其中一个实施例中，图形化所述硬掩膜层时，所述刻蚀机的第二偏压输出功率为800～1600瓦，所述刻蚀机的第二偏置电压为50～300伏。