柵極側(cè)壁層的形成方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了一種柵極側(cè)壁層的形成方法。該形成方法包括以下步驟：在半導(dǎo)體襯底上形成核心結(jié)構(gòu)，核心結(jié)構(gòu)的上表面具有掩膜層；在半導(dǎo)體襯底上沉積側(cè)壁層，并刻蝕側(cè)壁層使得側(cè)壁層位于核心結(jié)構(gòu)的兩側(cè)；在半導(dǎo)體襯底上沉積形成犧牲層，并對(duì)犧牲層進(jìn)行刻蝕直至露出掩膜層的上表面；選擇性刻蝕去除掩膜層；以及去除犧牲層及核心結(jié)構(gòu)，形成柵極側(cè)壁層。由于在掩膜層的刻蝕去除過程中，半導(dǎo)體襯底及側(cè)壁層的上表面均覆蓋有犧牲層，所以在刻蝕過程中不會(huì)對(duì)半導(dǎo)體襯底及側(cè)壁層造成損傷，也就避免了現(xiàn)有技術(shù)中存在的側(cè)壁層高度降低，在去除側(cè)壁層中間的犧牲層后出現(xiàn)半導(dǎo)體襯底位于側(cè)壁層兩側(cè)的刻蝕深度呈奇偶不同、深度不均一的情況。
【專利說明】柵極側(cè)壁層的形成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種柵極側(cè)壁層的形成方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，伴隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展，為了使半導(dǎo)體器件達(dá)到更快的運(yùn)算速度、更 大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量，晶片朝向更高的元件密度、高集成度方向發(fā)展，柵極寬度的最小特征尺寸 已經(jīng)達(dá)到45nm，甚至更小。側(cè)壁層的形成質(zhì)量會(huì)對(duì)器件的性能產(chǎn)生較大的影響，如何形成高 質(zhì)量的側(cè)壁層是半導(dǎo)體制造工藝中備受關(guān)注的問題。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于襯底上形成的精細(xì)圖案，一般采用自對(duì)準(zhǔn)雙圖案（SADP， self-aligned double patterning)技術(shù)?，F(xiàn)有采用SADP技術(shù)形成精細(xì)圖案的方法主要包 括以下步驟：
[0004] 如圖la至le所示，在半導(dǎo)體襯底30'上依次沉淀核心結(jié)構(gòu)層、掩膜層，并圖案化 掩膜層20'，圖案化的掩膜層20'寬度用于定義精細(xì)圖案的間隔，以圖案化的掩膜層20'為 掩膜，刻蝕核心結(jié)構(gòu)層形成核心結(jié)構(gòu)10'，圖la示出了半導(dǎo)體襯底上形成的上表面具有掩 膜層的核心結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。然后，在核心結(jié)構(gòu)10'表面以及顯露出的半導(dǎo)體襯底 30'表面沉淀側(cè)壁層40'，即形成了如圖lb所示的結(jié)構(gòu)，并各向異性刻蝕側(cè)壁層40'，即形成 了如圖lc所示的結(jié)構(gòu)，使得經(jīng)過刻蝕的側(cè)壁層40'位于核心結(jié)構(gòu)10'的兩側(cè)，其寬度為精 細(xì)圖案的線寬。濕法去除核心結(jié)構(gòu)10'，即形成了如圖Id所示的結(jié)構(gòu)，以刻蝕后的側(cè)壁層 40'為掩膜，對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行刻蝕，形成精細(xì)圖案。
[0005] 具體地，側(cè)壁層40'的形成包括以下步驟，以圖案化的掩膜層20'（也包括在光阻 膠層下設(shè)置其他功能掩膜層的情況）為掩膜，刻蝕核心結(jié)構(gòu)層形成核心結(jié)構(gòu)10'，在上端仍 存在掩膜層20'的核心結(jié)構(gòu)10'上面沉積側(cè)壁層40'，各向異性刻蝕側(cè)壁層40'，使得經(jīng)過刻 蝕的側(cè)壁層40'位于核心結(jié)構(gòu)10'的兩側(cè)。在接下來的步驟中，需要將核心結(jié)構(gòu)10'上面 的掩膜層20'去除，然后去除位于側(cè)壁層40'中間的核心結(jié)構(gòu)10'。但是在去除掩膜層20' 的過程中同時(shí)會(huì)對(duì)核心結(jié)構(gòu)10'兩側(cè)的側(cè)壁層40'及裸露的半導(dǎo)體襯底30'造成損傷，如 圖le所示，一方面，會(huì)造成側(cè)壁層40'高度降低，另一方面，在去除側(cè)壁層40'中間的核心 結(jié)構(gòu)10'后會(huì)出現(xiàn)半導(dǎo)體襯底30'位于側(cè)壁層40'兩側(cè)的刻蝕深度呈奇偶不同深度不均一 的情況，即覆蓋有核心結(jié)構(gòu)10'的半導(dǎo)體襯底30'部分刻蝕深度淺，裸露的半導(dǎo)體襯底30' 部分50'刻蝕深度大。這兩方面問題的存在將直接影響半導(dǎo)體器件性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本申請(qǐng)旨在提供一種柵極側(cè)壁層的形成方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于核心結(jié)構(gòu)上 面的掩膜去除過程中對(duì)柵極側(cè)壁層及裸露的半導(dǎo)體襯底造成損傷的技術(shù)問題。
[0007] 本申請(qǐng)?zhí)峁┑臇艠O側(cè)壁層的形成方法包括以下步驟：在半導(dǎo)體襯底上形成核心結(jié) 構(gòu)，核心結(jié)構(gòu)的上表面具有掩膜層；沉積側(cè)壁層后，刻蝕去除核心結(jié)構(gòu)上表面及襯底上的側(cè) 壁層；沉積形成犧牲層，并對(duì)犧牲層進(jìn)行刻蝕直至露出掩膜層的上表面；刻蝕去除掩膜層； 以及刻蝕去除犧牲層及核心結(jié)構(gòu)，形成柵極側(cè)壁層。
[0008] 由于在掩膜層的刻蝕去除過程中，半導(dǎo)體襯底及側(cè)壁層的上表面均覆蓋有犧牲 層，所以在刻蝕過程中不會(huì)對(duì)半導(dǎo)體襯底及側(cè)壁層造成損傷，也就避免了現(xiàn)有技術(shù)中存在 的側(cè)壁層高度降低，在去除側(cè)壁層中間的犧牲層后出現(xiàn)半導(dǎo)體襯底位于側(cè)壁層兩側(cè)的刻蝕 深度呈奇偶不同、深度不均一的情況。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示 意性實(shí)施方式及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0010] 圖la示出了現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體襯底上形成的上表面具有掩膜層的核心結(jié)構(gòu)的剖 面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖lb示出了根據(jù)圖la的結(jié)構(gòu)沉淀側(cè)壁層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖1C示出了對(duì)圖lb中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行偵彳壁層各向異性刻蝕后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖Id示出了對(duì)圖lc中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行掩膜層去除后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖le示出了對(duì)圖Id中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行核心結(jié)構(gòu)去除后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2示出了根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式的柵極側(cè)壁層的形成工藝流程圖；
[0016] 圖3a示出了根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式的半導(dǎo)體襯底上形成的上表面具有掩膜層的核 心結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，且核心結(jié)構(gòu)與襯底之間還設(shè)置有刻蝕阻擋層；
[0017] 圖3b示出了對(duì)圖3a中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行沉淀側(cè)壁層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3c示出了對(duì)圖3b中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行偵彳壁層各向異性刻蝕后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖3d示出了對(duì)圖3c中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行犧牲層沉淀后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3e示出了對(duì)圖3d中的結(jié)構(gòu)犧牲層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨法刻蝕直至露出掩膜層的 上表面后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖3f示出了對(duì)圖3e中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行掩膜層去除后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3g示出了對(duì)圖3f中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行犧牲層去除后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0023] 圖3h示出了對(duì)圖3g中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行核心結(jié)構(gòu)去除后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施方式及實(shí)施方式中的特征可 以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施方式來詳細(xì)說明本申請(qǐng)。
[0025] 為了便于描述，在這里可以使用空間相對(duì)術(shù)語，如"在……之上"、"在……上方"、 "上面的"等，用來描述如在圖中所示的一個(gè)器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān) 系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對(duì)術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或 操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為"在其他器件或構(gòu)造上方" 或"在其他器件或構(gòu)造之上"的器件之后將被定位為"在其他器件或構(gòu)造下方"或"在其他 器件或構(gòu)造之下"。因而，示例性術(shù)語"在……上方"可以包括"在……上方"和"在……下 方"兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對(duì)這里 所使用的空間相對(duì)描述符作出相應(yīng)解釋。
[0026] 現(xiàn)在，將參照附圖更詳細(xì)地描述根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。然而，這些示例性 實(shí)施方式可以由多種不同的形式來實(shí)施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為只限于這里所闡述的實(shí)施方 式。應(yīng)當(dāng)理解的是，提供這些實(shí)施方式是為了使得本申請(qǐng)的公開徹底且完整，并且將這些示 例性實(shí)施方式的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在附圖中，為了清楚起見，擴(kuò)大了層 和區(qū)域的厚度，并且使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的器件，因而將省略對(duì)它們的描述。
[0027] 圖2示出了根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施方式的柵極側(cè)壁層的形成工藝流程圖，如圖2所示， 該形成方法包括以下步驟：在半導(dǎo)體襯底上形成核心結(jié)構(gòu)，核心結(jié)構(gòu)的上表面具有掩膜層； 沉積側(cè)壁層后，刻蝕去除核心結(jié)構(gòu)上表面及襯底上的側(cè)壁層；沉積形成犧牲層，并對(duì)犧牲層 進(jìn)行刻蝕直至露出掩膜層的上表面；刻蝕去除掩膜層；以及刻蝕去除犧牲層及核心結(jié)構(gòu)， 形成柵極側(cè)壁層。
[0028] 由于在掩膜層的刻蝕去除過程中，半導(dǎo)體襯底及側(cè)壁層的上表面均覆蓋有犧牲 層，所以在刻蝕過程中不會(huì)對(duì)半導(dǎo)體襯底及側(cè)壁層造成損傷，也就避免了現(xiàn)有技術(shù)中存在 的側(cè)壁層高度降低，在去除側(cè)壁層中間的犧牲層后出現(xiàn)半導(dǎo)體襯底位于側(cè)壁層兩側(cè)的刻蝕 深度呈奇偶不同、深度不均一的情況。
[0029] 上述柵極側(cè)壁層的形成方法的步驟中的在半導(dǎo)體襯底上形成上表面具有掩膜層 的核心結(jié)構(gòu)可以包括：在半導(dǎo)體襯底上依次形成核心結(jié)構(gòu)層及圖案化的掩膜層，在掩膜層 的遮蔽下刻蝕核心結(jié)構(gòu)層，形成上表面覆蓋有掩膜層的核心結(jié)構(gòu)（core structure)。可采 用本申請(qǐng)技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)包括核心結(jié)構(gòu)和掩膜層這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，但是本申請(qǐng)不限于此種 結(jié)構(gòu)，可采用本申請(qǐng)技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)還可以包括在半導(dǎo)體襯底與核心結(jié)構(gòu)層之間、核心結(jié) 構(gòu)層與掩膜層之間設(shè)置有其他功能層的結(jié)構(gòu)，例如該核心結(jié)構(gòu)中包括光刻膠、底層抗反射 層、有機(jī)層、無定型碳層、電介質(zhì)層等的情況。
[0030] 根據(jù)本申請(qǐng)一種典型的實(shí)施方式，核心結(jié)構(gòu)層由底層的無定型碳層和設(shè)置在無定 型碳層上的覆蓋層組成，其中，覆蓋層可以在掩膜層的去除過程中保護(hù)無定型碳層免受損 傷。優(yōu)選地，覆蓋層由選自由無定型硅、氮化硅、氧氮化硅、氧化硅、摻雜氧化硅、氧碳化硅、 碳化物、碳化硅、鈦和氮化鈦組成的組中的一種或多種形成。
[0031] 根據(jù)本申請(qǐng)一種典型的實(shí)施方式，半導(dǎo)體襯底與核心結(jié)構(gòu)層之間還設(shè)置有刻蝕阻 擋層，刻蝕阻擋層的設(shè)置使得其與半導(dǎo)體襯底之間具有良好的刻蝕選擇性，優(yōu)選地，刻蝕阻 擋層由選自由SiCN、SiC或SiON組成的組中的一種或多種形成。該刻蝕阻擋層可以使對(duì)側(cè) 壁層的刻蝕停止在此層上，防止對(duì)半導(dǎo)體襯底造成損傷。該刻蝕阻擋層可以通過原子層沉 積、化學(xué)氣相沉積，物理氣相沉積或其他適合的方法形成。
[0032] 如圖3a所示，根據(jù)本申請(qǐng)一種典型的實(shí)施方式，半導(dǎo)體襯底30與核心結(jié)構(gòu)層之間 還設(shè)置有刻蝕阻擋層60?？涛g阻擋層60的設(shè)置使得其與半導(dǎo)體襯底30之間具有良好的刻 蝕選擇性，優(yōu)選地，刻蝕阻擋層60由選自由SiCN、SiC或SiON組成的組中的一種或多種形 成，其厚度可以為150至250埃，其形成方式為化學(xué)氣相沉積或原子層沉積法，化學(xué)氣相沉 積或原子層沉積法形成刻蝕阻擋層的工藝已經(jīng)被本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，其常用方法或其 變形均在本申請(qǐng)保護(hù)的范圍內(nèi)，在此不再贅述。該刻蝕阻擋層60可以使對(duì)側(cè)壁層40的刻 蝕停止在此層上，防止對(duì)半導(dǎo)體襯底30造成損傷。根據(jù)本申請(qǐng)一種典型的實(shí)施方式，半導(dǎo) 體襯底30可以由選自由硅、多晶硅、氧化物、氮化物、鎢、硅化鎢、鋁、氧碳化硅組成的組中 的一種或多種形成。
[0033] 根據(jù)本申請(qǐng)典型的實(shí)施方式，核心結(jié)構(gòu)層可以由現(xiàn)有技術(shù)中通常作為犧牲層70 的材料形成，例如，氧化硅。形成材質(zhì)為氧化硅的核心結(jié)構(gòu)層所能采用的制備方法包括原子 層沉積、化學(xué)氣相沉積，物理氣相沉積或其他適合的方法。氧化硅層的厚度可以在3?5nm， 在本申請(qǐng)?zhí)峁┑摹揪唧w實(shí)施方式】中，氧化娃層的厚度為5nm。優(yōu)選地，由無定型碳形成；無定 型碳形成的核心結(jié)構(gòu)10在后續(xù)步驟中可以通過灰化工藝去除，操作較為方便。無定型碳可 以通過各種方法來沉積，諸如化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉淀、高密度等離子化 學(xué)氣相沉淀、或其組合。無定型碳可以包括碳和氫，或者碳、氫和摻雜劑，摻雜劑包括諸如 氮、硼、氟、磷或者他們的混合以及其他。根據(jù)本申請(qǐng)一種典型的實(shí)施方式，無定型碳由烴化 合物和諸如氬、氦、氙、氪、氖或其組合的惰性氣體的氣體混合物形成。優(yōu)選地，碳源是氣態(tài) 烴，諸如線性烴。在一種實(shí)施方式中，核心結(jié)構(gòu)層通過由包含一種或多種具有通式C xHy的烴 的氣體混合物氣相沉積形成，其中，X的范圍為2到4,y的范圍為2到10,例如，丙烯、丙炔、 丙烷、丁烷等。優(yōu)選地，無定型碳在1?l〇〇W/in 2的功率下沉積。
[0034] 本申請(qǐng)中的掩膜層20可以是本領(lǐng)域通常所稱的能夠在各種刻蝕工藝中起到遮蔽 作用的材料形成，優(yōu)選地，掩膜層20為氮化硅或氧氮化硅通過化學(xué)氣相沉積或物理氣相沉 積等方法形成，掩膜層20的厚度范圍可以在100?400 A。
[0035] 圖案化的掩膜層20可以通過圖案化光刻工藝之后再刻蝕掩膜層20形成，在本申 請(qǐng)?zhí)峁┑摹揪唧w實(shí)施方式】中，采用的光刻制備工藝包括旋轉(zhuǎn)烘膠、軟烘、對(duì)準(zhǔn)和曝光、曝光后 烘焙、顯影、堅(jiān)膜烘焙、顯影檢查等步驟，光刻工藝已經(jīng)被本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，其常用或 變形均在本申請(qǐng)保護(hù)的范圍內(nèi)，在此不再贅述。
[0036] 在本申請(qǐng)?zhí)峁┑摹揪唧w實(shí)施方式】中，上述掩膜層20、核心結(jié)構(gòu)層的刻蝕可以采用干 法蝕刻的方法進(jìn)行，并且根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)目涛g條件，例如，對(duì)掩膜層20的刻蝕可 采用如下的條件進(jìn)行：刻蝕氣體為HBr/0 2, Cl2/02或者S02/02，或者其他適合的氣體。干法 刻蝕中的氣體壓力為lmT至1000mT，功率為500W至3000W，偏電壓為100V至500V，總的氣 流速度為lOsccm至lOOOsccm。
[0037] 圖3b示出了對(duì)圖3a中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行沉淀側(cè)壁層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，即在半導(dǎo)體 襯底30上的刻蝕阻擋層60及核心結(jié)構(gòu)10的掩膜層20上表面沉積一層側(cè)壁層40。本申 請(qǐng)中的側(cè)壁層40可以由氮化物或硬化的有機(jī)物形成，例如，當(dāng)該氮化物為氮化硅時(shí)，可采 用硅甲烷或二氯硅甲烷與含氮?dú)怏w為反應(yīng)源，利用ALD (原子層沉積法）方法，形成氮化硅 介質(zhì)層。完成上述步驟后，側(cè)壁層40覆蓋在半導(dǎo)體襯底30上的刻蝕阻擋層60及核心結(jié)構(gòu) 10的掩膜層20上表面，即形成了如圖3b所示的結(jié)構(gòu)。
[0038] 圖3c示出了對(duì)圖3b中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行側(cè)壁層各向異性刻蝕后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，對(duì) 側(cè)壁層40的刻蝕可以采用選擇性的干法刻蝕方法進(jìn)行。例如，采用的刻蝕方法為干法刻 蝕，刻蝕氣體為HBr/Cl 2/02/He，氣壓為lmT至1000mT，功率為50W至1000W，偏電壓為100V 至500V，HBr的氣流速度為lOsccm至500sccm，Cl2的氣流速度為Osccm至500sccm，0 2的 氣流速度為Osccm至lOOsccm，He的氣流速度為Osccm至lOOOsccm。因?yàn)椋鲜龇椒ㄒ呀?jīng) 被本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，其常用或變形均在本申請(qǐng)保護(hù)的范圍內(nèi)，在此不再贅述。完成上 述步驟后，核心結(jié)構(gòu)10的掩膜層20上表面及兩個(gè)核心結(jié)構(gòu)10之間的側(cè)壁層被清除，只有 位于核心結(jié)構(gòu)10兩側(cè)的側(cè)壁層40保留，即形成如圖3e所示的結(jié)構(gòu)。
[0039] 圖3d示出了對(duì)圖3c中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行犧牲層沉淀后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，本申請(qǐng)中的 犧牲層可以由現(xiàn)有技術(shù)中通常作為犧牲層的材料形成，例如氧化硅。形成材質(zhì)為氧化硅的 核心結(jié)構(gòu)層所能采用的制備方法包括原子層沉積、化學(xué)氣相沉積，物理氣相沉積或其他適 合的方法。犧牲層的厚度可以在700?800埃，在本申請(qǐng)?zhí)峁┑摹揪唧w實(shí)施方式】中，氧化硅層 的厚度為750埃。優(yōu)選地，由無定型碳形成；無定型碳形成的核心結(jié)構(gòu)10在后續(xù)步驟中可 以通過灰化工藝去除，操作較為方便。無定型碳可以通過各種方法來沉積，諸如化學(xué)氣相沉 積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉淀、高密度等離子化學(xué)氣相沉淀、或其組合。無定型碳可以包 括碳和氫，或者碳、氫和摻雜劑，摻雜劑包括諸如氮、硼、氟、磷或者他們的混合，以及其他。 根據(jù)本申請(qǐng)一種典型的實(shí)施方式，無定型碳由烴化合物和諸如氬、氦、氙、氪、氖或其組合的 惰性氣體的氣體混合物形成。優(yōu)選地，碳源是氣態(tài)烴，諸如線性烴。在一種實(shí)施方式中，核 心結(jié)構(gòu)層通過由包含一種或多種具有通式C xHy的烴的氣體混合物氣相沉積形成，其中，X的 范圍為2到4, y的范圍為2到10,例如，丙烯、丙炔、丙烷、丁烷等。優(yōu)選地，無定型碳在1? 100W/in2的功率下沉積。完成上述步驟后，刻蝕阻擋層60、側(cè)壁層40、掩膜層20的表面上 覆蓋有犧牲層70,即形成了如圖3d所示的結(jié)構(gòu)。
[0040] 圖3e示出了對(duì)圖3d中的結(jié)構(gòu)犧牲層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨法刻蝕直至露出掩膜層的 上表面后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；本申請(qǐng)中的犧牲層70可以采用氧化物形成，方便在半導(dǎo)體制 備過程中的選擇性刻蝕及后續(xù)步驟中的有效去除。為了使半導(dǎo)體襯底30在犧牲層70的保 護(hù)下去除掩膜層20,犧牲層70刻蝕直至露出掩膜層20的上表面可以根據(jù)犧牲層70的具體 材質(zhì)確定合適的刻蝕方法，根據(jù)本申請(qǐng)一種典型的實(shí)施方式，犧牲層70通過化學(xué)機(jī)械研磨 (CMP)的方式刻蝕直至露出掩膜層20的上表面。采用該方法，簡(jiǎn)便易行，有利用刻蝕尺度的 控制。完成上述步驟后，掩膜層20的上表面從犧牲層70中露出，且掩膜層20的上表面與 犧牲層70的上表面平齊，即形成了如圖3e所示的結(jié)構(gòu)。
[0041] 圖3f示出了對(duì)圖3e中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行掩膜層去除后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；該掩膜層20 可以通過Η 3Ρ04濕法刻蝕去除。如圖3f所示，由于兩個(gè)核心結(jié)構(gòu)10之間及側(cè)壁層40上端 的犧牲層70的存在，可以在后續(xù)的掩膜層20的去除過程中對(duì)襯底及側(cè)壁層40形成保護(hù)， 犧牲層70通常為氧化物，在此過程中會(huì)保護(hù)側(cè)壁層40免受Η 3Ρ04的侵蝕損傷，避免在去除 核心結(jié)構(gòu)10后會(huì)出現(xiàn)半導(dǎo)體襯底30位于側(cè)壁層40兩側(cè)的刻蝕深度呈奇偶、不同深度不均 一的情況。完成上述步驟后，掩膜層20去除形成如圖3f所示的結(jié)構(gòu)。
[0042] 圖3g示出了對(duì)圖3f中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行犧牲層去除后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；根據(jù)生產(chǎn)過 程中的實(shí)際情況，核心結(jié)構(gòu)10與犧牲層70可以采用相同的材質(zhì)，這樣可以同時(shí)刻蝕去除核 心結(jié)構(gòu)10與犧牲層70,節(jié)省工序。當(dāng)然，核心結(jié)構(gòu)10與犧牲層70可以采用不同的材質(zhì)，可 以選擇性刻蝕去除核心結(jié)構(gòu)10與犧牲層70。完成上述步驟后，刻蝕阻擋層60上還留有核 心結(jié)構(gòu)10及位于核心結(jié)構(gòu)10兩側(cè)的側(cè)壁層40,即形成了如圖3g所示的結(jié)構(gòu)。
[0043] 圖3h示出了對(duì)圖3g中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行核心結(jié)構(gòu)去除后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。由犧牲層 刻蝕形成的核心結(jié)構(gòu)，在去除時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況挑選合適的工藝進(jìn)行去除，例如通過氧、 氫和諸如NF 3、SF6、CF4的含氟氣體或其混合物的等離子體來進(jìn)行刻蝕去除。完成上述步驟 后，半導(dǎo)體襯底30上形成有以核心結(jié)構(gòu)10為間距形成的柵極側(cè)壁層40,即形成了如圖3h 所示的結(jié)構(gòu)。
[0044] 綜上，采用本申請(qǐng)的技術(shù)方案，由于在掩膜層的刻蝕去除過程中，半導(dǎo)體襯底及側(cè) 壁層的上表面均覆蓋有犧牲層，所以在刻蝕過程中不會(huì)對(duì)半導(dǎo)體襯底及側(cè)壁層造成損傷， 也就避免了現(xiàn)有技術(shù)中存在的側(cè)壁層高度降低，在去除側(cè)壁層中間的犧牲層后出現(xiàn)半導(dǎo)體 襯底位于側(cè)壁層兩側(cè)的刻蝕深度呈奇偶不同、深度不均一的情況。
[0045] 以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施方式而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的 技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何 修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種柵極側(cè)壁層的形成方法，其特征在于，包括以下步驟： 在半導(dǎo)體襯底上形成核心結(jié)構(gòu)，所述核心結(jié)構(gòu)的上表面具有掩膜層； 沉積側(cè)壁層后，刻蝕去除所述核心結(jié)構(gòu)上表面及襯底上的側(cè)壁層； 沉積形成犧牲層，并對(duì)所述犧牲層進(jìn)行刻蝕直至露出所述掩膜層的上表面； 刻蝕去除所述掩膜層；以及 刻蝕去除所述犧牲層及所述核心結(jié)構(gòu)，形成所述柵極側(cè)壁層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述核心結(jié)構(gòu)的形成包括如下步驟： 在所述半導(dǎo)體襯底上依次形成核心結(jié)構(gòu)層及圖案化的掩膜層； 在所述掩膜層的遮蔽下刻蝕所述核心結(jié)構(gòu)層，形成上端覆蓋有所述掩膜層的所述核心 結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底與所述核心結(jié)構(gòu)層 之間還設(shè)置有刻蝕阻擋層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的形成方法，其特征在于，所述刻蝕阻擋層由選自由SiCN、SiC 或SiON組成的組中的一種或多種形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的形成方法，其特征在于，所述刻蝕阻擋層的厚度為150?250 埃。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述掩膜層為氮化硅或氧氮化硅形 成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的形成方法，其特征在于，所述掩膜層通過馬卩04濕法刻蝕去除。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述核心結(jié)構(gòu)層由底層的無定型碳 層和設(shè)置在所述無定型碳層上的覆蓋層組成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成方法，其特征在于，所述覆蓋層由選自由無定型硅、氮化 硅、氧氮化硅、氧化硅、摻雜氧化硅、氧碳化硅、碳化物、碳化硅、鈦和氮化鈦組成的組中的一 種或多種形成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述犧牲層為氧化物。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述犧牲層的厚度為700?800埃。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的形成方法，其特征在于，所述犧牲層通過化學(xué)機(jī)械研磨法 刻蝕直至露出所述掩膜層的上表面。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述犧牲層與所述核心結(jié)構(gòu)的材質(zhì) 相同，同時(shí)刻蝕去除所述犧牲層與所述核心結(jié)構(gòu)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述犧牲層與所述核心結(jié)構(gòu)的材質(zhì) 不同，分別選擇性刻蝕去除所述犧牲層與所述核心結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01L21/28GK104124143SQ201310143277
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月23日
【發(fā)明者】黃敬勇, 何其旸 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司