去除偽柵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體涉及一種去除偽柵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在晶體管的高K介質(zhì)/后金屬柵工程中，在完成高溫退火進(jìn)行離子激活之后，需要把偽柵(如多晶硅柵)去除，隨后再填充金屬柵極，以形成高K介質(zhì)/后金屬柵結(jié)構(gòu)。
[0003]參考圖1和圖2，示出了現(xiàn)有技術(shù)一種去除偽柵的方法。如圖1所示，在襯底01中第一偽柵結(jié)構(gòu)20A、第二偽柵結(jié)構(gòu)20B,所述第一偽柵結(jié)構(gòu)20A包括第一偽柵12A、第一偽柵12A底部的第一柵極介質(zhì)層11A、第一偽柵12A側(cè)壁的第一側(cè)墻13A ;所述第二偽柵結(jié)構(gòu)20B包括第二偽柵12B、第二偽柵12B底部的第二柵極介質(zhì)層11B、第二偽柵12B側(cè)壁的第二側(cè)墻13B。其中，第一偽柵12A的寬度小于第二偽柵12B的寬度，即第一偽柵結(jié)構(gòu)20A與第二偽柵結(jié)構(gòu)20B的尺寸不同。在第一偽柵結(jié)構(gòu)20A、第二偽柵結(jié)構(gòu)20B露出的襯底10上還形成有層間介質(zhì)層14。
[0004]參考圖2，根據(jù)現(xiàn)有后柵工藝，需要去除所述第一偽柵12A、第二偽柵12B，以在去除第一偽柵12A、第二偽柵12B所形成的開(kāi)口中形成金屬柵極。第一偽柵12A、第二偽柵12B通常采用多晶硅形成，現(xiàn)有技術(shù)一般采用等離子體刻蝕去除第一偽柵12A、第二偽柵12B，對(duì)不同尺寸的偽柵，刻蝕的速度不同。一般來(lái)說(shuō)，尺寸較大的偽柵刻蝕速率較快，而尺寸較小的偽柵刻蝕速率較慢。因此，如圖2所示，在尺寸較小的第一偽柵12A被刻蝕干凈時(shí)，尺寸較大的第二偽柵12B的偽柵早已去除而過(guò)早地露出第二柵極介質(zhì)層11B，所述第二柵極介質(zhì)層IlB受到等離子體刻蝕的作用而損傷，在開(kāi)口中填充金屬柵極后，金屬柵極與襯底10之間的絕緣性較差。當(dāng)晶體管為NMOS時(shí)，柵極介質(zhì)層受損將會(huì)嚴(yán)重的影響NMOS的經(jīng)時(shí)擊穿特性(Time Dependent Dielectric Breakdown, TDDB)。因此，亟待一種去除偽柵的方法，在去除不同尺寸的偽柵后，偽柵下方的柵極介質(zhì)層保持較好的形貌。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種去除偽柵的方法，以減少去除偽柵的過(guò)程對(duì)柵極介質(zhì)層的損傷。
[0006]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種去除偽柵的方法，包括:
[0007]提供襯底；
[0008]在所述襯底表面形成偽柵結(jié)構(gòu)，所述偽柵結(jié)構(gòu)包括位于依次所述襯底上的柵極介質(zhì)層以及偽柵；
[0009]采用脈沖等離子體刻蝕對(duì)所述偽柵進(jìn)行第一刻蝕；
[0010]對(duì)殘余的偽柵進(jìn)行第二刻蝕。
[0011]可選的，在形成偽柵結(jié)構(gòu)的步驟中，所述偽柵的材料為多晶硅、氮化硅或無(wú)定形碳。
[0012]可選的，形成偽柵結(jié)構(gòu)的步驟包括:在襯底上依次形成高K材料層和氮化鈦蓋帽層，以形成所述柵極介質(zhì)層。
[0013]可選的，在形成偽柵結(jié)構(gòu)的步驟中，所述方法還包括:在偽柵結(jié)構(gòu)露出的襯底上形成與偽柵結(jié)構(gòu)齊平的層間介質(zhì)層。
[0014]可選的，所述層間介質(zhì)層的材料為氧化硅。
[0015]可選的，在采用脈沖等離子體刻蝕對(duì)所述偽柵進(jìn)行第一刻蝕的步驟包括:刻蝕機(jī)采用脈沖方式輸出源功率。
[0016]可選的，采用脈沖等離子體刻蝕對(duì)所述偽柵進(jìn)行第一刻蝕的步驟包括:第一刻蝕的刻蝕氣體包括溴化氫、氧氣和氦氣。
[0017]可選的，采用脈沖等離子體刻蝕對(duì)所述偽柵進(jìn)行第一刻蝕的步驟包括:對(duì)所述偽柵進(jìn)行第一刻蝕，直至露出柵極介質(zhì)層表面。
[0018]可選的，進(jìn)行第二刻蝕的步驟包括:采用連續(xù)等離子體刻蝕對(duì)殘余的偽柵進(jìn)行刻蝕，刻蝕氣體包括溴化氫、氧氣和氦氣。
[0019]可選的，在所述第二刻蝕以后，還包括:對(duì)柵極介質(zhì)層表面進(jìn)行干法清洗，用于干法清洗的氣體包括氮?dú)狻?br>[0020]可選的，用于干法清洗的氣體還包括四氟化碳、三氟化氮以及六氟化硫中的一種或多種。
[0021]可選的，在形成偽柵結(jié)構(gòu)的步驟中，所述偽柵為NMOS偽柵，所述NMOS偽柵表面還形成有氧化層。
[0022]可選的，在進(jìn)行第一刻蝕之前，還包括:去除所述NMOS偽柵表面的氧化層。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0024]在去除偽柵的步驟中，通過(guò)采用脈沖等離子體刻蝕對(duì)所述偽柵進(jìn)行第一刻蝕，然后對(duì)殘余的偽柵進(jìn)行第二刻蝕，在采用脈沖等離子體刻蝕對(duì)所述偽柵進(jìn)行第一刻蝕的過(guò)程中，刻蝕機(jī)采用脈沖方式輸出源功率，因而源功率輸出的時(shí)間和空置的時(shí)間交替進(jìn)行，在源功率空置的間隙時(shí)間里，可以將源功率輸出的時(shí)間中刻蝕產(chǎn)生的聚合物及時(shí)排出，而減少在刻蝕形成的開(kāi)口表面形成聚合物的問(wèn)題，這樣在無(wú)聚合物阻擋的條件下，去除不同尺寸的偽柵形成的開(kāi)口表面不存在聚合物遮擋刻蝕的問(wèn)題，所以等離子體刻蝕對(duì)尺寸不同的偽柵的刻蝕速率保持一致，尺寸較大的偽柵下的柵極介質(zhì)層不會(huì)過(guò)早暴露從而能保證較好的形貌，進(jìn)而提高柵極介質(zhì)層的性能。
[0025]進(jìn)一步，所述柵極介質(zhì)層包括自下而上的高K材料層和氮化鈦蓋帽層，在所述第二刻蝕以后，對(duì)柵極介質(zhì)層表面進(jìn)行干法清洗以去除柵極介質(zhì)層表面的氧化物，用于干法清洗的氣體包括氮?dú)?，由于氮?dú)怆婋x而成的等離子體可以沉積并補(bǔ)充在氮化鈦蓋帽層的縫隙里，因而，包括氮?dú)庠趦?nèi)的干法清洗的氣體在去除柵極介質(zhì)層表面氧化物的同時(shí)還能夠起到修補(bǔ)氮化鈦蓋帽層的作用，提高了柵極介質(zhì)層的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1至圖2是現(xiàn)有技術(shù)一種去除偽柵的方法的示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明去除偽柵的方法一實(shí)施例的流程圖；
[0028]圖4至圖7為圖3所示實(shí)施例中的各個(gè)步驟的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]現(xiàn)有的去除偽柵的方法中，通常采用干法刻蝕的方式去除偽柵，但是干法刻蝕去除偽柵時(shí)對(duì)不同尺寸的偽柵的去除速率不同，具體地，對(duì)尺寸較大的偽柵去除速率較快，而對(duì)尺寸較小的偽柵去除速率較慢。在將尺寸較小的偽柵去除干凈時(shí)，尺寸較大的偽柵下方的柵極介質(zhì)層因過(guò)早露出而容易受到損傷，在去除偽柵形成的開(kāi)口中填充金屬柵極后，金屬柵極與襯底之間的絕緣性較差，當(dāng)晶體管為NMOS時(shí)，柵極介質(zhì)層受損將會(huì)嚴(yán)重地影響NMOS 的經(jīng)時(shí)擊穿特性(Time Dependent Dielectric Breakdown, TDDB)。
[0030]分析去除偽柵的過(guò)程，對(duì)于尺寸較大的偽柵，刻蝕開(kāi)始時(shí)在偽柵表面形成的開(kāi)口較大，聚合物比較容易從所述開(kāi)口排除，因而對(duì)開(kāi)口表面有較少地遮擋，進(jìn)而對(duì)開(kāi)口露出的偽柵的刻蝕速度也越快，而對(duì)于尺寸較小的偽柵，刻蝕開(kāi)始時(shí)在偽柵表面形成的開(kāi)口較小，聚合物不容易從所述開(kāi)口排除，因而對(duì)開(kāi)口表面有較多地遮擋，進(jìn)而對(duì)開(kāi)口露出的偽柵的刻蝕速度也越慢。
[0031]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種晶體管形成方法，在去除偽柵的步驟中，通過(guò)采用脈沖等離子體刻蝕對(duì)所述偽柵進(jìn)行第一刻蝕，然后對(duì)殘余的偽柵進(jìn)行第二刻蝕，通過(guò)分步刻蝕的方法去除偽柵，改善偽柵下方柵極介質(zhì)層受刻蝕影響而損傷的問(wèn)題。
[0032]參考圖3，示出了本發(fā)明去除偽柵的方法一實(shí)施例的流程圖，本實(shí)施例去除偽柵的方法大致包括以下步驟:
[0033]步驟SI，提供襯底；
[0034]步驟S2，在所述襯底表面形成偽柵結(jié)構(gòu)，所述偽柵結(jié)構(gòu)包括位于依次所述襯底上的柵極介質(zhì)層、偽柵；
[0035]步驟S3，采用脈沖等離子體刻蝕對(duì)所述偽柵進(jìn)行第一刻蝕；
[0036]步驟S4，對(duì)殘余的偽柵進(jìn)行第二刻蝕。
[0037]在去除偽柵的步驟中，通過(guò)采用脈沖等離子體刻蝕對(duì)所述偽柵進(jìn)行第一刻蝕，然后對(duì)殘余的偽柵進(jìn)行第二刻蝕，在采用脈沖等離子體刻蝕對(duì)所述偽柵進(jìn)行第一刻蝕的過(guò)程中，刻蝕機(jī)采用脈沖方式輸出源功率，以間斷的方式對(duì)偽柵進(jìn)行刻蝕，源功率輸出的時(shí)間和空置的時(shí)間交替進(jìn)行，在源功率空置的時(shí)間里，刻蝕產(chǎn)生的聚合物及時(shí)地從刻蝕形成的開(kāi)口中排出，去除不同尺寸的偽柵形成的開(kāi)口表面都不會(huì)有聚合物遮擋刻蝕，所以等離子體刻蝕對(duì)尺寸不同的偽柵的刻蝕速率能保持一致，尺寸較大的偽柵下的柵極介質(zhì)層不會(huì)過(guò)早暴露從而能保證較好的質(zhì)量。
[0038]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0039]參考圖4，執(zhí)行步驟SI，提供襯底100。
[0040]具體地，在本實(shí)施例中，所述襯底100為硅襯底，在其他實(shí)施例中，所述襯底100還可以為鍺硅襯底或絕緣體上硅襯底等其它半導(dǎo)體襯底，對(duì)此本發(fā)明不做任何限制。
[0041]請(qǐng)繼續(xù)參考圖4，執(zhí)行步驟S2，在襯底100上形成偽柵結(jié)構(gòu)，所述偽柵結(jié)構(gòu)包括位于依次所述襯底上的柵極介質(zhì)層、偽柵。
[0042]在本實(shí)施例中，在所述襯底100上形成NMOS偽柵結(jié)構(gòu)，所述NMOS偽柵結(jié)構(gòu)包括第一偽柵結(jié)構(gòu)110A、第二偽柵結(jié)構(gòu)110B,所述第一偽柵結(jié)構(gòu)IlOA包括第一柵極介質(zhì)層、第一柵極介質(zhì)層表面的第一偽柵103A，第一偽柵103A側(cè)壁的第一側(cè)墻104A ;所述第二偽柵結(jié)構(gòu)IlOB包括第二柵極介質(zhì)層、第二柵極介質(zhì)層表面的第二偽柵103B，第二偽柵103B側(cè)壁的第二側(cè)墻104B。在本實(shí)例中，第一偽柵結(jié)構(gòu)110A、第二偽柵結(jié)構(gòu)IlOB將在之后的步驟中被去除，第一偽柵結(jié)構(gòu)IlOA與第二偽柵結(jié)構(gòu)IlOB不相鄰，且第二偽柵103B的尺寸大于第一偽柵103A的尺寸。
[0043]本實(shí)施例中，形成第一柵極介質(zhì)層的步驟包括:依次形成第一高K材料層1lA和第一氮