改善离子注入光刻层光刻胶形貌的方法技术

本发明专利技术公开了一种改善离子注入光刻层光刻胶形貌的方法，包括：步骤一、提供需要进行离子注入的半导体衬底，在所述半导体衬底中形成有场氧，在有源区上形成有栅极结构，栅极结构的侧面形成有氮化硅侧墙；步骤二、进行涂胶前预处理，涂胶前预处理采用合成气体或者采用合成气体和氮气的混合气体对半导体衬底表面进行处理；步骤三、进行光刻工艺，包括光刻胶的涂胶、曝光和显影工艺，显影后形成光刻胶图形；步骤四、进行所述离子注入；步骤五、去除光刻胶图形。本发明专利技术能同时消除栅极结构的氮化硅侧墙对光刻胶的氮中毒影响以及消除有源区和场氧的光发射率不同而使光刻胶产生底部缺角的缺陷，能使器件的性能得到保证，且工艺简单以及成本低。低。低。

【技术实现步骤摘要】
改善离子注入光刻层光刻胶形貌的方法


[0001]本专利技术涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种改善离子注入光刻层光刻胶形貌的方法。

技术介绍

[0002]在集成电路制造主流工艺中，栅极侧墙通常采用氮化硅材料，而光刻胶即光阻(PR)对含氮的材料较为敏感，容易引起PR变性而产生倒角(Footing)现象，现有工艺通常在光刻之前通过O2处理达到解决Footing的目的。然而在28纳米以下技术节点由于SRAM区域的平坦度较差，有源区(AA)和浅沟槽隔离(STI)的反光率的不同导致PR的底部缺角(undercut)的问题变得不可忽略，因为它直接影响着Halo离子注入定义的区域，进而影响器件性能。在更先进的14纳米FinFET技术虽然采用增加抗反射涂层(BARC)可以解决PR形貌问题，但也增加了工艺成本和复杂度。因此在不增加成本及工艺复杂度的前提下解决PR undercut问题有着重要的意义。
[0003]现结合附图对现有技术说明如下：
[0004]如图1A至图1C所示，是现有离子注入工艺层的形成工艺方法各步骤中的器件结构示意图；图2是图1C对应的照片；现有离子注入工艺层的形成工艺方法包括如下步骤：
[0005]步骤一、如图1A所示，提供需要进行离子注入的半导体衬底101，在所述半导体衬底101中形成有场氧103，所述场氧103在所述半导体衬底101中隔离出有源区，在所述有源区上形成有栅极结构，所述栅极结构的侧面形成有氮化硅侧墙107。
[0006]通常，所述半导体衬底101包括硅衬底。
[0007]在所述半导体衬底101中形成有阱区102，所述有源区位于对应的所述阱区102中。对于PMOS，所述阱区102为N型阱；对于NMOS，所述阱区102为P型阱。
[0008]所述场氧103采用浅沟槽隔离工艺形成。
[0009]所述栅极结构由栅介质层104和栅极导电材料层105叠加而成。
[0010]所述栅介质层104采用二氧化硅层。也能为，所述栅介质层104采用高介电常数层。
[0011]所述栅极导电材料层105包括多晶硅栅。通常，在所述栅极导电材料层105的顶部还形成有顶部掩膜层106。
[0012]所述离子注入为轻掺杂漏注入、晕环注入和源漏注入中的一个，所述离子注入会和所述氮化硅侧墙107的侧面自对准。
[0013]步骤二、如图1B所示，进行涂胶前预处理，所述涂胶前预处理如标记108对应的箭头线所示，所述涂胶前预处理采用氧气对所述半导体衬底101表面进行处理；所述涂胶前预处理对所述氮化硅侧墙107进行表面处理以防止所述氮化硅侧墙107的氮化硅材料对后续光刻胶造成氮中毒。
[0014]步骤三、如图1C所示，进行光刻工艺，包括光刻胶的涂胶、曝光和显影工艺，显影后形成光刻胶图形109，所述光刻胶图形109将离子注入区域打开。
[0015]可以看出，所述光刻胶图形109中容易在如圆圈110所示的底部区域产生缺角即底
部缺角。如图2所示，是图1C对应的照片，可以看出，所述光刻胶图形109在圆圈110所示的底部区域中具有缺角。
[0016]步骤四、进行所述离子注入，在所述离子注入区域中，所述离子注入以所述侧墙为自对准边界。由于，所述光刻胶图形109具有底部缺角，故所述离子注入的离子容易影响到所述底部缺角的区域，从而会影响器件的性能。
[0017]步骤五、去除所述光刻胶图形109。

技术实现思路

[0018]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种改善离子注入光刻层光刻胶形貌的方法，能同时消除栅极结构的氮化硅侧墙对光刻胶的氮中毒影响以及消除有源区和场氧的光发射率不同而使光刻胶产生底部缺角的缺陷，能使器件的性能得到保证，且工艺简单以及成本低。
[0019]为解决上述技术问题，本专利技术提供的改善离子注入光刻层光刻胶形貌的方法的第一离子注入工艺层的形成工艺包括如下步骤：
[0020]步骤一、提供需要进行离子注入的半导体衬底，在所述半导体衬底中形成有场氧，所述场氧在所述半导体衬底中隔离出有源区，在所述有源区上形成有栅极结构，所述栅极结构的侧面形成有氮化硅侧墙。
[0021]步骤二、进行涂胶前预处理，所述涂胶前预处理采用合成气体或者采用合成气体和氮气的混合气体对所述半导体衬底表面进行处理；所述涂胶前预处理对所述氮化硅侧墙进行表面处理以防止所述氮化硅侧墙的氮化硅材料对后续光刻胶造成氮中毒，同时，所述涂胶前预处理还对所述有源区和所述场氧进行表面处理以防止光刻中所述有源区和所述场氧的光发射率不同而使光刻胶产生底部缺角。
[0022]步骤三、进行光刻工艺，包括光刻胶的涂胶、曝光和显影工艺，显影后形成光刻胶图形，所述光刻胶图形将离子注入区域打开。
[0023]步骤四、进行所述离子注入，在所述离子注入区域中，所述离子注入以所述侧墙为自对准边界。
[0024]步骤五、去除所述光刻胶图形。
[0025]进一步的改进是，所述半导体衬底包括硅衬底。
[0026]进一步的改进是，所述场氧采用浅沟槽隔离工艺形成。
[0027]进一步的改进是，所述栅极结构由栅介质层和栅极导电材料层叠加而成。
[0028]进一步的改进是，所述栅介质层采用二氧化硅层或者所述栅介质层采用高介电常数层。
[0029]进一步的改进是，所述栅极导电材料层包括多晶硅栅。
[0030]进一步的改进是，所述离子注入为轻掺杂漏注入、晕环注入和源漏注入中的一个。
[0031]进一步的改进是，在所述半导体衬底上包括SRAM的形成区域，所述SRAM的形成区域的离子注入采用所述第一离子注入工艺层的形成工艺实现。
[0032]进一步的改进是，在所述半导体衬底上还包括逻辑器件的形成区域；所述逻辑器件的形成区域的所述有源区和所述场氧的表面平坦性好于所述SRAM的形成区域的所述有源区和所述场氧的表面平坦性。
[0033]进一步的改进是，所述逻辑器件的形成区域的离子注入采用所述第一离子注入工艺层的形成工艺实现。
[0034]进一步的改进是，所述逻辑器件的形成区域的离子注入放置在所述SRAM的形成区域的离子注入之前完成；
[0035]所述逻辑器件的形成区域的离子注入采用第二离子注入工艺层的形成工艺实现，所述第二离子注入工艺层和所述第一离子注入工艺层的工艺步骤的区别之处为：
[0036]所述第二离子注入工艺层的形成工艺的步骤一至步骤四和所述第一离子注入工艺层的形成工艺的步骤一至步骤四相同；
[0037]所述第二离子注入工艺层的形成工艺的步骤五的去除所述光刻胶图形的工艺设置为：采用所述合成气体或者采用合成气体和氮气的混合气体去除所述光刻胶图形；
[0038]同时，所述逻辑器件的形成区域的离子注入完成后，进行所述SRAM的形成区域的离子注入时省略步骤二；
[0039]进一步的改进是，所述逻辑器件的形成区域的离子注入放置在所述SRAM的形成区域的离子注入之前完成；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善离子注入光刻层光刻胶形貌的方法，其特征在于，第一离子注入工艺层的形成工艺包括如下步骤：步骤一、提供需要进行离子注入的半导体衬底，在所述半导体衬底中形成有场氧，所述场氧在所述半导体衬底中隔离出有源区，在所述有源区上形成有栅极结构，所述栅极结构的侧面形成有氮化硅侧墙；步骤二、进行涂胶前预处理，所述涂胶前预处理采用合成气体或者采用合成气体和氮气的混合气体对所述半导体衬底表面进行处理；所述涂胶前预处理对所述氮化硅侧墙进行表面处理以防止所述氮化硅侧墙的氮化硅材料对后续光刻胶造成氮中毒，同时，所述涂胶前预处理还对所述有源区和所述场氧进行表面处理以防止光刻中所述有源区和所述场氧的光发射率不同而使光刻胶产生底部缺角；步骤三、进行光刻工艺，包括光刻胶的涂胶、曝光和显影工艺，显影后形成光刻胶图形，所述光刻胶图形将离子注入区域打开；步骤四、进行所述离子注入，在所述离子注入区域中，所述离子注入以所述侧墙为自对准边界；步骤五、去除所述光刻胶图形。2.如权利要求1所述的改善离子注入光刻层光刻胶形貌的方法，其特征在于：所述半导体衬底包括硅衬底。3.如权利要求2所述的改善离子注入光刻层光刻胶形貌的方法，其特征在于：所述场氧采用浅沟槽隔离工艺形成。4.如权利要求1所述的改善离子注入光刻层光刻胶形貌的方法，其特征在于：所述栅极结构由栅介质层和栅极导电材料层叠加而成。5.如权利要求4所述的改善离子注入光刻层光刻胶形貌的方法，其特征在于：所述栅介质层采用二氧化硅层或者所述栅介质层采用高介电常数层。6.如权利要求4或5所述的改善离子注入光刻层光刻胶形貌的方法，其特征在于：所述栅极导电材料层包括多晶硅栅。7.如权利要求1或2所述的改善离子注入光刻层光刻胶形貌的方法，其特征在于：所述离子注入为轻掺杂漏注入、晕环注入和源漏注入中的一个。8.如权利要求1或2所述的改善离子注入光刻层光刻胶形貌的方法，其特征在于：在所述半导体衬底上包括SRAM的形成区域，所述SRAM的形成区域的离子注入采用所述第一离子注入工艺层的形成工艺实现。9.如权利要求8所述的改善离子注入光刻层光刻胶形貌的方法，其特征在于：在所述半导体衬底上还包括逻辑器件的形成区域；所述逻辑器件的形成区域的所述有源区和所述场氧的表面平坦性好于所述SRAM的形成区域的所述有源区和所述场氧的表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟晓莹，张彦伟，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：