[发明专利]刻蚀多晶硅层的工艺、MOS晶体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制作领域，尤其涉及一种刻蚀多晶硅层的工艺、MOS晶体管的形成方法。

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件为了达到更快的运算速度、更大的数据存储量以及更多的功能，集成电路晶片朝向更高的元件密度、高集成度方向发展，半导体器件的栅极尺寸变得越来越细且长度变得较以往更短。

在现有制作MOS晶体管过程中，栅极的形成以图案化光刻胶层为掩膜，采用干法蚀刻法刻蚀栅介电层上的多晶硅层，形成栅极。具体工艺参考图1至图2，如图1所示，在半导体衬底100上形成栅介电层102，所述形成栅介电层102的方法为热氧化法或化学气相沉积法；用化学气相沉积法在栅介电层102上沉积多晶硅层104；用旋涂法在多晶硅层104上形成光刻胶层106，经过光刻工艺，定义出栅极图形。

如图2所示，以光刻胶层106为掩膜，沿栅极图形，用干法刻蚀法刻蚀多晶硅层104至露出栅介电层102，形成栅极104a。接着，采用灰化法去除光刻胶层。

现有技术半导体器件的线宽大小主要由光刻技术及刻蚀技术来决定，而通常的工艺模式为先光刻后刻蚀，刻蚀后器件的线宽由光刻过程中器件图形的线宽决定。而光刻线宽主要由光刻机决定，光源等硬件设备决定了光刻的最小线宽。如果半导体器件要达到更小的线宽，一般情况除了升级硬件，例如购买工艺能力更强的光刻机外，没有其他的办法。而购买光刻机的价格昂贵，使制作成本提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种刻蚀多晶硅层的工艺、MOS晶体管的形成方法，防止制作成本过高。

为解决上述问题，本发明一种刻蚀多晶硅层的工艺，包括：提供形成有多晶硅层的半导体衬底；在多晶硅层上形成第一氧化层；刻蚀至少包含器件结构位置的第一氧化层，形成开口；在第一氧化层和多晶硅层上形成阻挡层；刻蚀阻挡层，在第一氧化层侧壁形成侧墙，所述侧墙位于开口内与器件结构位置对应；去除侧墙位置以外的第一氧化层；以侧墙为掩膜，刻蚀第多晶硅层，形成器件结构；去除侧墙。

可选的，在形成阻挡层之前还包括步骤：在第一氧化层和多晶硅层上形成第二氧化层。

可选的，所述第一氧化层和第二氧化层的材料为正硅酸乙酯或其它含硅氧化物。形成所述第一氧化层和第二氧化层的方法为低压化学气相沉积法。所述第一氧化层的厚度为3000埃～5000埃，第二氧化层的厚度为100埃～200埃。

可选的，所述阻挡层的材料为氮化硅或氮氧化硅，厚度为500埃～2000埃。形成所述阻挡层的方法为物理气相沉积或化学气相沉积法。

可选的，刻蚀阻挡层形成侧墙的方法为回蚀法。

本发明提供一种MOS晶体管的形成方法，包括：在半导体衬底上依次形成栅介电层和多晶硅层；在多晶硅层上形成第一氧化层；刻蚀至少包含栅极位置的第一氧化层，形成开口；在第一氧化层和多晶硅层上形成阻挡层；刻蚀阻挡层，在第一氧化层侧壁形成侧墙，所述侧墙位于开口内与栅极位置对应；去除侧墙位置以外的第一氧化层；以侧墙为掩膜，刻蚀多晶硅层，形成栅极；去除侧墙后，依次在栅极两侧的半导体衬底中形成源漏极延伸区，在栅极两侧形成间隙壁，在栅极两侧的半导体衬底中形成源极/漏极。

可选的，在形成阻挡层之前还包括步骤：在第一氧化层和多晶硅层上形成第二氧化层。

可选的，所述第一氧化层和第二氧化层的材料为正硅酸乙酯或其它含硅氧化物。形成所述第一氧化层和第二氧化层的方法为低压化学气相沉积法。所述第一氧化层的厚度为3000埃～5000埃，第二氧化层的厚度为100埃～200埃。

可选的，刻蚀阻挡层形成侧墙的方法为回蚀法。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过沉积阻挡层，刻蚀阻挡层形成侧墙结构，由于侧墙的宽度可以通过阻挡层的厚度来精确控制，因此把用作掩膜的侧墙宽度做到0.1μm以下是比较容易的。通过控制阻挡层的厚度和腐蚀时间来控制侧墙的线宽，进而控制半导体器件(如栅极或电极)的线宽，实现了不需要额外购买性能更强的光刻机，用低成本实现高精度的多晶硅小线宽刻蚀。

附图说明

图1至图2是现有技术在制作MOS晶体管过程中形成栅极的示意图；

图3是本发明刻蚀多晶硅层形成半导体器件的具体实施方式流程图；

图4是本发明制作MOS晶体管的具体实施方式流程图；

图5至图11是本发明制作MOS晶体管的实施例示意图。

具体实施方式

现有技术对于多晶硅刻蚀形成小线宽(0.1μm以下)半导体器件的，传统的光刻机曝光分辨率是很难做到的，通常需要升级硬件，购买工艺能力更强的光刻机。