[发明专利]栅极的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种栅极的形成方法。

背景技术

采用栅极切断（Poly Cut）技术对条状栅极进行切断，切断后栅极与不同的晶体管相对应，可以提高晶体管的集成度。此外，多个栅极沿着延伸方向排列成一列时，通过栅极切断，能够高精度地缩小栅极切断后断开的栅极间的对接方向的间距（Poly Cut CD）。

现有栅极切断工艺中，通常先在衬底上形成多晶硅层，再在多晶硅层表面形成图形化的硬掩模层，所述图形化的硬掩模层具有与条状栅极相对应的条状图形。为了将条状的栅极切断，需要在硬掩模层的条状图形上方形成图形化的光刻胶层，所述图形化的光刻胶层具有露出条状图形的开口图形。所述图形化的光刻胶层与硬掩模层之间还形成有介质层，光刻时以所述图形化的光刻胶层为掩模对所述介质层进行刻蚀，形成开口，再对开口露出的所述硬掩模层的条状图形进行刻蚀，使得条状图形断开，再以断开的条状图形为掩模，对多晶硅层进行刻蚀，得到断开的条状栅极，断开的栅极的对接方向的间距对应所述开口的宽度（沿条状栅极的延伸方向的尺寸）。

然而现有技术形成栅极的方法中，在实现栅极切断时，容易出现断开的条状栅极在对接方向的间距相较于设计值增大的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种栅极的形成方法，减小栅极在对接方向的间距相较于设计值增大的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种栅极的形成方法，包括：

提供衬底；

在衬底上形成多晶硅层；

在多晶硅层上形成硬掩模层，所述硬掩模层具有对应栅极形状的多个条状图形；

在所述硬掩模层上依次形成有机抗蚀剂层以及有机抗反射材料层；

对所述有机抗反射材料层进行第一刻蚀，在有机抗反射材料层中形成露出所述有机抗蚀剂层的开口，所述开口横跨硬掩模层中的至少一个条状图形；

对所述开口露出的有机抗蚀剂层进行第二刻蚀，去除所述开口下方的有机抗蚀剂层，直至露出条状图形的顶部；所述第二刻蚀包括依次进行的第一干法刻蚀、第二干法刻蚀，所述第一干法刻蚀采用包括甲烷的混合气体；

去除所述开口露出的硬掩模层，使所述条状图形断开，以形成硬掩模图形；

以所述硬掩模图形为掩模，图形化所述多晶硅层，去除硬掩模图形露出的多晶硅层部分同时保留硬掩模图形下方的多晶硅层部分，以形成栅极。

可选的，在所述第一干法刻蚀的步骤中，甲烷的流量在2标况毫升每分到20标况毫升每分的范围内。

可选的，在所述第一干法刻蚀的步骤中，所述混合气体还包括氧气、氮气，其中氧气的流量在2标况毫升每分到20标况毫升每分，氮气的流量在5标况毫升每分到100标况毫升每分的范围内。

可选的，在所述第一干法刻蚀的步骤中，刻蚀机的功率在100瓦到1000瓦，刻蚀腔体内的气压在2毫托到20毫托的范围内。

可选的，在所述第二干法刻蚀的步骤中，刻蚀气体包括氯气，氯气的流量在10标况毫升每分到100标况毫升每分的范围内。

可选的，在所述第二干法刻蚀的步骤中，刻蚀气体包括溴化氢，溴化氢的流量在10标况毫升每分到100标况毫升每分的范围内。

可选的，在所述第二干法刻蚀的步骤中，所述混合气体还包括氧气，氧气的流量在2标况毫升每分到50标况毫升每分的范围内。

可选的，在所述第二干法刻蚀的步骤中，刻蚀机的功率在100瓦到1000瓦，刻蚀腔体内的气压在2毫托到20毫托的范围内。

可选的，在对有机抗蚀剂层进行刻蚀的过程中，所述第一干法刻蚀的刻蚀量占对有机抗蚀剂层刻蚀量的70%到90%。

可选的，在对有机抗蚀剂层进行刻蚀的过程中，所述第二干法刻蚀的刻蚀量占对有机抗蚀剂层刻蚀量的10%到30%。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在对条状的栅极进行栅极切断的方法中，对有机抗反射材料层进行刻蚀时，依次进行采用包括甲烷的混合气体的第一干法刻蚀和第二干法刻蚀，其中第一干法刻蚀由于采用了甲烷作为刻蚀气体，第一干法刻蚀的各向异性较强，对有机抗蚀剂层的侧向刻蚀很少，减小了开口尺寸增大的问题，再对开口下的硬掩模层进行刻蚀，形成的栅极在对接方向的间距与设计值相比增大量很小。