[发明专利]提高氮化膜刻蚀面内均匀性的方法

说明书

本发明公开了一种提高氮化膜刻蚀面内均匀性的方法，包括步骤：步骤一、在由半导体衬底组成的晶圆表面形成氮化膜；步骤二、进行热处理对氮化膜进行改性，改性增加晶圆的边缘区域的氮化膜的刻蚀速率从而补偿干法刻蚀腔体对晶圆的边缘区域的刻蚀速率降低的影响并从而使刻蚀面内均匀性提升；步骤三、在干法刻蚀腔体对氮化膜进行干法刻蚀。本发明能氮化膜刻蚀面内均匀性，从而提高器件的性能。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种提高氮化膜刻蚀面内均匀性的方法。

背景技术

在集成电路制造中，CMOS器件的栅极结构通常由栅介质层和栅极导电材料层组成，栅极导电材料层包括多晶硅栅和金属栅(MG)两种。栅介质层也包括栅氧化层以及高介电常数层(HK)。由包括高介电常数层和金属栅叠加而成的栅极结构称为HKMG，并在28nm工艺节点以下采用。

通常，在栅极结构的侧面需要形成侧墙，侧墙通常需要采用氮化膜如氮化硅膜。现有方法中侧墙的形成方法包括如下步骤：

在形成有栅极结构的由半导体衬底如硅衬底组成的晶圆的表面淀积氮化膜，所述氮化膜覆盖在所述栅极结构的顶部表面、侧面和所述栅极结构外的所述晶圆的表面。

直接对所述氮化膜进行干法刻蚀以去除所述栅极结构的顶部表面和所述栅极结构外的所述晶圆的表面的所述氮化膜，保留在所述栅极结构的侧面的所述氮化膜组成所述侧墙。

其中，晶圆为圆形结构，随着技术的发展，晶圆的直径越来越大，现有技术中采用到了直径为12英寸的晶圆。干法刻蚀通常为等离子体干法刻蚀，进行干法刻蚀时晶圆需要放置在干法刻蚀腔体的静电吸盘(E-Chuck，ESC)上，静电吸盘通常设置有温度加热装置，所述静电吸盘通过温度加热装置从背面对所述晶圆进行加热。

由于晶圆的尺寸较大，在晶圆的边缘区域的温度会不好控制，所述静电吸盘对所述晶圆的背面加热会在所述晶圆的边缘区域处形成温度控制极限的区域，所述温度控制极限的区域的所述氮化膜的刻蚀速率的降低，这会最后使得刻蚀后氮化膜的厚度均匀性较差，且在晶圆的边缘区域的氮化膜的厚度会较厚。如图1A所示，是现有氮化膜刻蚀方法完成后对晶圆的表面进行氮化膜的厚度测试图；晶圆101的表面上形成由氮化膜并采用了现有方法对氮化膜进行了干法刻蚀；在晶圆101上选取的多个测试点102，对各测试点102的厚度进行测试。图1A显示了在晶圆101的有一块颜色较深的边缘区域103，边缘区域103的氮化膜的厚度较厚。

图1B是图1A测试得到的氮化膜的厚度沿晶圆的直径分布图；图1B中的横坐标对应的晶圆101一条直径的坐标，由于12英寸约为300mm，图1B中，-150mm和+150mm处对应于所述晶圆101的直径的两个边缘位置，由于晶圆101是圆形，故所述晶圆101的直径两侧都是完全对称的。图1B中各点201表示测试的厚度值。由图1B可以看出，虚线圈202的区域位置对应于图1A中的边缘区域103，虚线圈202中的氮化膜的厚度值明显增加，使得氮化膜的面内均匀性变差。线圈202中的氮化膜的厚度值明显增加的原因是由于所述静电吸盘对所述晶圆的背面加热会在所述晶圆的边缘区域处形成温度控制极限的区域造成的。

随着工艺节点的不断减小，栅极结构的侧墙的厚度对器件的性能影响也会增加，故如何提高侧墙的厚度在晶圆的面内均匀性变得很重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高氮化膜刻蚀面内均匀性的方法，能氮化膜刻蚀面内均匀性，从而提高器件的性能。

为解决上述技术问题，本发明提供的提高氮化膜刻蚀面内均匀性的方法包括如下步骤：

步骤一、在由半导体衬底组成的晶圆表面形成氮化膜。