[发明专利]去除栅介质层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种去除栅极介质层的方法。

背景技术

随着晶体管尺寸的不断缩小，绝缘层+金属栅极（high-kmetalgate,HKMG）的技术几乎已经成为45nm以下级别制程的必备技术。不过在制作HKMG结构晶体管的工艺方面，业内存在两种不同工艺，分别是先栅极（Gate-first）工艺流派和后栅极（Gate-last）工艺流派。一般来说使用Gate-first工艺是直接形成金属栅极；而Gate-last工艺是先形成虚拟栅极之后再去除虚拟栅极和栅介质层，再形成真正新的栅介质层和金属栅极。

请参考图1，现有技术中后栅极工艺在半导体衬底10分为两个区，一个是芯核区11，另一个是IO区12，在芯核区11和O区12上形成栅介质层20，在所述栅介质层20上形成虚拟栅极30，接着在所述虚拟栅极30两侧形成侧墙，所述侧墙包括氮化硅41和氧化硅42，接着在所述虚拟栅极30之间形成层间介质层50；接着，请参考图2，去除所述虚拟栅极30，暴露出在所述栅介质层20，并且在IO区12的所述栅介质层20以及层间介质层50的表面上形成光阻60，对所述光阻60进行曝光和显影，暴露出芯核区11待去除的栅介质层20和部分层间介质层50；接着，请参考图3，刻蚀去除芯核区11待去除的栅介质层20，这样去除栅介质层20之后再重新在芯核区11形成真正的栅介质层，这样能够提高形成芯核区11的性能。

然而，由于去除所述栅介质层20采用的是湿法刻蚀，而且栅介质层20通常是使用热氧化法形成的氧化硅，其材质较为致密，一般采用氢氟酸对其刻蚀去除；然而，所述侧墙和层间介质层50的材质为化学气相沉积方法形成，材质较热氧化法形成的氧化硅较为疏松，氢氟酸对其刻蚀速度也比热氧化法形成的氧化硅更高，在使用氢氟酸进行刻蚀栅介质层时，氢氟酸对所述侧墙和层间介质层50刻蚀程度会更高，也就是说，刻蚀去除所述栅介质层20会对所述侧墙和层间介质层50造成极大的损伤，会使后续形成的金属栅极的高度收到影响，从而会使形成的半导体器件的良率大大降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种去除栅介质层的方法，能够在去除栅介质层时不对侧墙和层间介质层造成太大的损伤。

为了实现上述目的，本发明提出一种去除栅介质层的方法，其步骤包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有栅介质层，在所述栅介质层上形成有虚拟栅极，在所述虚拟栅极两侧形成有侧墙，在所述半导体衬底上、虚拟栅极之间填充有层间介质层；

对所述层间介质层以及侧墙进行第一预处理；

去除所述虚拟栅极，暴露出所述栅介质层；

分步刻蚀所述栅介质层，在相邻的分步刻蚀之间对所述层间介质层以及侧墙进行第二预处理，直至完全去除所述栅介质层。

进一步的，所述第一预处理采用氮气、氩气或者氮气和氩气混合的电浆对所述层间介质层以及侧墙进行轰击。

进一步的，所述氮气或氩气流量范围是5000sccm～15000sccm。

进一步的，所述第一预处理的处理时间范围是10s～60s。

进一步的，所述第二预处理采用O₃的电浆对所述层间介质层以及侧墙进行干法处理。

进一步的，所述O₃的流量范围是10000sccm～20000sccm。

进一步的，所述第二预处理的时间范围是20s～60s。

进一步的，所述第二预处理采用O₃和去离子水对所述层间介质层以及侧墙进行湿法处理。

进一步的，所述O₃的流量范围是5ppm～100ppm，所述去离子水的流量范围是1L～2L。

进一步的，所述第二预处理的时间范围是20s～120s。

进一步的，采用氢氟酸对所述栅介质层进行分步刻蚀。

进一步的，所述氢氟酸采用三步刻蚀去除所述栅介质层。

进一步的，每步使用所述氢氟酸进行刻蚀的时间范围是5s～60s,浓度范围是50:1～500:1。

进一步的，在第一步和第二步刻蚀的之后，均对所述层间介质层以及侧墙进行第二预处理。

进一步的，所述栅介质层的材质为二氧化硅。

进一步的，所述栅介质层采用热氧化法形成。

进一步的，所述侧墙的材质包括二氧化硅、氮化硅和氮氧化硅。

进一步的，所述层间介质层的材质为二氧化硅。