一種消除形貌變形的等離子刻蝕方法技術

本發明專利技術涉及一種刻蝕多晶硅的方法，尤其涉及一種消除形貌變形的等離子刻蝕方法。本發明專利技術一種消除形貌變形的等離子刻蝕方法通過在多晶硅柵極刻蝕之前增加一步氧化物對多晶硅柵極高選擇比的刻蝕工藝，完全去除殘留的抗反射涂層，使得刻蝕后的多晶硅形貌光滑完整，確保工藝和器件性能提升。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種刻蝕多晶硅的方法，尤其涉及。
技術介紹
半導體制造工藝中，多晶硅柵極的制造非常關鍵，對器件的影響也很大。其中對多晶硅刻蝕形貌的控制尤為重要，一般情況下要求刻蝕表面垂直光滑，沒有變形。由于多晶硅柵極的尺寸不斷縮小，原有的單層光刻膠作為刻蝕阻擋層受限于光刻膠自身的厚度、反射率控制、耐刻蝕性等特性，已不能滿足集成要求。目前新研發出的多層阻擋層的多晶硅柵極結構，如圖Ia所示，該結構組成主要為從下往上依次沉積襯底硅片5、氧化物4、多晶硅柵極3、無定型碳2、抗反射涂層I、光刻膠(圖中未示出)。在對該多層阻擋 層的多晶硅柵極結構進行刻蝕時，現有的刻蝕方法是先刻蝕抗反射涂層1，然后刻蝕無定型碳2，再刻蝕多晶硅柵極3。但由于在多晶硅柵極刻蝕步驟之前，抗反射涂層I仍有一定量的殘留，如圖Ia所示，在多晶硅柵極結構刻蝕的開始階段為將抗反射涂層I作為刻蝕阻擋層，在刻蝕一段時間后無定型碳2才作為刻蝕阻擋層，從而形成多晶硅柵極結構刻蝕過程中有兩種刻蝕阻擋層共存的情況。然而，抗反射涂層I的主要成份為SiO2，無定型碳2主要成份為碳，這明顯對于刻蝕過程中的聚合物保護層的形成產生影響，一般說來，當抗反射涂層I作為刻蝕阻擋層時聚合物較少，當無定型碳2作為刻蝕阻擋層時聚合物較多，從而使得多晶硅形成明顯的界限，使形貌變形，如圖Ib所示，多晶硅柵極3形貌不平滑，最終影響工藝和器件性能控制。
技術實現思路
針對上述存在的問題，本專利技術的目的提供，通過在多晶硅柵極刻蝕之前增加一步氧化物對多晶硅柵極高選擇比的刻蝕工藝，完全去除殘留的抗反射涂層，使得刻蝕后的多晶硅形貌光滑完整，確保工藝和器件性能提升。本專利技術的目的是通過下述技術方案實現的 ，其中，包括以下步驟 步驟I :多晶硅柵極結構為在一襯底硅片上從下往上依次沉積氧化物、多晶硅柵極、無定型碳、抗反射涂層、光刻膠； 步驟2 :將所述多晶硅柵極結構放入反應腔； 步驟3:以所述光刻膠為掩膜，刻蝕所述光刻膠覆蓋之外的所述抗反射涂層至所述無定型碳的上表面； 步驟4:繼續以剩余的所述抗反射涂層為掩膜，刻蝕所述無定型碳至所述多晶硅柵極的上表面； 步驟5 :利用晶圓完全去除所述無定型碳表面殘余的所述抗反射涂層；步驟6 :利用所述晶圓繼續刻蝕所述無定型碳覆蓋之外的所述多晶硅柵極至所述氧化物的上表面，去除剩余的所述無定型碳。上述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，所述等離子刻蝕方法各步驟均采用等離子干法刻蝕工藝。上述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，步驟I中所述氧化物對所述多晶硅柵極的選擇比>7。上述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，步驟I中所述抗反射涂層采用Si02類無機抗反射涂層。 上述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，步驟3的刻蝕過程使用CF4為主的刻蝕氣體。上述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，步驟4的刻蝕過程使用02為主的 刻蝕氣體。上述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，步驟5的刻蝕過程控制所述多晶娃柵極的損耗< 20A。上述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，步驟5的刻蝕過程使用以C4F8或C5F8為主的刻蝕氣體，同時C4F8或C5F8流量為5_10sccm。上述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，步驟5的刻蝕過程使用電源電壓和偏置功率均大于等于200W且小于等于300W。 本專利技術的有益效果是通過在多晶硅柵極刻蝕之前增加一步氧化物對多晶硅柵極高選擇比的刻蝕工藝，使得刻蝕后的多晶硅形貌光滑完整，確保工藝和器件性能提升，降低生產損耗，提聞生廣效益。附圖說明圖Ia-Ib是現有的多晶硅柵極結構的刻蝕流程示意 圖2a_2d是本專利技術的的流程示意圖。具體實施例方式下面結合原理圖和具體操作優選方案對本專利技術作進一步說明。結合圖2a_2d中所示，，其中，包括以下步驟 如圖2a所示，步驟I :多晶硅柵極結構為在一襯底硅片21上從下往上依次沉積氧化物22、多晶硅柵極23、無定型碳24、抗反射涂層25、光刻膠26 ； 在本專利技術的一個優選方案中，本專利技術的等離子刻蝕方法各步驟均采用等離子干法刻蝕工藝，氧化物22對多晶硅柵極23的選擇比> 7 ； 進一步的，抗反射涂層25采用SiO2類無機抗反射涂層。步驟2 :將多晶硅柵極結構放入反應腔； 于上述技術方案基礎上，進一步的，以下各步驟可以集合在同一個反應腔完成，也可以選擇在不同的反應腔分別完成。如圖2b所示，步驟3:以光刻膠26為掩膜，刻蝕光刻膠26覆蓋之外的抗反射涂層25至無定型碳24的上表面； 進一步的，此步驟中刻蝕過程使用CF4為主的刻蝕氣體。如圖2c所示，步驟4 :繼續以剩余的抗反射涂層25為掩膜，刻蝕無定型碳24至多晶娃棚極23的上表面； 進一步的，此步驟中刻蝕過程使用O2為主的刻蝕氣體。步驟5 :利用等離子體工藝完全去除無定型碳24表面殘余的抗反射涂層25 ； 進一步的，此步驟中刻蝕過程控制多晶硅柵極23的損耗< 20A，； 在本專利技術的一個優選方案中，此步驟中刻蝕過程可選擇使用以C4F8或C5F8為主的刻蝕氣體，同時C4F8或C5F8流量為5-lOsccm，同時，使用電源電壓和偏置功率均大于等于 200W且小于等于300W。 如圖2d所示，步驟6 :利用晶圓繼續刻蝕無定型碳24覆蓋之外的多晶硅柵極23至氧化物22的上表面，去除剩余的無定型碳24。刻蝕后的多晶硅形貌光滑完整，確保工藝和器件性能提升。以上對本專利技術的具體優選方案進行了詳細描述，但本專利技術并不限制于以上描述的具體優選方案，其只是作為范例。對于本領域技術人員而言，任何等同修改和替代也都在本專利技術的范疇之中。因此，在不脫離本專利技術的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應涵蓋在本專利技術的范圍內。權利要求1.，其特征在于，包括以下步驟 步驟I :多晶硅柵極結構為在一襯底硅片上從下往上依次沉積氧化物、多晶硅柵極、無定型碳、抗反射涂層、光刻膠； 步驟2 :將所述多晶硅柵極結構放入反應腔； 步驟3:以所述光刻膠為掩膜，刻蝕所述光刻膠覆蓋之外的所述抗反射涂層至所述無定型碳的上表面； 步驟4:繼續以剩余的所述抗反射涂層為掩膜，刻蝕所述無定型碳至所述多晶硅柵極的上表面； 步驟5 :完全去除所述無定型碳表面殘余的所述抗反射涂層； 步驟6 :繼續刻蝕所述無定型碳覆蓋之外的所述多晶硅柵極至所述氧化物的上表面，去除剩余的所述無定型碳。2.根據權利要求I所述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其特征在于，所述等離子刻蝕方法各步驟均采用等離子干法刻蝕工藝。3.根據權利要求I所述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其特征在于，步驟I中所述氧化物對所述多晶硅柵極的選擇比> 7。4.根據權利要求I所述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其特征在于，步驟I中所述抗反射涂層采用SiO2類無機抗反射涂層。5.根據權利要求I所述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其特征在于，步驟3的刻蝕過程使用CF4為主的刻蝕氣體。6.根據權利要求I所述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其特征在于，步驟4的刻蝕過程使用O2為主的刻蝕氣體。7.根據權利要求I所述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其特征在于，步驟5的刻蝕過程控制所述多晶硅柵極的損耗< 20A。8.根據權利要求7所述本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：多晶硅柵極結構為在一襯底硅片上從下往上依次沉積氧化物、多晶硅柵極、無定型碳、抗反射涂層、光刻膠；步驟2：將所述多晶硅柵極結構放入反應腔；步驟3:以所述光刻膠為掩膜，刻蝕所述光刻膠覆蓋之外的所述抗反射涂層至所述無定型碳的上表面；？步驟4：繼續以剩余的所述抗反射涂層為掩膜，刻蝕所述無定型碳至所述多晶硅柵極的上表面；步驟5：完全去除所述無定型碳表面殘余的所述抗反射涂層；步驟6：繼續刻蝕所述無定型碳覆蓋之外的所述多晶硅柵極至所述氧化物的上表面，去除剩余的所述無定型碳。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李全波，張瑜，孟祥國，
申請(專利權)人：上海華力微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：