CN101630630B - 湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法，包括以下步骤：对衬底进行六甲基二硅胺疏水处理；在所述衬底上涂布一层抗反射材料；在所述抗反射材料上面涂布一层光刻胶；进行光刻处理，去除部分所述光刻胶；进行湿法刻蚀处理，去除未被光刻胶覆盖的所述抗反射材料，形成衬底刻蚀窗口；在所述衬底刻蚀窗口内侧涂布显影材料。本发明避免了在湿法刻蚀中侧向侵蚀的情况发生，保证了湿法刻蚀的质量。

Description

湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法

技术领域

本发明涉及集成电路制造工艺技术领域，特别涉及一种湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法。

背景技术

随着集成电路制造工艺的不断进步，光刻技术中线宽的不断缩小，半导体器件的面积正变得越来越小，半导体的布局已经从普通的单一功能分离器件，演变成整合高密度多功能的集成电路。由最初的IC(集成电路)到LSI(大规模集成电路)和VLSI(超大规模集成电路)，直至今天的ULSI(特大规模集成电路)，器件的面积进一步缩小，功能越来越强大。在工艺研发的复杂性、长期性以及高昂的成本等不利因素的制约条件下，如何在现有技术水平的基础上进一步提高器件的集成密度、缩小芯片的面积以及在同一衬底上尽可能多的得到有效的芯片数，将成为芯片设计者和制造商越来越重视的问题。

湿法刻蚀在半导体工艺中得到广泛引用。从硅锭切成的半导体硅片开始，化学腐蚀剂就被用来研磨和抛光，以获得光学级的平整和无损的表面。在热氧化和外延生长之前，要对半导体硅片进行化学清洗以除去操作和储存过程带来的污染。湿法刻蚀特别适用于多晶硅、氧化物、氮化物和金属等的表面刻蚀。

湿法刻蚀的机理涉及三个基本阶段：反应物通过扩散运输到反应表面，化学反应在此表面发生，然后通过扩散将反应生成物从表面移除。腐蚀液的搅拌和温度将影响腐蚀速率。在集成电路工艺中，大多数湿法刻蚀是将硅片浸入化学溶剂或向硅片上喷洒刻蚀溶剂。对于浸入式刻蚀，是将硅片浸入化学溶剂，通常需要搅拌来保证刻蚀过程以一致和恒定的速率进行。喷洒式刻蚀已经逐渐取代了浸入式刻蚀，因为它通过不断向硅片表面提供新的刻蚀剂而极大增加了刻蚀速率和一致性。

在刻蚀过程中，将光刻工艺所确定的光刻胶抗蚀剂图形作为光刻胶抗蚀剂下面各层的掩模，光刻胶下面各层的材料大多数是非晶的或多晶薄膜。如果用湿法刻蚀，腐蚀速率一般是各向同性的，即横向和纵向的腐蚀速率相同，这就有可能因侧向侵蚀去除了不该被刻蚀的部分，导致刻蚀后图形的分辨率下降。因此，如何避免湿法刻蚀中的侧向侵蚀就成为业界必须考虑的问题，以往的方法是降低光刻胶的厚度便于湿法刻蚀、使用快酸缩短湿法处理时间、采用六甲基二硅胺提高底部粘附力等，但是这些方法对于防止湿法刻蚀中侧向侵蚀的效果并不明显。

发明内容

本发明解决的问题是避免湿法刻蚀中发生侧向侵蚀，从而提高湿法刻蚀的质量。

本发明提供了一种湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法，包括以下步骤：一种湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法，包括以下步骤：对衬底进行六甲基二硅胺疏水处理；在所述衬底上涂布一层抗反射材料；在所述抗反射材料上面涂布一层光刻胶；进行光刻处理，去除部分所述光刻胶；进行湿法刻蚀处理，去除未被光刻胶覆盖的所述抗反射材料，形成衬底刻蚀窗口；在所述衬底刻蚀窗口侧壁上涂布显影材料。

可选的，所述六甲基二硅胺疏水处理包括向衬底表面喷洒六甲基二硅胺和烘烤。

可选的，所述喷洒六甲基二硅胺的时间范围为0.1秒至100秒。

可选的，所述烘烤的温度范围为30度至150度。

可选的，所述烘烤的时间范围为1秒至1000秒。

可选的，所述显影材料由亲显影液基团和亲光刻胶粘附基团组成。

可选的，所述显影材料的厚度范围为1纳米至10000纳米。

可选的，使用紫外线对所述显影材料进行烘烤。

可选的，所述烘烤的温度范围为30度至200度。

可选的，所述烘烤的时间范围为1秒至1000秒。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：在衬底刻蚀窗口的侧壁涂布显影材料，缩小了衬底刻蚀窗口，提高了侧向抗侵蚀能力，进而在湿法刻蚀中防止了侧向侵蚀问题的发生；对衬底做六甲基二硅胺疏水处理，增强了抗反射材料和衬底的粘附力；在衬底上涂布抗反射材料，增强了其上的光刻胶的均匀性。

附图说明

图1为本发明湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法的流程图。

图2至图4为本发明湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法的一实施例操作示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明提供了一种湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法，首先，请参考图1，图1为本发明湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法的流程图，包括以下步骤：步骤21：对衬底进行HMDS疏水处理，HMDS的英文全名叫Hexamethyldisilazane，化学名称叫六甲基二硅氮甲烷，把它涂到衬底表面后，通过加温烘烤可反应生成以硅氧烷为主体的化合物，这实际上是一种表面活性剂，它成功地将衬底表面由亲水变为疏水，其疏水基可很好地与光刻胶结合，起到耦合的作用，操作时，用液态的HMDS直接喷洒到衬底上，然后借着衬底的高速旋转在衬底表面形成一层六甲基二硅胺膜，这样就阶段性的解决了晶片和光刻胶之间的结合问题，实际上本实施例中在衬底和光刻胶之间，还涂布了一层抗反射层，因此是光刻胶通过抗反射层和衬底相结合的。所述六甲基二硅胺疏水处理中的六甲基二硅胺喷洒时间范围为0.1秒至100秒，所述六甲基二硅胺疏水处理中的烘烤温度范围为30度至150度，所述六甲基二硅胺疏水处理中的烘烤时间范围为1秒至1000秒，本实施例中采用优选的方式：六甲基二硅胺喷洒时间20秒，烘烤温度125度，烘烤时间30秒；步骤22：在所述衬底上涂布抗反射材料，所述抗反射材料可用于改进涂布的光刻胶的均匀性；步骤23：在所述抗反射材料上涂布一层光刻胶，光刻胶是一种对辐照敏感的化合物，根据其对辐照的响应特性将其分为正性和负性，本实施例中采用的是正性的光刻胶；步骤24：进行光刻处理，去除部分所述光刻胶，在曝光前，光刻胶是不溶于显影液的，曝光后，曝光区内的光刻胶由于吸收了光照能量而导致其化学结构发生变化，在显影液中变得可以被溶解，显影后，曝光区内的光刻胶被去掉；步骤24：进行湿法刻蚀处理，去除未被光刻胶覆盖的所述抗反射材料，形成衬底刻蚀窗口，这里的湿法刻蚀是刻蚀未被光刻胶覆盖的抗反射材料，不会刻蚀衬底；步骤25：在所述刻蚀窗口侧壁上涂布显影材料，具体过程如下：先在所述光刻胶表面、刻蚀窗口内所露出的衬底上以及刻蚀窗口的侧壁上均涂布显影材料，接着显影去除刻蚀窗口内所露出的衬底上的显影材料(保留刻蚀窗口侧壁的显影材料)，使得待湿法刻蚀的衬底再次暴露在外，此时，刻蚀窗口两侧壁上的显影材料依旧存在，没有被去除，相当于缩小了刻蚀窗口，当发生侧向侵蚀时，先侵蚀刻蚀窗口侧壁的显影材料下方的衬底，而不会刻蚀抗反射材料下方的衬底。待刻蚀完成后，可以去除掉显影材料，从而完成刻蚀工艺。至于光刻胶上方的显影材料，可以在去除衬底刻蚀窗口内衬底上的显影材料的时候去除，也可以等到最后和衬底刻蚀窗口侧壁的显影材料一起去除。所述显影材料由亲显影液基团和亲光刻胶粘附基团组成，所述显影材料的厚度范围为1纳米至10000纳米，优选的，显影材料的厚度为100纳米，涂布显影材料后使用紫外线烘烤，所述紫外线烘烤的温度范围为30度至200度，所述紫外线烘烤的时间范围为1秒至1000秒，优选的，紫外线烘烤的温度为120度，时间为60秒。

接着，请参考图2至图4，图2至图4为本发明湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法的一实施例操作示意图，图2中，对衬底进行六甲基二硅胺疏水处理后，在衬底13上涂布一层抗反射材料12，然后在抗反射材料12上涂布一层光刻胶11；图3中，进行光刻处理，去除部分所述光刻胶11，进行湿法刻蚀处理，去除未被光刻胶覆盖的所述抗反射材料12，形成衬底刻蚀窗口；图4中，在所述衬底刻蚀窗口侧壁上涂布显影材料14。具体的参数、更加详细的步骤以及技术效果可参考上一段所述。

虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法，包括以下步骤：

S1：对衬底进行六甲基二硅胺疏水处理；

S2：在所述衬底上涂布一层抗反射材料；

S3：在所述抗反射材料上面涂布一层光刻胶；

S4：进行光刻处理，去除部分所述光刻胶；

S5：进行湿法刻蚀处理，去除未被光刻胶覆盖的所述抗反射材料，形成衬底刻蚀窗口；

其特征在于：

步骤S5之后还包括步骤S6：在所述衬底刻蚀窗口侧壁上涂布显影材料，所述显影材料由亲显影液基团和亲光刻胶粘附基团组成。

2.根据权利要求1所述的湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法，其特征在于所述六甲基二硅胺疏水处理包括向衬底表面喷洒六甲基二硅胺和烘烤。

3.根据权利要求2所述的湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法，其特征在于所述喷洒六甲基二硅胺的时间范围为0.1秒至100秒。

4.根据权利要求2所述的湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法，其特征在于所述烘烤的温度范围为30度至150度。

5.根据权利要求2所述的湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法，其特征在于所述烘烤的时间范围为1秒至1000秒。

6.根据权利要求1所述的湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法，其特征在于所述显影材料的厚度范围为1纳米至10000纳米。

7.根据权利要求1所述的湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法，其特征在于步骤S6之后还包括步骤S7：使用紫外线对所述显影材料进行烘烤。

8.根据权利要求7所述的湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法，其特征在于所述烘烤的温度范围为30度至200度。

9.根据权利要求7所述的湿法刻蚀中避免发生侧向侵蚀的方法，其特征在于所述烘烤的时间范围为1秒至1000秒。