CN101958234A

CN101958234A - 光刻刻蚀制作工艺

Info

Publication number: CN101958234A
Application number: CN2009100549268A
Authority: CN
Inventors: 马飞; 杨晨; 任晓梅
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Chengdu Cension Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Chengdu Cension Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2011-01-26

Abstract

本发明提供了一种光刻刻蚀制作工艺，包括制作半导体器件，在所述半导体器件上生长隔离层，在所述隔离层上生长介电层，在所述介电层上生长硬掩膜层，涂刷光阻剂，用短波长的光通过图案化的掩膜照射所述光阻剂，进行湿法刻蚀，再进行干法刻蚀，本发明光刻刻蚀制作工艺优化了此项传统工艺，解决了在湿法刻蚀过程中由于光刻胶与电介质黏附能力限制引起的光刻胶脱落问题。

Description

光刻刻蚀制作工艺

技术领域

本发明涉及一种半导体工艺，尤其涉及一种光刻刻蚀制作工艺。

背景技术

在众多半导体工艺中，刻蚀是决定特征尺寸的核心工艺技术之一，刻蚀分为湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀在半导体工艺中得到广泛应用，从将硅锭切成半导体硅片开始，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贮存过程带来的污染。湿法刻蚀特别适用于多晶硅、氧化物、氮化物和金属的表面刻蚀，在当前半导体工艺中，湿法刻蚀的一个非常重要的应用便是在晶片双栅氧化物工艺中的刻蚀，包括高压栅极预刻蚀(清除之前制程氧化层，如牺牲氧化层等)、高压栅的湿法刻蚀(去除特定区域高压栅氧化层，生长低压栅氧化层)、低压栅的预清洗等，这些制程对MOS工艺来说非常重要，将直接决定器件的电学性质，然而湿法刻蚀具有各向同性的缺点，即在刻蚀过程中不但有所需要的纵向刻蚀，也有不需要的横向刻蚀，因而精度差，线宽一般在3um以上，干法刻蚀是因大规模集成电路生产的需要而开发的精细加工技术，它具有各向异性特点，在最大限度上保证了纵向刻蚀，还可以控制横向刻蚀。

下面，请参考图1，图1是现有技术的刻蚀工艺流程图，在以往的刻蚀工艺中，包括以下步骤：步骤11：制作半导体器件；步骤12：在所述半导体器件上生长隔离层；步骤13：在所述隔离层上生长介电层(硅酸乙酯材料)；步骤14：涂刷光阻剂；步骤15：用短波长的光通过图案化的掩膜照射所述光阻剂；步骤16：进行光刻刻蚀工艺处理以形成连接孔，刻蚀过程为先用湿法刻蚀工艺刻蚀出酒杯状的开口，然后用干法刻蚀工艺在酒杯状开口的底部刻蚀出垂直向下的部分，有利于金属填充。但往往由于光刻胶和硅酸乙酯材料的介电层之间黏附能力的限制，在湿法过程中腐蚀性的酸会往光刻胶和电介层之间的接触界面渗透，腐蚀介电层的表面，从而导致光刻胶脱落，污染酸槽并导致后续工艺中金属连接失效，最终导致晶片成品率降低。

发明内容

为了克服现有技术中存在光刻胶容易在湿法刻蚀过程中脱落的问题，本发明提供一种能够保证刻蚀精度又有利于金属填充的工艺。

为了实现上述目的，本发明提出一种光刻刻蚀制作工艺，包括以下步骤：制作半导体器件；在所述半导体器件上生长隔离层；在所述隔离层上生长介电层；涂刷光阻剂；用照明光通过图案化的掩膜照射所述光阻剂；进行光刻刻蚀工艺处理；在涂刷光阻剂之前，在所述介电层上生长硬掩膜层；所述光刻刻蚀工艺处理过程为先进行湿法刻蚀，再进行干法刻蚀。

可选的，所述硬掩膜层的材料为氮氧化硅。

可选的，所述硬掩膜层的厚度范围为300埃至350埃。

可选的，生长硬掩膜层的方法为化学气相沉积法。

可选的，所述隔离层材料为硅酸乙酯。

可选的，所述介电层材料为硼磷硅酸盐玻璃。

可选的，所述照明光为紫外线。

本发明光刻刻蚀制作工艺的有益技术效果为：本发明在光阻剂下方生长了硬掩膜层，可以有效的防止湿法刻蚀剂渗入光阻和介电层的接触界面从而腐蚀掉本来应该由光阻覆盖保护而留下来的介电层部分，防止由此引起的酸槽污染以及后续工艺中金属连接失效的情况，能够有效提高晶片成品率。

附图说明

图1是现有技术刻蚀工艺流程图；

图2是本发明刻蚀工艺流程图；

图3至图9是本发明刻蚀工艺的详细步骤图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明的光刻刻蚀制作工艺作进一步的详细说明。

首先，请参考图2，图2是本发明刻蚀工艺流程图，包括以下步骤：步骤211：制作半导体器件，包括了晶片上的薄膜生长、刻蚀、离子注入以及切割等一系列的工艺，直至半导体器件成形，根据不同的器件种类，采用不同的制作工艺，在此不一一描述；步骤212：在所述半导体器件上生长隔离层，所述隔离层材料为硅酸乙酯(TEOS)，隔离层的作用是将后续工艺要生长的介电层和半导体器件隔离开，因为介电层中一般会含有硼和磷，相对于半导体器件来说，是杂质，不能扩散到半导体器件中，隔离层的生长方法不限，可以是化学气相沉积法，也可以是物理气相沉积法，生长的厚度范围是1500埃至2500埃；步骤213：在所述隔离层上生长介电层，所述介电层材料为硼磷硅酸盐玻璃，厚度范围是6000埃至8000埃之间，介电层起到绝缘的作用，保护里面的半导体器件；步骤214：在所述介电层上生长硬掩膜层，所述硬掩膜层的材料为氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅，所述硬掩膜层的厚度范围为300埃至350埃，生长硬掩膜层的方法为化学气相沉积法，这里生长硬掩膜层的目的是为了在后续的湿法刻蚀工序中，避免酸性腐蚀液渗入到光阻剂下面的介电层，从而导致光阻剂从介电层表面脱落，并引起介电层的不当刻蚀，有了硬掩膜之后，湿法刻蚀中，会先刻蚀掉未被光阻剂覆盖保护部分的硬掩膜层，再继续向下刻蚀介电层，刻蚀出酒杯状的开口，后续工艺中，在酒杯状开口和光阻剂重叠的地方，由于之前有硬掩膜的存在，因此，光阻剂不会流到介电层上阻碍刻蚀的进行；步骤215：涂刷光阻剂，即在硬掩膜层上涂刷光阻剂，光阻剂又叫光阻，是一个用在许多工业制程上的光敏材料，可以在材料表面刻上一个图案的被覆层，光阻的类别有两种，正向光阻(positive photoresist)和负向光阻(negative photoresist)，正向光阻照到光的部分会溶于光阻显影液，而没有照到光的部分不会溶于光阻显影液，负向光阻照到光的部分不会溶于光阻显影液，而没有照到光的部份会溶于光阻显影液，光阻通常使用在紫外光波段或更小的波长(小于400纳米)，可以根据实际情况选用合适的类型的光阻剂；步骤216：用短波长的光通过图案化的掩膜照射所述光阻剂，这里短波长的光为紫外光波段，也可以是更小的波长(小于400纳米)，假定光阻剂是正向光阻剂，则掩膜上的透光图形即对应要刻蚀的部分，光阻剂上照到光的部分会溶于光阻显影液，而被掩膜不透光部分阻挡而没有被光照射到的部分则不会溶于光阻显影液；步骤217：进行湿法刻蚀工艺处理，湿法刻蚀沿着被光照到的部分，先刻蚀上面没有了光阻剂的硬掩膜，然后刻蚀介电层，控制好湿法刻蚀的时间，以即将刻蚀到隔离层为限，即在纵向方向，刻蚀掉大部分的介电层，刻蚀时间取决于刻蚀液的浓度和温度，所用刻蚀的化学溶液为BOE(缓冲蚀刻液)或HF(氢氟酸)，所述BOE是HF与NH₄F(氟化铵)依照1∶4的比例配制而成，按照比例1∶10，或者比例1∶130，1∶200，1∶500都可以，HF为主要的刻蚀液，NH₄F则作为缓冲剂使用，利用NH₄F固定氢离子的浓度，使之保持一定的刻蚀速率，由于湿法刻蚀是各相同性的，无法控制其刻蚀的方向，因此会在介电层中刻蚀出一个个类似半球状的小坑，原先和硬掩膜相连的介电层部分被刻蚀掉后，半球状的小坑的开口处的硬掩膜也会被刻蚀，但是依然有部分的硬掩膜保留下来，支撑住其上的光阻剂，因此，光阻剂不会流到介电层上去；步骤218：进行干法刻蚀，在湿法刻蚀工艺完成后，进行干法刻蚀，干法刻蚀具有各相异性的特点，可以控制其刻蚀的方向，此时控制其刻蚀方向为纵向刻蚀，刻蚀掉剩余的介电层，再完全刻蚀掉隔离层，一直刻蚀到半导体器件为止，此时，整个连接孔便形成了。

接着，请参考图3至图9，图3至图9是本发明刻蚀工艺的详细步骤图，图3为在半导体器件111上生长隔离层112，所述隔离层112材料为硅酸乙酯，厚度范围是1500埃至2500埃，图4为在隔离层112上生长介电层113，所述介电层113材料为硼磷硅酸盐玻璃，厚度范围是6000埃至8000埃之间，图5为在介电层113上生长硬掩膜层114，所述硬掩膜层114的材料为氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅，所述硬掩膜层114的厚度范围为300埃至350埃，图6为在硬掩膜层114上涂刷光阻剂，图7为用短波长的光通过图案化的掩膜照射所述光阻剂115并经过显影后留下的器件，图8为湿法刻蚀后的器件，从图上可以看出，湿法刻蚀刻蚀出一个个酒杯状的开口，酒杯状的开口处的硬掩膜114被刻蚀，剩余的硬掩膜114支撑着其上的光阻剂，图9为干法刻蚀后的器件，从图上可以看出，干法刻蚀刻蚀掉剩余的介电层113，再完全刻蚀掉隔离层112，一直刻蚀到半导体器件111为止，最终形成了一个酒杯状的连接孔。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种光刻刻蚀制作工艺，包括以下步骤：

制作半导体器件；

在所述半导体器件上生长隔离层；

在所述隔离层上生长介电层；

涂刷光阻剂；

用照明光通过图案化的掩膜照射所述光阻剂；

进行光刻刻蚀工艺处理；

其特征在于：在涂刷光阻剂之前，还包括在所述介电层上生长硬掩膜层的步骤；所述光刻刻蚀工艺处理过程为先进行湿法刻蚀，再进行干法刻蚀。

2.根据权利要求1所述一种光刻刻蚀制作工艺，其特征在于所述硬掩膜层的材料为氮氧化硅。

3.根据权利要求1所述一种光刻刻蚀制作工艺，其特征在于所述硬掩膜层的厚度范围为300埃至350埃。

4.根据权利要求1所述一种光刻刻蚀制作工艺，其特征在于生长硬掩膜层的方法为化学气相沉积法。

5.根据权利要求1所述一种光刻刻蚀制作工艺，其特征在于所述隔离层材料为硅酸乙酯。

6.根据权利要求1所述一种光刻刻蚀制作工艺，其特征在于所述介电层材料为硼磷硅酸盐玻璃。

7.根据权利要求1所述一种光刻刻蚀制作工艺，其特征在于所述照明光为紫外线。