CN102315100A

CN102315100A - 图形化膜层的方法

Info

Publication number: CN102315100A
Application number: CN201110300215A
Authority: CN
Inventors: 宗登刚; 徐爱斌; 于涛; 于世瑞; 孔蔚然
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2012-01-11

Abstract

一种图形化膜层的方法，包括：提供基底，所述基底上形成有膜层；在所述膜层上形成中间层；在所述中间层上形成图形化的深紫外光刻胶层，定义出所述膜层需要去除的区域；以所述图形化的深紫外光刻胶层为掩膜，去除所述中间层没有被所述图形化的深紫外光刻胶层覆盖的部分，形成图形化的中间层；去除所述图形化的深紫外光刻胶层；以所述图形化的中间层为掩膜刻蚀所述膜层；去除所述图形化的中间层。解决现有技术中，当膜层图形的线宽缩小至一定尺寸及更小(小于等于350nm)时，必须用深紫外光刻技术制作图形，而膜层后续的湿法刻蚀又不允许深紫外光刻胶做掩膜的矛盾。

Description

图形化膜层的方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及图形化膜层的方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，形成金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的工艺中，为了减小接触栓塞与单晶硅与多晶硅的接触电阻，会形成金属硅化物。通常形成自对准金属硅化物的方法为：将钴、镍、钛等金属与硅反应。

现有技术中，形成金属硅化物的工艺为：提供硅基底，在硅基底上形成一层硅的氧化物；接着，在硅的氧化物上形成光刻胶层；之后，对光刻胶层进行曝光、显影在光刻胶层中形成图形，该图形定义出即将刻蚀的硅的氧化物的图形；之后，以图形化后的光刻胶为掩膜湿法刻蚀硅的氧化物，将光刻胶层的图形转移到硅的氧化物层；接着，去除图形化的光刻胶层，并以图形化的硅的氧化物层为掩膜在没有被硅的氧化物覆盖的部分将钴、镍、钛等金属与硅反应形成金属硅化物。这层图形化的硅的氧化物层被称为自对准硅化物阻挡块(silicide area block，SAB)。随着集成电路的发展，需要形成的SAB的线宽越来越小，因此在形成SAB时，对光刻胶成像的分辨率需要越来越高，而光刻胶的成像分辨率与曝光光源的波长成反比，因此缩小曝光光源的波长成为提高光刻胶成像分辨率的主要途径。曝光光源的种类包括近紫外光(NearUltra-Violet，NUV)、中紫外光(Mid Ultra-Violet，MUV)、深紫外光(DeepUltra-Violet，NUV)、X射线(X-ray)等，相应的，光刻胶也分为NUV光刻胶、MUV光刻胶、DUV光刻胶、X射线光刻胶等。其中MUV光刻胶可以实现的最小线宽为350nm(纳米)，具有相对成熟的工艺。DUV光刻胶可以实现的最小线宽为130nm。现有技术中，形成SAB工艺中使用MUV光刻胶，随着半导体工艺的发展，在需要形成的SAB的最小线宽小于或等于350nm时，现有的MUV光刻胶工艺已不能满足工艺的需求，需要利用DUV光刻胶实现，然而，在以DUV光刻胶为掩膜去除没有被其覆盖的硅的氧化物时，需要用到湿法刻蚀，而DUV光刻胶不能耐受湿法刻蚀，会被湿法刻蚀腐蚀，导致DUV光刻胶的图形被破坏。利用DUV光刻胶对半导体工艺中的其他膜层进行图形化，在需要用到湿法刻蚀去除没有被DUV光刻胶覆盖的部分时，同样也有这样的问题。

现有技术中，有许多关于利用光刻胶图形化膜层的方法，例如2006年5月31日公开的公开号为1779571的中国专利公开的“图形化膜层与障壁的形成方法”，然而，均没有解决上述问题。

发明内容

本发明解决的问题是当膜层图形的线宽缩小至小于等于350nm时，必须用深紫外光刻技术制作图形，而膜层后续的湿法刻蚀又不允许深紫外光刻胶做掩膜的矛盾。

为解决上述问题，本发明具体实施例提供图形化膜层的方法，包括：

提供基底，所述基底上形成有膜层；

在所述膜层上形成耐受湿法刻蚀的中间层；

在所述中间层上形成图形化的深紫外光刻胶层，定义出所述膜层需要去除的区域；

以所述图形化的深紫外光刻胶层为掩膜，去除所述中间层没有被所述图形化的深紫外光刻胶层覆盖的部分，形成图形化的中间层；

去除所述图形化的深紫外光刻胶层；

以所述图形化的中间层为掩膜刻蚀所述膜层；

去除所述图形化的中间层。

可选的，所述中间层耐受湿法刻蚀。

可选的，所述膜层刻蚀后作为自对准硅化物阻挡层。

可选的，所述膜层的材料为硅的氧化物。

可选的，所述膜层的材料为富硅氧化物或者氧化硅、氮氧化硅和氧化硅的三层结构。

可选的，刻蚀所述膜层的方法为湿法刻蚀或者湿法加干法刻蚀。

可选的，所述中间层为中紫外光刻胶层。

可选的，去除所述中间层没有被所述图形化的深紫外光刻胶层覆盖的部分的方法为干法刻蚀。

可选的，去除所述图形化的中紫外光刻胶层的方法为灰化。

可选的，在所述中间层上形成图形化的深紫外光刻胶层包括：

在所述中间层上形成深紫外光刻胶层；

对所述深紫外光刻胶层进行曝光、显影形成图形化的深紫外光刻胶层。

可选的，去除所述图形化的深紫外光刻胶层的方法为灰化。

与现有技术相比，本发明具体实施例具有以下优点：

本技术方案在膜层上先形成耐受湿法刻蚀的中间层，之后在中间层上形成图形化的深紫外光刻胶层，之后将深紫外光刻胶层的图形转移到中间层中，去除所述图形化的深紫外光刻胶层后，以图形化的中间层为掩膜刻蚀膜层。中间层可耐受湿法刻蚀，即使需要对膜层进行湿法刻蚀，由于在对膜层进行湿法刻蚀时，图形化的深紫外光刻胶层已经被去除，可以利用以上的方法对膜层进行湿法刻蚀或湿法加干法刻蚀，以实现对膜层的图形化，且保证膜层中图形的线宽可以小于等于350nm。解决现有技术中，当膜层图形的线宽缩小至小于等于350nm时，必须用深紫外光刻技术制作图形，而膜层后续的湿法刻蚀又不允许深紫外光刻胶做掩膜的矛盾。

附图说明

图1为本发明具体实施例的图形化膜层的方法的流程示意图；

图2～图7为本发明具体实施例的图形化膜层的方法的剖面结构示意图。

具体实施方式

本发明具体实施例的图形化膜层的方法，将耐受湿法刻蚀的中间层和深紫外光刻胶层结合，先将深紫外光刻胶层上的图形转移到中间层，这样中间层的线宽也就与深紫外光刻胶层相同，去除深紫外中间层后，可以以图形化后的中间层为掩膜对膜层进行刻蚀，实现膜层的线宽小于或等于350nm。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

图1为本发明具体实施例的图形化膜层的方法的流程示意图，参考图1，本发明具体实施例的图形化膜层的方法，包括：

步骤S11，提供基底，所述基底上形成有膜层；

步骤S12，在所述膜层上形成耐受湿法刻蚀的中间层；

步骤S13，在所述中间层上形成图形化的深紫外光刻胶层，定义出所述膜层需要去除的区域；

步骤S14，以所述图形化的深紫外光刻胶层为掩膜，去除所述中间层没有被所述图形化的深紫外光刻胶层覆盖的部分，形成图形化的中间层；

步骤S15，去除所述图形化的深紫外光刻胶层；

步骤S16，以所述图形化的中间层为掩膜刻蚀所述膜层；

步骤S17，去除所述图形化的中间层。

图2～图7为本发明具体实施例的图形化膜层的方法的剖面结构示意图，结合参考图1和图2～图7详述本发明具体实施例的图形化膜层的方法。

结合参考图1和图2，执行步骤S11，提供基底20，所述基底20上形成有膜层21。本发明中，基底20的材料为单晶硅、单晶锗或者单晶锗硅、III-V族元素化合物、单晶碳化硅或绝缘体上硅(SOI)结构。基底20内形成有器件结构(未示出)，例如可以为源极、漏极，基底20上形成有栅极。本发明具体实施例中，基底20的材料为单晶硅。

本发明具体实施例中，膜层21的材料为硅的氧化物，例如可以为富硅氧化物(silicon rich oxide，SRO)，也可以为包括氧化硅(SiO₂)、氮氧化硅(SiON)和氧化硅(SiO₂)的三层结构。本发明具体实施例中，膜层21的材料为富硅氧化物(silicon rich oxide，SRO)，其形成方法为等离子体化学气相沉积，采用单硅烷(SiH₄)、氧气(O₂)和稀有气体如氩(Ar)的气体混合物作为制备气体。也可以用另一种硅烷气体，例如二硅烷(Si₂H₆)气体和正硅酸乙酯(TEOS)气体取代单硅烷气体。也可以使用含氧气体，例如一氧化二氮(N₂O)气体或者臭氧(O₃)取代氧气。

本发明具体实施例中，膜层21不限于刻蚀后作为SAB，也可以为其他用途的膜层，例如作为层间介质层的氧化硅，只要用到深紫外光刻胶技术制作图形，但对膜层需要湿法刻蚀时，深紫外光刻胶层又不能做掩膜时，即可以用本发明的方法。

结合参考图1和图3，执行步骤S12，在所述膜层21上形成耐受湿法刻蚀的中间层22。在膜层21需要用湿法刻蚀时，中间层22要耐受湿法刻蚀，即中间层22不会被湿法腐蚀。本发明具体实施例中，膜层21刻蚀后作为自对准硅化物阻挡块，对膜层21的图形化需要用到湿法刻蚀，因此中间层22应耐受湿法刻蚀。本实施例中的中间层22选用中紫外光刻胶层。形成中紫外光刻胶层的方法可以为旋涂、滴涂等，中紫外光刻胶层的厚度根据实际工艺需要进行确定。

结合参考图1和图3，执行步骤S13，在所述中间层22上形成图形化的深紫外光刻胶层23，定义出所述膜层21需要去除的区域。具体的方法为：在中间层22上形成深紫外光刻胶层，其形成方法为旋涂或滴涂等，深紫外光刻胶层的厚度根据实际工艺需要进行确定；然后，利用与深紫外光刻胶层匹配的深紫外线对深紫外光刻胶层进行曝光，对曝光后的深紫外光刻胶层进行显影即得到图形化的深紫外光刻胶层23，该图形化的深紫外光刻胶层定义出膜层21需要去除的区域。

结合参考图1和图4，执行步骤S14，以所述图形化的深紫外光刻胶层23为掩膜，去除中间层22没有被所述图形化的深紫外光刻胶层23覆盖的部分，形成图形化的中间层22。在去除了没有被所述图形化的深紫外光刻胶层23覆盖的部分中间层22后，图形化的深紫外光刻胶层23的图形即转移到了中间层22，形成了图形化的中间层22，相应的图形化的中间层22也定义出膜层21需要被去除的区域。本发明具体实施例中，去除没有被图形化的深紫外光刻胶层23覆盖的中间层的方法为干法刻蚀，中间层22为中紫外光刻胶层。

需要说明的是，本发明具体实施例中，中间层选用中紫外光刻胶层，但本发明中，中间层不限于中紫外光刻胶层，也可以为其他的中间层，只要能进行干法刻蚀而且耐住湿法刻蚀的有机材料就可以满足本发明的中间层的要求。

结合参考图1和图5，执行步骤S15，去除所述图形化的深紫外光刻胶层。本发明具体实施例中，去除图形化的深紫外光刻胶层的方法为灰化。在去除了图形化的深紫外光刻胶层后，图形化的中间层22作为之后刻蚀膜层21的掩膜层，定义出了膜层21需要被去除的区域。

结合参考图1和图6，执行步骤S16，以所述图形化的中间层22为掩膜刻蚀所述膜层21。其中，根据膜层21的材料选择适合的刻蚀方法，本发明具体实施例中，膜层21刻蚀后作为自对准硅化物阻挡块，选用湿法刻蚀膜层21，或者选用湿法加干法刻蚀膜层21。在其他实施例中，当膜层21的材料发生变化时，对其的刻蚀方法根据其材料做相应的调整。

结合参考图1和图7，执行步骤S17，去除所述图形化的中间层。本发明具体实施例中，中间层为中紫外光刻胶层，去除图形化的中紫外光刻胶层的方法为灰化。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种图形化膜层的方法，其特征在于，包括：

提供基底，所述基底上形成有膜层；

在所述膜层上形成耐受湿法刻蚀的中间层；

去除所述图形化的深紫外光刻胶层；

以所述图形化的中间层为掩膜刻蚀所述膜层；

去除所述图形化的中间层。

2.如权利要求1所述的图形化膜层的方法，其特征在于，所述膜层刻蚀后作为自对准硅化物阻挡块。

3.如权利要求2所述的图形化膜层的方法，其特征在于，所述膜层的材料为硅的氧化物。

4.如权利要求2所述的图形化膜层的方法，其特征在于，所述膜层的材料为富硅氧化物或者氧化硅、氮氧化硅和氧化硅的三层结构。

5.如权利要求3或4所述的图形化膜层的方法，其特征在于，刻蚀所述膜层的方法为湿法刻蚀或者湿法加干法刻蚀。

6.如权利要求1所述的图形化膜层的方法，其特征在于，所述中间层为中紫外光刻胶层。

7.如权利要求6所述的图形化膜层的方法，其特征在于，去除所述中间层没有被所述图形化的深紫外光刻胶层覆盖的部分的方法为干法刻蚀。

8.如权利要求6所述的图形化膜层的方法，其特征在于，去除所述图形化的中紫外光刻胶层的方法为灰化。

9.如权利要求1所述的图形化膜层的方法，其特征在于，在所述中间层上形成图形化的深紫外光刻胶层包括：

在所述中间层上形成深紫外光刻胶层；

10.如权利要求9所述的图形化膜层的方法，其特征在于，去除所述图形化的深紫外光刻胶层的方法为灰化。