CN102683184A - 一种离子注入阻挡层的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种离子注入阻挡层的制作方法。本发明提出一种离子注入阻挡层的制作方法，通过采用非晶态碳层作为离子注入工艺的阻挡层，不仅有效的起到阻挡作用，且能干净的去除，从而避免由于阻挡层去除不干净引进的工艺缺陷，进而有效提高产品良率。

Description

一种离子注入阻挡层的制作方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路的制造领域，尤其涉及一种离子注入阻挡层的制作方法。
背景技术
　离子注入是作为一种半导体材料的掺杂技术发展起来的，由于具有低温掺杂、精确的剂量控制、掩蔽容易、均匀性好等特点，使得经其掺杂所制成的半导体器件和集成电路具有速度快、功耗低、稳定性好、成品率高等特点。尤其在目前的大规模、超大规模集成电路工艺中，由于离子注入层是极薄的，同时，离子束的直进性保证注入的离子几乎是垂直地向内掺杂，横向扩散极其微小，这样就能使电路的线条更加纤细，线条间距进一步缩短，从而大大提高集成度。此外，离子注入技术的高精度和高均匀性，可以大幅度提高集成电路的成品率。随着工艺上和理论上的日益完善，离子注入已经成为半导体器件和集成电路生产的关键工艺之一。
图1-5是本发明背景技术中传统离子注入工艺的流程结构示意图；目前半导体制造业界的离子注入工艺是用光阻作为器件离子注入的阻挡层，如图1-5所示，在衬底1上制备浅沟槽11和氧化薄膜12，制备底部抗反射层13覆盖浅沟槽11和氧化薄膜12的上表面，旋涂光刻胶14覆盖底部抗反射层13的上表面，曝光、显影后去除多余的光刻胶和底部抗反射层，形成有剩余光刻胶141和剩余底部抗反射层131构成的光阻15，并以该光阻为掩膜对衬底1进行离子注入工艺16以形成源漏区17。由于，在离子注入工艺16时要用到高能高剂量的离子进行轰击和注入，会使得光阻15发生变质和硬化，使得继续湿法或干法刻蚀工艺去除光阻15时去除不干净，引入大量的缺陷（defect）18，且随着器件尺寸的快速缩小，光阻15的高度也随之快速降低，这样易造成该光阻不能完全起到离子注入阻挡层的作用，进而造成产品良率的降低。
发明内容
本发明公开了一种离子注入阻挡层的制作方法，其中，包括以下步骤：
步骤S1：在一衬底结构的上表面上沉积非晶态碳层后，继续沉积硬掩膜层覆盖所述非晶态碳层的上表面；
步骤S2：采用光刻工艺，形成一部分覆盖所述硬掩膜层上表面的光阻，并以该光阻为掩膜刻蚀所述硬掩膜层至所述非晶态碳层后，去除所述光阻；
步骤S3：以剩余硬掩膜层为掩膜刻蚀所述非晶态碳层至所述衬底结构后，采用湿法刻蚀工艺去除所述剩余硬掩膜层；
步骤S4：以剩余非晶态碳层为阻挡层，对所述衬底结构进行离子注入工艺形成源漏区后，采用干法刻蚀工艺去除所述剩余非晶态碳层。
上述的离子注入阻挡层的制作方法，其中，所述衬底结构为制备有浅沟隔离槽和薄氧化层的硅衬底，所述浅沟隔离槽部分嵌入所述硅衬底中，所述薄氧化层覆盖所述衬底暴露的上表面。
上述的离子注入阻挡层的制作方法，其中，所述非晶态碳层覆盖所述浅沟隔离槽和所述薄氧化层的上表面。
上述的离子注入阻挡层的制作方法，其中，所述光刻工艺包括：沉积底部抗反射层覆盖所述硬掩膜层的上表面，旋涂光刻胶覆盖所述底部抗反射层的上表面，曝光、显影后，去除多余的光刻胶和底部抗反射层，形成所述光阻。
上述的离子注入阻挡层的制作方法，其中，采用氧气等离子进行干法刻蚀工艺去除所述非晶态碳层。
上述的离子注入阻挡层的制作方法，其中，所述非晶态碳层的厚度为500-2000A。
上述的离子注入阻挡层的制作方法，其中，所述硬掩膜的厚度为100-300A。
上述的离子注入阻挡层的制作方法，其中，所述硬掩膜的材质为SiON。
上述的离子注入阻挡层的制作方法，其中，采用热磷酸溶液进行步骤S3中的湿法刻蚀工艺。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种离子注入阻挡层的制作方法，通过采用非晶态碳层作为离子注入工艺的阻挡层，不仅有效的起到阻挡作用，且继续采用的干法刻蚀工艺能干净的去除该非晶态碳层，不会产生工艺缺陷，从而有效提高产品良率。
附图说明
图1-5是本发明背景技术中传统离子注入工艺的流程结构示意图；
图6-14是本发明离子注入阻挡层的制作方法的工艺流程结构示意图。
具体实施方式  
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
图6-14是本发明离子注入阻挡层的制作方法的工艺流程结构示意图；如图6-14所示，一种离子注入阻挡层的制作方法（A method to manufacturer barrier layer for ion implant），包括以下步骤：
首先，在硅衬底2上部分嵌入设置浅沟隔离槽21，并制备薄氧化层（SiO）22覆盖硅衬底2暴露的上表面，沉积厚度为500-2000A的非晶态碳层23覆盖浅沟隔离槽21和薄氧化层22的上表面，沉积厚度为100-300A的硬掩膜层24覆盖非晶态碳层23的上表面；其中，硬掩膜层24的材质为SiON。
其次，沉积底部抗反射层（Bottom Anti Reflective Coating，简称BARC）25覆盖硬掩膜层24的上表面，旋涂光刻胶（PR）26覆盖底部抗反射层25的上表面，曝光、显影后，去除多余的光刻胶和底部抗反射层，形成光阻261，并以光阻261为掩膜，刻蚀硬掩膜层24，并去除光阻261和剩余底部抗反射层251。
之后，以剩余硬掩膜层241掩膜刻蚀非晶态碳层23后，采用热磷酸溶液进行湿法刻蚀工艺以去除剩余的硬掩膜层241。
最后，以剩余的非晶态碳层231为阻挡层，对衬底1进行离子注入工艺27，形成源漏区28后，采用氧气等离子干法刻蚀工艺去除剩余的非晶态碳层231。由于，非晶态碳具有高密度（>1.4g/cm3）、高硬度（>3GPa）和高弹性模量（几十至一百多GPa）等特点，在离子注入工艺中不易被刻蚀变薄，从而能有效的起到离子注入阻挡层的作用，且非晶态碳层由大量的碳元素和少量的氢组成，后续通过采用氧气等离子进行干法刻蚀工艺能有效的去除作为阻挡层的非晶态碳，从而可以获得干净的表面，有效的避免引入缺陷。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种离子注入阻挡层的制作方法，通过采用非晶态碳层作为离子注入工艺的阻挡层，不仅有效的起到阻挡作用，且能干净的去除，从而避免由于阻挡层去除不干净引进的工艺缺陷，进而有效提高产品良率。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (9)

1.一种离子注入阻挡层的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：在一衬底结构的上表面上沉积非晶态碳层后，继续沉积硬掩膜层覆盖所述非晶态碳层的上表面；
步骤S2：采用光刻工艺，形成一部分覆盖所述硬掩膜层上表面的光阻，并以该光阻为掩膜刻蚀所述硬掩膜层至所述非晶态碳层后，去除所述光阻；
步骤S3：以剩余硬掩膜层为掩膜刻蚀所述非晶态碳层至所述衬底结构后，采用湿法刻蚀工艺去除所述剩余硬掩膜层；
步骤S4：以剩余非晶态碳层为阻挡层，对所述衬底结构进行离子注入工艺形成源漏区后，采用干法刻蚀工艺去除所述剩余非晶态碳层。
2.根据权利要求1所述的离子注入阻挡层的制作方法，其特征在于，所述衬底结构为制备有浅沟隔离槽和薄氧化层的硅衬底，所述浅沟隔离槽部分嵌入所述硅衬底中，所述薄氧化层覆盖所述衬底暴露的上表面。
3.根据权利要求2所述的离子注入阻挡层的制作方法，其特征在于，所述非晶态碳层覆盖所述浅沟隔离槽和所述薄氧化层的上表面。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的离子注入阻挡层的制作方法，其特征在于，所述光刻工艺包括：沉积底部抗反射层覆盖所述硬掩膜层的上表面，旋涂光刻胶覆盖所述底部抗反射层的上表面，曝光、显影后，去除多余的光刻胶和底部抗反射层，形成所述光阻。
5.根据权利要求4所述的离子注入阻挡层的制作方法，其特征在于，采用氧气等离子进行干法刻蚀工艺去除所述非晶态碳层。
6.根据权利要求5所述的离子注入阻挡层的制作方法，其特征在于，所述非晶态碳层的厚度为500-2000A。
7.根据权利要求6所述的离子注入阻挡层的制作方法，其特征在于，所述硬掩膜的厚度为100-300A。
8.根据权利要求7所述的离子注入阻挡层的制作方法，其特征在于，所述硬掩膜的材质为SiON。
9.根据权利要求8所述的离子注入阻挡层的制作方法，其特征在于，采用热磷酸溶液进行步骤S3中的湿法刻蚀工艺。
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