CN109727859A - 多层结构的顶部膜层的去除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多层结构的顶部膜层的去除方法，包括步骤：步骤一、在半导体衬底上形成由多层结构形成的图形结构；步骤二、在多层结构的间隔区域中形成刻蚀速率小于顶部膜层的有机保护层，有机保护层保证将顶部膜层的表面露出以及将中间被保护膜层的侧面覆盖；步骤三、采用第一次湿法刻蚀工艺去除顶部膜层；步骤四、去除有机保护层。本发明能在去除顶部膜层过程中对底部的膜层进行保护，防止多层结构的底切或倒掉。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路的制造方法，特别是涉及一种多层结构的顶部膜层的去除方法。
背景技术
在集成电路生产中，随着技术节点的推进，关键线宽尺寸的缩小，需要使用复杂的膜层结构，例如在双重图形刻蚀工艺中，使用到的牺牲层就往往在5层以上。复杂膜层在刻蚀后形成较高的高宽比图形，多层结构顶部的牺牲层需要在后续工艺中使用湿法药液去除。
但是，多层结构顶部的牺牲层和多层结构的牺牲层下方的需要保留的膜层，往往是性质类似甚至相同的膜层。在使用化学药剂去除多层膜层结构顶部剩余牺牲层的时候，由于多层结构的侧面暴露出来了，就会不可避免的刻蚀多层结构中需要被保留的膜层，导致底部需要保留的有用膜层发生底切(undercut)，甚至被完全刻蚀导致多层膜层图形倒掉。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种多层结构的顶部膜层的去除方法，能在去除顶部膜层过程中对底部的膜层进行保护，防止多层结构的底切或倒掉。
为解决上述技术问题，本发明的多层结构的顶部膜层的去除方法包括如下步骤：
步骤一、在半导体衬底上形成由多层结构形成的图形结构，所述多层结构的顶部膜层为需要去除的牺牲层，所述顶部膜层底部的所述多层结构中具有至少一层和所述顶部膜层刻蚀速率接近的中间被保护膜层；所述多层结构之间为间隔区域。
步骤二、在所述间隔区域中形成有机保护层，所述有机保护层的刻蚀速率小于所述顶部膜层的刻蚀速率。
所述有机保护层保证将所述顶部膜层的表面露出，所述有机保护层的顶部表面保证高于最高的所述中间被保护膜层的顶部表面，使所述有机保护层从侧面对各所述中间被保护膜层进行保护。
步骤三、采用第一次湿法刻蚀工艺去除所述顶部膜层；在所述第一次湿法刻蚀工艺中所述有机保护层的厚度保持不变；或者，在所述第一次湿法刻蚀工艺中，所述有机保护层会消耗，在所述第一次湿法刻蚀工艺之后，剩余的所述有机保护层的顶部表面要保证高于最高的所述中间被保护膜层的顶部表面。
步骤四、去除所述有机保护层。
进一步的改进是，所述半导体衬底为硅衬底。
进一步的改进是，所述多层结构的各膜层都为介质层。
进一步的改进是，所述顶部膜层的材料包括：氧化硅，氮化硅，氮氧化硅。
进一步的改进是，所述中间被保护膜层的材料和所述顶部膜层的材料的刻蚀速率趋于相同。
进一步的改进是，所述有机保护层的材料包括光刻胶(PR)，有机介电层(OrganicDielectric Layer，ODL)。
进一步的改进是，步骤二中所述有机保护层采用涂布的方式在所述间隔区域中形成所述有机保护层。
进一步的改进是，在所述涂布工艺完成之后进行所述有机保护层的表面处理工艺，所述表面处理工艺保证使所述顶部膜层的表面露出。
进一步的改进是，所述表面处理工艺采用双氧水(DIO3)溶液进行处理。
进一步的改进是，步骤四中采用干法刻蚀工艺去除所述有机保护层。
进一步的改进是，在去除所述有机保护层之后还包括进行一次清洗工艺，用以去除所述半导体衬底表面的缺陷。
进一步的改进是，所述多层结构为双重图形刻蚀工艺中使用的结构。
进一步的改进是，所述多层结构中所述顶部膜层底部的膜层为2层以上。
进一步的改进是，所述多层结构包括MOS晶体管的栅极结构。
进一步的改进是，所述MOS晶体管包括PMOS管和NMOS管。
本发明通过在去除顶部膜层之前，在多层结构的间隔区域中形成有机保护层，通过有机保护层对顶部膜层底部的膜层进行保护，防止在顶部膜层刻蚀中对底部相应的膜层也产生刻蚀，即本发明能在去除顶部膜层过程中对底部的膜层进行保护，从而能防止多层结构的底切或倒掉。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明实施例多层结构的顶部膜层的去除方法的流程图；
图2A-图2E是本发明实施例方法各步骤中的器件结构图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明实施例多层结构101的顶部膜层3的去除方法的流程图；如图2A至图2E所示，是本发明实施例方法各步骤中的器件结构图，本发明实施例多层结构101的顶部膜层3的去除方法包括如下步骤：
步骤一、如图2A所示，在半导体衬底1上形成由多层结构101形成的图形结构，所述多层结构101的顶部膜层3为需要去除的牺牲层，所述顶部膜层3底部的所述多层结构101中具有至少一层和所述顶部膜层3刻蚀速率接近的中间被保护膜层；所述多层结构101之间为间隔区域102。所述顶部膜层3底部的膜层统一采用标记2表示，也即标记2所对应的膜层能包括一层以上。
本发明实施例方法中，所述半导体衬底1为硅衬底。
所述多层结构101的各膜层都为介质层。
所述顶部膜层3的材料包括：氧化硅，氮化硅，氮氧化硅。
所述中间被保护膜层的材料和所述顶部膜层3的材料的刻蚀速率趋于相同。
步骤二、如图2B所示，在所述间隔区域102中形成有机保护层103，所述有机保护层103的刻蚀速率小于所述顶部膜层3的刻蚀速率。
所述有机保护层103保证将所述顶部膜层3的表面露出，所述有机保护层103的顶部表面保证高于最高的所述中间被保护膜层的顶部表面，使所述有机保护层103从侧面对各所述中间被保护膜层进行保护。
本发明实施例方法中，所述有机保护层103的材料包括光刻胶，有机介电层。
较佳为，所述有机保护层103采用涂布的方式在所述间隔区域102中形成所述有机保护层103。
如图2C所示，在所述涂布工艺完成之后进行所述有机保护层103的表面处理工艺，所述表面处理工艺保证使所述顶部膜层3的表面露出。
所述表面处理工艺采用双氧水溶液进行处理。
步骤三、如图2D所示，采用第一次湿法刻蚀工艺去除所述顶部膜层3；在所述第一次湿法刻蚀工艺中所述有机保护层103的厚度保持不变；或者，在所述第一次湿法刻蚀工艺中，所述有机保护层103会消耗，在所述第一次湿法刻蚀工艺之后，剩余的所述有机保护层103的顶部表面要保证高于最高的所述中间被保护膜层的顶部表面。
步骤四、如图2E所示，去除所述有机保护层103。
本发明实施例方法中，采用干法刻蚀工艺如采用灰化工艺去除所述有机保护层103。
在去除所述有机保护层103之后还包括进行一次清洗工艺，用以去除所述半导体衬底1表面的缺陷。
所述多层结构101为双重图形刻蚀工艺中使用的结构。
所述多层结构101中所述顶部膜层3底部的膜层为2层以上。
所述多层结构101包括MOS晶体管的栅极结构。
所述MOS晶体管包括PMOS管和NMOS管。
本发明实施例通过在去除顶部膜层3之前，在多层结构101的间隔区域102中形成有机保护层103，通过有机保护层103对顶部膜层3底部的膜层进行保护，防止在顶部膜层3刻蚀中对底部相应的膜层也产生刻蚀，即本发明实施例能在去除顶部膜层3过程中对底部的膜层进行保护，从而能防止多层结构101的底切或倒掉。
以上通过具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种多层结构的顶部膜层的去除方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在半导体衬底上形成由多层结构形成的图形结构，所述多层结构的顶部膜层为需要去除的牺牲层，所述顶部膜层底部的所述多层结构中具有至少一层和所述顶部膜层刻蚀速率接近的中间被保护膜层；所述多层结构之间为间隔区域；
步骤二、在所述间隔区域中形成有机保护层，所述有机保护层的刻蚀速率小于所述顶部膜层的刻蚀速率；
所述有机保护层保证将所述顶部膜层的表面露出，所述有机保护层的顶部表面保证高于最高的所述中间被保护膜层的顶部表面，使所述有机保护层从侧面对各所述中间被保护膜层进行保护；
步骤三、采用第一次湿法刻蚀工艺去除所述顶部膜层；在所述第一次湿法刻蚀工艺中所述有机保护层的厚度保持不变；或者，在所述第一次湿法刻蚀工艺中，所述有机保护层会消耗，在所述第一次湿法刻蚀工艺之后，剩余的所述有机保护层的顶部表面要保证高于最高的所述中间被保护膜层的顶部表面；
步骤四、去除所述有机保护层。
2.如权利要求1所述的多层结构的顶部膜层的去除方法，其特征在于：所述半导体衬底为硅衬底。
3.如权利要求2所述的多层结构的顶部膜层的去除方法，其特征在于：所述多层结构的各膜层都为介质层。
4.如权利要求3所述的多层结构的顶部膜层的去除方法，其特征在于：所述顶部膜层的材料包括：氧化硅，氮化硅，氮氧化硅。
5.如权利要求4所述的多层结构的顶部膜层的去除方法，其特征在于：所述中间被保护膜层的材料和所述顶部膜层的材料的刻蚀速率趋于相同。
6.如权利要求5所述的多层结构的顶部膜层的去除方法，其特征在于：所述有机保护层的材料包括光刻胶，有机介电层。
7.如权利要求6所述的多层结构的顶部膜层的去除方法，其特征在于：步骤二中所述有机保护层采用涂布的方式在所述间隔区域中形成所述有机保护层。
8.如权利要求7所述的多层结构的顶部膜层的去除方法，其特征在于：在所述涂布工艺完成之后进行所述有机保护层的表面处理工艺，所述表面处理工艺保证使所述顶部膜层的表面露出。
9.如权利要求8所述的多层结构的顶部膜层的去除方法，其特征在于：所述表面处理工艺采用双氧水溶液进行处理。
10.如权利要求6所述的多层结构的顶部膜层的去除方法，其特征在于：步骤四中采用干法刻蚀工艺去除所述有机保护层。
11.如权利要求10所述的多层结构的顶部膜层的去除方法，其特征在于：在去除所述有机保护层之后还包括进行一次清洗工艺，用以去除所述半导体衬底表面的缺陷。
12.如权利要求1所述的多层结构的顶部膜层的去除方法，其特征在于：所述多层结构为双重图形刻蚀工艺中使用的结构。
13.如权利要求12所述的多层结构的顶部膜层的去除方法，其特征在于：所述多层结构中所述顶部膜层底部的膜层为2层以上。
14.如权利要求12所述的多层结构的顶部膜层的去除方法，其特征在于：所述多层结构包括MOS晶体管的栅极结构。
15.如权利要求14所述的多层结构的顶部膜层的去除方法，其特征在于：所述MOS晶体管包括PMOS管和NMOS管。
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