专利名称:顶层金属介质层沟槽蚀刻工艺中去除抗反射涂层的方法
技术领域:
本发明涉及半导体产品制造领域,且特别涉及一种顶层金属介质层沟槽蚀刻工艺中去除抗反射涂层的方法以及利用该技术制造顶层金属介质层沟槽的方法。
背景技术:
近年来,随着半导体集成电路制造技术的发展,芯片中所含器件的数量不断增加, 器件的尺寸也因集成度的提升而不断地缩小,生产线上使用的线路宽度己进入了次微米 的细小范围。然而,无论器件尺寸如何缩小化,在芯片中各个器件之间仍必须有适当地绝 缘或隔离,方可得到良好的器件性能。该技术一般称为器件隔离技术(device isolation technology),其主要目的是在各器件之间形成隔离物,并且在确保良好隔离效果的情况 下,尽量缩小隔离物的区域,以空出更多的芯片面积来容纳更多的器件。用于在半导体基片 上形成将各导电材料彼此电绝缘开的结构的一种方法是光刻法。光刻技术包括涂覆、曝光 和显影的步骤。用正性或负性光阻涂覆晶片,在随后的工艺中,随即用限定了待保留或待除 去图案的掩膜覆盖。再将掩膜合适定位后,以单色辐射光束定向穿过掩膜,从而使曝光的 光阻材料更易或更难溶于选定的漂洗溶液中,所述单色辐射光束例如紫外(UV)光或深紫 外(DUV)光(250nm)。然后将可溶解的光阻材料除去,或“显影”,从而留下与掩膜相同的图 案。当前,有四种用于光刻产业的辐射显影波长,436nm、365nm、248nm和193nm,近来人们的 努力聚焦于157nm光刻工艺上。理论上,随着波长减少,在半导体芯片上可产生出更小的特 征尺寸。但是,由于半导体基片的反射性与光刻波长成反比,因而干扰和不均勻曝光的光阻 限制了半导体器件特征尺寸的一致性。例如在曝光于DUV辐射时,光阻的透射性再加上基片对DUV波长的高反射性导致 DUV辐射被反射回光阻中,从而在光阻中产生驻波。驻波在光阻中引发进一步的光化学反 应,从而引起光阻的不均勻曝光,包括未打算暴露于辐射的掩膜部分的曝光,这导致线宽、 间距和其他特征尺寸的变化。为了解决透射和反射问题,人们开发出了底部抗反射涂层 (BARC),在使用光阻之前将该底部抗反射涂层涂覆于基片。BARC包括氮氧化硅,其是采用 CVD沉积技术而沉积的,因而实现了基片的保形覆盖,同时BARC层具有良好的均勻厚度。当 将光阻暴露于DUV辐射时,BARC吸收相当量的DUV辐射,从而防止了辐射线的反射以及驻 波。BARC通过相消干扰减少了透射性和反射性,其中从BARC-光阻界面反射的光抵消了从 BARC-基片界面反射的光。现有技术中去除BARC的常规方法包括干蚀刻,例如采用添加剂如CF4,CHF3, C2F6,C4F8,02,C0和Ar等离子气体蚀刻。然而这种方法存在一定的风险,容易造成器件产 生不同情况的缺陷。图1 图4所示为现有技术中顶层金属介质层沟槽制造方法的各步骤 示意图,以90nm工艺中的氟硅玻璃顶层金属介质层沟槽(FSG TM trench)制造流程为例, 其在半导体衬底上沉积有SiN层作为阻挡层10,SiN层上形成有FSG层20,其中FSG层20 中具有中间阻挡层作为蚀刻停止层30,FSG层20具有开口形成沟槽25,而FSG层20上沉 积有SiON层作为钝化层40,制作FSG TM trench时首先在沟槽25以及钝化层40上涂覆BARC层50,之后进行BARC层50的回蚀刻去除钝化层40上的BARC层50并将沟槽25内部 的BARC层50降低至一定高度,然后利用钝化层40上的光阻60进行曝光显影,再进行顶层 金属介质层蚀刻去除未被光阻60遮蔽以及蚀刻停止层30之上的钝化层40、FSG层20以及 BARC区域50,最后进行顶层金属介质层蚀刻的线性去除处理,除去沟槽25部分的BARC层 50以及SiN层10从而完成整个FSG TM trench的工艺流程。然而使用现有技术进行顶层 金属介质层蚀刻时,由于BARC层50的蚀刻速率与FSG层20的蚀刻速率并不相同,使得对 BARC层50在沟槽25内的高度难以控制,当剩余BARC层50的高度过高时会造成栏栅缺陷 (请参考图5,图5所示为现有技术中在顶层金属介质层蚀刻后产生的栏栅缺陷示意图),而 当剩余BARC层50的高度过低时容易造成刻面缺陷(请参考图7,图7所示为现有技术中在 顶层金属介质层蚀刻后产生的刻面缺陷示意图),以上两种缺陷都会在顶层金属介质层蚀 刻的线性去除处理后进一步加剧,请参考图6和图8,图6所示为现有技术中栏栅缺陷在线 性去除处理后的示意图,图8所示为现有技术中刻面缺陷在线性去除处理后的示意图。
发明内容
本发明提出一种顶层金属介质层沟槽蚀刻工艺中去除抗反射涂层的方法以及利 用该技术制造顶层金属介质层沟槽的方法,其能够有效避免顶层金属介质层沟槽制造工艺 中出现的栏栅缺陷和刻面缺陷。为了达到上述目的,本发明提出一种顶层金属介质层沟槽蚀刻工艺中去除抗反射 涂层的方法,其中,该方法使用氯气蚀刻去除顶层金属介质层沟槽内的抗反射涂层。为了达到上述目的,本发明更提出一种顶层金属介质层沟槽制造方法,其步骤为 提供经过浅沟道隔离处理的器件,所述器件在半导体衬底上沉积有阻挡层,并在所述阻挡 层上形成有顶层金属介质层层,其中顶层金属介质层层中间具有蚀刻停止层,同时顶层金 属介质层层形成有沟槽,而顶层金属介质层层上沉积有钝化层;接着在沟槽以及钝化层上 涂覆抗反射涂层;之后进行抗反射涂层的回蚀刻,去除钝化层上的抗反射涂层,并将沟槽内 部的抗反射涂层降低至一定高度;然后利用钝化层上的光阻进行曝光显影;再进行顶层金 属介质层蚀刻去除未被光阻遮蔽以及中间阻挡层上方的钝化层、顶层金属介质层层以及抗 反射涂层;去除光阻并进行湿法清洗处理器件;最后进行顶层金属介质层蚀刻的线性去除 处理,除去沟槽部分的抗反射涂层以及阻挡层,其中,顶层金属介质层蚀刻中使用氯气蚀刻 去除顶层金属介质层沟槽内的抗反射涂层。本发明提出的顶层金属介质层沟槽蚀刻工艺中去除抗反射涂层的方法以及利用 该技术制造顶层金属介质层沟槽的方法,使用氯气蚀刻去除顶层金属介质层沟槽内的抗反 射涂层,由于抗反射涂层为氧化层可以被氯气蚀刻,而蚀刻停止层为氮化硅层基本不会被 氯气蚀刻,因此采用本发明的去除抗反射涂层的方法避免了栏栅缺陷或者刻面缺陷的产 生,提高了器件生产的良率,从而增加了生产量并降低了生产成本。
图1 图4所示为现有技术中顶层金属介质层沟槽制造方法的各步骤示意图。图5所示为现有技术中在顶层金属介质层蚀刻后产生的栏栅缺陷示意图。
图6所示为现有技术中栏栅缺陷在线性去除处理后的示意图。
图7所示为现有技术中在顶层金属介质层蚀刻后产生的刻面缺陷示意图。图8所示为现有技术中刻面缺陷在线性去除处理后的示意图。图9所示为本发明较佳实施例的顶层金属介质层沟槽制造方法的流程图。
具体实施例方式为了更了解本发明的技术内容,特举具体实施例并配合所附图示说明如下。本发明提出一种顶层金属介质层沟槽蚀刻工艺中去除抗反射涂层的方法以及利 用该技术制造顶层金属介质层沟槽的方法,其能够有效避免顶层金属介质层沟槽制造工艺 中出现的栏栅缺陷和刻面缺陷。为了达到上述目的,本发明提出一种顶层金属介质层沟槽蚀刻工艺中去除抗反射 涂层的方法,其中,该方法使用氯气蚀刻去除顶层金属介质层沟槽内的抗反射涂层。请参考图9,图9所示为本发明较佳实施例的顶层金属介质层沟槽制造方法的流 程图。本发明提出一种顶层金属介质层沟槽制造方法,其步骤为步骤SlO 提供经过浅沟道隔离处理的器件;步骤S20 在沟槽以及钝化层上涂覆抗反射涂层;步骤S30 进行抗反射涂层的回蚀刻;步骤S40 利用钝化层上的光阻进行曝光显影;步骤S50 进行顶层金属介质层蚀刻;步骤S60 去除光阻并进行湿法清洗处理器件;步骤S70 进行顶层金属介质层蚀刻的线性去除处理。步骤SlO中,所述经过浅沟道隔离处理的器件在半导体衬底上沉积有阻挡层,并 在所述阻挡层上形成有顶层金属介质层层,其中顶层金属介质层层中间具有蚀刻停止层, 同时顶层金属介质层层形成有沟槽,而顶层金属介质层层上沉积有钝化层。步骤S30中,抗 反射涂层的回蚀刻为去除钝化层上的抗反射涂层,并将沟槽内部的抗反射涂层降低至一定 高度。步骤S50中,顶层金属介质层蚀刻为去除未被光阻遮蔽以及中间阻挡层上方的钝化 层、顶层金属介质层层以及抗反射涂层,其中,顶层金属介质层蚀刻中使用氯气蚀刻去除顶 层金属介质层沟槽内的抗反射涂层。步骤S60中,使用湿法清洗处理器件可使用ST250设 备进行湿法清洗,用去离子水清洗,并经由IPA (异丙醇)/N2进行旋转干燥。步骤S70中,顶 层金属介质层蚀刻的线性去除处理为除去沟槽部分的抗反射涂层以及阻挡层。根据本发明 较佳实施例,所述阻挡层和蚀刻停止层为氮化硅层,所述顶层金属介质层层为氟硅玻璃层, 所述钝化层为氮氧化硅层。步骤S50中,顶层金属介质层蚀刻沟槽内的抗反射涂层所使用的氯气的流量为 100 200标况毫升每分,所述氯气蚀刻处理温度为55 °C 65°C,氯气蚀刻处理时间为 160s 200s,具体以实际控制沟槽内的抗反射涂层的高度需求来决定。使用氯气进行沟 槽内部的抗放射涂层蚀刻是由于其蚀刻氧化层的速度较慢,容易控制抗反射涂层的剩余高 度,使得顶层金属介质层沟槽内的抗反射涂层的高度不会过高也不会过低,并且使用氯气 不会对作为蚀刻停止层的氮化硅层产生蚀刻效果,不会产生氮化硅层和抗反射涂层因为蚀 刻速率不一致而导致栏栅缺陷和刻面缺陷,因此能够有效避免顶层金属介质层沟槽制造工 艺中出现的栏栅缺陷和刻面缺陷,最终提高了器件生产的良率,从而增加了生产量并降低了生产成本。 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。
权利要求
一种顶层金属介质层沟槽蚀刻工艺中去除抗反射涂层的方法,其特征在于,该方法使用氯气蚀刻去除顶层金属介质层沟槽内的抗反射涂层。
2.根据权利要求1所述的去除抗反射涂层的方法,其特征在于,所述氯气的流量为 100 200标况毫升每分。
3.根据权利要求1所述的去除抗反射涂层的方法,其特征在于,所述氯气蚀刻处理温 度为55°C 65°C。
4.根据权利要求1所述的去除抗反射涂层的方法,其特征在于,所述氯气蚀刻处理时 间为160s 200s。
5.根据权利要求1所述的去除抗反射涂层的方法,其特征在于,所述顶层金属介质层 为氟硅玻璃。
6.一种顶层金属介质层沟槽制造方法,其步骤为提供经过浅沟道隔离处理的器件, 所述器件在半导体衬底上沉积有阻挡层,并在所述阻挡层上形成有顶层金属介质层层,其 中顶层金属介质层层中间具有蚀刻停止层,同时顶层金属介质层层形成有沟槽,而顶层金 属介质层层上沉积有钝化层;接着在沟槽以及钝化层上涂覆抗反射涂层;之后进行抗反射 涂层的回蚀刻,去除钝化层上的抗反射涂层,并将沟槽内部的抗反射涂层降低至一定高度; 然后利用钝化层上的光阻进行曝光显影;再进行顶层金属介质层蚀刻去除未被光阻遮蔽以 及中间阻挡层上方的钝化层、顶层金属介质层层以及抗反射涂层;去除光阻并进行湿法清 洗处理器件;最后进行顶层金属介质层蚀刻的线性去除处理,除去沟槽部分的抗反射涂层 以及阻挡层,其特征在于顶层金属介质层蚀刻中使用氯气蚀刻去除顶层金属介质层沟槽内 的抗反射涂层。
7.根据权利要求6所述的顶层金属介质层沟槽制造方法,其特征在于,所述氯气的流 量为100 200标况毫升每分。
8.根据权利要求6所述的顶层金属介质层沟槽制造方法,其特征在于,所述氯气蚀刻 处理温度为55°C 65°C。
9.根据权利要求6所述的顶层金属介质层沟槽制造方法,其特征在于,所述氯气蚀刻 处理时间为160s 200s。
10.根据权利要求6所述的顶层金属介质层沟槽制造方法,其特征在于,所述阻挡层和 蚀刻停止层为氮化硅层。
11.根据权利要求6所述的顶层金属介质层沟槽制造方法,其特征在于,所述顶层金属 介质层层为氟硅玻璃层。
12.根据权利要求6所述的顶层金属介质层沟槽制造方法,其特征在于,所述钝化层为 氮氧化硅层。
全文摘要
本发明提出一种顶层金属介质层沟槽蚀刻工艺中去除抗反射涂层的方法以及利用该技术制造顶层金属介质层沟槽的方法,使用氯气蚀刻去除顶层金属介质层沟槽内的抗反射涂层。本发明能够有效避免顶层金属介质层沟槽制造工艺中出现的栏栅缺陷和刻面缺陷。
文档编号H01L21/311GK101840858SQ20091004795
公开日2010年9月22日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者周鸣, 沈满华, 王新鹏, 马擎天 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司