专利名称：半导体器件的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及半导体器件制造工艺，特别涉及一种去除刻蚀后覆盖在半导体器件表面的残留物的方法。
背景技术：
随着集成电路的线宽不断地缩小，半导体元件的微小化已进入到深亚微米及纳米等级，而单一芯片上的半导体元件的密度越大表示元件之间的间隔也就越小，这使得接触孔和通孔的制作越来越困难。尤其当半导体元件的线宽达到65nm节点甚至更小的技术节点时，要制作出如接触孔、通孔与沟槽等开口，特别是高深宽比(aspect ratio)的开口，难
度日益升高。对于高深宽比的开口，为了增加光刻胶聚焦景深(cbpth of focus, D0F)的余裕度，必须使用很薄的光刻胶来转移图案，但是光刻胶较薄会使刻蚀过程中光刻胶消耗严重， 因而导致最终形成的图案发生较大变形。为了避免光刻胶厚度不足引起的问题，在刻蚀工艺中通常使用三层掩膜技术来代替传统的光刻胶掩膜技术。图1A-1B是现有技术使用三层掩膜形成接触孔结构的工艺流程中各个步骤的剖视图。首先，如图IA所示，提供一已经制造了半导体器件的衬底100。在衬底100的表面上以化学气相沉积等方式形成停止层101。 在停止层101的表面上形成高应力覆盖层102，该层的材料是氮化硅。在高应力覆盖层102 上形成第一介电层103。接着，在第一介电层103上形成第二介电层104。在第二介电层 104上形成含硅的底部抗反射涂层105。然后，在含硅的底部抗反射涂层105上涂覆一层具有图案的光刻胶层106。如图IB所示，以光刻胶层106为掩膜，采用干法刻蚀，对含硅的底部抗反射涂层105和第二介电层104进行刻蚀，露出第一介电层103的表面。接着，以具有图案的含硅的底部抗反射涂层105和第二介电层104为掩膜，对第一介电层103和高应力覆盖层102进行干法刻蚀，并使刻蚀停止在停止层101。然后，通过剥离工艺来去除第二介电层104、含硅的底部抗反射涂层105和光刻胶层106，形成接触孔。但是，不同于直接采用光刻胶作为掩膜的技术，为了形成具有较大深宽比的孔，三层掩膜技术的刻蚀过程中需要通入能形成大量聚合物的气体，这样当刻蚀工艺完成之后就会在器件表面引入大量微小的残留物。图2是现有技术使用三层掩膜形成接触孔的TEM平面图。如图2所示，在接触孔或通孔的表面残留有许多微小的残留物。通过EDX能量谱对残留物的成分进行分析，检测结果显示残留物的主要成分是Si和0，尺寸小于30nm。由于随后还要沉积多层薄膜，因此这些残留物会使晶片表面变得不平整。进一步，由于光刻中光刻机聚焦深度的影响，使得无法在晶片表面制作电路图案。另外，晶片表面不平整还会影响器件的长期可靠性，降低良品率。于是，目前需要一种能有效去除接触孔或通孔刻蚀之后器件表面残留物的方法， 以便使晶片表面变得平整，并提高器件的长期可靠性和良品率
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式
部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。本发明提出一种制作半导体器件的方法，所述方法包括下列步骤a)在前端器件层上依次形成停止层、高应力覆盖层、第一介电层、第二介电层、含硅的底部抗反射涂层以及带有图案的光刻胶层；b)以所述光刻胶层作为掩模，刻蚀所述含硅的底部抗反射涂层和所述第二介电层，露出所述第一介电层的上表面；C)以所述含硅的底部抗反射涂层和所述第二介电层为掩膜，对第一介电层和高应力覆盖层进行干法刻蚀，并停止在所述停止层；d) 通入包含氟代烃气体和氧气的反应气体，以去除含硅的残留物；以及e)对所述第二介电层进行剥离，形成半导体器件。根据本发明的一个方面，其特征在于，所述氟代烃气体为碳氟比大于等于0.5的全氟氟代烃气体(CxFy，χ > 3)中的至少一种。根据本发明的一个方面，其特征在于，所述氟代烃气体选自C4F8、C4F6或C5F6。根据本发明的一个方面，其特征在于，所述氟代烃气体为c4F8。 根据本发明的一个方面，其特征在于，所述氟代烃气体的流速为5-20SCCm，所述氧气的流速为20-100sccm。根据本发明的一个方面，其特征在于，在所述d步骤中反应腔室内的气压为 100-500 毫托。根据本发明的一个方面，其特征在于，在所述d步骤中不施加偏压。根据本发明的一个方面，其特征在于，在所述d步骤中气体的通入时间为5-50秒。根据本发明的方法能有效去除接触孔或通孔刻蚀之后器件表面残留物，使晶片表面变得平整，并提高器件的长期可靠性和良品率。
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，图1A-1B是现有技术使用三层掩膜形成接触孔结构的工艺流程中各个步骤的剖视图；图2是现有技术使用三层掩膜形成接触孔的TEM平面图；图3A-3E是根据本发明方法制作接触孔的制作工艺流程中各个步骤的剖视图；图4是根据本发明方法形成的接触孔的TEM平面图；图5是根据现有技术和本发明的方法形成的接触孔的TEM剖视图；图6A-6E是根据本发明方法制作通孔的制作工艺流程中各个步骤的剖视图；图7是根据本发明实施例制作接触孔/通孔的制造工艺的流程图。
具体实施例方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便说明本发明是如何去除接触孔/通孔刻蚀之后在器件表面的残留物的。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。为了克服现有技术中利用三层掩膜技术制作接触孔/通孔带来的上述问题，本发明提出了一种在接触孔/通孔刻蚀之后并在掩膜剥离之前通入含氟气体的工艺，来去除器件表面的残留物，以使晶片表面平整，并提高器件的长期可靠性和良品率。参照图3A至图 3E，示出根据本发明方法制作接触孔的制作工艺流程中各个步骤的剖视图。首先，如图3A所示，提供一已经制造了半导体器件的衬底300，其中衬底300可以包括但不限于以下所提到的材料，例如硅、绝缘体上硅(siliconon insulator, SOI)、绝缘体上层叠硅(stacked silicon on insulator，SS0I)、绝缘体上层叠锗化硅(stacked SiGe on insulator，S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGe on insulator, SiGeOI)以及绝缘体上锗 (Ge on insulator, GeOI)中的至少一种物质。在衬底300的表面上以化学气相沉积等方式形成停止层301，停止层301可以是掺杂NiSi层，具体地可以是掺杂钼(Pt)。在停止层 301的表面上形成高应力覆盖层302，该层的材料可以是氮化硅。在高应力覆盖层302上以化学气相沉积法(CVD)或旋转涂布法(SOC)形成第一介电层303。第一介电层303的材料可以是掺杂硅玻璃、二氧化硅或低介电常数材料等等。该层起到绝缘的用途，用来隔离器件与之后形成的金属互连层。接着，在第一介电层303上形成第二介电层304，该层的厚度约为2000-4000埃，材料可以是有机介电材料。在第二介电层304上形成含硅的底部抗反射涂层305，其材料为含硅的有机高分子聚合物或聚硅物，厚度约为500-1000埃。该层具有良好的抗反射能力。然后，在含硅的底部抗反射涂层305上涂覆一层具有图案的光刻胶层 306。光刻胶层306的厚度约为1000-3000埃。如图;3B所示，以光刻胶层306为掩膜，采用干法刻蚀，对含硅的底部抗反射涂层 305和第二介电层304进行刻蚀，露出第一介电层303的上表面，以将光刻胶层306的图案转移至含硅的底部抗反射涂层305和第二介电层304。由于形成的接触孔尺寸较小，涂敷的光刻胶较薄，因此在上述转移图案的过程中光刻胶层306基本被消耗殆尽了。如图3C所示，以具有图案的含硅的底部抗反射涂层305和第二介电层304为掩膜，对第一介电层303和高应力覆盖层302进行干法刻蚀，并使刻蚀停止在停止层301中， 从而完成接触孔的刻蚀。根据本发明的实施例，上述干法刻蚀工艺中所使用的刻蚀气体至少包括氟代烃气体，例如，CF4、C2F6、C4F8等，以及氧气。另外，还可以通入起到稀释作用和轰击作用的氩气。氟代烃气体的流速可以是50-500sCCm，氧气的流速可以是5-50sCCm，氩气的流速可以是100-500sCCm，其中，sccm是标准状态下，也就是1个大气压、25摄氏度下每分钟1立方厘米(Icm3Aiin)的流量。刻蚀形成接触孔的过程中，含硅的底部抗反射涂层305 也被消耗，但是会在器件表面留有含硅残留物，这些残留物无法通过剥离工艺来去除。如图3D所示，通入包含氟代烃气体和氧气的反应气体，以去除含硅的残留物。其中，氟代烃气体为碳氟比大于等于0. 5的全氟氟代烃气体(CxFy，χ > 3)，例如C4F8、C4F6或 C5F6等中的至少一种。氟代烃能与含硅的残留物发生反应生成SiF4气体被气泵抽走。然而， 由于含碳量较高的氟代烃气体会形成阻止刻蚀进行的聚合物，氧气对这些聚合物有剥离作用，因此需通入氧气以增加反应速率。在该步骤中，为了避免对停止层301的损失，反应腔室内需保持较高的气压，并且不施加偏压，其中反应腔室内的气压需保持在100-500毫托。 根据本发明的一个优选实施例，通入C4F8气体的实验条件如下气压约为100-300毫托，更优选地为200毫托；C4F8气体的流速则约为5-20sCCm，优选地为IOsccm ；氧气的流速则约为 20-100SCCm，优选地为50SCCm。氟代烃气体和氧气的通入时间为5_50秒，优选的时间为10 秒。如图3E所示，对第二介电层304进行剥离，形成接触孔。如图4所示，为根据本发明方法形成的接触孔的TEM平面图。与图2相比，根据本发明的方法形成的器件表面平整，且没有残留物存在。图5是根据现有技术和本发明的方法形成的接触孔的TEM剖视图。从照片上可以测量出，两种方法形成接触孔后，接触孔都进入到停止层表面以下约115埃处。虽然本发明增加了氟代烃气体和氧气的通入步骤，但是并未对刻蚀停止层造成影响，因此不会对衬底上与接触孔连接的导电区域造成影响。根据本发明的方法还可以用来去除采用三层掩膜技术形成通孔的过程中残留在表面的含硅残留物。参照图6A至图6E，示出根据本发明方法制作通孔的制作工艺流程中各个步骤的剖视图。首先，如图6A所示，在已经制造了半导体器件的前端器件层600以化学气相沉积等方式形成停止层601，停止层601可以是掺杂NiSi层，具体地可以是掺杂钼(Pt)。在停止层601的表面上形成高应力覆盖层602，该层的材料可以是氮化硅。在高应力覆盖层602 上以化学气相沉积法(CVD)或旋转涂布法(SOC)形成第一介电层603，其中第一介电层603 例如是掺杂硅玻璃、二氧化硅或者低介电常数材料等等。该层起到绝缘的用途，用来隔离器件与之后形成的金属互连层。接着，在第一介电层603上形成第二介电层604，该层的厚度约为2000-4000埃，材料可以是有机介电材料。在第二介电层604上形成含硅的底部抗反射涂层605，其材料为含硅的有机高分子聚合物或聚硅物，厚度约为500-1000埃。该层具有良好的抗反射能力。然后，在含硅的底部抗反射涂层605上涂覆一层具有图案的光刻胶层 606。光刻胶层606的厚度约为1000-3000埃。如图6B所示，以光刻胶层606为掩膜，采用干法刻蚀，对含硅的底部抗反射涂层 605和第二介电层604进行刻蚀，露出第一介电层603的上表面，以将光刻胶层606的图案转移至含硅的底部抗反射涂层605和第二介电层604。由于形成的接触孔尺寸较小，涂敷的光刻胶较薄，因此在上述转移图案的过程中光刻胶层606基本被消耗殆尽了。如图6C所示，以具有图案的含硅的底部抗反射涂层605和第二介电层604为掩膜，对第一介电层603和高应力覆盖层602进行干法刻蚀，并使刻蚀停止在停止层601中， 从而完成接触孔的刻蚀。根据本发明的实施例，上述干法刻蚀工艺中所使用的刻蚀气体至少包括氟代烃气体，例如，CF4、C2F6、C4F8等，以及氧气。另外，还可以通入起到稀释作用和轰击作用的氩气。氟代烃气体的流速可以是50-500sCCm，氧气的流速可以是5-50sCCm，氩气的流速可以是100-500sCCm。刻蚀形成接触孔的过程中，含硅的底部抗反射涂层605也被消耗，但是会在器件表面留有含硅残留物，这些残留物无法通过剥离工艺来去除。如图6D所示，通入包含氟代烃气体和氧气的反应气体，以去除含硅的残留物。其中，氟代烃气体为碳氟比大于等于0. 5的全氟氟代烃气体(CxFy，χ > 3)，例如C4F8、C4F6或 C5F6等中的至少一种。氟代烃中的氟能与含硅的残留物发生反应生成SiF4气体被气泵抽走。然而，含碳量较高的氟代烃气体会形成阻止刻蚀进行的聚合物，氧气对这些聚合物有剥离作用，因此需通入氧气以增加反应速率。在该步骤中，为了避免对停止层301的损失， 反应腔室内需保持较高的气压，并且不施加偏压，其中反应腔室内的气压需保持在100-500 毫托。根据本发明的一个优选实施例，通入C4F8气体的实验条件如下气压约为100-300毫托，更优选地为200毫托；C4F8气体的流速则约为5-20sCCm，优选地为IOsccm ；氧气的流速则约为20-100sCCm，优选地为50SCCm。氟代烃气体和氧气的通入时间为5_50秒，优选的时间为10秒。如图6E所示，对第二介电层604进行剥离，形成接触孔。根据本发明的方法通过通入含碳量较高的全氟氟代烃气体(CxFy，χ > 3)和氧气， 来去除在刻蚀完成之后在器件表面存在的含硅残留物。因此，本发明可以应用到任何去除表面含硅残留物的半导体器件制造工艺。图7的流程图示出了根据本发明实施例制作接触孔/通孔的制造工艺。在步骤 701中，在已经制造了半导体器件的衬底/前端器件层形成停止层。在停止层的表面上形成高应力覆盖层，该层的材料可以是氮化硅。在高应力覆盖层上形成第一介电层。该层起到绝缘的用途，用来隔离器件与之后形成的金属互连层。接着，在第一介电层上形成第二介电层，该层的材料可以是有机介电材料。在第二介电层上形成含硅的底部抗反射涂层。然后， 在含硅的底部抗反射涂层上涂覆一层具有图案的光刻胶层。在步骤702中，以光刻胶层为掩膜，对含硅的底部抗反射涂层和第二介电层进行刻蚀，露出第二介电层的上表面。在步骤 703中，以具有图案的含硅的底部抗反射涂层和第二介电层为掩膜，对第一介电层和高应力覆盖层进行刻蚀，并使刻蚀停止在停止层，从而完成接触孔/通孔的刻蚀。在步骤704中， 通入包含氟代烃气体和氧气的反应气体，以去除含硅的残留物。其中，氟代烃气体为碳氟比大于等于0. 5的全氟氟代烃气体(CxFy，χ > 3)，例如C4F8、C4F6或C5F6等中的至少一种。 反应腔室内需保持较高的气压，并且不施加偏压，以防止停止层的损失，其中气压需保持在 100-500毫托。在步骤705中，对第二介电层进行剥离，形成接触孔/通孔。具有根据如上所述的实施例制造的接触孔/通孔的半导体器件可应用于多种集成电路(IC)中。根据本发明的IC例如是存储器电路，如随机存取存储器(RAM)、动态 RAM (DRAM)、同步DRAM (SDRAM)、静态RAM (SRAM)、或只读存储器(ROM)等等。根据本发明的 IC还可以是逻辑器件，如可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)、合并式DRAM逻辑集成电路(掩埋式DRAM)或任意其他电路器件。根据本发明的IC芯片可用于例如用户电子产品，如个人计算机、便携式计算机、游戏机、蜂窝式电话、个人数字助理、摄像机、数码相机、手机等各种电子产品中，尤其是射频产品中。本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
权利要求
1.一种半导体器件的利记博彩app，所述方法包括下列步骤a)在前端器件层上依次形成停止层、高应力覆盖层、第一介电层、第二介电层、含硅的底部抗反射涂层以及带有图案的光刻胶层；b)以所述光刻胶层作为掩模，刻蚀所述含硅的底部抗反射涂层和所述第二介电层，露出所述第一介电层的上表面；c)以所述含硅的底部抗反射涂层和所述第二介电层为掩膜，对第一介电层和高应力覆盖层进行干法刻蚀，并停止在所述停止层；d)通入包含氟代烃气体和氧气的反应气体，以去除含硅的残留物；以及e)对所述第二介电层进行剥离，形成半导体器件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氟代烃气体为碳氟比大于等于0.5的全氟氟代烃气体(CxFy，χ > 3)中的至少一种。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述氟代烃气体选自C4F8、C4F6或C5F6。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述氟代烃气体为C4F8。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氟代烃气体的流速为5-20Sccm，所述氧气的流速为20-100sccm。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述d步骤中反应腔室内的气压为 100-500 毫托。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述d步骤中不施加偏压。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述d步骤中气体的通入时间为5-50秒。
9.一种包含通过如权利要求1所述的方法制造的半导体器件的集成电路，其中所述集成电路选自随机存取存储器、动态随机存取存储器、同步随机存取存储器、静态随机存取存储器、只读存储器、可编程逻辑阵列、专用集成电路、掩埋式DRAM和射频电路。
10.一种包含通过如权利要求1所述的方法制造的半导体器件的电子设备，其中所述电子设备个人计算机、便携式计算机、游戏机、蜂窝式电话、个人数字助理、摄像机和数码相机。
全文摘要
本发明公开一种制作半导体器件的方法，包括a)在前端器件层上依次形成停止层、高应力覆盖层、第一介电层、第二介电层、含硅的底部抗反射涂层以及带有图案的光刻胶层；b)以光刻胶层作为掩模，刻蚀含硅的底部抗反射涂层和第二介电层，露出第一介电层的上表面；c)以含硅的底部抗反射涂层和第二介电层为掩膜，对第一介电层和高应力覆盖层进行干法刻蚀，并停止在停止层；d)通入包含氟代烃气体和氧气的反应气体，以去除含硅的残留物；以及e)对第二介电层进行剥离，形成半导体器件。根据本发明的方法能有效去除接触孔或通孔刻蚀之后器件表面残留物，使晶片表面变得平整，并提高器件的长期可靠性和良品率。
文档编号H01L21/768GK102194736SQ201010131820
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月15日 优先权日2010年3月15日
发明者孙武, 王新鹏 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司