一种有源区制备方法技术

本发明专利技术提供了一种有源区制备方法和半导体器件的制备方法，包括：首先，对晶圆的边缘区域进行等离子体处理，去除边缘区域的光刻胶和/或底部抗反射层的残留；然后，采用底部抗反射层相对于其下层薄膜的刻蚀选择比高的气体来刻蚀底部抗反射层，这样，确保了后续过程中晶圆的边缘区域和图案区域具有相同的薄膜厚度，从而在后续接触孔制备工艺中形成厚度均匀的氧化膜；本发明专利技术还对处理边缘区域的反应气体作了改进，从而避免了现有工艺容易造成图案区域关键尺寸缩小的弊端，因此，采用本发明专利技术的方法，能够避免接触孔制备工艺中粘合层剥离问题的发生，从而提高器件的质量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了和半导体器件的制备方法，包括：首先，对晶圆的边缘区域进行等离子体处理，去除边缘区域的光刻胶和/或底部抗反射层的残留；然后，采用底部抗反射层相对于其下层薄膜的刻蚀选择比高的气体来刻蚀底部抗反射层，这样，确保了后续过程中晶圆的边缘区域和图案区域具有相同的薄膜厚度，从而在后续接触孔制备工艺中形成厚度均匀的氧化膜；本专利技术还对处理边缘区域的反应气体作了改进，从而避免了现有工艺容易造成图案区域关键尺寸缩小的弊端，因此，采用本专利技术的方法，能够避免接触孔制备工艺中粘合层剥离问题的发生，从而提高器件的质量。【专利说明】
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种能够减少后续接触孔制备工艺中粘合层剥离缺陷的有源区制备方法。
技术介绍
在半导体器件的制造工艺中，有源器件的制备工艺通常包括:栅极的制备、有源区的制备(AA loop)、层间介质层沉积、接触孔的制备(CT loop)等。其中，接触孔的制备过程通常包括:首先，在器件衬底(晶圆)上进行薄膜沉积，所沉积的薄膜材料可以为无机介电材料；然后，涂覆光刻胶和底部抗反射层，采用光刻工艺，图案化光刻胶(CT Photo)，以图案化的光刻胶为掩膜，采用刻蚀工艺，在衬底中刻蚀出CT结构(CT etch);接着，在CT结构中沉积粘合层(gluelayer);然后,在CT结构中填充金属鹤(W dep);最后,平坦化金属鹤的顶部(W CMP)。Glue layer的作用是为了增强CT结构侧壁和金属钨的粘合性，以及阻挡金属钨扩散到CT结构的侧壁的材料中。Glue layer的成分通常为TiN，可以采用物理气相沉积(PVD)制备。然而，目前的CT工艺中，该glue layer沉积后，在晶圆边缘经常出现剥离现象(peeling defect)，请参阅图1，图1为晶圆边缘的扫描电镜图片，其中，I表示衬底，2表示glue layer,可看到，衬底I上的部分glue layer2剥离掉,将其下部的部分衬底I暴露出来。glue layer的剥离缺陷产生的原因归因于晶圆边缘存在两种不同界面:氧化膜(oxide)界面和Si界面。据科学分析，Ti/TiN薄膜沉积后，如果沉积在Si界面上，则会产生应力而导致剥离缺陷，如果沉积在氧化膜界面上，则由于应力较小而不会产生剥离缺陷。在上述接触孔制备过程中，第一步所沉积的薄膜中，最上层为氧化膜，根据上述剥离原理分析，glue layer的剥离产生的原因是:在晶圆边缘区域处，该氧化膜的厚度不均匀甚至在某些地方无氧化膜。这样，就会造成晶圆边缘区域存在氧化膜界面的同时，也存在硅界面。据研究表明，晶圆边缘区域的氧化膜厚度不均匀要追溯到有源区的制备工艺中。在这里，有源区制备工艺即是针对浅沟槽隔离结构的刻蚀工艺，包括采用光刻和刻蚀工艺，形成浅沟槽隔离结构，以及在浅沟槽隔离结构中填充氧化膜和平坦化氧化膜。请参阅图2，图2为传统的有源区制备方法的工艺流程示意图，通常有源区的制备方法包括以下步骤:步骤LOl:在器件衬底上进行薄膜沉积，包括沉积阻挡层、无定形碳膜(也作先进图案化膜，advanced patterning film, APF)、介电抗反射层(DARC)、氧化层(oxide)、底部抗反射层(Bottom ant1-reflective coating, BARC)等；步骤L02:在所沉积的薄膜表面涂覆光刻胶(Photo Resist, PR)，采用光刻工艺，图案化光刻胶；该步骤简称为光刻(AA photo, AA PH)；步骤L03:以图案化的光刻胶为掩膜，经刻蚀，形成浅沟槽隔离结构，该步骤简称为浅沟槽隔离结构刻蚀(AA etch);当然，在实际的刻蚀工艺中，具体还包括对BARC、oxide、APF等的刻蚀；步骤L03:对衬底表面进行清洗(AA dry strip&wet);这里的清洗过程,还包括对APF的去除、对衬底表面的颗粒的去除等；步骤L04:扩大阻挡层的工艺窗口 ；刻蚀阻挡层的材料一般为氮化硅(SiN)，此过程具体为向外去掉一些氮化硅阻挡层的内壁部分，业内称为pull back ；步骤L05:向浅沟槽隔离结构中填充氧化物；通常采用高纵深比工艺(Highaspect ratio process, HARP)进行填充；步骤L06:平坦化所填充的氧化物顶部(Chemical-mechanical polishing, CMP。上述有源区制备工艺中，由于晶圆边缘的光刻胶残留和/或BARC残留(residue)的存在，则导致在浅沟槽隔离结构刻蚀过程中有些部分被这些残留所遮挡住，当浅沟槽隔离结构刻蚀过程结束后，该区域无法形成浅槽(shallow)，而没有这些残留覆盖的地方或者是这些残留的厚度比较薄的地方则形成了类似于STI的浅槽，并且这些浅槽深浅不一。这样，在后续的HARP(填充氧化物)和CMP工艺之后，晶圆边缘便有了厚度不同的氧化膜，有些边缘区域甚至没有氧化膜。在后续的接触孔刻蚀工艺中，由于需要足够的刻蚀工艺窗口，则会进一步造成晶圆边缘损失一部分氧化膜(oxide loss),从而进一步加剧晶圆边缘氧化膜厚度不均匀的问题。由此，在后续的接触孔制备工艺中，glue layer沉积时，有些沉积在氧化膜上面，有些沉积在Si上面,从而造成glue layer的剥离(peeling)。目前，业界减少gluelayer剥离缺陷的主要方法为:在有源区制备工艺中，在APF沉积之后或者在浅沟槽隔离结构刻蚀后对晶圆边缘进行等离子体处理，以达到清除晶圆边缘光刻胶或BARC残留问题，然而，目前所采用的处理气体含F，无法控制对oxide、SiN、Si的刻蚀速率和选择比，从而无法保证晶圆边缘氧化膜厚度的一致性；并且，在后续的接触孔刻蚀中，在刻蚀窗口增大的条件下，很容易导致晶圆边缘氧化膜的进一步缺失，采用此方法，仍然会造成glue layer剥离缺陷。另外，还有一种减少glue layer剥离缺陷的方法，其在图案化光刻胶之后采用O2来处理晶圆边缘的光刻胶或BARC残留，这样虽然能将残留处理干净，但是，在对BARC刻蚀时，BARC相对于氧化膜的刻蚀选择比太小，由于BARC材质比较软，在晶圆的边缘的BARC会比较厚，容易导致在晶圆中心或有图案(pattern)区域已经刻蚀到下一层的氧化膜了，而在晶圆边缘区域仍在刻蚀BARC ;这样，当图案区域刻蚀完成时，晶圆边缘区域很可能还有SiN残留，在后续工艺中，在SiN残留上沉积的薄膜中会出现一些缺陷，比如，TiN薄膜沉积在SiN残留上会出现剥离缺陷。同时，由于采用O2过程中，如果反应压力等工艺参数控制不当，很容易导致晶圆图案区域的关键尺寸缩小(shrink)。因此，需要改进现有的有源区制备方法，以期有效减少glue layer剥离缺陷。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术旨在消除在后续接触孔制备工艺中glue layer的剥离问题，提高所制备的半导体器件的质量和性能；通过在有源区制备工艺中对晶圆边缘的光刻胶和底部抗反射层残留进行处理，以及改进对底部抗反射层刻蚀时的工艺条件，确保在制备浅沟槽隔离结构之后晶圆边缘区域和图案区域的薄膜厚度相同，进一步确保后续接触孔制备工艺中所沉积薄膜的厚度的一致性。为达到上述目的，本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源区制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤S01：在所述晶圆上进行薄膜沉积；步骤S02：在所述沉积的薄膜表面依次涂覆底部抗反射层和光刻胶，采用光刻工艺，图案化光刻胶；步骤S03：对所述晶圆的边缘区域进行等离子体处理，去除所述边缘区域的光刻胶和/或底部抗反射层的残留；步骤S04：以图案化的所述光刻胶为模版，采用所述底部抗反射层相对于其下层薄膜的刻蚀选择比高的气体来刻蚀所述底部抗反射层；步骤S05：继续向下刻蚀，在所述晶圆中形成浅沟槽隔离结构；步骤S06：在所述浅沟槽隔离结构中沉积氧化膜，并平坦化所述氧化膜顶部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥国，黄君，李全波，崇二敏，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31