一种半导体器件介质膜低角度蚀刻方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体器件介质膜低角度蚀刻方法，依次对器件介质膜进行光刻、湿法蚀刻、干法蚀刻、去胶、Descum及水洗工艺。通过光刻、湿法蚀刻、干法蚀刻、去胶、Descum及水洗工艺，降低了二氧化硅或氮化硅的蚀刻角度，即使在薄金属层沉积情况下也实现了良好的金属连接，避免金属断层及空洞的出现，不仅大大提高器件的可靠性，也节约了金属的用量和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件介质膜低角度蚀刻方法
本专利技术涉及半导体器件的制造方法，特别是涉及一种半导体器件介质膜低角度蚀刻方法。
技术介绍
目前，在集成电路芯片制作过程中，介质膜(如二氧化硅或氮化硅)的作用是非常重要的，常作为杂质选择扩散的掩蔽膜、电容器的介电材料、器件或导线的电绝缘和隔离、器件的表面保护和钝化作用等。在芯片制作过程中需要多次进行介质膜的沉积和刻蚀工艺。在半导体行业，大多采用湿法蚀刻工艺或干法蚀刻工艺对二氧化硅或氮化硅膜进行蚀刻。湿法蚀刻即利用特定的化学溶液让待蚀刻薄膜未被光刻胶覆盖的部分分解，并转成可溶于此溶液的化合物加以排除，从而达到蚀刻的目的。参见图3，是湿法蚀刻工艺的结构示意图，其中，1为衬底，2为金属层一，3为SiO2介质层，4为光刻胶层，5为金属层二。由于湿法蚀刻是各向同性的，蚀刻液在做纵向蚀刻时，侧向的蚀刻也同时发生；蚀刻时间过短，易造成底部介质膜的残留；蚀刻时间过长，易造成图形的咬边现象，参见图3(a)，在31处形成倒梯形。参见图4，是干法蚀刻工艺的结构示意图，其中，1为衬底，2为金属层一，3为SiO2介质层，4为光刻胶层，5为金属层二。干法蚀刻是将蚀刻气体利用辉光放电产生等离子体，对待蚀刻区域的薄膜进行蚀刻。干法蚀刻方向性较强，在进行纵向蚀刻时，横向蚀刻较小，薄膜蚀刻的蚀刻角度较大，垂直性好，如图4(a)所示。在干法蚀刻过程中，即使采用CHF3或CH3F等含H基较多的蚀刻气体进行蚀刻时，薄膜蚀刻的角度也是较大的，一般是在75°以上。二氧化硅或氮化硅蚀刻后，常需在其上用PVD工艺沉积上层金属以实现上下金属层之间的导通。这时若仅采用湿法蚀刻工艺，由于咬边现象，将会出现金属层二的断层或薄层，见图3(b)所示的61处；若仅采用干法蚀刻工艺，由于蚀刻角度较大，将会出现金属层二的断层或薄层，见图4(b)所示的62处。为了解决上述问题的方法，一般是沉积较厚的金属膜来避免金属断层或层薄，但这又会造成金属的用量和成本增加；以及，因金属薄弱处或空洞处等(见图3(c)的71处为金属薄层处，图3(c)的81处为空洞处；见图4(c)的72处为金属薄层处)引起的金属连接可靠性问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半导体器件介质膜低角度蚀刻方法，可以很好地解决金属层间导通及导通可靠性的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供一种半导体器件介质膜低角度蚀刻方法，包括以下步骤：A1、光刻工艺：采用光刻胶在器件介质膜上涂胶，通过前烘烤、曝光、显影及后烘烤得到光刻图形；A2、湿法蚀刻工艺：在光刻图形位置，对介质膜进行一次蚀刻，采用蚀刻溶液蚀刻T1时间；A3、干法蚀刻工艺：在光刻图形位置，对介质膜进行二次蚀刻，采用蚀刻气体一蚀刻T2时间；A4、去胶工艺：采用NMP溶液冲洗工艺去除光刻胶，再用IPA溶液冲洗掉NMP溶液并烘干器件；A5、Descum工艺：对介质膜表面进行蚀刻，采用蚀刻气体二蚀刻T3时间；A6、水洗工艺：采用水洗溶液对器件进行清洗。进一步地，步骤A1的光刻工艺的具体内容如下：采用AZ5214光刻胶在器件介质膜上涂胶，厚度为1.4-1.6微米；再通过前烘烤、曝光、显影及后烘烤得到光刻图形。进一步地，步骤A1中，前烘烤温度为95-110℃，前烘烤时间为50-70s；曝光能量为30mJ/cm2，曝光时间为3-6s；显影条件为1-2个puddle，显影时间为50-70s；后烘烤温度为110-125℃，后烘烤时间为50-70s。进一步地，步骤A2的湿法蚀刻工艺的具体内容如下：在光刻图形位置，对介质膜进行一次蚀刻，采用BOE与H2O配比为1:10的溶液蚀刻，蚀刻时间为30-100s。进一步地，步骤A3的干法蚀刻工艺的具体内容如下：一次蚀刻后，在光刻图形位置，对介质膜进行二次蚀刻，采用蚀刻气体蚀刻T2时间，使得蚀刻区域中部露出介质膜下方的金属层。进一步地，步骤A3中，采用ICP蚀刻机台或RIE机台蚀刻，蚀刻气体为CHF3、CH3F或CF4，使得蚀刻区域中部露出介质膜下方的金属层。进一步地，步骤A3中，采用ICP蚀刻机台蚀刻，蚀刻气体为CF4，气体流量0-2000sccm，上电极RF功率为100-600W，下电极RF功率为0-100W，工艺压强为10mtorr。进一步地，步骤A4的去胶工艺的具体内容如下：首先采用NMP溶液冲洗工艺去除光刻胶，冲洗压力300-1500Psi，时间为3-10min；其次用IPA溶液冲洗掉NMP溶液；最后用甩干机、烘箱或氮气枪烘干。进一步地，步骤A5的Descum工艺的具体内容如下：对去除光刻胶后的介质膜表面进行蚀刻，采用RIE蚀刻机台，蚀刻气体为O2，气体流量0-1000sccm，RF功率为100-600W，工艺压强为0.5-0.7mbar，蚀刻时间60-180s。进一步地，步骤A6的水洗工艺的具体内容如下：采用盐酸、氨水或DIwater对器件进行清洗。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术是一种半导体器件介质膜低角度蚀刻方法，通过光刻、湿法蚀刻、干法蚀刻、去胶、Descum及水洗工艺，降低了二氧化硅或氮化硅的蚀刻角度，即使在薄金属层沉积情况下也实现了良好的金属连接，避免金属断层及空洞的出现，不仅大大提高器件的可靠性，也节约了金属的用量和成本。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图；图2为本专利技术的工艺步骤的结构示意图；图3为现有SiO2纯湿法蚀刻工艺步骤的结构示意图；图4为现有SiO2纯干法蚀刻工艺步骤的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1如图1-2所示，本实施例提供一种半导体器件介质膜低角度蚀刻方法，包含光刻、湿法蚀刻、干法蚀刻、去胶、Descum、水洗等。通过工艺优化，可调节二氧化硅或氮化硅的蚀刻角度。参见图2，是该工艺步骤的结构示意图，其中，1为衬底，2为金属层一，3为SiO2介质层，4为光刻胶层，5为金属层二。下述将以蚀刻2300埃二氧化硅介质层为例来叙述本
技术实现思路
。步骤A1、光刻工艺：采用光刻胶在器件介质膜上涂胶，通过前烘烤、曝光、显影及后烘烤得到光刻图形；参见图2(a)。具体内容如下：光刻工艺：采用AZ5214涂胶，厚度约1.4-1.6微米。通过曝光和显影得到需要的光刻图形。前烘烤温度95-110℃、时间50-70s，曝光能量30mJ/cm2、时间3-6s，显影条件为1-2个puddle、时间50-70本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件介质膜低角度蚀刻方法，其特征在于，包括以下步骤：A1、光刻工艺：采用光刻胶在器件介质膜上涂胶，通过前烘烤、曝光、显影及后烘烤得到光刻图形；A2、湿法蚀刻工艺：在光刻图形位置，对介质膜进行一次蚀刻，采用蚀刻溶液蚀刻T1时间；A3、干法蚀刻工艺：在光刻图形位置，对介质膜进行二次蚀刻，采用蚀刻气体一蚀刻T2时间；A4、去胶工艺：采用NMP溶液冲洗工艺去除光刻胶，再用IPA溶液冲洗掉NMP溶液并烘干器件；A5、Descum工艺：对介质膜表面进行蚀刻，采用蚀刻气体二蚀刻T3时间；A6、水洗工艺：采用水洗溶液对器件进行清洗。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件介质膜低角度蚀刻方法，其特征在于，包括以下步骤：A1、光刻工艺：采用光刻胶在器件介质膜上涂胶，通过前烘烤、曝光、显影及后烘烤得到光刻图形；A2、湿法蚀刻工艺：在光刻图形位置，对介质膜进行一次蚀刻，采用蚀刻溶液蚀刻T1时间；A3、干法蚀刻工艺：在光刻图形位置，对介质膜进行二次蚀刻，采用蚀刻气体一蚀刻T2时间；A4、去胶工艺：采用NMP溶液冲洗工艺去除光刻胶，再用IPA溶液冲洗掉NMP溶液并烘干器件；A5、Descum工艺：对介质膜表面进行蚀刻，采用蚀刻气体二蚀刻T3时间；A6、水洗工艺：采用水洗溶液对器件进行清洗。2.根据权利要求1所述一种半导体器件介质膜低角度蚀刻方法，其特征在于，所述步骤A1的光刻工艺的具体内容如下：采用AZ5214光刻胶在器件介质膜上涂胶，厚度为1.4-1.6微米；再通过前烘烤、曝光、显影及后烘烤得到光刻图形。3.根据权利要求2所述一种半导体器件介质膜低角度蚀刻方法，其特征在于，所述步骤A1中，前烘烤温度为95-110℃，前烘烤时间为50-70s；曝光能量为30mJ/cm2，曝光时间为3-6s；显影条件为1-2个puddle，显影时间为50-70s；后烘烤温度为110-125℃，后烘烤时间为50-70s。4.根据权利要求1所述一种半导体器件介质膜低角度蚀刻方法，其特征在于，所述步骤A2的湿法蚀刻工艺的具体内容如下：在光刻图形位置，对介质膜进行一次蚀刻，采用BOE与H2O配比为1:10的溶液蚀刻，蚀刻时间为30-100s。5.根据权利要求1所述一种半导体器件介质膜低角度蚀刻方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：周华芳，
申请(专利权)人：成都海威华芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51