刻蚀方法技术

本发明专利技术提供了一种刻蚀方法，包括：首先，提供一待刻蚀层；然后，在所述待刻蚀层上形成图案化的光刻胶层；其次，对所述图案化的光刻胶层中的顶部和侧壁的光刻胶进行离子注入工艺，以形成光刻胶外壳，且利用阴影效应计算所述离子注入工艺中的离子注入的倾斜角θ；最后，以形成有所述光刻胶外壳的所述图案化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述待刻蚀层。本发明专利技术通过对图案化的光刻胶层中的顶部和侧壁的光刻胶进行离子注入工艺，形成光刻胶外壳，能够减少图案化的光刻胶层在刻蚀过程中的衰减，以及增加光刻胶的厚度选择性。

Etching method

【技术实现步骤摘要】
刻蚀方法
本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种刻蚀方法。
技术介绍
刻蚀是半导体光电子器件制备过程中一项重要工艺，其目的是通过物理或化学的方法从半导体材料晶片表面选择性地去除材料以形成所需台面或图形。刻蚀工艺分为干法刻蚀和湿法刻蚀两种。干法刻蚀的图形精度和各向异性度都较高，且各项参数的可控性较好；湿法刻蚀具有良好的可重复性，具有操作简单、刻蚀速率快、无毒或低毒、良好的可重复性等优点。在刻蚀工艺过程中，不需要刻蚀的区域会被光刻胶遮挡住，而光刻胶在刻蚀的过程中也会出现衰减，光刻胶会因为衰减而产生尖顶的形状，就有可能会发生不需要刻蚀的区域被光刻胶遮挡不住的问题，而目前只能通过增加光刻胶的厚度来避免上述不需要刻蚀的区域被光刻胶遮挡不住的问题。但是，当光刻胶的厚度超过CD（关键尺寸）的4倍时，光刻胶的图案就非常容易发生倒塌的现象。因此，在要求CD值小而蚀刻深的工艺中，光刻胶的厚度选择成为了挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种刻蚀方法，以减少图案化的光刻胶层在刻蚀过程中的衰减，以及增加光刻胶厚度的选择性。为实现上述目的以及其他相关目的，本专利技术提供一种刻蚀方法，包括：提供一待刻蚀层；在所述待刻蚀层上形成图案化的光刻胶层；对所述图案化的光刻胶层中的顶部和侧壁的光刻胶进行离子注入工艺，以形成光刻胶外壳，且利用阴影效应计算所述离子注入工艺中的离子注入的倾斜角θ；以及，以形成有所述光刻胶外壳的所述图案化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述待刻蚀层。可选的，在所述的刻蚀方法中，所述离子注入的倾斜角θ≤arctan（A/B），其中，A为所述图案化的光刻胶层中的光刻胶图案之间的沟槽线宽，B为所述图案化的光刻胶层中的光刻胶图案之间的沟槽深度。可选的，在所述的刻蚀方法中，所述图案化的光刻胶层包括n个区域，分别计算每一区域的arctan（A/B），所述倾斜角θ≤min{arctan（A1/B1）,arctan（A2/B2），....，arctan（An/Bn）}，其中，A1和B1分别为第1区域的光刻胶图案之间的沟槽线宽和沟槽深度，A2和B2分别为第2区域的光刻胶图案之间的沟槽线宽和沟槽深度，An和Bn分别为第n区域的光刻胶图案之间的沟槽线宽和沟槽深度，n为正整数。可选的，在所述的刻蚀方法中，所述离子注入工艺中注入的离子包括元素周期表第III族、第IV族和第V族元素中的至少一种。可选的，在所述的刻蚀方法中，所述离子注入工艺中采用的机型包括HEI、MCI和HCI中的一种。可选的，在所述的刻蚀方法中，所述离子注入工艺中注入的能量范围为大于200ev。可选的，在所述的刻蚀方法中，所述离子注入工艺中注入的能量要保证离子注入的深度小于所述待刻蚀层被蚀刻的深度。可选的，在所述的刻蚀方法中，所述离子注入工艺中注入的剂量范围为大于1E11atom/cm2。可选的，在所述的刻蚀方法中，所述图案化的光刻胶层中的每个光刻胶图案均具有四个侧壁，在所述离子注入工艺中至少通过三次旋转所述图案化的光刻胶层来实现对所述光刻胶图案的四个侧壁的离子注入。可选的，在所述的刻蚀方法中，三次旋转所述图案化的光刻胶层的角度均为90度。可选的，在所述的刻蚀方法中，在以形成有所述光刻胶外壳的所述图案化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述待刻蚀层的步骤之后还包括：除去形成有所述光刻胶外壳的所述图案化的光刻胶层。在本专利技术提供的刻蚀方法中，通过对图案化的光刻胶层中的顶部和侧壁的光刻胶进行离子注入，以形成一层光刻胶外壳，所述光刻胶外壳的耐刻蚀能力强，能够减少图案化的光刻胶层在刻蚀过程中的衰减，同时能够增加待刻蚀层的刻蚀深度，以及增加光刻胶的厚度选择性。附图说明图1是一种刻蚀工艺中出现的光刻胶的尖顶现象的示意图；图2是本专利技术一实施中的刻蚀工艺流程图；图3和图4是本专利技术一实施中形成光刻胶外壳的过程的结构示意图；图5是本专利技术一实施例中离子注入剂量与离子注入能量的关系图；图6和图7是本专利技术一实施例中利用阴影效应计算离子注入的倾斜角的示意图；图8是本专利技术一实施例中待刻蚀层被刻蚀后的结构示意图；图1中，01-待刻蚀层，02-图案化的光刻胶层；图2~图8中，10-待刻蚀层，101-离子注入区，20-图案化的光刻胶层，201-光刻胶外壳。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的刻蚀方法作进一步详细说明。根据下面说明书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均利用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。图1示意性地示出了光刻胶的尖顶现象。在待刻蚀层01上方形成图案化的光刻胶层02，并以所述图案化的光刻胶层02为掩膜刻蚀所述待刻蚀层01。由于光刻胶的耐刻蚀能力并不强，在刻蚀所述待刻蚀层01的过程中，图案化的光刻胶层02也会被刻蚀稍许，出现衰减的现象，而所述图案化的光刻胶层02的光刻胶图案会因为衰减而产生尖顶的形状，就有可能会发生不需要刻蚀的区域被图案化的光刻胶层遮挡不住的问题。对于这种情况，目前只能通过增加图案化的光刻胶层的厚度来避免上述遮挡不住的情况。但是，当图案化的光刻胶层的厚度超过CD（关键尺寸）的4倍时，光刻胶图案就容易发生倒塌的现象。因此，在CD值小而蚀刻深的工艺中，光刻胶的厚度选择成为了挑战。为了能够减少图案化的光刻胶层在刻蚀过程中的衰减，以及增加光刻胶厚度选择性，本专利技术提供了一种刻蚀方法，请参阅图2，其包括：提供一待刻蚀层；在所述待刻蚀层上形成图案化的光刻胶层；对所述图案化的光刻胶层中的顶部和侧壁的光刻胶进行离子注入工艺，以形成光刻胶外壳，且利用阴影效应计算所述离子注入工艺中的离子注入的倾斜角θ；以及，以形成有所述光刻胶外壳的所述图案化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述待刻蚀层。参阅图3，在所述待刻蚀层10上形成图案化的光刻胶层20，其中，所述待刻蚀层10可以为半导体衬底，所述半导体衬底为硅衬底、锗衬底、硅锗衬底、绝缘体上硅衬底（SOI）、绝缘体上锗（GOI）衬底、玻璃衬底等其中的一种。所述待刻蚀层10还可以为在半导体衬底上形成的半导体结构层，例如氧化硅层、氮化硅层、多晶硅层、低K介质材料、无定形碳、金属层等其中的一种或几种。在本实施例中，所述待刻蚀层10为氧化硅层，利用图案化的光刻胶层20为掩膜对所述氧化硅层进行刻蚀。在其他实施例中，所述待刻蚀层10还可以为半导体衬底，利用图案化的光刻胶层20为掩膜对所述半导体衬底进行刻蚀。形成该图案化的光刻胶层20的过程可以包括：在待刻蚀层10上涂布光刻胶，然后采用掩模板对光刻胶进行曝光、显影，从而将掩模板上的图案转移至光刻胶上，其详细过程与现有技术中类似，此处不再赘述。所述图案化的光刻胶层20中的光刻胶图案的尺寸为目标掩膜版的尺寸。参阅图3和图4，对所述图案化的光刻胶层20中的顶部和侧壁的光刻胶进行离子注入工艺，以在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刻蚀方法，其特征在于，包括：/n提供一待刻蚀层；/n在所述待刻蚀层上形成图案化的光刻胶层；/n对所述图案化的光刻胶层中的顶部和侧壁的光刻胶进行离子注入工艺，以形成光刻胶外壳，所述离子注入工艺中注入的能量要保证离子注入的深度小于所述待刻蚀层被蚀刻的深度，且利用阴影效应计算所述离子注入工艺中的离子注入的倾斜角θ，所述图案化的光刻胶层包括n个区域，分别计算每一区域的arc tan（A/B），所述倾斜角θ≤min{arc tan（A

【技术特征摘要】
1.一种刻蚀方法，其特征在于，包括：
提供一待刻蚀层；
在所述待刻蚀层上形成图案化的光刻胶层；
对所述图案化的光刻胶层中的顶部和侧壁的光刻胶进行离子注入工艺，以形成光刻胶外壳，所述离子注入工艺中注入的能量要保证离子注入的深度小于所述待刻蚀层被蚀刻的深度，且利用阴影效应计算所述离子注入工艺中的离子注入的倾斜角θ，所述图案化的光刻胶层包括n个区域，分别计算每一区域的arctan（A/B），所述倾斜角θ≤min{arctan（A1/B1），arctan（A2/B2），....，arctan（An/Bn）}，其中，A为所述图案化的光刻胶层中的光刻胶图案之间的沟槽线宽，B为所述图案化的光刻胶层中的光刻胶图案之间的沟槽深度，A1和B1分别为第1区域的光刻胶图案之间的沟槽线宽和沟槽深度，A2和B2分别为第2区域的光刻胶图案之间的沟槽线宽和沟槽深度，An和Bn分别为第n区域的光刻胶图案之间的沟槽线宽和沟槽深度，n为正整数；以及，
以形成有所述光刻胶外壳的所述图案化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述待刻蚀层。


2.如权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，所述离子注入工...

【专利技术属性】
技术研发人员：程挚，朱红波，郭宜婷，李昌达，方晓宇，
申请(专利权)人：南京晶驱集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32