一种半导体结构的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体结构的制备方法，应用于半导体技术领域。在带有介质防反射层(DARC)的金属(Aluminum)导线刻蚀过程中，传统方式是通过终点检测系统(EPD)检测氟和铝等离子体两种波长的光强变化来判定DARC和金属铝的刻蚀终点。本发明专利技术采用了新的检测波长，设定合理的EPD算法，利用检测一种固定波长的光强变化就可以识别介质防反射层和金属层这两种介质的刻蚀终点，即将传统的两种波长信号转化为一种波长信号，从而消除干涉仪由于高频度信号转换带来的损耗，增加了干涉仪的识别精度，最终实现提高干涉仪的使用寿命的目的。最终实现提高干涉仪的使用寿命的目的。最终实现提高干涉仪的使用寿命的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体结构的制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种半导体结构的制备方法。

技术介绍

[0002]半导体集成电路芯片的工艺制造利用批量处理技术，在同一硅衬底上形成大量各种类型的负责器件，并将其互相连接以具有完整的电子功能。随着超大规模集成电路的迅速放在，芯片的集成度越来越高，元器件的尺寸越来越小，因器件的高密度、小尺寸引发的各种效应对半导体制造结构的影响也日益突出。
[0003]以光刻技术为例，随着半导体技术进入45纳米及以下节点，半导体器件的线宽越来越小，关键尺寸的控制也越来越重要，对光刻工艺的要求也越来越高。为了满足光刻的要求，除了在光刻设备方面的升级换代以外，还可以在线宽较小的产品上的金属层的表面上淀积一层介质防反射膜层(DARC)，以提高光刻工艺尺寸的精度。
[0004]然而，由于介质防反射膜层(DARC)的刻蚀选择比较低，故在刻蚀过程需要采用终点检出系统(EPD)通过干涉仪识别两种不同信号F(波长703nm)和Al(波长396nm)来分别判断半导体结构中的介质防反射膜层(DARC)和位于其下方的金属层Metal的刻蚀停止时间，这将势必造成干涉仪长时间高频率的信号间转换，进而会加剧其控制器的齿轮磨损，影响干涉仪的识别精度，最终严重影响干涉仪的使用寿命。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种半导体结构的制造方法，以通过寻找合适的刻蚀生成物元素波长和设定合理的EPD算法，进而可以利用一种固定波长就可同时识别介质防反射层DARC和金属层Metal这两种介质，即将两种波长信号转变为一种波长信号，从而消除干涉仪由于高频度信号转换带来的损耗，增加了干涉仪的识别精度，最终实现极大提高干涉仪的使用寿命的目的。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种半导体结构的制备方法，包括如下步骤：
[0007]提供一半导体衬底，在所述半导体衬底的表面上自上而下依次形成有显影刻胶层、介质防反射层、第一金属粘合层、金属层和第二金属粘合层；
[0008]对所述半导体衬底进行第一步刻蚀工艺，并利用终点检测系统EPD检测预选定波长的光强变化，以确定出第一步刻蚀工艺所刻蚀的介质防反射层的刻蚀停止时间；
[0009]对所述半导体衬底进行第二步刻蚀工艺，并再次利用所述终点检测系统EPD检测所述预选定波长的光强变化，以确定出所述第二步刻蚀工艺所刻蚀的金属层的刻蚀停止时间；
[0010]对所述半导体衬底进行过刻蚀，去除所述第二金属粘合层，以在所述半导体衬底的表面上形成由所述介质防反射层、第一金属粘合层、金属层和第二金属粘合层组成的分立结构。
[0011]进一步的，所述终点检测系统EPD在第一步刻蚀工艺和/或第二步刻蚀工艺中所设
置的检测信号的预选定波长的范围可以为256nm～266nm，而优选的，所述检测信号的预选定波长为261nm。
[0012]进一步的，在所述半导体衬底表面上依次形成有显影刻胶层、介质防反射层、第一金属粘合层、金属层和第二金属粘合层之前，所述半导体衬底的表面上还可以形成有自然氧化层。
[0013]进一步的，在对所述半导体衬底进行过刻蚀，以去除所述第二金属粘合层的同时，还可以同步去除部分厚度的所述自然氧化层。
[0014]进一步的，所述金属层的材料可以包括AlCu。
[0015]进一步的，所述介质防反射层可以为硅化物层，而具体的所述硅化物层的材料可以包括氧化硅或氮氧化硅。
[0016]进一步的，利用终点检测系统EPD确定刻蚀工艺的刻蚀停止时间的步骤，可以包括：
[0017]将所述终点检测系统EPD的检测信号的预选定波长设置为261nm，并在所述第一刻蚀工艺或所述第二步刻蚀工艺的过程中，利用终点检测系统EPD的干涉仪检测每步刻蚀中生成物等离子发射光谱曲线的变化，并根据相应算法分析发射光谱曲线，确定所述每步刻蚀工艺的刻蚀停止时间。
[0018]进一步的，确定的所述第一步刻蚀工艺中的检测生成物波长接近硅元素，所述第二步刻蚀工艺中的检测生成物波接近氯化铝。
[0019]进一步的，根据每步刻蚀工艺中生成物的发射光谱曲线确定所述每次刻蚀工艺的刻蚀停止时间的步骤，可以包括：
[0020]在所述第一步刻蚀工艺中，当所述干涉仪检测到生成物元素中包含氯化铝时，则停止第一步刻蚀工艺；以及，在所述第二步刻蚀工艺中，当所述干涉仪检测到生成物元素中氯化铝物质波长对应的光强降低时，则停止第二步刻蚀工艺。
[0021]进一步的，利用终点检测系统EPD确定刻蚀工艺的刻蚀时间的步骤，可以包括：
[0022]将所述终点检测系统EPD的检测信号的预选定波长设置为261nm，并在所述第一步刻蚀工艺或所述第二步刻蚀工艺的过程中，根据每步刻蚀工艺中等离子发射光谱曲线的变化结合对应EPD算法确定所述每步刻蚀工艺的刻蚀停止时间。
[0023]与现有技术相比，本专利技术技术方案至少具有如下有益效果之一：
[0024]在本专利技术提出了一种半导体结构的制备方法中，其对堆叠在半导体衬底的介质防反射层和金属层采用两步刻蚀工艺，而在每步刻蚀工艺中中利用终点检测系统EPD，通过本专利技术设计的信号波长及EPD算法，只需要在刻蚀过程中实时检测一种波长，就可以确定出每步刻蚀工艺的精确刻蚀停止时间。
[0025]由此可知，本专利技术的专利技术点在于：采用了新的检测波长，设定合理的EPD算法，利用检测一种固定波长的光强变化就可以识别介质防反射层和金属层这两种介质的刻蚀终点，即将传统的两种波长信号转化为一种波长信号，从而消除干涉仪由于高频度信号转换带来的损耗，增加了干涉仪的识别精度，最终实现提高干涉仪的使用寿命的目的。
附图说明
[0026]图1为利用现有技术的EPD算法抓取数据而绘制出的介质防反射膜层(DARC)的刻
蚀信号误判定曲线图；
[0027]图2为利用现有技术的EPD算法抓取数据而绘制出的金属材料为AlCu的金属层的刻蚀信号误判定曲线图；
[0028]图3为利用现有技术的EPD算法抓取数据而绘制出的介质防反射膜层(DARC)的实际刻蚀信号曲线图；
[0029]图4为利用现有技术的EPD算法抓取数据而绘制出的金属材料为AlCu的金属层的实际刻蚀信号曲线图；
[0030]图5为本专利技术一实施例中的半导体结构的制备方法的流程示意图；
[0031]图6为利用本专利技术改进后的EPD算法而绘制出的介质防反射膜层(DARC)的实际刻蚀信号曲线图；
[0032]图7为利用本专利技术改进后的EPD算法而金属材料为AlCu的金属层的预期刻蚀信号曲线图。
[0033]图8为本专利技术改进后的EPD算法所对应的配置信息。
具体实施方式
[0034]承如
技术介绍
所述，目前，为了满足光刻的要求，除了在光刻设备方面的升级换代以外，还可以在线宽较小的产品上的金属层的表面上淀积一层介质防反射膜层(DARC)，以提高光刻工艺尺寸的精度。
[0035]然而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底的表面上自上而下依次形成有显影刻胶层、介质防反射层、第一金属粘合层、金属层和第二金属粘合层；对所述半导体衬底进行第一步刻蚀工艺，并利用终点检测系统EPD检测预选定波长的光强变化，以确定出第一步刻蚀工艺所刻蚀的介质防反射层的刻蚀停止时间；对所述半导体衬底进行第二步刻蚀工艺，并再次利用所述终点检测系统EPD检测所述预选定波长的光强变化，以确定出所述第二步刻蚀工艺所刻蚀的金属层的刻蚀停止时间；对所述半导体衬底进行过刻蚀，去除所述第二金属粘合层，以在所述半导体衬底的表面上形成由所述介质防反射层、第一金属粘合层、金属层和第二金属粘合层组成的分立结构。2.如权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述终点检测系统EPD在第一步刻蚀工艺和/或第二步刻蚀工艺中所设置的检测信号的预选定波长的范围为256nm～266nm。3.如权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在所述半导体衬底表面上依次形成有显影刻胶层、介质防反射层、第一金属粘合层、金属层和第二金属粘合层之前，所述半导体衬底的表面上还形成有自然氧化层。4.如权利要求3所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在对所述半导体衬底进行过刻蚀，以去除所述第二金属粘合层的同时，还同步去除部分厚度的所述自然氧化层。5.如权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述金属层的材料包括AlCu。6.如权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述介质防反射层为硅化...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐衡，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：