蚀刻超薄膜的方法及蚀刻液技术

本发明专利技术涉及一种蚀刻超薄膜的方法，其步骤为提供衬底，其上有超薄膜；形成光敏层在超薄膜上；图形化光敏层；依照光敏层的图形蚀刻超薄膜；以及移除图形化的光敏层。蚀刻工艺中利用具有抗扩散性质的蚀刻液，以防止蚀刻液中的蚀刻剂扩散至光敏层下面的区域而蚀刻光敏层下面的部分超薄膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术揭露一种关于半导体的制造方法，且特别是有关于一种在半导体 工艺中超薄膜的蚀刻方法。
技术介绍
集成电路的形成是利用半导体工艺在半导体衬底上产生一个或多个元件 (如电路元件)。自从几十年前发表该种元件之后，因为工艺与材料的改进，使得半导体元件几何尺寸持续降低。例如，现今工艺为利用45纳米或更小的 工艺技术生产半导体元件。然而，减少元件几何尺寸时常引出需要克服的新 挑战。因为半导体元件尺寸的縮小，各种厚度小于100埃的超薄膜已经被使用。 例如，超薄二氧化硅栅氧化层可被用于半导体元件，如金属氧化物半导体场 效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistors, MOSFETs )与 互补型金属氧化物半导体晶体管(complementary metal-oxide-semiconductor， CMOS)元件。然而，目前用于图形化超薄膜的技术并无法满足所有需求层 面。特别是如何在不造成位于光刻胶层下面的两侧超薄膜被蚀刻的情形下， 控制超薄膜蚀刻的困难度增加。因此，形成在超薄膜上的图形可能改变且扭 曲，导致各种问题，如差的元件表现或低产率。所以，需要存在一种简单且具备成本效率的方法以蚀刻半导体元件中的 超薄膜。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种简单且具备成本效率的超薄膜 蚀刻方法及蚀刻液。为了实现上述目的，本专利技术一实施例中提出一种超薄膜的蚀刻方法，其 步骤为提供衬底，其上具有超薄膜；形成光敏层在超薄膜之上；图形化超薄膜上的光敏层；依照光敏层的图形蚀刻超薄膜；以及移除光敏层。蚀刻工艺 中利用具有抗扩散性质的蚀刻液，以防止蚀刻液中的蚀刻剂扩散至光敏层下 的区域而蚀刻光敏层下方的部分超薄膜。为了实现上述目的，本专利技术另一实施例中提出一种超薄膜的蚀刻方法， 其步骤为提供半导体衬底，其上有厚度小于IOO埃的超薄膜；在超薄膜上形 成图形化的光刻胶层，图形化的光刻胶层具有开口以暴露部分的超薄膜；以 及利用具有抗扩散剂的化学蚀刻液蚀刻超薄膜暴露的部分，以防止蚀刻液中 的蚀刻剂扩散至光刻胶层下方的区域而蚀刻未暴露的超薄膜。为了实现上述目的，本专利技术的又一实施例中提出一种蚀刻液，包含化学 蚀刻剂，选自无机酸、有机酸、无机碱、有机碱与上述任意组合所组成的族 群；以及抗扩散剂。本专利技术实施例中提供了简单且具备成本效率的方法来控制各种用于半导 体元件中的超薄膜的蚀刻工艺。因此，可改进超薄膜上图形形成的均一性， 且增强元件表现与可信度。再者，在此揭露的方法与蚀刻材料可以轻易地插 入半导体工艺中，也可应用于以32纳米或更小线宽的图形化技术制造下一代 元件。附图说明为使本专利技术的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所 附附图的详细说明如下图1A及图1B是具有超薄膜的衬底进行传统蚀刻工艺的剖面图； 图2是具有超薄膜的衬底进行传统蚀刻工艺的方法流程图；图3A及图3B是具有超薄膜的衬底以本专利技术一较佳实施例的方法进行工 艺的剖面图；图3C是具有超薄膜的衬底以本专利技术另一较佳实施例的方法进行工艺的 剖面图。主要组件符号说明100:衬底 102:超薄膜104:光刻胶层 106:化学蚀刻液跳区域200:方法202:歩骤204:歩骤206:步骤208:步骤300:衬底302:超薄膜304:光敏层306:蚀刻液310:化学蚀刻剂314:抗扩散剂320:区域说明书第3/6页具体实施方式本专利技术是有关于半导体的制造方法，尤其是一种在半导体工艺中蚀刻超 薄膜的方法。然而，提供作为例子的特定的实施例是为了宣扬更宽广的专利技术 概念，且任何熟悉本领域的技术人员可轻易使用本专利技术至其它方法与元件。 此外，在此揭露讨论的方法及元件中会包含一些传统结构与/或工艺。由于这 些结构与工艺在此技术范畴中已是已知，将仅概略在此讨论。再者，为了便利及方便举例，参考数字会重复出现在整篇说明书的图示 中，但该种重复并不暗示任何所需的特征或步骤组合。此外，在下所述的第 一特征的形成可为横跨、紧邻或连接于第二特征，或可形成在第二特征的上 方或旁边，即第一与第二特征为直接接触的实施例；也可能第一及第二特征 为非直接接触，即具有额外特征形成在第一及第二特征间的实施例。同样地， 形成特征在衬底上的实施例可为形成特征在衬底表面之上，直接在衬底表面 上，与/或延伸至衬底表面下(例如切割)的实施例，例如蚀刻衬底。请参照图1A及图1B，示出了具有超薄膜102的衬底100进行传统蚀刻 工艺的剖面图。在图1A中，衬底100可为半导体衬底，例如单晶硅衬底。 衬底100上可形成一层或多层材料层，例如摻杂材料层、绝缘材料层、外延 (epitaxial)材料层、包含多晶硅(polysilicon)材料层的传导材料层、介电材料层、 与/或其它适用于半导体的材料层。超薄膜102可用多种目前已知的技术形成在衬底IOO上。超薄膜102厚 度小于100埃。超薄膜102可为介电材料或导电材料。光刻胶层104可形成 在超薄膜102上，且可利用光刻技术或其它已知适用的工艺来图形化光刻胶 层。在图1B中，利用光刻胶层104的图形蚀刻超薄膜102。蚀刻工艺可为利用化学蚀刻液106的湿法蚀刻工艺，而化学蚀刻液中的蚀刻剂的选择，例如 酸或碱，是由被蚀刻的材料类型及其它因素而定，如蚀刻选择性和蚀刻速率。然而，化学蚀刻液106中的蚀刻剂小分子因毛细作用可能腐蚀位于光刻胶层 104下方的超薄膜102。换句话说，化学蚀刻液106中的蚀刻剂小分子可能会 流向并扩散到位于光刻胶层下的区域108,并蚀刻两侧超薄膜102的一部分。 因此使得蚀刻速率很难被控制，导致超薄膜102的图形可能会被扭曲而引起 各种问题，如不良的元件表现。当使用小于32纳米的技术来图形化结构特征 时，上述的无法控制的横向蚀刻可能会被持续放大。参照图2，是超薄膜的蚀刻方法200的流程图。请同时参照图3A与图 3B。蚀刻方法200首先开始于步骤202，为提供衬底300，其上具有超薄膜 302。在图3A中，衬底300可能为单晶硅结构。在另一实施例中，衬底300 可选择性的为其它基本的半导体如锗，或可为合成的半导体如碳化硅、砷化 镓、砷化铟或磷化铟。此夕卜，衬底300可能为硅覆盖绝缘层(silicon on insulator (SOI))衬底、高分子覆盖硅层(polymer-on-silicon)衬底、或具有薄绝缘 层的SON (silicon on nothing)衬底。薄绝缘层为空气与/或其它气体的组 成。衬底300可进一步具有一层或多层材料层在其上。材料层可为掺杂材料 层、绝缘材料层、晶膜材料层、含有多晶硅材料层的传导材料层、介电材料 层、与/或其它适用于半导体的材料层。超薄膜302可利用各种技术形成在衬底30O上。例如，超薄膜302可为 氧化硅，由四乙氧基硅烷(TEOS)与臭氧(03)或硅垸与氧经过低压化学 气相沉积(LPCVD)或等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)工艺沉积 而得。或者，超薄膜302可由物理气相沉积(PVD或溅射沉积)、化学气相 沉积(CVD)、常压化学气相沉积(APCVD)、高密度等离子体化学气相沉 积(HDCVD)、原子层化学气相沉积(ALCVD)、与/或其它已知工艺形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超薄膜的蚀刻方法，其特征在于，包含：　提供一衬底，其上具有一超薄膜；　形成一光敏层在该超薄膜之上；　图形化该光敏层；　依照该光敏层的图形蚀刻该超薄膜，以图形化该超薄膜，其中蚀刻该超薄膜的方法包含利用具有抗扩散性质 的一蚀刻液，以防止该蚀刻液中的蚀刻剂扩散至位于该光敏层下的超薄膜；以及　移除该光敏层。

【技术特征摘要】
US 2008-6-11 12/137,1861、一种超薄膜的蚀刻方法，其特征在于，包含提供一衬底，其上具有一超薄膜；形成一光敏层在该超薄膜之上；图形化该光敏层；依照该光敏层的图形蚀刻该超薄膜，以图形化该超薄膜，其中蚀刻该超薄膜的方法包含利用具有抗扩散性质的一蚀刻液，以防止该蚀刻液中的蚀刻剂扩散至位于该光敏层下的超薄膜；以及移除该光敏层。2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该蚀刻液中的蚀刻剂为具 有立体障碍的有机酸或有机碱。3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该有机酸为羧酸或磺酸。4、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该有机碱包含氢氧化四甲铵。5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该蚀刻液包含一抗扩散剂。6、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该抗扩散剂为甘油或大分 子化合物或高分子化合物。7、 一种超薄膜的蚀刻方法，其特征在于，包含 提供一半导体衬底，其上有厚度小于100埃的一超薄膜； 形成图形化的一光刻胶层在该超薄膜上，该图形化的光刻胶层有一开口以暴露该超薄膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘家助，陈桂顺，张尚文，叶志扬，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]