一种消除形貌变形的等离子刻蚀方法技术

本发明专利技术涉及一种刻蚀多晶硅的方法，尤其涉及一种消除形貌变形的等离子刻蚀方法。本发明专利技术一种消除形貌变形的等离子刻蚀方法通过在多晶硅栅极刻蚀之前增加一步氧化物对多晶硅栅极高选择比的刻蚀工艺，完全去除残留的抗反射涂层，使得刻蚀后的多晶硅形貌光滑完整，确保工艺和器件性能提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种刻蚀多晶硅的方法，尤其涉及。
技术介绍
半导体制造工艺中，多晶硅栅极的制造非常关键，对器件的影响也很大。其中对多晶硅刻蚀形貌的控制尤为重要，一般情况下要求刻蚀表面垂直光滑，没有变形。由于多晶硅栅极的尺寸不断缩小，原有的单层光刻胶作为刻蚀阻挡层受限于光刻胶自身的厚度、反射率控制、耐刻蚀性等特性，已不能满足集成要求。目前新研发出的多层阻挡层的多晶硅栅极结构，如图Ia所示，该结构组成主要为从下往上依次沉积衬底硅片5、氧化物4、多晶硅栅极3、无定型碳2、抗反射涂层I、光刻胶(图中未示出)。在对该多层阻挡 层的多晶硅栅极结构进行刻蚀时，现有的刻蚀方法是先刻蚀抗反射涂层1，然后刻蚀无定型碳2，再刻蚀多晶硅栅极3。但由于在多晶硅栅极刻蚀步骤之前，抗反射涂层I仍有一定量的残留，如图Ia所示，在多晶硅栅极结构刻蚀的开始阶段为将抗反射涂层I作为刻蚀阻挡层，在刻蚀一段时间后无定型碳2才作为刻蚀阻挡层，从而形成多晶硅栅极结构刻蚀过程中有两种刻蚀阻挡层共存的情况。然而，抗反射涂层I的主要成份为SiO2，无定型碳2主要成份为碳，这明显对于刻蚀过程中的聚合物保护层的形成产生影响，一般说来，当抗反射涂层I作为刻蚀阻挡层时聚合物较少，当无定型碳2作为刻蚀阻挡层时聚合物较多，从而使得多晶硅形成明显的界限，使形貌变形，如图Ib所示，多晶硅栅极3形貌不平滑，最终影响工艺和器件性能控制。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术的目的提供，通过在多晶硅栅极刻蚀之前增加一步氧化物对多晶硅栅极高选择比的刻蚀工艺，完全去除残留的抗反射涂层，使得刻蚀后的多晶硅形貌光滑完整，确保工艺和器件性能提升。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的 ，其中，包括以下步骤 步骤I :多晶硅栅极结构为在一衬底硅片上从下往上依次沉积氧化物、多晶硅栅极、无定型碳、抗反射涂层、光刻胶； 步骤2 :将所述多晶硅栅极结构放入反应腔； 步骤3:以所述光刻胶为掩膜，刻蚀所述光刻胶覆盖之外的所述抗反射涂层至所述无定型碳的上表面； 步骤4:继续以剩余的所述抗反射涂层为掩膜，刻蚀所述无定型碳至所述多晶硅栅极的上表面； 步骤5 :利用晶圆完全去除所述无定型碳表面残余的所述抗反射涂层；步骤6 :利用所述晶圆继续刻蚀所述无定型碳覆盖之外的所述多晶硅栅极至所述氧化物的上表面，去除剩余的所述无定型碳。上述的消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其中，所述等离子刻蚀方法各步骤均采用等离子干法刻蚀工艺。上述的消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其中，步骤I中所述氧化物对所述多晶硅栅极的选择比>7。上述的消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其中，步骤I中所述抗反射涂层采用Si02类无机抗反射涂层。 上述的消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其中，步骤3的刻蚀过程使用CF4为主的刻蚀气体。上述的消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其中，步骤4的刻蚀过程使用02为主的 刻蚀气体。上述的消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其中，步骤5的刻蚀过程控制所述多晶娃栅极的损耗< 20A。上述的消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其中，步骤5的刻蚀过程使用以C4F8或C5F8为主的刻蚀气体，同时C4F8或C5F8流量为5_10sccm。上述的消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其中，步骤5的刻蚀过程使用电源电压和偏置功率均大于等于200W且小于等于300W。 本专利技术的有益效果是通过在多晶硅栅极刻蚀之前增加一步氧化物对多晶硅栅极高选择比的刻蚀工艺，使得刻蚀后的多晶硅形貌光滑完整，确保工艺和器件性能提升，降低生产损耗，提闻生广效益。附图说明图Ia-Ib是现有的多晶硅栅极结构的刻蚀流程示意 图2a_2d是本专利技术的的流程示意图。具体实施例方式下面结合原理图和具体操作优选方案对本专利技术作进一步说明。结合图2a_2d中所示，，其中，包括以下步骤 如图2a所示，步骤I :多晶硅栅极结构为在一衬底硅片21上从下往上依次沉积氧化物22、多晶硅栅极23、无定型碳24、抗反射涂层25、光刻胶26 ； 在本专利技术的一个优选方案中，本专利技术的等离子刻蚀方法各步骤均采用等离子干法刻蚀工艺，氧化物22对多晶硅栅极23的选择比> 7 ； 进一步的，抗反射涂层25采用SiO2类无机抗反射涂层。步骤2 :将多晶硅栅极结构放入反应腔； 于上述技术方案基础上，进一步的，以下各步骤可以集合在同一个反应腔完成，也可以选择在不同的反应腔分别完成。如图2b所示，步骤3:以光刻胶26为掩膜，刻蚀光刻胶26覆盖之外的抗反射涂层25至无定型碳24的上表面； 进一步的，此步骤中刻蚀过程使用CF4为主的刻蚀气体。如图2c所示，步骤4 :继续以剩余的抗反射涂层25为掩膜，刻蚀无定型碳24至多晶娃棚极23的上表面； 进一步的，此步骤中刻蚀过程使用O2为主的刻蚀气体。步骤5 :利用等离子体工艺完全去除无定型碳24表面残余的抗反射涂层25 ； 进一步的，此步骤中刻蚀过程控制多晶硅栅极23的损耗< 20A，； 在本专利技术的一个优选方案中，此步骤中刻蚀过程可选择使用以C4F8或C5F8为主的刻蚀气体，同时C4F8或C5F8流量为5-lOsccm，同时，使用电源电压和偏置功率均大于等于 200W且小于等于300W。 如图2d所示，步骤6 :利用晶圆继续刻蚀无定型碳24覆盖之外的多晶硅栅极23至氧化物22的上表面，去除剩余的无定型碳24。刻蚀后的多晶硅形貌光滑完整，确保工艺和器件性能提升。以上对本专利技术的具体优选方案进行了详细描述，但本专利技术并不限制于以上描述的具体优选方案，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何等同修改和替代也都在本专利技术的范畴之中。因此，在不脱离本专利技术的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本专利技术的范围内。权利要求1.，其特征在于，包括以下步骤 步骤I :多晶硅栅极结构为在一衬底硅片上从下往上依次沉积氧化物、多晶硅栅极、无定型碳、抗反射涂层、光刻胶； 步骤2 :将所述多晶硅栅极结构放入反应腔； 步骤3:以所述光刻胶为掩膜，刻蚀所述光刻胶覆盖之外的所述抗反射涂层至所述无定型碳的上表面； 步骤4:继续以剩余的所述抗反射涂层为掩膜，刻蚀所述无定型碳至所述多晶硅栅极的上表面； 步骤5 :完全去除所述无定型碳表面残余的所述抗反射涂层； 步骤6 :继续刻蚀所述无定型碳覆盖之外的所述多晶硅栅极至所述氧化物的上表面，去除剩余的所述无定型碳。2.根据权利要求I所述的消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其特征在于，所述等离子刻蚀方法各步骤均采用等离子干法刻蚀工艺。3.根据权利要求I所述的消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其特征在于，步骤I中所述氧化物对所述多晶硅栅极的选择比> 7。4.根据权利要求I所述的消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其特征在于，步骤I中所述抗反射涂层采用SiO2类无机抗反射涂层。5.根据权利要求I所述的消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其特征在于，步骤3的刻蚀过程使用CF4为主的刻蚀气体。6.根据权利要求I所述的消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其特征在于，步骤4的刻蚀过程使用O2为主的刻蚀气体。7.根据权利要求I所述的消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其特征在于，步骤5的刻蚀过程控制所述多晶硅栅极的损耗< 20A。8.根据权利要求7所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：多晶硅栅极结构为在一衬底硅片上从下往上依次沉积氧化物、多晶硅栅极、无定型碳、抗反射涂层、光刻胶；步骤2：将所述多晶硅栅极结构放入反应腔；步骤3:以所述光刻胶为掩膜，刻蚀所述光刻胶覆盖之外的所述抗反射涂层至所述无定型碳的上表面；？步骤4：继续以剩余的所述抗反射涂层为掩膜，刻蚀所述无定型碳至所述多晶硅栅极的上表面；步骤5：完全去除所述无定型碳表面残余的所述抗反射涂层；步骤6：继续刻蚀所述无定型碳覆盖之外的所述多晶硅栅极至所述氧化物的上表面，去除剩余的所述无定型碳。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李全波，张瑜，孟祥国，
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：