一种半导体器件的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件的制作方法，该方法是对已经图形化的半导体衬底上所形成的微图案窗口两侧的各层进行步骤：(1)干法刻蚀去除光刻胶层；(2)、第一次湿法刻蚀，包括：氢氟酸清洗，清洗时间10至15秒；硫酸、双氧水混合清洗，清洗时间大于10分钟；(3)、第二次湿法刻蚀，包括再次氢氟酸清洗，清洗时间为70至150秒，磷酸清洗，清洗时间大于10分钟。通过分阶段的两次湿法腐蚀，尤其是第二次湿法腐蚀中，长时间的氢氟酸清洗，将光刻胶层以及抗发射层中的二氧化硅彻底清除，从而杜绝了制程工艺中二氧化硅剥落缺陷的产生，保证了半导体器件的质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，尤其涉及一种消除二氧化硅剥落缺陷的半导体器件的制作方法。
技术介绍
通常，人们习惯以多晶娃(Poly)的特征尺寸(Critical Dimension,⑶)来反映整个半导体器件的特征尺寸。而随着大规模集成电路制造工艺中半导体器件的特征尺寸不断减小，人们对多晶硅均匀性的要求也越来越高。所以当多晶硅的特征尺寸发展到O. 16微米以后，在多晶硅光刻前，为了消除或消弱曝光工艺中光刻胶层底部的膜层反射光的影响，得到更好侧壁轮廓的光刻胶图形，业界引入了抗反射层(Dielectric Anti-ReflectiveCoating, DARC)。 一种常用的抗反射层是由氮氧化硅和氧化硅组成的，由于抗反射层通常形成在栅极多晶硅上，所以由氮氧化硅和氧化硅组成的抗反射层可以利用现有的成膜工艺直接制作在栅极多晶硅上，较其他形式的抗反射层而言，其成本低廉，制作简单，因而被大量使用在半导体器件的制作工艺中。请参见图1，图I是现有的半导体器件制作工艺中，在光刻前各层的剖面示意图。如图I所示，半导体衬底100依次设有介质层101、栅层102、抗反射层110和光刻胶层105。其中介质层101可以是二氧化娃层或氮氧化娃中的一种,栅层102可以是多晶娃层。抗反射层110包括位于栅层102上的氮氧化娃层103和位于该氮氧化娃103上的氧化硅104。这种结构的抗反射层，由于有二氧化硅的存在，在后续去除抗反射层的工艺中，很容易产生二氧化硅的剥落缺陷(Peeling Defect)，如图2所示，图2是二氧化硅的剥落缺陷在电子显微镜下的效果图。其中有圈线表示出来的1、2、3就是二氧化硅的剥落缺陷。该剥落缺陷会严重影响后续半导体器件的制作品质，导致半导体器件报废。因此解决该二氧化硅的剥落缺陷成了业界十分关注的一个问题。目前，人们提出了两种解决的方案，一种是通过降低二氧化硅的厚度，减少二氧化硅在整个工艺中的量，从而可以减轻二氧化硅剥落缺陷的影响程度。但是随着二氧化硅的厚度降低，会提高氮氧化硅中存在的氮的悬挂键和光刻胶发生反应，增加光刻胶中毒的风险，所以二氧化硅厚度不能无限降低，此种方案不能根本解决二氧化硅的剥落缺陷问题。另外一种是通过在干法去除光刻胶后，加入一道氢氟酸清洗的工艺，试图利用该氢氟酸清洗去除所有的二氧化硅。但是人们发现，尽管该道氢氟酸清洗时间被不断增加，但却始终无法杜绝二氧化硅剥落缺陷的出现。这是因为第一由于在干法去除光刻胶的过程中会在抗反射层表面形成一层自然氧化层，该自然氧化会对氢氟酸有相当的消耗，在不换液的情况下，即使长时间清洗，对二氧化硅的去除效果也会越来越差；第二在干法去除光刻胶之后，光刻胶里面的残余有机物(Polymer)会对二氧化硅起到一定的保护，使得氢氟酸出现清洗死角，较难在一次清洗中去除这些二氧化硅。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供，该制作方法能够有效去除在去除光刻胶和抗反射层过程中，因湿法刻蚀清洗不净残留下来的二氧化硅层。从而解决包含二氧化硅层的抗反射层在制作半导体器件时容易产生的二氧化硅剥落缺陷的问题。为实现上述目的，本专利技术提供的半导体器件的制作方法，包括步骤I).提供一半导体衬底；在所述半导体衬底上依次形成介质层、栅层、抗反射层和光刻胶层，其中所述抗反射层包括位于栅层上的氮氧化娃层和位于氮氧化娃层上的二氧化娃层;2).在光刻胶上光刻出一带有半导体器件功能性的微图案；以该光刻胶层为掩模，对抗反射层进行刻蚀，将上述微图案转移到抗反射层上；以上述光刻胶层和抗反射层为掩模，对栅层进行刻蚀，将上述微图案转移到栅层上，在所述半导体衬底和介质层上形成半导体器件功能性的微图案窗口；3)、干法去胶去除所述微图案窗口两侧的光刻胶层，同时形成自然氧化层和残留有机物的混合层；4)、第一次湿法刻蚀，包括氢氟酸清洗，清洗时间10至15秒，以去除自然氧化层和抗反射层中的部分二氧化娃层;硫酸、双氧水混合清洗，清洗时间大于10分钟，以清除残留有机物；5)、第二次湿法刻蚀，包括再次氢氟酸清洗，清洗时间为70至150秒，以清除第一次湿法刻蚀未能完全清除的二氧化硅残留；磷酸清洗，清洗时间大于10分钟，以清除抗反射层中的氮氧化硅层。可选的，所述氢氟酸兑水的比例为I : 100。可选的，所述硫酸、双氧水混合物兑水的比例为I : 10。可选的，所述介质层为二氧化硅或氮氧化硅中的一种。 可选的，所述栅层为多晶硅层。可选的，所述步骤2)中，对抗反射层进行刻蚀时，采用干法刻蚀的方法，刻蚀气体为 CF4。可选的，所述步骤2)中，对栅层进行刻蚀时，采用干法刻蚀的方法，刻蚀气体为·C12。通过两次的湿法腐蚀，尤其是第二次湿法腐蚀中，采用较长时间的氢氟酸清洗，将光刻胶层以及抗发射层中的二氧化硅彻底清除，从而杜绝了制程工艺中二氧化硅剥落缺陷的产生，保证了半导体器件的质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I至是一种现有的具有抗反射层的半导体器件结构剖面图。图2是晶圆在实际生产中产生二氧化硅剥落的电子显微镜图。图3为本专利技术的半导体器件制作方法的流程示意图。图4至图10是本专利技术的半导体器件制作方法各步骤相关的剖面示意图。图11是通过本专利技术的方法制作的半导体器件的表面电子显微镜图。具体实施方式 正如
技术介绍
部分所述，现有的去除光刻胶层和抗反射层的工艺过程中，先采用干法刻蚀去处光刻胶，再使用氢氟酸清洗二氧化硅层，并通过延长这次氢氟酸清洗的时间来达到彻底去除二氧化硅层的目的。但是在进行干法刻蚀得时候，会在抗反射层上产生自然氧化层，这层自然氧化层会对氢氟酸有相当的消耗，同时光刻胶中的残余有机物(polymer)也会对底下的二氧化娃起到一定的保护作用，这两者的存在会导致即使延长氢氟酸清洗的时间后，依然有部分二氧化硅存留下来。这部分二氧化硅形成剥落缺陷(Peeling Defect),严重影响半导体器件的质量。有鉴于此，本专利技术提供了一种半导体器件制作方法，该方法包括提供一具有栅层的半导体衬底；在所述栅层上形成抗反射层，在所述抗反射层上形成光刻胶层。接着，进行图形化工艺，首先利用光罩在光刻胶层上曝光并刻蚀出半导体器件的功能性图案。然后，以上述光刻胶层为掩模，对抗反射层进行刻蚀，将光刻胶图案转移到抗反射层上。完成抗反射层的刻蚀后，以光刻胶和抗反射层作为掩模对栅层进行刻蚀，将上述图案转移到栅层上来。其中，对抗反射层和栅层的刻蚀采用干法刻蚀，可以使用相同的刻蚀气体一次性完成对抗反射层和栅层的刻蚀，也可采用不同的气体分几步工序中完成。图形化工艺完成后，进行光刻胶和抗反射层的去除工艺。本专利技术所提供的光刻胶和抗反射层的去除方法中，首先采用干法刻蚀去光刻胶，在干法去胶的过程中，会在抗反射层表面产生自然氧化层，同时光刻胶中依然会有残余有机物(Polymer)，这两者组成新的混合层覆盖在抗反射层上。接着使用湿法刻蚀工艺去除上述自然氧化层和残余有机物，同时该湿法刻蚀工艺会腐蚀掉部分抗反射层中的二氧化硅层。上述的湿法刻蚀工艺具体为氢氟酸+硫酸和双氧水的混合物SPM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制作方法，其特征在于包括步骤：1).提供一半导体衬底；在所述半导体衬底上依次形成介质层、栅层、抗反射层和光刻胶层，其中所述抗反射层包括位于栅层上的氮氧化硅层和位于氮氧化硅层上的二氧化硅层；2).在光刻胶上光刻出一带有半导体器件功能性的微图案；以该光刻胶层为掩模，对抗反射层进行刻蚀，将上述微图案转移到抗反射层上；以上述光刻胶层和抗反射层为掩模，对栅层进行刻蚀，将上述微图案转移到栅层上，在所述半导体衬底和介质层上形成半导体器件功能性的微图案窗口；3)、干法刻蚀去除所述微图案窗口两侧的光刻胶层，使大部分光刻胶层去除，同时形成自然氧化层和残留有机物的混合层；4)、第一次湿法刻蚀，包括：氢氟酸清洗，清洗时间10至15秒，以去除自然氧化层和抗反射层中的部分二氧化硅层；硫酸、双氧水混合清洗，清洗时间大于10分钟，以清除残留有机物；5)、第二次湿法刻蚀，包括再次氢氟酸清洗，清洗时间为70至150秒，以清除第一次湿法刻蚀未能完全清除的二氧化硅残留；磷酸清洗，清洗时间大于10分钟，以清除抗反射层中的氮氧化硅层；

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制作方法，其特征在于包括步骤1).提供一半导体衬底；在所述半导体衬底上依次形成介质层、栅层、抗反射层和光刻胶层，其中所述抗反射层包括位于栅层上的氮氧化硅层和位于氮氧化硅层上的二氧化硅层；2).在光刻胶上光刻出一带有半导体器件功能性的微图案；以该光刻胶层为掩模，对抗反射层进行刻蚀，将上述微图案转移到抗反射层上；以上述光刻胶层和抗反射层为掩模， 对栅层进行刻蚀，将上述微图案转移到栅层上，在所述半导体衬底和介质层上形成半导体器件功能性的微图案窗口；3)、干法刻蚀去除所述微图案窗口两侧的光刻胶层，使大部分光刻胶层去除，同时形成自然氧化层和残留有机物的混合层；4)、第一次湿法刻蚀，包括氢氟酸清洗，清洗时间10至15秒，以去除自然氧化层和抗反射层中的部分二氧化硅层；硫酸、双氧水混合清洗，清洗时间大于10分钟，以清除残留有机物；5)、第二次湿法刻蚀，包括再次氢氟酸清...

【专利技术属性】
技术研发人员：高永亮，张花威，孙晓峰，
申请(专利权)人：无锡华润上华半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：