掩膜的沉積方法、掩膜及半導(dǎo)體器件的刻蝕方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及半導(dǎo)體集成電路制作技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種掩膜的沉積方法、 該方法形成的掩膜及半導(dǎo)體器件的刻蝕方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體器件的刻蝕過程中，為了避免待刻蝕半導(dǎo)體器件因刻蝕過程受到損壞， 通常需要先在待刻蝕器件上形成一層圖形化的掩膜結(jié)構(gòu)，然后依照掩膜結(jié)構(gòu)中的圖形刻蝕 待刻蝕器件，形成所需半導(dǎo)體器件。例如，在互連層的制作過程中，通常在介質(zhì)層上依次形 成TiN硬掩膜和SiO 2掩膜以避免介質(zhì)層在后續(xù)的刻蝕工藝受到損害，然后再刻蝕介質(zhì)層形 成通孔，并在通孔內(nèi)填充金屬層形成互連層。
[0003] 上述掩膜的沉積方法主要有化學(xué)氣相沉積或濺射等。其中，等離子增強化學(xué)氣相 沉積法（PECVD )具有沉積溫度低、沉積速率快以及成膜質(zhì)量好等優(yōu)點，成為最常用的掩膜沉 積方法之一。該方法是在打開等離子發(fā)生器的情況下，利用等離子體化學(xué)活性很強，易于發(fā) 生反應(yīng)的特點，在半導(dǎo)體基材上沉積形成掩膜。目前，采用等離子增強化學(xué)氣相沉積法沉積 掩膜的步驟通常包括：步驟S1，向反應(yīng)室通入待反應(yīng)氣體，并打開等離子發(fā)生器，以在半導(dǎo) 體基材上沉積掩膜；步驟S2,停止通入待反應(yīng)氣體，并關(guān)閉等離子發(fā)生器，以形成厚度均勻 的一層掩膜；重復(fù)進行上述步驟Sl和S2多次以形成所需掩膜。
[0004] 在上述采用PECVD沉積掩膜的過程中，需要采用多次沉積以形成厚度均勻的掩 膜，且每次沉積步驟均有打開和關(guān)閉等離子發(fā)生器的步驟。由于等離子的供應(yīng)是沉積反應(yīng) 進行的前提條件，因此關(guān)閉等離子發(fā)生器后上述沉積步驟中的沉積過程會突然停止。然而， 此時反應(yīng)室中所形成的掩膜表面上還有很多待反應(yīng)氣體的化學(xué)鍵團，從而在掩膜表面形成 成核中心。在后續(xù)的沉積步驟中，在成核中心上的沉積速率會高于其他位置上的沉積速率， 從而在沉積形成的掩膜中形成凸起等缺陷，進而降低所形成半導(dǎo)體器件的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本申請旨在提供一種掩膜的沉積方法、掩膜及半導(dǎo)體器件的刻蝕方法，以減少掩 膜的沉積過程中產(chǎn)生的缺陷。
[0006] 本申請?zhí)峁┝艘环N掩膜的沉積方法，包括以下步驟：沉積步驟，向反應(yīng)室通入待反 應(yīng)氣體，并打開等離子發(fā)生器，以在半導(dǎo)體基材上沉積掩膜；以及等離子處理步驟，停止通 入待反應(yīng)氣體，在等離子發(fā)生器保持打開狀態(tài)下，抽空反應(yīng)室，通入非反應(yīng)氣體以對掩膜進 行等離子處理；重復(fù)進行沉積步驟和等離子處理步驟多次以形成所需掩膜。
[0007] 進一步地，在上述沉積方法中重復(fù)沉積步驟和等離子處理步驟4次以形成所需掩 膜。
[0008] 進一步地，在上述沉積方法的等離子處理步驟中反應(yīng)室內(nèi)壓力低于沉積步驟中反 應(yīng)室內(nèi)壓力。
[0009] 進一步地，在上述沉積方法的沉積步驟中反應(yīng)室內(nèi)壓力為1~15torr，等離子處 理步驟中反應(yīng)室內(nèi)壓力為1~3torr。
[0010] 進一步地，在上述沉積方法的等離子處理步驟中處理時間不少于1秒，優(yōu)選為1~ 15秒。
[0011] 進一步地，在上述沉積方法的沉積步驟中沉積掩膜的時間為1~10秒，優(yōu)選為 1~3秒。
[0012] 進一步地，在上述沉積方法中掩膜為含硅薄膜。
[0013] 進一步地，在上述沉積方法中含硅薄膜為SiO2，待反應(yīng)氣體包括硅前驅(qū)體和氧氣； 含娃薄膜為SiN,待反應(yīng)氣體包括娃前驅(qū)體和氨氣；含娃薄膜為SiON,待反應(yīng)氣體包括娃前 驅(qū)體、氨氣和氧氣。
[0014] 進一步地，在上述沉積方法中硅前驅(qū)體選自硅烷、三甲基硅烷或四甲基硅烷。
[0015] 進一步地，在上述沉積方法中非反應(yīng)氣體選自He、N2和N2O中的一種或多種。 [0016] 本申請還提供了一種掩膜，該掩膜由本申請上述的掩膜的沉積方法制作而成。 [0017] 本申請還提供了一種半導(dǎo)體器件的刻蝕方法，包括在待刻蝕器件上形成圖形化掩 膜，以及依照掩膜中圖形刻蝕待刻蝕器件的步驟，其中形成圖形化掩膜結(jié)構(gòu)的步驟包括采 用上述掩膜的沉積方法制作掩膜的步驟。
[0018] 應(yīng)用本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案，在每次沉積步驟之后，通過在保持等離子發(fā)生器處 于打開狀態(tài)下將反應(yīng)室中氣體將更換為非反應(yīng)氣體，以終止沉積反應(yīng)，該過程避免了在所 形成的掩膜表面上殘留待反應(yīng)氣體的化學(xué)鍵團而形成的成核中心，從而減少了掩膜中由于 等離子發(fā)生器的關(guān)閉引起的缺陷，進而提高了所形成掩膜的質(zhì)量。同時，通過采用非反應(yīng)氣 體對掩膜進行等離子處理能夠刻蝕分解掩膜表面上的殘留化學(xué)鍵團，從而進一步減少了在 所形成的掩膜表面上殘留待反應(yīng)氣體的化學(xué)鍵團形成的成核中心，進而進一步提高了所形 成掩膜的質(zhì)量。
【附圖說明】
[0019] 構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示 意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0020] 圖1示出了本申請實施方式所提供的掩膜的沉積方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考【具體實施方式】來詳細說明本申請。
[0022] 需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述【具體實施方式】，而非意圖限制根 據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式 也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用屬于"包含"和/或"包 括"時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
[0023] 正如【背景技術(shù)】中所介紹的，在采用PECVD沉積掩膜時會在掩膜中產(chǎn)生缺陷，進而 降低所形成半導(dǎo)體器件的性能。本申請的發(fā)明人針對上述問題進行研究，提出了一種掩膜 的沉積方法。如圖1所示，該沉積方法包括以下步驟：沉積步驟，向反應(yīng)室通入待反應(yīng)氣體， 并打開等離子發(fā)生器，以在半導(dǎo)體基材上沉積掩膜；以及等離子處理步驟，停止通入待反應(yīng) 氣體，在等離子發(fā)生器保持打開狀態(tài)下，抽空反應(yīng)室，通入非反應(yīng)氣體以對掩膜進行等離子 處理；重復(fù)進行沉積步驟和等離子處理步驟多次以形成所需掩膜。在實際操作中，上述等離 子發(fā)生器優(yōu)選為射頻發(fā)生器。
[0024] 上述方法通過在每次沉積步驟之后，在保持等離子發(fā)生器處于打開狀態(tài)下將反應(yīng) 室中氣體更換為非反應(yīng)氣體，以終止沉積反應(yīng)，該過程避免了在所形成的掩膜表面上殘留 待反應(yīng)氣體的化學(xué)鍵團而形成的成核中心，從而減少了掩膜中由于等離子發(fā)生器的關(guān)閉引 起的缺陷，提高了所形成掩膜的質(zhì)量。同時，通過采用非反應(yīng)氣體對掩膜進行等離子處理能 夠刻蝕分解掩膜表面上的殘留化學(xué)鍵團，從而進一步減少了成核中心的形成，進而進一步 提高了所形成掩膜的質(zhì)量。
[0025] 上述沉積步驟和等離子處理步驟的重復(fù)次數(shù)可以根據(jù)掩膜的厚度需求進行設(shè)定。 在一種優(yōu)選實施方式中，重復(fù)沉積步驟和等離子處理步驟3至8次以形成所需薄膜，優(yōu)選 地，重復(fù)沉積步驟和等離子處理步驟4次以形成所需薄膜。此時，沉積形成的掩膜的厚度均 勻，有利于后續(xù)工藝步驟的進行，進而提高所形成掩膜的質(zhì)量。
[0026] 上述等離子處理步驟中反應(yīng)室內(nèi)壓力采用常規(guī)工藝參數(shù)即可。在一種優(yōu)選實施方 式中，上述等離子處理步驟中反應(yīng)室內(nèi)壓力低于沉積步驟中反應(yīng)室內(nèi)壓力。此時，所產(chǎn)生 的等離子體更加穩(wěn)定，有利于進一步減少所形成掩膜中的缺陷，并進一步提高掩膜的質(zhì)量。 更優(yōu)選地，等離子處理步驟中反應(yīng)室內(nèi)壓力為1~3t 〇rr，沉積步驟中反應(yīng)室內(nèi)壓力為1~ 15torr。在上述條件下能夠盡可能減少形成的掩膜中的缺陷，從而進一步提高掩膜的質(zhì)量。
[0027] 上述等離子處理步驟中，非反應(yīng)氣體采用不與掩膜發(fā)生反應(yīng)的氣體即可。在一種 優(yōu)選實施方式中，非反應(yīng)氣體選自He、N 2和N2O中的一種或多種。此時，所形成的等離子體 更加均勻穩(wěn)定，有利于提高所形成掩膜的質(zhì)量，進而提高所形成掩膜的質(zhì)量。
[0028] 在上述等離子處理步驟中，等離子處理的時間采用常規(guī)時間范圍即可。在一種優(yōu) 選實施方式中，等離子處理時間不少于1秒，更優(yōu)選為1~15秒。將等離子處理時間控制 在上述時間范圍內(nèi)，能夠盡可能減少形成的掩膜中的缺陷，從而進一步提高掩膜的質(zhì)量。與 此同時，在上述沉積步驟中，沉積掩膜的時間也可以根據(jù)常規(guī)沉積時間進行設(shè)定。在一種優(yōu) 選實施方式中，沉積掩膜的時間為1~10秒，更優(yōu)選為1~15秒。將沉積掩膜的時間控制 在上述時間范圍內(nèi)能夠形成厚度均勻的掩膜，從而有利于后續(xù)工藝步驟的進行，進而提高 所形成掩膜的質(zhì)量。
[0029] 本申請所提供的上述掩膜的沉積方法適用于任意掩膜材料。其中，尤其優(yōu)選掩膜 為含硅薄膜。上述含硅薄膜可以為Si0 2、SiN或SiON。當(dāng)含硅薄膜為SiO2，待反應(yīng)氣體包括硅 前驅(qū)體和氧氣；當(dāng)含硅薄膜為SiN，待反應(yīng)氣體包括硅前驅(qū)體和氨氣；當(dāng)含硅薄膜為SiON， 待反應(yīng)氣體包括硅前驅(qū)體、氨氣和氧氣。上述硅前驅(qū)體可以為本領(lǐng)域中常見的硅前驅(qū)體，優(yōu) 選地，上述硅前驅(qū)體選自硅烷、三甲基硅烷或四甲基硅烷。
[0030] 以SiO2掩膜為例，米用上述沉積方法形成SiO2掩膜時，一種可選的實施方式中， 包括以下步驟：沉積步驟，向反應(yīng)室通入硅前驅(qū)體和氧氣，并打開等離子發(fā)生器，以在半 導(dǎo)體基材上沉積SiO 2掩膜，其中硅前驅(qū)體的流量為50~2000SCCm，氧氣的流量為100~ 3000sccm，射頻功率為10~100W，反應(yīng)室內(nèi)壓力為1~15torr，沉積時間為1~IOs ;等 離子處理步驟，停止通入上述硅前驅(qū)體和氧氣，在等離子發(fā)生器保持打開狀態(tài)下，抽空反應(yīng) 室，然后通入He和N 2O以對掩膜進行等離子處理，其中He的流量為30〇SCCm，N2O的流量為 300sCCm，反應(yīng)室內(nèi)壓力為1~3torr，處理時間為1~15s ;重復(fù)進行沉積步驟和等離子處 理步驟四次以形成所需SiO2掩膜