国产精品1024永久观看,大尺度欧美暖暖视频在线观看,亚洲宅男精品一区在线观看,欧美日韩一区二区三区视频,2021中文字幕在线观看

  • <option id="fbvk0"></option>
    1. <rt id="fbvk0"><tr id="fbvk0"></tr></rt>
      <center id="fbvk0"><optgroup id="fbvk0"></optgroup></center>
      <center id="fbvk0"></center>

      <li id="fbvk0"><abbr id="fbvk0"><dl id="fbvk0"></dl></abbr></li>

      基于電感耦合等離子體刻蝕多晶硅及制備超細(xì)線條的方法

      文檔序號(hào):7167328閱讀:465來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:基于電感耦合等離子體刻蝕多晶硅及制備超細(xì)線條的方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種電感耦合等離子體(Inductively-Coupled-Plasma,簡(jiǎn)稱ICP)刻蝕多晶硅柵的方法和基于該方法的ICP刻蝕條件來(lái)制備超細(xì)線條的方法,特別是指一種合理控制ICP刻蝕參數(shù)對(duì)多晶硅柵進(jìn)行刻蝕的方法,以及基于該方法的ICP刻蝕條件,結(jié)合電子束曝光、灰化工藝來(lái)制備超細(xì)線條,屬于超大規(guī)模集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域。
      背景技術(shù)
      超大規(guī)模集成電路對(duì)圖形轉(zhuǎn)移的要求至少有如下的幾點(diǎn)圖形轉(zhuǎn)移的保真度要高,刻蝕的選擇比要高,刻蝕的均勻性要好,同時(shí)還要保證刻蝕的清潔度。隨著超大規(guī)模集成電路器件特征尺寸不斷地等比例縮小,以往的濕法刻蝕由于存在分辨率低,各向異性差等缺點(diǎn),已經(jīng)被干法刻蝕以及等離子體刻蝕所取代。電感耦合等離子體(Inductively-Coupled-Plasma,簡(jiǎn)稱ICP)刻蝕具有較高的選擇比,較快的腐蝕速率,很高的各向異性度,精確的線條尺寸控制,良好的剖面形貌控制,較小的等離子體損傷和腐蝕殘余物的徹底去除等優(yōu)點(diǎn),因此,已經(jīng)成為刻蝕的主流技術(shù)。
      ICP刻蝕的基本原理是將一定量的化學(xué)氣體送入具有一定壓力的腔體,對(duì)其施加高頻電壓(例如13.56MHz),在該高頻電壓的作用下,所述氣體中的自由電子在電場(chǎng)作用下加速,獲得能量。當(dāng)它與氣體原子發(fā)生碰撞時(shí)能量釋放,氣體被離子化,又產(chǎn)生更多的電子。這些碰撞產(chǎn)生新的原子、分子和離子等使得等離子體密度增大。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)和物理轟擊,對(duì)具有一定能量和活性的原子、原子團(tuán)、離子等基團(tuán)進(jìn)行腐蝕,就可以達(dá)到圖形轉(zhuǎn)移的效果。
      用ICP刻蝕多晶硅及硅材料時(shí),可以調(diào)整的相關(guān)參數(shù)有氣體的定義(Gas,包括氣體的組分和流量),反應(yīng)室的壓力(Chamber mTorr),平板電壓功率(Planten RF)及線圈功率(Coil RF)。在刻蝕時(shí),一般選取的反應(yīng)室的壓力為常數(shù),例如15mTorr,然后調(diào)整其余三個(gè)參數(shù)的值,來(lái)控制刻蝕的時(shí)間及所刻蝕線條的垂直度等。
      上述的三個(gè)參數(shù)對(duì)刻蝕質(zhì)量存在著不同的影響(1)氣體的影響在ICP淺槽刻蝕過(guò)程中,氣體SF6和C4F8是同時(shí)通入反應(yīng)室中的。其中,SF6為多晶硅和硅的刻蝕氣體,對(duì)設(shè)備的危害程度很小,它的流量越大,刻蝕的速率就越快。但是,對(duì)于淺槽(1微米以下)刻蝕,如果刻蝕的速率過(guò)快,就會(huì)很難控制;如果SF6的流量太小,就會(huì)使刻蝕的時(shí)間加長(zhǎng);由于反應(yīng)室中的溫度過(guò)高,還會(huì)導(dǎo)致刻蝕的不均勻,所以SF6的流量既不能太大也不能太小。
      C4F8為鈍化氣體,其作用是在反應(yīng)室中生成聚合物,保護(hù)已刻蝕過(guò)的多晶硅或硅體表面,以保證刻蝕的各向異性,使刻蝕出的線條能夠有較好的垂直度,同時(shí)也可以降低反應(yīng)的速率。C4F8又是SiO2的刻蝕氣體,其中的碳原子會(huì)與SiO2中的氧原子發(fā)生反應(yīng);因此,理論上應(yīng)盡量減少C4F8的流量,這對(duì)于提高多晶硅和SiO2的選擇比會(huì)有所幫助。所以控制好C4F8的流量非常重要。
      (2)平板電壓功率(Platen RF)的影響被刻蝕芯片的承片架上加有一個(gè)射頻平板電極,由所加平板電壓功率來(lái)控制,使在垂直于硅片的方向上建立一個(gè)電場(chǎng),等離子體受這個(gè)電場(chǎng)控制,沿電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng),因此等離子體的定向性增強(qiáng),從而也保證了刻蝕的各向異性和垂直度。如果平板電壓功率很大,就會(huì)使中心等離子體的動(dòng)量增大,在轟擊被刻蝕硅片表面時(shí),會(huì)形成反射,一部分等離子體會(huì)大量地涌入四周,這會(huì)造成等離子體的分布不均勻,片子四周的等離子體多于中心的等離子體,從而加快了片子四周的刻蝕速率,使四周的刻蝕速率大于中心的刻蝕速率,導(dǎo)致刻蝕的不均勻性,所以平板電壓功率不能太大。
      如果平板電壓功率太小,一方面,氣體離子的定向性會(huì)降低,氣體的自由度增加,使氣體較均勻地分布在反應(yīng)室中,能夠改善由于刻蝕氣體離子的分布不均而造成的四周刻蝕速率高于中心的刻蝕速率的現(xiàn)象;另一方面,氣體轟擊硅表面的速率也會(huì)隨平板電壓功率的降低而減小。又由于刻蝕中,硅片四周的溫度高于中心的溫度,當(dāng)四周的多晶硅被刻蝕完成后,由于平板電壓功率很小導(dǎo)致的刻蝕速率減慢,又會(huì)使刻蝕時(shí)間增加,這樣就給四周裸露的多晶硅,或者硅表面與刻蝕氣體的接觸提供了較長(zhǎng)的時(shí)間,最終也會(huì)影響刻蝕的均勻性。所以,從刻蝕速率和刻蝕均勻的角度考慮,平板電壓功率既不能太大,也不能太小,要折中選取。
      (3)線圈功率(Coil RF)的影響線圈功率影響的主要是反應(yīng)室中刻蝕氣體的濃度,從而影響刻蝕的速率。線圈功率越大,氣體的濃度就越高,反應(yīng)速度也就越快;反之,線圈功率越小,氣體的濃度越低,反應(yīng)速率也就越慢。此外,由于線圈電磁輻射的自然分布,線圈附近的電場(chǎng)較強(qiáng),遠(yuǎn)離線圈的區(qū)域電場(chǎng)較弱,導(dǎo)致邊緣的等離子體比中心區(qū)域的等離子體有更高的密度。這種分布上的不均勻性使刻蝕過(guò)程中的刻蝕速率由中心到邊緣逐步增大。對(duì)于150mm直徑的晶片,刻蝕速率由中心到邊緣的變化幅度在10%~15%之間。
      綜上所述,影響多晶硅刻蝕的各個(gè)因素之間存在著相互制約的關(guān)系,因此要盡量調(diào)整各個(gè)因素之間的關(guān)系,給出合適的刻蝕條件。
      隨著器件的特征尺寸不斷縮小,超薄體(Ultra-Thin-Body,簡(jiǎn)稱UTB)器件被人們看作是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ慕Y(jié)構(gòu),它可以很好地抑制器件的短溝道效應(yīng)。但是在超薄體器件的制備過(guò)程中,由于柵氧化層和硅膜厚度都很薄,在刻蝕多晶硅柵時(shí),為了保證刻蝕的充分性,要過(guò)刻10%。參見圖1,在襯底硅片A上面依次形成二氧化硅1、二氧化硅1上面淀積有多晶硅2、多晶硅2上面涂置的光刻膠層3。如果多晶硅2和二氧化硅1的選擇比不高,就很容易把柵氧化層(二氧化硅1)刻穿,發(fā)生穿通(microtrenching)現(xiàn)象,參見圖1中的穿通4。從而影響到幾十個(gè)埃的硅膜,導(dǎo)致器件性能下降。文獻(xiàn)(Indira J.,Gupta,Robert Kraft,Srikanth Krishnan,Becky Gale,Shian Aur,Mark Rodder,Tapani Laaksonen,“A comprehensive assessmentof microtrenching during high density polysilicon etch”,1998 3rdInternational Symposium on Plasma Process-Induced Damage,pp.84-87)和文獻(xiàn)(H.Morioka,A.Hasegawa,T.I shida and N.Abe,“Effect of WaferBias Frequency on Microtrenching during High Selective Gate Etching”,1999 4th International Symposium on Plasma Process-Induced Damage,May10-11,Monterey,CA,USA,pp.158-162)中已經(jīng)有很多關(guān)于穿通現(xiàn)象的報(bào)道,其主要原因就是多晶硅和二氧化硅的選擇比不高。
      當(dāng)器件的特征尺寸進(jìn)入深亞微米以后,由于光源波長(zhǎng)的限制,原有的制備柵線條的方法已嚴(yán)重阻礙器件的繼續(xù)等比例縮小,因此,需要尋找新的細(xì)柵線條的制備方法,以滿足現(xiàn)有大規(guī)模集成電路集成度不斷提高的要求。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的主要目的在于提供一種多晶硅柵刻蝕的方法,采用ICP刻蝕多晶硅,在保證刻蝕垂直度的同時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)ICP刻蝕的參數(shù),來(lái)提高多晶硅和二氧化硅的選擇比,防止在制備超薄體器件時(shí)出現(xiàn)的穿通現(xiàn)象。
      本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用上述方法中ICP刻蝕的條件,制備超細(xì)線條的方法,具體結(jié)合電子束曝光、灰化工藝,通過(guò)調(diào)節(jié)ICP刻蝕的控制參數(shù)對(duì)硅進(jìn)行過(guò)刻蝕,獲得垂直度高的超細(xì)柵線條,通過(guò)這種方法得到30納米的超細(xì)線條。
      本發(fā)明的第一個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的采用熱氧化的方法,在硅襯底上形成氧化層;然后,通過(guò)LPCVD方法在所述的氧化層上淀積多晶硅;再在該多晶硅上涂置光刻膠層;通過(guò)光刻去除將被刻蝕多晶硅表面的光刻膠層;利用ICP刻蝕方法對(duì)所述的多晶硅層進(jìn)行刻蝕,選擇對(duì)設(shè)備危害很小的SF6為刻蝕氣體,C4F8為鈍化氣體,反應(yīng)室的壓力保持在15mTorr,通過(guò)調(diào)節(jié)控制ICP刻蝕參數(shù),對(duì)多晶硅進(jìn)行刻蝕;最后,去除剩余多晶硅部分表面的光刻膠層,得到多晶硅柵線條。
      上述的各種刻蝕參數(shù)依照如下的范圍選取SF6的流量(30±10%)sccm-(100±10%)sccm;C4F8的流量(50±10%)scom-(100±10%)sccm;平板電壓功率為20W-200W;線圈功率為100W-1000W。
      其中,SF6流量、C4F8流量、平板電壓功率為和線圈功率分別優(yōu)選為(40±10%)sccm、(90±10%)sccm、30W、400W。
      同時(shí),多晶硅與二氧化硅的刻蝕速率之間具有如下的對(duì)應(yīng)關(guān)系S=rpolyrSiO2]]>其中,s為多晶硅與二氧化硅的刻蝕選擇比,rpoly為多晶硅的刻蝕速率,rSiO2為二氧化硅的刻蝕速率;并且,rpoly=x&OverBar;tpoly(A&CenterDot;/min),x&OverBar;=x1+x2+x3+x4+x55(A&CenterDot;),]]>rSiO2=y1-y2(A&CenterDot;/min);]]>x為所淀積的多晶硅的厚度平均值;x1、x2、x3、x4、x5分別為所測(cè)得的硅片上、下、左、右、中心五點(diǎn)多晶硅的厚度值;tpoly為刻蝕多晶硅的時(shí)間;y1、y2分別為所氧化的二氧化硅的厚度和用ICP刻蝕1分鐘后剩余的二氧化硅的厚度。
      為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一目的,即通過(guò)ICP過(guò)刻蝕獲得超細(xì)線條,首先,在硅襯底上涂置電子束膠層;然后,進(jìn)行電子束曝光,形成圖形;通過(guò)ICP刻蝕硅,調(diào)整ICP的硅刻蝕條件,通過(guò)過(guò)刻蝕形成超細(xì)線條。
      其中,ICP硅刻蝕條件具體是選擇對(duì)設(shè)備危害很小的SF6為刻蝕氣體,C4F8為鈍化氣體,并且在刻蝕時(shí),反應(yīng)室的壓力保持在15mTorr,另外的參數(shù)依照如下的范圍選取SF6的流量(30±10%)sccm-(100±10%)sccm;C4F8的流量(50±10%)sccm-(100±10%)sccm;平板電壓功率為20W-200W;線圈功率為100W-1000W;所述超細(xì)線條的寬度不大于50nm。
      可以在開始ICP硅刻蝕之前,進(jìn)一步對(duì)電子束膠層進(jìn)行灰化處理,用于減薄對(duì)刻蝕部分的電子束膠層。
      通過(guò)上述的技術(shù)方案,在保證刻蝕垂直度的同時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)ICP刻蝕的參數(shù),使得多晶硅和二氧化硅的選擇比得到了提高,從而可以在制備超薄體器件時(shí)有效地防止穿通現(xiàn)象的出現(xiàn)。另外,在使用ICP刻蝕條件制備超細(xì)線條時(shí),利用上述ICP刻蝕的條件,結(jié)合電子束曝光、灰化工藝,并通過(guò)調(diào)節(jié)ICP刻蝕的控制參數(shù)對(duì)硅進(jìn)行過(guò)刻蝕,則獲得垂直度高的超細(xì)線條,得到30納米的超細(xì)線條。


      圖1為UTB器件制備過(guò)程中,出現(xiàn)的穿通現(xiàn)象示意圖;圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中各工藝步驟對(duì)應(yīng)的剖面圖;圖3為實(shí)施本發(fā)明的刻蝕效果照片;圖4為實(shí)施本發(fā)明進(jìn)行灰化獲得的500納米線條寬度的SEM照片;
      圖5為實(shí)施本發(fā)明進(jìn)行灰化獲得的235納米線條寬度的SEM照片;圖6為實(shí)施本發(fā)明進(jìn)行灰化獲得的60納米線條寬度的SEM照片;圖7為實(shí)施本發(fā)明進(jìn)行灰化獲得的30納米線條寬度的SEM照片;圖8為實(shí)施本發(fā)明不進(jìn)行灰化獲得的350納米線條寬度的SEM照片;圖9為實(shí)施本發(fā)明不進(jìn)行灰化獲得的80納米線條寬度的SEM照片;圖10為實(shí)施本發(fā)明不進(jìn)行灰化獲得的60納米線條寬度的SEM照片;圖11為實(shí)施本發(fā)明不進(jìn)行灰化并且相對(duì)于表5減少刻蝕時(shí)間獲得的700納米線條寬度的SEM照片;圖12為實(shí)施本發(fā)明不進(jìn)行灰化并且相對(duì)于表5減少刻蝕時(shí)間獲得的60納米線條寬度的SEM照片;圖13為實(shí)施本發(fā)明不進(jìn)行灰化并且相對(duì)于表5減少刻蝕時(shí)間獲得的50納米線條寬度的SEM照片;圖14為實(shí)施本發(fā)明不進(jìn)行灰化并且相對(duì)于表5減少刻蝕時(shí)間獲得的30納米線條寬度的SEM照片。
      具體實(shí)施例方式
      以下結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明參見圖2,本發(fā)明一實(shí)施例的制備工藝流程包括如下的步驟1、采用的是&lt;100&gt;晶向的P型襯底硅片A,通過(guò)熱氧化形成100埃的柵氧化層(二氧化硅)1,參見圖(a);2、通過(guò)LPCVD(Low-Pressure-Chemical-Vapor-Deposition,低壓化學(xué)氣相淀積)淀積2000埃的多晶硅2,參見圖(b);3、在該多晶硅2上面涂置光刻膠層3,參見圖(c);4、通過(guò)光刻去除將被刻蝕多晶硅表面的光刻膠層3,參見圖(d);5、利用ICP刻蝕方法,通過(guò)調(diào)節(jié)控制ICP刻蝕參數(shù),對(duì)多晶硅2進(jìn)行刻蝕,參見圖(e);
      6、去除剩余多晶硅部分表面的光刻膠層,參見圖(f)。
      在上述的工藝流程中,具體的選擇比是這樣確定的多晶硅與二氧化硅的選擇比由如下的公式確定S=rpolyrSiO2,]]>其中多晶硅的刻蝕速率rpoly是多晶硅的淀積厚度與刻蝕時(shí)間的比值,即rpoly=x&OverBar;tpoly(A&CenterDot;/min),]]>其中的x&OverBar;=x1+x2+x3+x4+x55(A&CenterDot;),]]>為硅片上、下、左、右、中心五點(diǎn)所淀積的多晶硅的厚度的平均值;SiO2的刻蝕速率rSiO2是指用刻蝕多晶硅的條件來(lái)刻蝕二氧化硅,測(cè)得刻蝕前后的厚度差與刻蝕時(shí)間的比值,本實(shí)施例中,取二氧化硅的刻蝕時(shí)間為60s,即rSiO2=y1-y2(A&CenterDot;/min)]]>tpoly為刻蝕多晶硅的時(shí)間;y1、y2分別為所氧化的二氧化硅的厚度和用ICP刻蝕1分鐘后剩余的二氧化硅的厚度。
      按照上述的步驟以及公式,分別對(duì)各種參數(shù)值進(jìn)行設(shè)定,則會(huì)得到如下的刻蝕結(jié)果表1

      表2

      上述的表1、表2中RF1為平板電壓功率;RF2為線圈功率。
      由上表可知由于在多晶硅刻蝕時(shí),一般要過(guò)刻10%,所以在選擇刻蝕條件時(shí),要綜合考慮刻蝕速率和選擇比的關(guān)系。
      為了能夠保證柵氧化層在30埃時(shí),無(wú)論片子的中心還是四周均不出現(xiàn)穿通現(xiàn)象。可采用表3所述的比較優(yōu)化的刻蝕條件表3

      參見圖3,其為用表3給出的條件2進(jìn)行刻蝕多晶硅時(shí),所得到臺(tái)階的截面圖。由于圖形較大,只給出了臺(tái)階的左半部分,由圖3可以看出圖形的垂直度保持的非常好,即刻蝕的各向異性度很高,而且也沒有出現(xiàn)microtrenching現(xiàn)象。
      參見圖4,這是灰化后刻蝕出來(lái)的500納米線條寬度的SEM照片??梢钥闯隹涛g的垂直度保持的較好,各個(gè)線條之間的輪廓非常清晰。但是在拐角處圖形不是特別的有棱角,而是有一個(gè)圓滑的過(guò)渡,兩線條之間呈“U”字形。這是因?yàn)榫€條之間的距離較小,約為500納米,等離子體活動(dòng)的空間范圍較小,在拐角處的等離子體較少,刻蝕的不充分,所以會(huì)出現(xiàn)“U”字形。
      綜上所述,用改變刻蝕條件的方法來(lái)抑制制備UTB器件時(shí)出現(xiàn)microtrenching現(xiàn)象是非常有效的。當(dāng)SF6的流量為(40±10%)sccm,C4F8的流量為(90±10%)sccm,平板電壓的功率為30W,線圈的功率為400W時(shí),刻蝕后所得到的多晶硅線條的垂直度較好,且側(cè)壁較光滑,并沒有出現(xiàn)穿通現(xiàn)象。
      本發(fā)明的又一實(shí)施例是用電子束直接在硅片上掃描出所需要的圖形,然后經(jīng)過(guò)灰化工藝,使線條進(jìn)一步變細(xì),再進(jìn)行過(guò)刻蝕,刻蝕條件如表4。
      表4

      圖5是刻蝕出來(lái)的235納米線條寬度的SEM照片??梢钥闯?,兩線條之間的距離加大,這樣線條兩邊的等離子體的活動(dòng)空間范圍較大,可以有更多的等離子體進(jìn)入到拐角處,刻蝕得較為充分,保證了刻蝕的各向異性,刻蝕線條的垂直度基本接近90度。
      圖6是刻蝕出來(lái)的60納米線條寬度的SEM照片??梢钥闯鼍€條的形狀為一個(gè)倒梯形。,這不僅是由于線條兩邊等離子的活動(dòng)空間比較大,還因?yàn)?0納米的線條比較細(xì),導(dǎo)致硅片的散熱性能較差,溫度升高,使接近拐角處的刻蝕速率加快,即下面刻蝕的比上部多,導(dǎo)致刻蝕的線條為倒梯形。而在線條的底部刻蝕的還是不夠充分,出現(xiàn)“U”字形。
      圖7是刻蝕出來(lái)的30納米線條寬度的SEM照片??梢钥闯鲎竺婢€條表面的臺(tái)階變成了圓形,這可能是由于作為掩模的光刻膠較薄,且厚度不均勻造成的。過(guò)刻蝕過(guò)程中由于等離子體轟擊膠的表面,使邊緣的膠逐漸變薄,在某一時(shí)刻邊緣的膠先被刻蝕掉了,但是中間還存有膠,這樣邊緣的硅裸露出來(lái),被刻蝕氣體所刻蝕,形成了如圖所示的圓形表面。而右面的線條的表面出現(xiàn)了一個(gè)尖的斜角,這也是因?yàn)樽鳛檠谀5墓饪棠z厚度不均勻造成的,左面的膠較厚,右面的膠較薄,某一時(shí)刻右面的膠先被刻蝕掉,臺(tái)階表面形成了如圖所示的形狀,當(dāng)表面上的膠都被刻掉之后,下面的硅就裸露出來(lái),也被刻蝕,這樣所得的臺(tái)階高度會(huì)降于所要求的臺(tái)階高度,如圖7所示。從圖中還可以看出,線條的垂直度保持得較好。
      可以看出,用表4中所示的條件刻蝕較粗的線條,線條間的圖形呈“U”字形,但線條的輪廓比較清晰,且垂直度也較好,如果線條的間距可以比較大,“U”字形現(xiàn)象會(huì)得到改善。若刻蝕較細(xì)的線條,則需嚴(yán)格控制掩模的質(zhì)量,過(guò)刻蝕過(guò)程中,掩模不要發(fā)生太大的變化,盡量使掩模上圖形能夠完整地轉(zhuǎn)移到襯底表面。
      不進(jìn)行灰化,直接進(jìn)行刻蝕的效果為了避免上述刻蝕過(guò)程中由于在拐角處等離子體的濃度較低,刻蝕的不充分而導(dǎo)致的“U”字形現(xiàn)象,可以選用如表5的刻蝕條件,提高影響等離子體濃度的線圈頻率,從300W提高到800W;同時(shí)也提高了平板電壓功率,由50W提高到120W,使等離子體的定向性增強(qiáng)??涛g時(shí)間也由2’30”增加到5’30”。
      表5

      由于刻蝕時(shí)間加長(zhǎng),得到了高深寬比的納米線條,如圖8、圖9和圖10所示??梢钥闯?,ICP刻蝕的垂直度非常好,基本沒有出現(xiàn)“U”字形和倒梯形現(xiàn)象,但是當(dāng)線條很細(xì)時(shí),由于電子束的衍射效應(yīng),超細(xì)線條的曝光質(zhì)量不是很好,做為掩模的膠均勻性很差,如果刻蝕的時(shí)間較長(zhǎng),就不會(huì)得到超細(xì)的納米線條。
      為了得到超細(xì)(50納米以內(nèi))的納米線條,把刻蝕的時(shí)間縮短到3’30”,刻蝕條件如表6所示。
      表6

      圖11給出了得到700納米線條寬度的SEM照片??梢钥闯觯瑘D形的輪廓非常清晰,右圖為兩線條之間間距的放大圖,在線條和間距都比較大時(shí),基本上沒有出現(xiàn)由于刻蝕不充分而導(dǎo)致的“U”字形現(xiàn)象,這說(shuō)明增大線圈的功率,可以使等離子體的濃度增大,從而刻蝕的較為充分,有利于提高刻蝕的垂直度。
      在實(shí)現(xiàn)圖11所述的刻蝕效果的方法基礎(chǔ)上,進(jìn)行超細(xì)的納米線條的刻蝕,得到如圖12和圖13所示的60納米和50納米線條,圖12、13顯示其寬度的SEM照片??梢钥闯觯_(tái)階表面的邊緣出現(xiàn)了圓弧形,這是由于在過(guò)刻蝕的過(guò)程中,原本作為掩模的膠厚度較薄,由于等離子體的轟擊,邊緣的膠先被刻蝕掉了,導(dǎo)致刻蝕線條的表面呈圓弧形。線條越細(xì),這種現(xiàn)象就越明顯。但由圖12和圖13我們還可以看出,線條的垂直度保持的較好,且側(cè)壁較光滑。
      圖14給出過(guò)刻蝕后30納米線條寬度的SEM照片??梢钥闯?,線條垂直度保持的較好,基本上得到了較為清晰的超細(xì)線條。
      因此,保證掩模的質(zhì)量在刻蝕過(guò)程中不發(fā)生太大的變化是很重要的。
      最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案;因此,盡管本說(shuō)明書參照上述的各個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,但是,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換;而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn),其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
      權(quán)利要求
      1.一種基于ICP刻蝕多晶硅柵的方法,其特征在于該方法至少包括如下的工藝步驟步驟1在襯底硅片上依次形成氧化層、多晶硅,并在該多晶硅上面涂置光刻膠層;步驟2通過(guò)光刻去除將被刻蝕多晶硅表面的光刻膠層;步驟3利用ICP刻蝕方法,通過(guò)調(diào)節(jié)控制ICP刻蝕參數(shù),對(duì)多晶硅進(jìn)行刻蝕;步驟4去除剩余多晶硅部分表面的光刻膠層;步驟3中具體選擇對(duì)設(shè)備危害很小的SF6為刻蝕氣體,C4F8為鈍化氣體,并且在ICP刻蝕多晶硅時(shí),反應(yīng)室的壓力保持在15mTorr,另外的參數(shù)依照如下的范圍選取SF6的流量(30±10%)sccm-(100±10%)sccm;C4F8的流量(50±10%)sccm-(100±10%)sccm;平板電壓功率為20W-200W;線圈功率為100W-1000W。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅柵刻蝕的方法,其特征在于所述的步驟1具體包括步驟11通過(guò)熱氧化,在硅襯底上形成氧化層;步驟12通過(guò)LPCVD方法在所述的氧化層上淀積多晶硅;步驟13并且在該多晶硅上涂置光刻膠層。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅柵刻蝕的方法,其特征在于所述的多晶硅與二氧化硅的刻蝕速率之間具有如下的對(duì)應(yīng)關(guān)系S=rpolyrSiO2]]>其中,S為多晶硅與二氧化硅的刻蝕選擇比,rpoly為多晶硅的刻蝕速率,rSiO2為二氧化硅的刻蝕速率;并且,rpoly=x&OverBar;tpoly(A&CenterDot;/min),x&OverBar;=x1+x2+x3+x4+x55(A&CenterDot;),]]>rSiO2=y1-y2(A&CenterDot;/min);]]>x為所淀積的多晶硅的厚度平均值;x1、x2、x3、x4、x5分別為所測(cè)得的硅片上、下、左、右、中心五點(diǎn)多晶硅的厚度值;tpoly為刻蝕多晶硅的時(shí)間y1、y2分別為所氧化的二氧化硅的厚度和用ICP刻蝕1分鐘后剩余的二氧化硅的厚度。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅柵刻蝕的方法,其特征在于所述的SF6流量、C4F8流量、平板電壓功率為和線圈功率分別優(yōu)選為(40±10%)sccm、(90±10%)sccm、30W、400W。
      5.一種基于ICP過(guò)刻蝕制備超細(xì)線條的方法,其特征在于該方法至少包括如下的工藝步驟步驟1在硅襯底上涂置電子束膠層;步驟2電子束曝光,形成圖形;步驟3調(diào)整ICP的硅刻蝕條件,通過(guò)過(guò)刻蝕形成超細(xì)線條。其中,步驟3的ICP硅刻蝕條件具體是選擇對(duì)設(shè)備危害很小的SF6為刻蝕氣體,C4F8為鈍化氣體,并且在刻蝕時(shí),反應(yīng)室的壓力保持在15mTorr,另外的參數(shù)依照如下的范圍選取SF6的流量(30±10%)sccm-(100±10%)sccm;C4F8的流量(50±10%)sccm-(100±10%)sccm;平板電壓功率為20W-200W;線圈功率為100W-1000W;所述超細(xì)線條的寬度不大于50nm。
      6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于ICP過(guò)刻蝕制備超細(xì)線條的方法,其特征在于在步驟2和步驟3之間還進(jìn)一步包括對(duì)電子束膠層進(jìn)行灰化處理的步驟,用于減薄對(duì)刻蝕部分的電子束膠層。
      全文摘要
      一種多晶硅柵刻蝕的方法及基于該方法的ICP刻蝕條件來(lái)制備超細(xì)線條的方法。具體是在硅襯底上依次形成氧化層、多晶硅,并在該多晶硅上面涂置光刻膠層;再通過(guò)光刻去除將被刻蝕多晶硅表面的膠層;用對(duì)設(shè)備危害很小的SF
      文檔編號(hào)H01L21/465GK1600901SQ0313481
      公開日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2003年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月25日
      發(fā)明者王文平, 黃如, 任黎明, 張興, 王陽(yáng)元 申請(qǐng)人:北京大學(xué)
      網(wǎng)友詢問(wèn)留言 已有0條留言
      • 還沒有人留言評(píng)論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊!
      1