一種制作半導(dǎo)體器件的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種制作半導(dǎo)體器件的方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成前置層；在所述前置層上依次形成薄氧化物層和高蝕刻率底部抗反射涂層；在所述高蝕刻率底部抗反射涂層上形成圖案化的光刻膠層；根據(jù)所述圖案化的光刻膠層刻蝕所述高蝕刻率底部抗反射涂層，以形成露出所述薄氧化物層的開(kāi)口；去除所述圖案化的光刻膠層；去除露出的所述薄氧化物層。在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制作工藝中，使用高蝕刻率底部抗反射涂層和薄氧化物層形成在基底上，解決了在進(jìn)行注入光刻工藝時(shí)基底的反射的問(wèn)題，以及避免了對(duì)前置層和基底損傷的問(wèn)題，以提高器件的性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種制作半導(dǎo)體器件的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，具體地，本發(fā)明涉及一種注入光刻(Implantlithography)工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]集成電路(IC)已經(jīng)從單個(gè)硅芯片上制作的少量互連的器件發(fā)展成數(shù)以百萬(wàn)的器件。當(dāng)前IC提供遠(yuǎn)超過(guò)原有想象的性能和復(fù)雜性。為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性和電路密度(即能夠被封裝到給定芯片面積上的器件數(shù)目)的改進(jìn)，最小器件特征的尺寸，也稱(chēng)為器件“幾何結(jié)構(gòu)”，已經(jīng)隨著各代IC而變得更小。現(xiàn)在以跨度少于四分之一微米的特征來(lái)制作半導(dǎo)體器件。
[0003]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，集成電路性能的提高主要是通過(guò)不斷縮小集成電路器件的尺寸以提高它的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。目前，由于在追求高器件密度、高性能和低成本中半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)進(jìn)步到納米技術(shù)工藝節(jié)點(diǎn)，半導(dǎo)體器件的制備收到各種物理極限的限制。對(duì)于先進(jìn)的技術(shù)節(jié)點(diǎn)而言，為了滿足日益縮小的半導(dǎo)體器件的要求，用于注入αΜΡ)阻擋層的關(guān)鍵尺寸(critical dimens1n)和覆蓋容差(overlay tolerances)也隨之急劇減小,但是，這將影響半導(dǎo)體器件的制作工藝以及半導(dǎo)體器件的性能。
[0004]離子注入技術(shù)一直被用于摻雜半導(dǎo)體晶片。通過(guò)這種方法，離子束注入器在真空(低壓)容器中產(chǎn)生離子束，并使離子定向和“注入”到晶片中。因此，底層襯底的反射率和底層襯底的表面形貌的變化將影響半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵尺寸，然而，由于底層襯底沒(méi)有使用有效的底部抗反射涂層(BARC)以控制襯底的反射率，所以在注入阻擋層光刻工藝中所形成的半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵尺寸不均勻，如圖1所示，在半導(dǎo)體襯底100具有pre-layer film(前置薄膜層)101,在pre-layer filmlOl上形成圖案化的注入光刻膠層(Implant photoresist) 102。因此，需要一種可用的底部抗反射涂層或者一些特殊的薄膜疊層以解決底層襯底反射的問(wèn)題。
[0005]目前，為了滿足半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，同時(shí)避免在進(jìn)行注入時(shí)的底層襯底反射。提出了采用頂部抗反射涂層(TARC)、可容易顯影的底部抗反射的涂層(DBARC, Developablebottom ant1-reflective coating)和 OPC (光學(xué)鄰近校正)偏置規(guī)則(bias rule)應(yīng)用于注入光刻工藝中。但是，TARC和DBARC的性能有限。OPC偏置規(guī)則的使用很復(fù)雜，增加了工藝的復(fù)雜度。還提出了采用傳統(tǒng)的BARC工藝應(yīng)用于注入光刻工藝中，然而，在刻蝕步驟中將產(chǎn)生pre-layer film的損傷問(wèn)題，因此，傳統(tǒng)的BARC工藝不能應(yīng)用于注入層(Implantlayer)中。
[0006]因此，提出了一種新的半導(dǎo)體器件的制作工藝，使用特殊薄膜堆層以解決半導(dǎo)體襯底反射的問(wèn)題，同時(shí)不損傷pre-layer和半導(dǎo)體襯底，以獲得性能優(yōu)良的半導(dǎo)體器件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0008]為了有效解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種制作半導(dǎo)體器件的方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成前置層；在所述前置層上依次形成薄氧化物層和高蝕刻率底部抗反射涂層；在所述高蝕刻率底部抗反射涂層上形成圖案化的光刻膠層；根據(jù)所述圖案化的光刻膠層刻蝕所述高蝕刻率底部抗反射涂層，以形成露出所述薄氧化物層的開(kāi)口 ；去除所述圖案化的光刻膠層；去除露出的所述薄氧化物層。
[0009]優(yōu)選地，采用濕法清洗工藝去除露出的所述薄氧化物層。
[0010]優(yōu)選地，還包括在去除露出的所述薄氧化物層之后執(zhí)行注入工藝的步驟。
[0011]優(yōu)選地，所述刻蝕步驟采用的刻蝕氣體為四氟化碳或者溴化氫和氧氣的混合氣體。
[0012]優(yōu)選地，所述高蝕刻率底部抗反射涂層同光刻膠的刻蝕速率比大于1.5。
[0013]優(yōu)選地，所述薄氧化物層的厚度范圍為50埃至100埃。
[0014]優(yōu)選地，采用C30執(zhí)行所述濕法清洗工藝。
[0015]在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制作工藝中，使用高蝕刻率底部抗反射涂層和薄氧化物層形成在基底上，解決了在進(jìn)行注入光刻工藝時(shí)基底的反射的問(wèn)題，以及避免了對(duì)前置層和基底損傷的問(wèn)題，以提聞器件的性能。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，
[0017]圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行注入的半導(dǎo)體器件的剖面示意圖；
[0018]圖2A-2F為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式制備半導(dǎo)體器件的過(guò)程剖面示意圖；
[0019]圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式制備半導(dǎo)體器件的工藝流程圖

【具體實(shí)施方式】
[0020]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0021]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的描述，以說(shuō)明本發(fā)明的方法。顯然，本發(fā)明的施行并不限于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0022]應(yīng)予以注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施例，而非意圖限制根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例。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(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。
[0023]現(xiàn)在，將參照附圖更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，這些示例性實(shí)施例可以多種不同的形式來(lái)實(shí)施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為只限于這里所闡述的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，提供這些實(shí)施例是為了使得本發(fā)明的公開(kāi)徹底且完整，并且將這些示例性實(shí)施例的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚起見(jiàn)，夸大了層和區(qū)域的厚度，并且使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，因而將省略對(duì)它們的描述。
[0024]下面將結(jié)合圖2A-2F對(duì)本發(fā)明所述半導(dǎo)體器件的制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖2A所示，所述基底200可以為襯底，也可以為已經(jīng)形成柵極等圖案的襯底。
[0025]在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，所述基底為半導(dǎo)體襯底200，在所述半導(dǎo)體的襯底200中形成有阱；所述半導(dǎo)體襯底可以是以下所提到的材料中的至少一種:硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SS0I)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。此外，半導(dǎo)體襯底上可以被定義有源區(qū)。
[0026]在所述半導(dǎo)體襯底中形成有阱，在本發(fā)明的一【具體實(shí)施方式】中所述襯底選用N型襯底，具體地，本領(lǐng)域技術(shù)人員選用本領(lǐng)域常用的N型襯底即可，接著在所述N型襯底中形成P阱，在本發(fā)明的實(shí)施例中，首先在所述N型襯底上形成P阱窗口，在所述P阱窗口中進(jìn)行離子注入，然后執(zhí)行退火步驟推進(jìn)以形成P阱。
[0027]作為優(yōu)選，所述半導(dǎo)體襯底200為Si材料層的厚度為lO-lOOnm，優(yōu)選為30_50nm。
[0028]在基底200上形成前置薄膜層(pre-layer f ilm)201，其中，前置層201為基底200的一小部分，前置層的厚度優(yōu)選是小于基底200厚度的二分之一。
[0029]接著，如圖2B所示，在前置層201上形成薄氧化物層202，薄氧化物層覆蓋前置層201，其中，薄氧化物層202的厚度范圍為50埃至100埃。
[0030]薄氧化物層202材料優(yōu)選二氧化硅，薄氧化物層202的制備方法可以采用化學(xué)氣相沉積法(CVD)，如低溫化學(xué)氣相沉積(LTCVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、快熱化學(xué)氣相沉積(LTCVD)、等離子體化學(xué)氣相沉積(PECVD)，也可使用例如濺鍍及物理氣相沉積(PVD)
坐寸ο
[0031]然后，如圖2C所示，在薄氧化物層202上形成高蝕刻率底部抗反射涂層203，其中，當(dāng)采用四氟化碳(CF4)或者溴化氫(HBr)和氧氣(O2)的混合氣體等刻蝕氣體進(jìn)行刻蝕時(shí)，高蝕刻率底部抗反射涂層203同光刻膠的的刻蝕速率比大于1.5。
[0032]將底部抗反射涂層涂覆在光刻膠的底部來(lái)減少底部光的反射。有兩種涂層材料:有機(jī)抗反射涂層(Organic),在娃片表面旋涂,依靠有機(jī)層直接接收掉入射光線；無(wú)機(jī)抗反射涂層(Inorganic)，在硅片表面利用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)形成。一般材料為:TiN或SiN。通過(guò)特定波長(zhǎng)相位相消而起作用，最重要的參數(shù)有:材料折射率、薄膜厚度等
[0033]如圖2D所示，在高蝕刻率底部抗反射涂層203上形成光刻膠層，在本發(fā)明實(shí)施例中，在高蝕刻率底部抗反射涂層203上旋涂液態(tài)光刻膠，經(jīng)過(guò)軟烘、曝光、顯影等步驟后形成圖案化的光刻膠層204。所述圖案化的光刻膠層204露出部分的高蝕刻率底部抗反射涂層203。圖案化的光刻膠層204為注入光致抗蝕劑。
[0034]光刻膠掩模材料可以包括選自包括正性光刻膠材料、負(fù)性光刻膠材料和混合光刻膠材料的組中的光刻膠材料。通常，掩模層包括具有厚度從大約2000到大約5000埃的正性光刻膠材料或負(fù)性光刻膠材料。
[0035]如圖2E所示，根據(jù)圖案化的光刻膠層204刻蝕所述高蝕刻率底部抗反射涂層203露出所述薄氧化物層202，以形成開(kāi)口 205
[0036]既可以采用干蝕刻法也可以采用濕蝕刻法移除薄氧化物層。干蝕刻法能夠采用基于氟化碳?xì)怏w的各向異性蝕刻法。濕蝕刻法能夠采用氫氟酸溶液，例如緩沖氧化物蝕刻劑或氫氟酸緩沖溶液。
[0037]使用一干蝕刻制造工藝，例如以氟化硫(SF6)、氮及氯作為蝕刻劑且對(duì)薄氧化物層具有高選擇性的選擇性反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)制造工藝，進(jìn)行回蝕刻制造工藝。傳統(tǒng)干刻蝕工藝，例如反應(yīng)離子刻蝕、離子束刻蝕、等離子刻蝕、激光燒蝕或者這些方法的任意組合。可以使用單一的刻蝕方法，或者也可以使用多于一個(gè)的刻蝕方法。
[0038]在本發(fā)明的一具體地實(shí)施方式中，采用等離子體刻蝕，刻蝕氣體可以采用CF4 (四氟化碳)。具體的，采用較低的射頻能量并能產(chǎn)生低壓和高密度的等離子體氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)干法刻蝕。采用的刻蝕氣體為四氟化碳刻蝕氣體的流量為:100?200立方厘米/分鐘(sccm)；反應(yīng)室內(nèi)壓力可為30?50mTorr，刻蝕的時(shí)間為10?15秒，功率為50?100W，偏置功率為Off0
[0039]在本發(fā)明的另一【具體實(shí)施方式】中，以所述圖案化的光刻膠層為掩膜，在通入HBr和O2的刻蝕條件下，對(duì)所述底部抗反射涂層203進(jìn)行刻蝕，在該步驟中所述蝕刻壓力:50-150mTorr ；功率:300-800ff ；時(shí)間:5_15s ;其中氣體流量:HBr, 10_30sccm ;02，10_30sccmo
[0040]需要說(shuō)明的是上述圖案化的光刻膠層204刻蝕所述高蝕刻率底部抗反射涂層203露出所述薄氧化物層202，以形成開(kāi)口 205方法僅僅是示例性的，并不局限與該方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以選用其他常用的方法。
[0041]優(yōu)選的，刻蝕高蝕刻率底部抗反射涂層203的刻蝕氣體可以采用CF4或者HBr和O2的混合氣體。
[0042]然后去除圖案化的光刻膠層204，在本發(fā)明的實(shí)施例中，采用灰化工藝去除圖案化的光刻膠層204以露出高蝕刻率底部抗反射涂層203。
[0043]如圖2F所示，采用濕法清洗去除露出的薄氧化物層202以露出位于基底200上的前置層201。
[0044]所述濕法清洗可采用有機(jī)的清洗溶劑或者無(wú)機(jī)的清洗溶劑。無(wú)機(jī)的清洗溶劑包括稀釋的氫氟酸或者熱磷酸。
[0045]在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，采用C30濕法清洗去除露出的薄氧化物層，同時(shí)在采用C30濕法清洗去除薄氧化物層的同時(shí)不會(huì)對(duì)基底200產(chǎn)生損傷。
[0046]需要說(shuō)明的是上述采用C30濕法清洗去除露出所述薄氧化物層202，方法僅僅是示例性的，并不局限與該方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以選用類(lèi)似于C30的其他材料去除薄氧化物層，或者選用其他類(lèi)似的方法。
[0047]接著，以具有開(kāi)口 205的高蝕刻率底部抗反射涂層203為掩膜對(duì)基底200和前置層201進(jìn)行注入摻雜工藝。
[0048]在一實(shí)施例中，以高蝕刻率底部抗反射涂層203為掩膜對(duì)基底200和前置層201進(jìn)行聞慘雜，所述聞慘雜注入為現(xiàn)有技術(shù)中的常見(jiàn)工藝，聞慘雜注入中的慘雜濃度大于1015/cm2，摻雜能量 1KeV 至 lOOKeV。
[0049]圖3為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中所述半導(dǎo)體器件制備方法流程圖，具體地包括以下步驟:
[0050]步驟301提供半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底上形成前置層；
[0051 ] 步驟302在前置層上形成薄氧化物層；
[0052]步驟303在薄氧化物層上形成高蝕刻率底部抗反射涂層；
[0053]步驟304在高蝕刻率底部抗反射涂層上形成圖案化的光刻膠層；
[0054]步驟305根據(jù)圖案化的光刻膠層刻蝕所述高蝕刻率底部抗反射涂層，以形成露出所述薄氧化物層的開(kāi)口，接著，去除所述圖案化的光刻膠層以露出所述高蝕刻率底部抗反射涂層；
[0055]步驟306采用濕法清洗去除露出的薄氧化物層以露出所述前置層，接著，根據(jù)具有所述開(kāi)口的所述高蝕刻率底部抗反射涂層對(duì)所述基底和所述前置層進(jìn)行注入；
[0056]在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制作工藝中，使用高蝕刻率底部抗反射涂層和薄氧化物層形成在基底上，解決了在進(jìn)行注入光刻工藝時(shí)基底的反射的問(wèn)題，以及避免了對(duì)前置層和基底損傷的問(wèn)題，以提聞器件的性能。
[0057]本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)上述實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說(shuō)明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種制作半導(dǎo)體器件的方法，包括: 提供半導(dǎo)體襯底； 在所述半導(dǎo)體襯底上形成前置層； 在所述前置層上依次形成薄氧化物層和高蝕刻率底部抗反射涂層； 在所述高蝕刻率底部抗反射涂層上形成圖案化的光刻膠層； 根據(jù)所述圖案化的光刻膠層刻蝕所述高蝕刻率底部抗反射涂層，以形成露出所述薄氧化物層的開(kāi)口； 去除所述圖案化的光刻膠層； 去除露出的所述薄氧化物層。
2.根據(jù)要求I所述的方法，其特征在于，采用濕法清洗工藝去除露出的所述薄氧化物層。
3.根據(jù)要求I所述的方法，其特征在于，還包括在去除露出的所述薄氧化物層之后執(zhí)行注入工藝的步驟。
4.根據(jù)要求I所述的方法，其特征在于，所述刻蝕步驟采用的刻蝕氣體為四氟化碳或者溴化氫和氧氣的混合氣體。
5.根據(jù)要求I所述的方法，其特征在于，所述高蝕刻率底部抗反射涂層同光刻膠的刻蝕速率比大于1.5。
6.根據(jù)要求I所述的方法，其特征在于，所述薄氧化物層的厚度范圍為50埃至100埃。
7.根據(jù)要求2所述的方法，其特征在于，采用C30執(zhí)行所述濕法清洗工藝。
【文檔編號(hào)】H01L21/32GK104517831SQ201310451411
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】舒強(qiáng), 郝靜安 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司