一種用于疊層絕緣薄膜的刻蝕方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于疊層絕緣薄膜的刻蝕方法，該刻蝕方法包括：在最外層絕緣層的表面形成具有刻蝕窗口的掩膜層；以等離子體物理轟擊刻蝕為主、化學(xué)刻蝕為輔對(duì)所述刻蝕窗口進(jìn)行刻蝕，形成過(guò)孔；去除所述掩膜層，并進(jìn)行去靜電處理。本發(fā)明所提供的刻蝕方法在進(jìn)行疊層絕緣薄膜刻蝕時(shí)，以等離子體物理轟擊刻蝕為主、化學(xué)刻蝕為輔，通過(guò)降低化學(xué)刻蝕作用，以減小各絕緣層橫向刻蝕速率的差值，使得各絕緣層的橫向刻蝕速率相近，從而避免了發(fā)生底切問(wèn)題，保證了過(guò)孔的有效性。
【專利說(shuō)明】一種用于疊層絕緣薄膜的刻蝕方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制作工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，涉及一種用于疊層絕緣薄膜的刻蝕方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在制備各種半導(dǎo)體器件工序中，有時(shí)需要采用干法刻蝕對(duì)具有多層絕緣層的疊層絕緣薄膜進(jìn)行刻蝕，形成過(guò)孔。采用干法刻蝕時(shí)，由于不同的絕緣薄膜的刻蝕速率相差較大，對(duì)過(guò)孔刻蝕造成了很大的困擾。
[0003]以制備金屬氧化物TFT結(jié)構(gòu)(metal oxide TFT)中的疊層絕緣薄膜的過(guò)孔刻蝕為例，TFT結(jié)構(gòu)的硅基板表面上設(shè)置有柵極絕緣層，柵極絕緣層上設(shè)置有鈍化層。柵極絕緣層一般為氮化硅層，鈍化層一般為二氧化硅層。采用現(xiàn)有刻蝕方法對(duì)所述鈍化層以及柵極絕緣層進(jìn)行刻蝕形成過(guò)孔時(shí)，氮化硅刻蝕速率大于二氧化硅的刻蝕速率，故由于位于二氧化硅層下方的氮化硅層刻蝕過(guò)快，會(huì)出現(xiàn)底切問(wèn)題，導(dǎo)致過(guò)孔失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于疊層絕緣薄膜的刻蝕方法，避免了刻蝕過(guò)程底切問(wèn)題的發(fā)生，保證了過(guò)孔的有效性。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種用于疊層絕緣薄膜的刻蝕方法，該刻蝕方法包括:
[0007]在最外層絕緣層的表面形成具有刻蝕窗口的掩膜層；
[0008]以等離子體物理轟擊刻蝕為主、化學(xué)刻蝕為輔對(duì)所述刻蝕窗口進(jìn)行刻蝕，形成過(guò)孔；
[0009]去除所述掩膜層，并進(jìn)行去靜電處理。
[0010]優(yōu)選的，在上述刻蝕方法中，所述以等離子體物理轟擊刻蝕為主、化學(xué)刻蝕為輔對(duì)所述刻蝕窗口進(jìn)行刻蝕為:
[0011]在預(yù)設(shè)壓強(qiáng)及功率下，采用氟基氣體以及氦氣對(duì)所述刻蝕窗口進(jìn)行刻蝕，形成過(guò)孔；
[0012]其中，氟基氣體流量范圍為100sccm-150sccm，包括端點(diǎn)值。
[0013]優(yōu)選的,在上述刻蝕方法中，所述氦氣的流量范圍為250sccm-350sccm,包括端點(diǎn)值。
[0014]優(yōu)選的，在上述刻蝕方法中，對(duì)所述刻蝕窗口刻蝕時(shí)通入氧氣。
[0015]優(yōu)選的,在上述刻蝕方法中，所述氦氣與氧氣的流量比大于4:1。
[0016]優(yōu)選的，在上述刻蝕方法中，所述壓強(qiáng)范圍為3Pa_10Pa，包括端點(diǎn)值。
[0017]優(yōu)選的，在上述刻蝕方法中，所述功率的范圍為1000W-1600W，包括端點(diǎn)值。
[0018]優(yōu)選的，在上述刻蝕方法中，所述掩膜層為光刻膠層。
[0019]優(yōu)選的，在上述刻蝕方法中，所述氟基氣體為SF6。[0020]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所提供的刻蝕方法在進(jìn)行疊層絕緣薄膜刻蝕時(shí)，以等離子體物理轟擊刻蝕為主、化學(xué)刻蝕為輔，通過(guò)降低化學(xué)刻蝕作用，以減小各絕緣層橫向刻蝕速率的差值，使得各絕緣層的橫向刻蝕速率相近，從而避免了發(fā)生底切問(wèn)題，保證了過(guò)孔的有效性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1a-圖1c為一種對(duì)TFT結(jié)構(gòu)的疊層絕緣薄膜進(jìn)行刻蝕的流程示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種刻蝕方法的流程示意圖；
[0024]圖3a_3c為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種對(duì)TFT結(jié)構(gòu)的疊層絕緣薄膜進(jìn)行刻蝕的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]正如【背景技術(shù)】部分所述，采用現(xiàn)有刻蝕方法對(duì)所述鈍化層以及柵極絕緣層進(jìn)行刻蝕形成過(guò)孔時(shí)，氮化硅刻蝕速率大于二氧化硅的刻蝕速率，故由于位于二氧化硅層下方的氮化硅層刻蝕過(guò)快，會(huì)出現(xiàn)底切問(wèn)題，導(dǎo)致過(guò)孔失效。
[0026]對(duì)TFT結(jié)構(gòu)的疊層絕緣薄膜進(jìn)行刻蝕形成過(guò)孔時(shí)，一種刻蝕方法是，首先，如圖1a所不，在二氧化娃鈍化層3的表面形成一層光刻膠層14,并在光刻膠層14上形成刻蝕窗口。
[0027]然后，如圖1b所示，在設(shè)定壓強(qiáng)以及功率下，通過(guò)由氟基氣體、氦氣以及氧氣形成的等離子氣體對(duì)刻蝕窗口處進(jìn)行刻蝕，形成過(guò)孔。該刻蝕過(guò)程是等離子物理轟擊刻蝕以及化學(xué)刻蝕同時(shí)進(jìn)行，等離子物理轟擊刻蝕以及化學(xué)刻蝕主共同作用促使絕緣層的縱向刻蝕，等離子化學(xué)刻蝕的另一個(gè)作用是促使絕緣層的橫向刻蝕。但是，氮化硅柵極絕緣層12的刻蝕速率與二氧化硅鈍化層13的刻蝕速率不同，橫向上，氮化硅柵極絕緣層12的刻蝕速率要大于二氧化硅鈍化層13的刻蝕速率，由于橫向上氮化硅刻蝕較快，導(dǎo)致刻蝕通孔發(fā)生底切問(wèn)題，形成無(wú)效的過(guò)孔。
[0028]如圖1c所示，去除光刻膠層14后，在基板11上的過(guò)孔內(nèi)形成金屬電極層15時(shí)，由于底切問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致金屬層15發(fā)生跨斷問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現(xiàn)過(guò)孔搭接。
[0029]發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于干法刻蝕，可通過(guò)降低化學(xué)刻蝕作用，減小各絕緣層橫向刻蝕速率差值，以使得各絕緣層的橫向刻蝕速率相近，從而形成有效和實(shí)用性好的過(guò)孔，避免底切問(wèn)題的發(fā)生。
[0030]基于上述研究，本發(fā)明提供了一種用于疊層絕緣薄膜的刻蝕方法，該方法包括:
[0031]在最外層絕緣層的表面形成具有刻蝕窗口的掩膜層；
[0032]以等離子體物理轟擊刻蝕為主、化學(xué)刻蝕為輔對(duì)所述刻蝕窗口進(jìn)行刻蝕，形成過(guò)孔；
[0033]去除所述掩膜層，并進(jìn)行去靜電處理。
[0034]本發(fā)明所提供的刻蝕方法在進(jìn)行疊層絕緣薄膜刻蝕時(shí)，以等離子體物理轟擊刻蝕為主、化學(xué)刻蝕為輔，通過(guò)降低化學(xué)刻蝕作用，以減小各絕緣層橫向刻蝕速率的差值，使得各絕緣層的橫向刻蝕速率相近，從而避免了發(fā)生底切問(wèn)題，保證了過(guò)孔的有效性。
[0035]需要說(shuō)明的是，本申請(qǐng)所述刻蝕方法是均是指干法刻蝕，整個(gè)工藝過(guò)程可在現(xiàn)有的刻蝕設(shè)備中進(jìn)行，本申請(qǐng)技術(shù)方案對(duì)刻蝕設(shè)備不做贅述。
[0036]以上是本申請(qǐng)的核心思想，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0037]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0038]其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，表示裝置件結(jié)構(gòu)的示意圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及高度的三維空間尺寸。
[0039]基于上述思想，本實(shí)施例提供了一種用于疊層絕緣薄膜的刻蝕方法，參考圖2，所述刻蝕方法包括:
[0040]步驟Sll:在最外層絕緣層的表面形成具有刻蝕窗口的掩膜層。
[0041]參考圖3，對(duì)TFT結(jié)構(gòu)的疊層絕緣薄膜包括:位于基板21上的氮化硅柵極絕緣層22以及位于氮化硅柵極絕緣層22上的二氧化硅鈍化層23。對(duì)該疊層結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕形成過(guò)孔時(shí)，首先，在二氧化娃鈍化層23表面形成一層具有刻蝕窗口的掩膜層24。優(yōu)選的,所述掩膜層可以為通過(guò)光刻工藝形成的光刻膠層。
[0042]需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例僅是以TFT結(jié)構(gòu)的疊層絕緣薄膜的刻蝕為例進(jìn)行說(shuō)明，但所述技術(shù)方案的實(shí)施方式并不局限于TFT結(jié)構(gòu)的疊層絕緣薄膜，可適用于任何疊層絕緣薄膜的刻蝕。
[0043]步驟S12:以等離子體物理轟擊刻蝕為主、化學(xué)刻蝕為輔對(duì)所述刻蝕窗口進(jìn)行刻蝕,形成過(guò)孔。
[0044]如圖3所示，在預(yù)設(shè)壓強(qiáng)及功率下，采用氟基氣體以及氦氣對(duì)所述刻蝕窗口進(jìn)行刻蝕，形成過(guò)孔，其中，氟基氣體流量范圍為100sccm-150sccm,包括端點(diǎn)值。在該流量范圍內(nèi)，化學(xué)刻蝕作用較弱，各絕緣層橫向上刻蝕速率差異較小。
[0045]此時(shí)，采用高功率、低壓強(qiáng)以及較大的He/02流量比進(jìn)一步增加等離子物理轟擊刻蝕作用，減弱橫向的化學(xué)刻蝕作用，從而進(jìn)一步降低各絕緣層橫向刻蝕速率的差值，實(shí)現(xiàn)以等離子體物理轟擊刻蝕為主、化學(xué)刻蝕為輔的刻蝕。
[0046]由于采用高功率、低壓強(qiáng)進(jìn)行刻蝕，等離子體的能量較大，將會(huì)有更多的離子參與縱向，使得參與橫向化學(xué)刻蝕的離子進(jìn)一步減小，氮化硅柵極絕緣層22與二氧化硅鈍化層23的橫向刻蝕速率差值進(jìn)一步小，所以刻蝕的過(guò)孔的坡度角好，過(guò)孔的有效性好。
[0047]本實(shí)施中，功率范圍為1000W-1600W，壓強(qiáng)范圍為3Pa_10Pa。氦氣的流量范圍為250sccm-350sccm。氟基氣體的流量為100sccm-150sccm。本實(shí)施例中，所述氟基氣體優(yōu)選的采用SF6。
[0048]由于加強(qiáng)了等立體物理轟擊作用，所以，在本實(shí)施例所述技術(shù)方案中，通過(guò)較強(qiáng)的物理轟擊刻蝕作用可以使得位于光刻膠層的刻蝕窗口逐漸擴(kuò)大，以便使得刻蝕的過(guò)孔具有較好的坡度角。在刻蝕過(guò)程中可以通入氧氣，進(jìn)一步調(diào)刻蝕窗口的改變速率。氦氣與氧氣的流量比大于4:1，以避免刻蝕窗口處的光刻膠的后退速度過(guò)快。
[0049]在該步驟中一方面通過(guò)減弱化學(xué)刻蝕作用，避免底切問(wèn)題的發(fā)生，保證待刻蝕過(guò)孔的有效性。
[0050]另一方面，現(xiàn)有的干法刻蝕技術(shù)在橫向上的刻蝕主要是通過(guò)化學(xué)刻蝕作用，而本申請(qǐng)中，以等離子體物理刻蝕轟擊為主，化學(xué)刻蝕為輔，通過(guò)較強(qiáng)的等離子體物理轟擊作用控制待刻蝕過(guò)孔的坡度角，保證待刻蝕過(guò)孔的有效性。
[0051]本實(shí)施例，設(shè)置刻蝕窗口的小于待刻蝕過(guò)孔的開口，由于較強(qiáng)的等離子體物理轟擊作用，光刻膠層的刻蝕窗口會(huì)逐漸擴(kuò)大，這樣，受到縱向上等離子體物理轟擊刻蝕的絕緣層區(qū)域是隨著刻蝕窗口逐漸擴(kuò)大而擴(kuò)大，被刻蝕的絕緣層區(qū)域在刻蝕時(shí)間上不同步，使得刻蝕深度形成梯度差，從而形成較好的坡度角，避免底切問(wèn)題的發(fā)生。
[0052]步驟S13:進(jìn)行光刻膠灰化處理以及去靜電處理。
[0053]上述刻蝕過(guò)程完成后，進(jìn)行光刻膠灰化處理以去除光刻膠層。本實(shí)施例中，所述灰化處理為:在功率為450W-650W、壓強(qiáng)為10Pa-20Pa條件下通入氧氣，氧氣的流量為250sccm_350sccmo
[0054]在步驟S12中由于光刻膠受到了較大的離子轟擊，刻蝕過(guò)程完成，反應(yīng)冷卻后，光刻膠表面會(huì)有離子注入并會(huì)附著一些刻蝕過(guò)程中生成的產(chǎn)物，從而導(dǎo)致光刻膠不易去除。而氧氣生成的陽(yáng)離子可以軟化光刻膠、并可以和所述產(chǎn)物結(jié)合使其揮發(fā)，可以快速的去除光刻膠層。
[0055]通過(guò)去除靜電處理，去除基板與刻蝕裝置的裝載平臺(tái)之間的靜電，防止由于二者之間的靜電吸附作用導(dǎo)致的碎片問(wèn)題的發(fā)生。本實(shí)施例所述去除靜電處理為:在功率為150W-200W、壓強(qiáng)為10Pa-20Pa條件下通入氧氣，氧氣的流量為250sccm-350sccm。
[0056]最后，參考圖5，由于生成的過(guò)孔具有加好的坡度角，在過(guò)孔內(nèi)生成金屬層25時(shí)，避免了金屬層25跨斷，無(wú)法實(shí)現(xiàn)過(guò)孔搭接的問(wèn)題。
[0057]另外，采用本實(shí)施例刻蝕方法與采用一般刻蝕方法做刻蝕實(shí)驗(yàn)對(duì)照，各參數(shù)取值如表1所示:
[0058]表1
【權(quán)利要求】
1.一種用于疊層絕緣薄膜的刻蝕方法，其特征在于，包括: 在最外層絕緣層的表面形成具有刻蝕窗口的掩膜層； 以等離子體物理轟擊刻蝕為主、化學(xué)刻蝕為輔對(duì)所述刻蝕窗口進(jìn)行刻蝕，形成過(guò)孔； 去除所述掩膜層，并進(jìn)行去靜電處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，所述以等離子體物理轟擊刻蝕為主、化學(xué)刻蝕為輔對(duì)所述刻蝕窗口進(jìn)行刻蝕為: 在預(yù)設(shè)壓強(qiáng)及功率下，采用氟基氣體以及氦氣對(duì)所述刻蝕窗口進(jìn)行刻蝕，形成過(guò)孔； 其中，氟基氣體流量范圍為100SCCm-150SCCm，包括端點(diǎn)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的刻蝕方法，其特征在于，所述氦氣的流量范圍為250sccm-350sccm,包括端點(diǎn)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，對(duì)所述刻蝕窗口刻蝕時(shí)通入氧氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的刻蝕方法，其特征在于，所述氦氣與氧氣的流量比大于4:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，所述壓強(qiáng)范圍為3Pa_10Pa，包括端點(diǎn)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，所述功率的范圍為1000W-1600W，包括端點(diǎn)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，所述掩膜層為光刻膠層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，所述氟基氣體為SF6。
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK103489757SQ201310486173
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】阮文中, 陳建榮, 任思雨, 于春崎, 胡君文, 何基強(qiáng) 申請(qǐng)人:信利半導(dǎo)體有限公司