專利名稱：介電層的蝕刻制程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種蝕刻制程，特別有關(guān)于一種介電層的蝕刻制程，以增加蝕刻制程的穩(wěn)定度，并降低離子轟擊現(xiàn)象所產(chǎn)生的破壞。
眾所周知，在半導(dǎo)體制程中，干蝕刻制程主要是利用電漿所產(chǎn)生的離子轟擊(ion bombardment)現(xiàn)象來進(jìn)行非等向性蝕刻，以使垂直方向的蝕刻速率遠(yuǎn)大于橫向的蝕刻速率。目前對氧化硅、氮化硅或一般介電層所進(jìn)行的干蝕刻制程，大多使用含有氟化碳的電漿來執(zhí)行，其中電漿內(nèi)的氟原子會與硅原子進(jìn)行蝕刻反應(yīng)，而電漿中的碳原子會與硅原子進(jìn)行高分子反應(yīng)，因此電漿蝕刻可謂是蝕刻反應(yīng)與高分子反應(yīng)所構(gòu)成。只要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整氟化碳電漿對薄膜的離子轟擊強度與高分子生成量，便可以獲得較佳的蝕刻率、蝕刻選擇比。其主要缺陷在于強烈的離子轟擊會破壞薄膜或硅基材的結(jié)構(gòu)與電性，尤其隨著半導(dǎo)體組件的積集度提高與尺寸縮小，電漿所產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象會益加嚴(yán)重。
參閱

圖1-圖4所示，傳統(tǒng)技術(shù)提出一種富高分子(polymer-rich)的電漿蝕刻制程來制作側(cè)壁子(spacer)。如圖1所示，在硅基底10表面的預(yù)定區(qū)域上包含有一閘極絕緣層12以及一閘極層14，通過沉積、微影、蝕刻等制程所定義形成的圖案。傳統(tǒng)的制作側(cè)壁子的方式，是先于硅基底10表面上形成一介電層16，可由氧化硅或氮化硅所構(gòu)成，以覆蓋住閘極層14、閘極絕緣層12以及硅基底10的曝露表面。
然后，如圖2所示，進(jìn)行一富高分子的電漿蝕刻制程，通過調(diào)降氟化碳電漿的F/C原子比例，可使電漿蝕刻過程比較傾向于形成高分子。如此一來，當(dāng)位于閘極層14頂部與硅基底10表面的介電層16被蝕刻去除之后，整個硅基底10表面上會沉積有一高分子薄膜18。
最后，如圖3所示，進(jìn)行一濕蝕刻制程，將硅基底10浸泡于蝕刻溶液中，如緩沖氧化蝕刻溶液(BOE)或氫氟酸(HF，DHF)，通過化學(xué)反應(yīng)將高分子薄膜18去除，而殘留于閘極層14側(cè)壁的介電層16則成為一側(cè)壁子結(jié)構(gòu)。
該傳統(tǒng)蝕刻方法可以通過高分子薄膜18的沉積，來減少電漿蝕刻過程中離子轟擊對硅基底10與介電層16的破壞，以確保硅基底10與介電層16的結(jié)構(gòu)與電性品質(zhì)。其主要缺陷在于高分子薄膜18的沉積厚度約為150-200A，僅以一般的蝕刻溶液并無法確保高分子薄膜18的去除效果，因此仍將有部分高分子薄膜18會殘留，如圖4所示。若是通過增加蝕刻溶液的濃度或是延長浸泡時間去除高分子薄膜18，則會有蝕刻終點不易控制、制程成本增加以及延長整個制作時間等問題發(fā)生。
本發(fā)明的目的在于提出一種介電層的蝕刻制程，通過額外的氧電漿處理減少高分子薄膜的沉積厚度，以確保后續(xù)蝕刻制程對高分子薄膜的去除目的。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種介電層的蝕刻制程，其特征在于它包括如下步驟(1)提供一硅基底，其表面上覆蓋有一介電層；(2)對該介電層進(jìn)行一富高分子的電漿蝕刻制程，以去除掉部分的該介電層，并于該介電層與硅基底的曝露表面上形成一高分子薄膜；(3)對該高分子薄膜進(jìn)行一氧電漿處理；(4)進(jìn)行一濕蝕刻制程，以將該高分子薄膜完全去除。
該富高分子的電漿蝕刻制程是以一氟甲烷與氧氣為主要的反應(yīng)氣體的處理。該氧電漿處理是以氧氣與氬氣為主要的反應(yīng)氣體的處理。該氧電漿處理的溫度范圍為200℃-300℃。該氧電漿處理使該高分子薄膜的厚度變薄。該濕蝕刻制程是將該硅基底浸泡于緩沖氧化蝕刻溶劑中。該介電層是由下列的任一種介電材質(zhì)所構(gòu)成氧化硅、氮化硅或氧化硅/氮化硅/氧化硅結(jié)構(gòu)。該硅基底表面上包含有一閘極絕緣層，一閘極層是定義形成于該閘極絕緣層表面上，該介電層硅覆蓋于該閘極層與硅基底的曝露表面上。該富高分子電漿蝕刻制程，是將該閘極層頂部的介電層去除，且將該硅基底上的部分介電層去除，以使該介電層殘留于閘極層的側(cè)壁上。該富高分子電漿蝕刻制程，是使該高分子薄膜形成于該閘極層頂部、該閘極層側(cè)壁的介電層表面上以及該硅基底表面所殘留的該介電層表面上。該濕蝕刻制程是將殘留于該硅基底的介電層完全去除。
本發(fā)明的主要優(yōu)點是通過富高分子的電漿蝕刻制程去除第二介電層，并額外利用氧電漿處理高分子薄膜，除了可以增加蝕刻終點的穩(wěn)定度，并降低離子轟擊現(xiàn)象所產(chǎn)生的破壞之外，更可以確保后續(xù)的濕蝕刻制程可完全去除高分子薄膜及硅基底表面的第一介電層的效果；不僅能應(yīng)用在側(cè)壁子的制作上，也可以應(yīng)用在自我對準(zhǔn)硅化物的阻障區(qū)的蝕刻制程中，以及EPROM或EEPROM或FLASH等產(chǎn)品的氧化硅/氮化硅/氧化硅結(jié)構(gòu)的制作上。
下面結(jié)合較佳實施例和附圖進(jìn)一步說明。
圖1-圖4是傳統(tǒng)側(cè)壁子的制作方法的示意圖。
圖5-圖9是本發(fā)明側(cè)壁子的制作方法的示意圖。
參閱圖5-圖9，本發(fā)明側(cè)壁子的制作方法包括如下步驟如圖5所示，在硅基底20表面的預(yù)定區(qū)域上包含有一閘極絕緣層22以及一閘極層24，是通過沉積、微影、蝕刻等制程所定義形成的圖案。
如圖6所示，本發(fā)明的制作側(cè)壁子的方式是先于硅基底20表面上形成一第一介電層26，是由氧化硅所構(gòu)成，以覆蓋位閘極層24、閘極絕緣層22以及硅基底20的曝露表面。然后在第一介電層26的表面上沉積一第二介電層28，是由氮化硅所構(gòu)成；如圖7所示，接著進(jìn)行一富高分子的電漿蝕刻制程，其操作參數(shù)為高電壓為60-70mt、低操作功率、以一氟甲烷(CH3F)、氧氣(O2)為主要反應(yīng)氣體，通過調(diào)整一氟甲烷與氧氣比例、控制適當(dāng)?shù)奈g刻時間，可使電漿蝕刻過程比較傾向于形成高分子。如此一來，當(dāng)位于閘極層24頂部的第二介電層28與第一介電層26被蝕刻去除時，位于硅基底20表面的第二介電層28被蝕刻去除之后，硅基底20表面所殘留的第一介電層26上閘極層24側(cè)壁的第二介電層26上、以及間極層24頂部均會沉積有一高分子薄膜30，厚度約為150-200A；如圖8所示，接著，對高分子薄膜30進(jìn)行一氧電漿處理，其操作參數(shù)為高溫達(dá)250-270℃、低操作功率、以氧氣與氬氣為主要反應(yīng)氣體，便可以破壞高分子薄膜30的表面結(jié)構(gòu)，形成一結(jié)構(gòu)較為松散的高分子薄膜30，以便后續(xù)去除高分子薄膜30及硅基底20表面所殘留的第一介電層26，由于氧電漿處理所產(chǎn)生的離子轟擊現(xiàn)象的破壞較小，故本發(fā)明較佳的方式乃選擇采用氧電漿處理；最后，如圖9所示，進(jìn)行一濕蝕刻制程，是將硅基底20浸泡于一蝕刻溶液中，如緩沖氧化蝕刻溶劑(BOE)，通過化學(xué)反應(yīng)將殘余的高分子薄膜30及硅基底20表面所殘留的第一介電層26去除，而殘留于閘極層24側(cè)壁的第一介電層26與第二介電層28則成為一側(cè)壁子結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明通過富高分子的電漿蝕刻制程去除第二介電層28，并額外利用氧電漿處理高分子薄膜30，除了可以增加蝕刻終點的穩(wěn)定度，并降低離子轟擊現(xiàn)象所產(chǎn)生的破壞之外，更可以確保后續(xù)的濕蝕刻制程可完全去除高分子薄膜30及硅基底20表面的第一介電層26的效果。
除此之外，本發(fā)明的介電層的蝕刻制程不僅能應(yīng)用在側(cè)壁子的制作上，也可以應(yīng)用在自我對準(zhǔn)硅化物的阻障區(qū)的蝕刻制程中，以及EPROM或EEPROM或FLASH等產(chǎn)品的ONO(氧化硅/氮化硅/氧化硅)結(jié)構(gòu)的制作上。
雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，所作的更動與潤飾，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種介電層的蝕刻制程，其特征在于它包括如下步驟(1)提供一硅基底，其表面上覆蓋有一介電層；(2)對該介電層進(jìn)行一富高分子的電漿蝕刻制程，以去除掉部分的該介電層，并于該介電層與硅基底的曝露表面上形成一高分子薄膜；(3)對該高分子薄膜進(jìn)行一氧電漿處理；(4)進(jìn)行一濕蝕刻制程，以將該高分子薄膜完全去除。
2.如權(quán)利要求1所述的介電層的蝕刻制程，其特征在于該富高分子的電漿蝕刻制程是以一氟甲烷與氧氣為主要的反應(yīng)氣體的處理。
3.如權(quán)利要求1所述的介電層的蝕刻制程，其特征在于該氧電漿處理是以氧氣與氬氣為主要的反應(yīng)氣體的處理。
4.如權(quán)利要求1所述的介電層的蝕刻制程，其特征在于該氧電漿處理的溫度范圍為200℃-300℃。
5.如權(quán)利要求1所述的介電層的蝕刻制程，其特征在于該氧電漿處理使該高分子薄膜的厚度變薄。
6.如權(quán)利要求1所述的介電層的蝕刻制程，其特征在于該濕蝕刻制程是將該硅基底浸泡于緩沖氧化蝕刻溶劑中。
7.如權(quán)利要求1所述的介電層的蝕刻制程，其特征在于該介電層是由下列的任一種介電材質(zhì)所構(gòu)成氧化硅、氮化硅或氧化硅/氮化硅/氧化硅結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的介電層的蝕刻制程，其特征在于該硅基底表面上包含有一閘極絕緣層，一閘極層是定義形成于該閘極絕緣層表面上，該介電層覆蓋于該閘極層與硅基底的曝露表面上。
9.如權(quán)利要求1所述的介電層的蝕刻制程，其特征在于該富高分子電漿蝕刻制程，是將該閘極層頂部的介電層去除，且將該硅基底上的部分介電層去除，以使該介電層殘留于該閘極層的側(cè)壁上。
10.如權(quán)利要求1所述的介電層的蝕刻制程，其特征在于該富高分子電漿蝕刻制程，是使該高分子薄膜形成于該閘極層頂部、該閘極層側(cè)壁的介電層表面上以及該硅基底表面所殘留的介電層表面上。
11.如權(quán)利要求1所述的介電層的蝕刻制程，其特征在于該濕蝕刻制程是將殘留于該硅基底的介電層完全去除。
全文摘要
一種介電層的蝕刻制程,是對一硅基底表面的一介電層進(jìn)行一富高分子的電漿蝕刻制程,以去除掉部分的介電層,并于介電層與硅基底的曝露表面上形成高分子薄膜;對高分子薄膜進(jìn)行氧電漿處理,以使其結(jié)構(gòu)松散;最后進(jìn)行濕蝕刻制程,將高分子薄膜完全去除,并同時去除掉殘留在硅基底表面的介電層。通過富高分子的電漿蝕刻制程去除第二介電層,并額外利用氧電漿處理高分子薄膜,增加蝕刻終點的穩(wěn)定度,并降低離子轟擊現(xiàn)象所產(chǎn)生的破壞,確保后續(xù)的濕蝕刻制程可完全去除第一介電層的效果。
文檔編號H01L21/3065GK1388571SQ0111833
公開日2003年1月1日 申請日期2001年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月24日
發(fā)明者陳永修, 張欣怡, 黃于玲 申請人:矽統(tǒng)科技股份有限公司