專(zhuān)利名稱(chēng)：雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路向深亞微米尺寸發(fā)展，器件尺寸的縮小使得金屬導(dǎo)線(xiàn) 的電阻值上升，同時(shí)寄生電容效應(yīng)變得愈發(fā)嚴(yán)重。近年來(lái)，通過(guò)在集成 電路中制作具有高可靠度和低成本的內(nèi)連線(xiàn)，即使用低介電常數(shù)的介電 層及低電阻值的金屬材料的雙鑲嵌工藝，來(lái)降低金屬導(dǎo)線(xiàn)的電阻值及器 件內(nèi)的寄生電容效應(yīng)。
以通孔優(yōu)先(via first)方式為例，當(dāng)前，形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的步 驟包括如圖l所示，提供半導(dǎo)體基底IO,所述半導(dǎo)體基底10具有順 序形成的刻蝕停止層20和介質(zhì)層30;如圖2所示，在所述介質(zhì)層30 上順序形成第一抗反射層40和具有第一圖形52的抗蝕劑層50;如圖3 所示，以所述具有第一圖形52的抗蝕劑層50為掩膜，順序圖形化所述 第一抗反射層40、介質(zhì)層30和部分刻蝕停止層20,以形成第一鑲嵌圖 形32;如圖4所示，去除具有第一圖形52的抗蝕劑層50和第一抗反射 層40;如圖5所示，在已形成第一鑲嵌圖形32的半導(dǎo)體基底10上順序 形成第二抗反射層60和具有第二圖形72的抗蝕劑層70;如圖6所示， 以所述具有第二圖形72的抗蝕劑層70為掩膜，順序圖形化所述第二抗 反射層60和介質(zhì)層30,以形成第二鑲嵌圖形34;如圖7所示，去除具 有第二圖形72的抗蝕劑層70、第二抗反射層60以及所述第二抗反射 60層覆蓋的刻蝕停止層20。
但是，實(shí)際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，如圖8所示，應(yīng)用此方法形成的具有第二圖形 72的抗蝕劑層70的圖案間通常具有聚合物塊狀凸起及/或側(cè)壁結(jié)構(gòu)缺陷
80,繼而導(dǎo)致后續(xù)形成的溝槽圖形偏離設(shè)計(jì)尺寸，業(yè)界通常將此現(xiàn)象歸 結(jié)為抗蝕劑層中毒現(xiàn)象引起的。
如何減少抗蝕劑層中毒現(xiàn)象的發(fā)生，歷來(lái)為業(yè)界所重視。通常，通過(guò) 形成阻擋層，繼而利用所述阻擋層阻止介質(zhì)層與抗蝕劑的直接接觸，以
控制抗蝕劑中毒現(xiàn)象的發(fā)生。詳見(jiàn)2005年8月17日公開(kāi)的公告號(hào)為 "CN1215551C，，以及2006年10月11日公開(kāi)的公告號(hào)為"CN1279603C，，的 中國(guó)專(zhuān)利。即現(xiàn)有方法中為阻止抗蝕劑中毒現(xiàn)象的發(fā)生，通常需引入附 加工藝及結(jié)構(gòu)，致使器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，可減少抗蝕劑層中毒現(xiàn)象 的發(fā)生。
本發(fā)明提供的一種雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，包括
提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底具有順序形成的刻蝕停止層和介
質(zhì)層；
在所述介質(zhì)層上順序形成第 一抗反射層和具有第 一 圖形的抗蝕劑
層；
以所述具有第 一 圖形的抗蝕劑層為掩膜，順序圖形化所述第 一抗反 射層、介質(zhì)層和部分刻蝕停止層，以形成第一鑲嵌圖形；
去除具有第 一 圖形的抗蝕劑層和第 一抗反射層；
對(duì)已形成第 一鑲嵌圖形的半導(dǎo)體基底執(zhí)行高密度等離子體氧化操
作；
在已經(jīng)歷所述氧化操作的半導(dǎo)體基底上順序形成第二抗反射層和 具有第二圖形的抗蝕劑層；
以所述具有第二圖形的抗蝕劑層為掩膜，順序圖形化所述第二抗反 射層和介質(zhì)層，以形成第二鑲嵌圖形；
去除具有第二圖形的抗蝕劑層、第二抗反射層以及所述第二抗反射層覆蓋的刻蝕停止層。
可選地，所述刻蝕停止層材料包含氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或碳 氧化硅中的一種或其組合；可選地，在形成第二抗反射層后，形成具有
第二圖形的抗蝕劑層之前，還包含氧化操作；可選地，所述氧化操作在 氧氣氣氛下進(jìn)行；可選地，RF解離功率范圍為0W;可選地，氧氣的流 速范圍為200 ~ 300sccm。
本發(fā)明提供的一種雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，包括
提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底具有順序形成的刻蝕停止層和介
質(zhì)層；
在所述介質(zhì)層上順序形成第一抗反射層和具有第一圖形的抗蝕劑
層；
以所述具有第 一 圖形的抗蝕劑層為掩膜，順序圖形化所述第 一抗反
射層、介質(zhì)層和部分刻蝕停止層，以形成第一鑲嵌圖形；
去除具有第 一 圖形的抗蝕劑層和第 一抗反射層；
在已形成第 一鑲嵌圖形的半導(dǎo)體基底上形成第二抗反射層；
對(duì)已形成第二抗反射層的半導(dǎo)體基底執(zhí)行氧化操作；
在已經(jīng)歷氧化操作的半導(dǎo)體基底上形成具有第二圖形的抗蝕劑層；
以所述具有第二圖形的抗蝕劑層為掩膜，順序圖形化所述第二抗反 射層和介質(zhì)層，以形成第二鑲嵌圖形；
去除具有第二圖形的抗蝕劑層、第二抗反射層以及所述第二抗反射 層覆蓋的刻蝕停止層。
可選地，所述刻蝕停止層材料包含氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或碳 氧化硅中的一種或其組合；可選地，所述氧化操:作在氧氣氣氛下進(jìn)行； 可選地，所述氧化操作利用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積工藝進(jìn)行；可 選地，RF解離功率范圍為冊(cè)；可選地，氧氣的流速范圍為200 300sccm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，通過(guò)在第 一鑲嵌圖形形成之后、 第二抗反射層形成之前，增加高密度等離子體氧化步驟，以減少圖形化 部分所述刻蝕停止層時(shí)產(chǎn)生的堿性氣體的含量，繼而減少擴(kuò)散到第二抗 反射層中的堿性成分的含量，進(jìn)而使減少抗蝕劑中毒現(xiàn)象的發(fā)生成為可
能；
本發(fā)明提供的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法的可選方式，通過(guò)在第二抗反射層 形成之后，具有第二圖形的抗蝕劑層形成之前，增加氧化步驟，以減少 圖形化部分所述刻蝕停止層時(shí)產(chǎn)生的堿性成分?jǐn)U散到第二抗反射層中的 含量，進(jìn)而使減少抗蝕劑中毒現(xiàn)象的發(fā)生成為可能；
本發(fā)明提供的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，通過(guò)在第二抗反射層形成之后， 具有第二圖形的抗蝕劑層形成之前，增加氧化步驟，以減少圖形化部分 所述刻蝕停止層時(shí)產(chǎn)生的堿性成分?jǐn)U散到第二抗反射層中的含量，進(jìn)而 使減少抗蝕劑中毒現(xiàn)象的發(fā)生成為可能。


圖1為說(shuō)明現(xiàn)有方法中半導(dǎo)體基底的結(jié)構(gòu)示意圖2為說(shuō)明現(xiàn)有方法中在半導(dǎo)體基底上順序形成第一抗反射層和具 有第一圖形的抗蝕劑層后的結(jié)構(gòu)示意圖3為說(shuō)明現(xiàn)有方法中在半導(dǎo)體基底上形成第一鑲嵌圖形后的結(jié)構(gòu) 示意圖4為說(shuō)明現(xiàn)有方法中具有第一鑲嵌圖形的半導(dǎo)體基底的結(jié)構(gòu)示意
圖5為說(shuō)明現(xiàn)有方法中在已形成第一鑲嵌圖形的半導(dǎo)體基底上順序 形成第二抗反射層和具有第二圖形的抗蝕劑層后的結(jié)構(gòu)示意圖6為說(shuō)明現(xiàn)有方法中在半導(dǎo)體基底上形成第二鑲嵌圖形后的結(jié)構(gòu) 示意圖7為說(shuō)明現(xiàn)有方法中具有第二鑲嵌圖形的半導(dǎo)體基底的結(jié)構(gòu)示意
圖8為說(shuō)明利用現(xiàn)有方法形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)時(shí)產(chǎn)生的抗蝕劑中毒缺陷
的結(jié)構(gòu)示意圖9為說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施例的形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的流程示意圖IO為說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體基底的結(jié)構(gòu)示意圖11為說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的在半導(dǎo)體基底上順序形成第一抗反射
層和具有第 一 圖形的抗蝕劑層后的結(jié)構(gòu)示意圖12為說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的在半導(dǎo)體基底上形成第一鑲嵌圖形后 的結(jié)構(gòu)示意圖13為說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的具有第一鑲嵌圖形的半導(dǎo)體基底的結(jié) 構(gòu)示意圖14為說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施例的經(jīng)歷高密度等離子體氧化過(guò)程的 具有第 一鑲嵌圖形的半導(dǎo)體基底的結(jié)構(gòu)示意圖15為說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施例的在已形成第一鑲嵌圖形的半導(dǎo)體 基底上順序形成第二抗反射層和具有第二圖形的抗蝕劑層后的結(jié)構(gòu)示 意圖16為說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施例的在半導(dǎo)體基底上形成第二鑲嵌圖 形后的結(jié)構(gòu)示意圖17為說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施例的具有第二鑲嵌圖形的半導(dǎo)體基底 的結(jié)構(gòu)示意圖18為說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施例的在已形成第一鑲嵌圖形的半導(dǎo)體 基底上形成第二抗反射層后的結(jié)構(gòu)示意圖19為說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施例的經(jīng)歷氧化過(guò)程的形成有第二抗反 射層后的半導(dǎo)體基底的結(jié)構(gòu)示意圖20為說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施例的形成具有第二圖形的抗蝕劑層后 的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
盡管下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明 而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列的描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本 領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛教導(dǎo)，而并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。
為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì) 描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混 亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開(kāi)發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí) 現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個(gè)實(shí) 施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開(kāi)發(fā)工作可能是復(fù)雜和
規(guī)工作。
在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下列 說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均 采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方便、明晰地輔助 說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
實(shí)際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，在雙鑲嵌制程中，完成第一鑲嵌圖形后，在形成具 有第二鑲嵌圖形的抗蝕劑層時(shí)，通常存在抗蝕劑中毒現(xiàn)象，如何減少所 述抗蝕劑中毒現(xiàn)象的發(fā)生，成為本發(fā)明解決的主要問(wèn)題。
本發(fā)明的發(fā)明人分析后認(rèn)為，導(dǎo)致所述抗蝕劑中毒現(xiàn)象發(fā)生的原因
在于在形成第一鑲嵌圖形時(shí)，通常需在圖形化介質(zhì)層后，再過(guò)刻蝕部 分刻蝕停止層，以?xún)?yōu)化第一鑲嵌圖形的圖形化效果；但是，通常，所述 刻蝕停止層材料為氮化硅(SiN)或碳摻雜的氮化硅(SiCN)，形成所述 刻蝕停止層的材料中包含氨氣等堿性物質(zhì)，使形成的所述刻蝕停止層中 包含不飽和胺基，如NH-或冊(cè)2-等；形成所述第一鑲嵌圖形后，通常需 在具有所述第一鑲嵌圖形的基底上形成第二抗反射層，繼而在所述第二
抗反射層上形成具有第二鑲嵌圖形的抗蝕劑層；具有第二鑲嵌圖形的抗 蝕劑層通過(guò)所述抗蝕劑層的曝光操作形成，即通過(guò)去除曝光后的第二鑲
嵌圖形內(nèi)的抗蝕劑層，形成具有第二鑲嵌圖形的抗蝕劑層；由于，所述 不飽和胺基呈堿性，且所述不飽和胺基易在所述第二抗反射層內(nèi)形成擴(kuò) 散，而曝光后的抗蝕劑層呈酸性，擴(kuò)散至所述第二抗反射層表面的不飽 和胺基將中和部分曝光后的抗蝕劑層，而改變所述抗蝕劑層的曝光圖 形，進(jìn)而導(dǎo)致抗蝕劑層圖形偏離設(shè)計(jì)值。
本發(fā)明的發(fā)明人分析后認(rèn)為，減少擴(kuò)散至第二抗反射層表面的堿性 成分的含量成為減小抗蝕劑中毒現(xiàn)象發(fā)生的指導(dǎo)方向。
本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)歷分析與實(shí)踐后，提供了一種雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方 法，可減少雙鑲嵌制程中抗蝕劑中毒現(xiàn)象的發(fā)生。
如圖9所示，應(yīng)用本發(fā)明提供的方法，形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的步驟包括 提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底具有順序形成的刻蝕停止層和介質(zhì)層； 在所述介質(zhì)層上順序形成第一抗反射層和具有第一圖形的抗蝕劑層；以 所述具有第 一 圖形的抗蝕劑層為掩膜，順序圖形化所述第 一抗反射層、 介質(zhì)層和部分刻蝕停止層，以形成第一鑲嵌圖形；去除具有第一圖形的 抗蝕劑層和第一抗反射層；對(duì)已形成第一鑲嵌圖形的半導(dǎo)體基底執(zhí)行高 密度等離子體氧化操作；在已經(jīng)歷所述氧化操作的半導(dǎo)體基底上順序形 成第二抗反射層和具有第二圖形的抗蝕劑層；以所述具有第二圖形的抗 蝕劑層為掩膜，順序圖形化所述第二抗反射層和介質(zhì)層，以形成第二鑲 嵌圖形；去除具有第二圖形的抗蝕劑層、第二抗反射層以及所述第二抗 反射層覆蓋的刻蝕停止層。
應(yīng)用本發(fā)明提供的方法，形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的具體步驟包括 步驟9Q1:如圖1G所示，提供半導(dǎo)體基底10Q,所述半導(dǎo)體基底100具 有順序形成的刻蝕停止層2 0 0和介質(zhì)層300。在半導(dǎo)體襯底(substrate)上定義器件有源區(qū)并完成淺溝槽隔離、 繼而形成柵極結(jié)構(gòu)及源區(qū)和漏區(qū)、進(jìn)而順序沉積刻蝕停止層和第一介質(zhì) 層(即金屬前介質(zhì)層，PMD)后，形成半導(dǎo)體基底。
此外，在半導(dǎo)體襯底上定義器件有源區(qū)并完成淺溝槽隔離、繼而形 成柵極結(jié)構(gòu)及源區(qū)和漏區(qū)、進(jìn)而順序沉積刻蝕停止層和第一介質(zhì)層后， 繼續(xù)形成第一層通孔和溝槽及第一金屬層；繼而，沉積第二介質(zhì)層后， 仍可形成半導(dǎo)體基底。
可擴(kuò)展地，在沉積第N-l介質(zhì)層后，繼續(xù)形成第N-l層通孔和溝槽及 第N-l金屬層后，繼續(xù)沉積第N介質(zhì)層后，形成半導(dǎo)體基底。
顯然，所述半導(dǎo)體基底中包含的介質(zhì)層的數(shù)目N可為任意自然數(shù)，如 1、 3、 5、 7或9等，所述半導(dǎo)體基底中包含的介質(zhì)層的具體數(shù)目根據(jù)產(chǎn)品 要求確定。
所述金屬前介質(zhì)層覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)及源區(qū)和漏區(qū)，并填滿(mǎn)位于所述 柵極結(jié)構(gòu)間的線(xiàn)縫；所述柵極結(jié)構(gòu)包含柵極、環(huán)繞柵極的側(cè)墻及柵氧化 層。所述柵極結(jié)構(gòu)還可包含覆蓋所述柵極和側(cè)墻的阻擋層。
多晶或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺(SiGe),也可以是絕緣體上硅(SOI)。 所述刻蝕停止層200材料包含氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或碳氧化硅
中的一種或其組合。上述阻擋層可作為所述刻蝕停止層。
所述介質(zhì)層300包含二氧化硅(USG)、摻雜的二氧化硅，如硼硅玻璃 (BSG)、磷硅玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)及氟硅玻璃(FSG)，
以及低介電常數(shù)材料，如BD、 coral。
化學(xué)氣相淀積(PECVD)、高密度等離子體化學(xué)氣相淀積(HDPCVD)及低 壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)中的一種。
步驟902:如圖11所示，在所述介質(zhì)層300上順序形成第一抗反射層320 和具有第一圖形342的抗蝕劑層340。
實(shí)踐中，形成所述具有第一圖形342的抗蝕劑層340的過(guò)程包含抗蝕劑 層的涂覆、烘干、光刻、曝光及^^測(cè)等步驟，相關(guān)工藝可應(yīng)用各種傳統(tǒng) 的方法，應(yīng)用的所述抗蝕劑層可選用任何可應(yīng)用于半導(dǎo)體制程中的抗蝕 劑材料，在此均不再贅述。
所述4元反射層320才才泮?？砂珼UO (Deep Ultraviolet Absorbing Oxide,深紫外光吸收氧化物)。形成所述抗反射層320的方法可釆用旋 涂工藝。
對(duì)于通孔優(yōu)先的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方式，所述第一圖形342為通孔圖形； 對(duì)于溝槽優(yōu)先的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方式，所述第一圖形342為溝槽圖形。
步驟903:如圖12所示，以所述具有第一圖形342的抗蝕劑層340為掩 膜，順序圖形化所述第一抗反射層320、介質(zhì)層300和部分刻蝕停止層200, 以形成第一鑲嵌圖形302。
所述第一鑲嵌圖形302即在所述介質(zhì)層內(nèi)形成的第一圖形342。
步驟904:如圖13所示，去除具有第一圖形342的抗蝕劑層340和第一 抗反射層320。
可利用氧氣灰化法去除所述抗蝕劑層340和第一抗反射層320。 步驟905:如圖14所示，對(duì)已形成第一鑲嵌圖形302的半導(dǎo)體基底執(zhí)行 高密度等離子體氧化操作。
本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)為，在形成第 一 鑲嵌圖形3 0 2過(guò)程中涉及圖形化部 分刻蝕停止層200的操作，由于所述刻蝕停止層200的材料組成中多包含 氮化物，而形成所述氮化物的反應(yīng)物多包含堿性成分(胺基)，所述堿 性成分在經(jīng)歷圖形化部分刻蝕停止層200的操作后，易暴露于所述刻蝕停 止層200表面，繼而，在后續(xù)形成第二抗反射層360和具有第二圖形382的 抗蝕劑層380時(shí)，所述堿性成分易經(jīng)由所述第二抗反射層360擴(kuò)散而導(dǎo)致
所述抗蝕劑層38 O具有的第二圖形382偏離設(shè)計(jì)值，即所述^ 咸性成分易造 成抗蝕劑中毒現(xiàn)象的發(fā)生；為去除圖形化部分刻蝕停止層20O時(shí)產(chǎn)生的堿 性成分，可對(duì)已形成第 一鑲嵌圖形3 0 2的半導(dǎo)體基底1G 0執(zhí)行氧化操作， 以降低后續(xù)經(jīng)由所述第二抗反射層36 O擴(kuò)散的堿性成分的含量，進(jìn)而減少 抗蝕劑中毒現(xiàn)象的發(fā)生。
所述氧化操作在氧氣氣氛下進(jìn)行。由于形成第 一鑲嵌圖形302操作使 得部分刻蝕停止層200表面得以暴露，因此氧氣需經(jīng)由具有一定深寬比的 第 一鑲嵌圖形302方可到達(dá)所述刻蝕停止層200表面；為更好地降低暴露 于所述刻蝕停止層200表面的堿性成分的含量，所述氧化操作利用高密度 等離子體(HDP)化學(xué)氣相淀積工藝進(jìn)行。經(jīng)歷所述氧化操作后獲得表面 具有減少的胺基的半導(dǎo)體基底102、介質(zhì)層202和刻蝕停止層304。
涉及的工藝參數(shù)包括反應(yīng)腔內(nèi)壓力范圍為l ~ 10mTorr;頂部RF功率 范圍為7000 ~ 9000W;側(cè)向RF功率范圍為7000 ~ 9000W; RF解離(Bias) 功率為OW,可減少所述氧化操作對(duì)已形成第 一鑲嵌圖形302的半導(dǎo)體基體 的損傷；反應(yīng)腔內(nèi)溫度范圍為300 500攝氏度；反應(yīng)腔內(nèi)內(nèi)冷卻環(huán)中壓 力范圍為8 12毫米汞柱(torr),優(yōu)選為10torr;反應(yīng)腔內(nèi)外冷卻環(huán)中 壓力范圍為10 14毫米汞柱(torr)，優(yōu)選為12torr;氧氣的流速范圍為 200 ~ 300sccm。
步驟906:如圖15所示，在已經(jīng)歷所述氧化操作的半導(dǎo)體基底102上順 序形成第二抗反射層360和具有第二圖形382的抗蝕劑層380。
所述抗反射層360材泮?？砂珼UO (Deep Ultraviolet Absorbing Oxide,深紫外光吸收氧化物)。形成所述抗反射層360的方法可采用旋 涂工藝。形成所述具有第二圖形382的抗蝕劑層380的過(guò)程包含抗蝕劑層 的涂覆、烘干、光刻、曝光及檢測(cè)等步驟，相關(guān)工藝可應(yīng)用各種傳統(tǒng)的材料。對(duì)于通孔優(yōu)先的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方式，所述第二圖形382為溝槽圖形； 對(duì)于溝槽優(yōu)先的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方式，所述第二圖形382為通孔圖形。
步驟907:如圖16所示，以所述具有第二圖形382的抗蝕劑層380為掩 膜，順序圖形化所述第二抗反射層360和介質(zhì)層304，以形成第二鑲嵌圖 形306。
所述第二鑲嵌圖形306即在所述介質(zhì)層304內(nèi)形成的第二圖形382。
步驟908:如圖17所示，去除具有第二圖形382的抗蝕劑層380、第二 抗反射層3 6 0以及所述第二抗反射層3 6 O覆蓋的刻蝕停止層202。
可利用氧氣灰化法去除所述抗蝕劑層380和第二抗反射層360?？蛇x用 四氟化碳(CF4)去除所述刻蝕停止層360。
特別地，對(duì)已形成第二抗反射層360的半導(dǎo)體基底102執(zhí)行氧化操作， 可進(jìn)一步減少經(jīng)由圖形化部分刻蝕停止層202時(shí)產(chǎn)生并擴(kuò)散至所述第二 抗反射層36Q表層的堿性成分的含量，進(jìn)而，可進(jìn)一步減少抗蝕劑中毒現(xiàn) 象的發(fā)生。
作為可選方式，在形成第二抗反射層后，形成具有第二圖形的抗蝕劑 層之前，仍可執(zhí)行氧化操作；所述氧化操作在氧氣氣氛下進(jìn)行。所述氧 化才喿作仍可采用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積工藝進(jìn)行。
涉及的工藝參數(shù)包括反應(yīng)腔內(nèi)壓力范圍為l 10mTorr; RF功率范 圍為7000 9000W; RF解離(Bias)功率為OW，可減少所述氧化操作對(duì)已 形成第一鑲嵌圖形的半導(dǎo)體基體的損傷；反應(yīng)腔內(nèi)溫度范圍為300 ~ 500 攝氏度；反應(yīng)腔內(nèi)內(nèi)冷卻環(huán)中壓力范圍為8 12毫米汞柱(torr),優(yōu)選 為10torr;反應(yīng)腔內(nèi)外冷卻環(huán)中壓力范圍為IO ~ 14毫米汞柱(torr )，優(yōu) 選為12torr;氧氣的流速范圍為200 ~ 300sccm。
此外，對(duì)已形成第二抗反射層的半導(dǎo)體基底執(zhí)行氧化操作，可減少經(jīng) 由圖形化部分刻蝕停止層時(shí)產(chǎn)生并擴(kuò)散至所述第二抗反射層表層的堿性 成分的含量，仍可使減少抗蝕劑中毒現(xiàn)象的發(fā)生成為可能。
應(yīng)用本發(fā)明提供的方法，形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的步驟包括提供半導(dǎo)體 基底，所述半導(dǎo)體基底具有順序形成的刻蝕停止層和介質(zhì)層；在所述介
質(zhì)層上順序形成第一抗反射層和具有第一圖形的抗蝕劑層；以所述具有 第一圖形的抗蝕劑層為掩膜，順序圖形化所述第一抗反射層、介質(zhì)層和 部分刻蝕停止層，以形成第一鑲嵌圖形；去除具有第一圖形的抗蝕劑層 和第一抗反射層；如圖18所示，在已形成第一鑲嵌圖形302的半導(dǎo)體 基底IOO上形成第二抗反射層360;如圖19所示，對(duì)已形成第二抗反射 層360的半導(dǎo)體基底100執(zhí)行氧化操作；如圖20所示，在已經(jīng)歷氧化 操作的半導(dǎo)體基底102上形成具有第二圖形382的抗蝕劑層380;以所 述具有第二圖形的抗蝕劑層為掩膜，順序圖形化所述第二抗反射層和介 質(zhì)層，以形成第二鑲嵌圖形；去除具有第二圖形的抗蝕劑層、第二抗反 射層以及所述第二抗反射層覆蓋的刻蝕停止層。
所述氧化操作在氧氣氣氛下進(jìn)行。所述氧化"t喿作仍可采用高密度等離 子體化學(xué)氣相淀積工藝進(jìn)行。涉及的工藝參數(shù)包括反應(yīng)腔內(nèi)壓力范圍
為l 10mTorr; RF功率范圍為7000 ~ 9000W; RF解離(Bias )功率為0W， 可減少所述氧化操作對(duì)已形成第一鑲嵌圖形的半導(dǎo)體基體的損傷；反應(yīng) 腔內(nèi)溫度范圍為300 ~ 5OO攝氏度；反應(yīng)腔內(nèi)內(nèi)冷卻環(huán)中壓力范圍為8 ~ 12 毫米汞柱(torr)，優(yōu)選為10torr;反應(yīng)腔內(nèi)外冷卻環(huán)中壓力范圍為10 ~ 14毫米汞柱(torr),優(yōu)選為12torr;氧氣的流速范圍為200 300sccm。
需強(qiáng)調(diào)的是，未加說(shuō)明的步驟均可采用傳統(tǒng)的方法獲得，且具體的工 藝參數(shù)根據(jù)產(chǎn)品要求及工藝條件確定。
盡管通過(guò)在此的實(shí)施例描述說(shuō)明了本發(fā)明，和盡管已經(jīng)足夠詳細(xì)地描 述了實(shí)施例，申請(qǐng)人不希望以任何方式將權(quán)利要求書(shū)的范圍限制在這種 細(xì)節(jié)上。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)另外的優(yōu)勢(shì)和改進(jìn)是顯而易見(jiàn)的。因 此，在較寬范圍的本發(fā)明不限于表示和描述的特定細(xì)節(jié)、表達(dá)的設(shè)備和 方法和說(shuō)明性例子。因此，可以偏離這些細(xì)節(jié)而不脫離申請(qǐng)人總的發(fā)明 概念的精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，包括:提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底具有順序形成的刻蝕停止層和介質(zhì)層；在所述介質(zhì)層上順序形成第一抗反射層和具有第一圖形的抗蝕劑層；以所述具有第一圖形的抗蝕劑層為掩膜，順序圖形化所述第一抗反射層、介質(zhì)層和部分刻蝕停止層，以形成第一鑲嵌圖形；去除具有第一圖形的抗蝕劑層和第一抗反射層；對(duì)已形成第一鑲嵌圖形的半導(dǎo)體基底執(zhí)行高密度等離子體氧化操作；在已經(jīng)歷所述氧化操作的半導(dǎo)體基底上順序形成第二抗反射層和具有第二圖形的抗蝕劑層；以所述具有第二圖形的抗蝕劑層為掩膜，順序圖形化所述第二抗反射層和介質(zhì)層，以形成第二鑲嵌圖形；去除具有第二圖形的抗蝕劑層、第二抗反射層以及所述第二抗反射層覆蓋的刻蝕停止層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于所述 刻蝕停止層材料包含氮化硅、氮氧化硅、碳化^眭或碳氧化硅中的一種或 其組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于在形 成第二抗反射層后，形成具有第二圖形的抗蝕劑層之前，還包含氧化操 作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于 所述氧化^喿作在氧氣氣氛下進(jìn)行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于RF 解離功率范圍為0W。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于氧 氣的流速范圍為200 - 300sccm。
7. —種雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，包括 提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底具有順序形成的刻蝕停止層和介質(zhì)層；在所述介質(zhì)層上順序形成第 一 抗反射層和具有第 一 圖形的抗蝕劑層；以所述具有第一圖形的抗蝕劑層為掩膜，順序圖形化所述第一抗反射層、介質(zhì)層和部分刻蝕停止層，以形成第一鑲嵌圖形；去除具有第 一 圖形的抗蝕劑層和第 一抗反射層；在已形成第 一鑲嵌圖形的半導(dǎo)體基底上形成第二抗反射層；對(duì)已形成第二抗反射層的半導(dǎo)體基底執(zhí)行氧化操作；在已經(jīng)歷氧化4喿作的半導(dǎo)體基底上形成具有第二圖形的抗蝕劑層；以所述具有第二圖形的抗蝕劑層為掩膜，順序圖形化所述第二抗反 射層和介質(zhì)層，以形成第二鑲嵌圖形；去除具有第二圖形的抗蝕劑層、第二抗反射層以及所述第二抗反射 層覆蓋的刻蝕停止層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于所述 刻蝕停止層材料包含氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或碳氧化硅中的一種或 其組合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于所 述氧化操作在氧氣氣氛下進(jìn)行。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于所 述氧化操作利用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積工藝進(jìn)行。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在 于RF解離功率范圍為0W。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在 于氧氣的流速范圍為200 300sccm。
全文摘要
一種雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法，通過(guò)對(duì)形成第一鑲嵌圖形后的半導(dǎo)體基底執(zhí)行高密度等離子體氧化操作，可減少由于圖形化部分刻蝕停止層而產(chǎn)生的堿性成分的含量，繼而，可減少所述堿性成分?jǐn)U散至后續(xù)第二抗反射層表層的含量，進(jìn)而，可減少抗蝕劑中毒現(xiàn)象的發(fā)生；或者，通過(guò)對(duì)已形成第二抗反射層的半導(dǎo)體基底執(zhí)行氧化操作，可減少由于圖形化部分刻蝕停止層而產(chǎn)生的堿性成分?jǐn)U散至后續(xù)第二抗反射層表層的含量，進(jìn)而，可減少抗蝕劑中毒現(xiàn)象的發(fā)生。
文檔編號(hào)H01L21/311GK101393887SQ20071004631
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2007年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日
發(fā)明者劉明源, 明 蔡 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司