專利名稱：隧道窗口制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種在集成電路中制備隧道 窗口的方法。
背景技術(shù)：
在一些存儲(chǔ)產(chǎn)品中，經(jīng)常需要利用隧道窗口 (Tunnel Window,簡(jiǎn)稱TW) 結(jié)構(gòu)。在隧道窗口的制備中，關(guān)鍵尺寸是制備過程中最難控制的尺寸。減 小關(guān)鍵尺寸可以在單位硅片上布局更多的存儲(chǔ)產(chǎn)品，從而降低制造成本， 提高利潤(rùn)。
現(xiàn)有的制備隧道窗口的方法流程如圖1所示。首先，在硅片基體1上 方的隧道氧化膜層2上依次涂布底層有機(jī)抗反射涂層3和光刻膠5，并進(jìn)行 隧道窗口光刻，形成如圖2所示的結(jié)構(gòu)，其中，光刻膠底部關(guān)鍵尺寸為6。 然后，如圖3所示，通過等離子刻蝕工藝在隧道窗口區(qū)打開底層抗反射涂 層3，此時(shí)，底層抗反射涂層3的底部尺寸為7;然后利用化學(xué)濕法打開下 層隧道氧化膜層2，如圖4所示，形成的隧道氧化膜層底部尺寸為8;最后， 如圖5所示，去除殘余的光刻膠5和底部抗反射涂層3，即得到隧道窗口結(jié) 構(gòu)。
在化學(xué)濕法打開下層隧道氧化膜層2工藝過程中，刻蝕液體會(huì)同時(shí)造 成隧道氧化膜2的側(cè)向侵蝕，使最終的隧道窗口的關(guān)鍵尺寸8大大增加。 當(dāng)光刻尺寸6保持不變時(shí)，化學(xué)濕法對(duì)隧道窗口的關(guān)鍵尺寸8的這種增大作用會(huì)極大地限制尺寸8的進(jìn)一步縮小的要求。
現(xiàn)有技術(shù)采用兩種方法進(jìn)一步縮小隧道窗口的關(guān)鍵尺寸， 一種方法是 采用刻蝕速率相對(duì)較慢并且刻蝕速率相對(duì)穩(wěn)定的刻蝕工藝，可以有效控制
這種對(duì)隧道氧化膜2側(cè)向侵蝕的程度。但當(dāng)殘余光刻膠5和抗發(fā)射涂層3 厚度較大，或者光刻膠線條尺寸較小時(shí)，此化學(xué)濕法處理過程中容易發(fā)生 光刻膠的剝離現(xiàn)象。因此， 一般此步化學(xué)濕法多采用刻蝕速率相對(duì)較快的 刻蝕劑，如稀釋氫氟酸(DHF)。此種工藝對(duì)隧道氧化膜的側(cè)向侵蝕控制比 較困難，隧道氧化膜層底部尺寸8增加較多，且變化較大。
另一種方法是通過縮小隧道窗口光刻尺寸進(jìn)一步縮小隧道窗口的關(guān)鍵 尺寸。光刻尺寸受到所采用的光刻機(jī)、光刻膠類型和厚度、抗反射涂層材 料類型和厚度等制約，而光刻膠厚度還受到隧道窗口刻蝕過程的限制。當(dāng) 光刻膠厚度較大時(shí)，光刻膠尺寸很難以做得很小。
現(xiàn)有的技術(shù)很難解決制備隧道窗口工藝中由于各種因素的影響而增加 了隧道窗口關(guān)鍵尺寸的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種隧道窗口制備方法，不僅使得 在制備過程中不會(huì)發(fā)生光刻膠剝離的現(xiàn)象，同時(shí)能盡量減小tt^學(xué)濕法工藝 對(duì)隧道窗口尺寸的增大作用，從而減小隧道窗口的關(guān)鍵尺寸，降低成本， 增加利潤(rùn)。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明隧道窗口制備方法的技術(shù)方案是，包括 以下步驟.-第一步，在硅片基體上的隧道氧化膜層上涂布有機(jī)抗反射涂層；
第二步，在有機(jī)抗反射涂層上淀積低溫氧化膜層；
第三步，在低溫氧化膜層上涂布光刻膠，并進(jìn)行光刻；
第四步，對(duì)低溫氧化膜層進(jìn)行等離子刻蝕，使得低溫氧化膜開口斷面 呈現(xiàn)開口下部的尺寸比上部尺寸小的倒梯形結(jié)構(gòu)；
第五步，對(duì)抗反射涂層進(jìn)行等離子刻蝕，該刻蝕最終停止于隧道氧化 膜層上，并且將光刻膠完全消耗；
第六步，利用化學(xué)濕法打開隧道氧化膜，同時(shí)去除殘余的低溫氧化膜；
第七步，去除殘余的有機(jī)抗反射涂層。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)是，第二步中所淀積的低溫氧化膜層厚度為 隧道氧化膜層厚度的2倍至4倍之間。
作為本發(fā)明另一種進(jìn)一步改進(jìn)是，第四步中對(duì)低溫氧化膜進(jìn)行等離子 刻蝕后形成的開口斷面的角度在30至60度之間。
本發(fā)明在有機(jī)抗反射涂層上淀積一層低溫氧化膜，然后在等離子刻蝕 打開低溫氧化膜時(shí)使得低溫氧化膜開口斷面呈現(xiàn)開口下部的尺寸比上部尺 寸小的倒梯形結(jié)構(gòu)，相對(duì)光刻時(shí)的隧道關(guān)鍵尺寸，倒梯形低溫氧化膜開口 的底部尺寸得到了縮小，在隨后化學(xué)濕法中穩(wěn)定刻蝕速率的刻蝕過程造成 的氧化膜側(cè)向侵蝕也較小，因此本發(fā)明可以最終獲得比光刻時(shí)尺寸更小的 TW關(guān)鍵尺寸。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖l為現(xiàn)有技術(shù)隧道窗口制備工藝流程示意圖2至圖5為現(xiàn)有技術(shù)制備隧道窗口工藝流程對(duì)應(yīng)的結(jié)t勾示意圖6為本發(fā)明流程示意圖7至圖11為本發(fā)明制備工藝流程對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中附圖標(biāo)記1為硅片基體，2為隧道氧化膜層，3為有l(wèi)fl抗反射涂層， 4為低溫氧化層，5為光刻膠，6為光刻膠底部的關(guān)鍵尺寸，7為已有技術(shù) 中抗反射涂層底部的關(guān)鍵尺寸，8為己有技術(shù)中隧道氧化膜底部關(guān)鍵尺寸， 9為低溫氧化膜底部關(guān)鍵尺寸，10為本發(fā)明中底部抗反射涂層底部的關(guān)鍵 尺寸，ll為本發(fā)明中隧道氧化膜底部關(guān)鍵尺寸。
具體實(shí)施例方式
如圖6所示，本發(fā)明實(shí)施例隧道窗口制備方法包括以下幾個(gè)步驟-
首先，在硅片基體上的隧道氧化膜層上涂布有機(jī)抗反射、凃?qū)樱淼姥?化膜厚度在80至400A之間，抗反射涂層的類型和厚度是根據(jù)光刻條件選 擇的， 一般抗反射涂層厚度在300至1200A之間。
其次，在有機(jī)抗反射涂層上淀積一層低溫氧化膜層，其厚度為隧道氧 化膜層厚度的2倍至4倍之間， 一般在200至1000A之間，S定積低溫氧化 膜層的淀積溫度低于300°C。
第三步，在低溫氧化膜層上涂布光刻膠，并進(jìn)行光刻，得到如圖7所 示的結(jié)構(gòu)，6為光刻膠底部的關(guān)鍵尺寸。此處，可以根據(jù)最終的關(guān)鍵尺寸要 求，選擇合適的曝光機(jī)類型和光刻膠類型。根據(jù)光刻條件選擇合適的光刻 膠的厚度。而且，由于在后續(xù)的抗反射涂層進(jìn)行等離子刻蝕工藝中，上述光刻膠會(huì)被完全消耗掉，所以不需要考慮濕法工藝對(duì)光刻膠厚度的要求。
第四步，如圖8所示，對(duì)低溫氧化膜層進(jìn)行等離子刻蝕，使得低溫氧 化膜開口斷面呈現(xiàn)開口下部的尺寸比上部尺寸小的倒梯形結(jié)構(gòu)，并且斷面
的開口角度在30至60度之間，其中，6為光刻膠底部的關(guān)鍵尺寸，9為 低溫氧化膜底部關(guān)鍵尺寸。 一般對(duì)低溫氧化膜刻蝕一般采用含C、 F氣體， 為了獲得倒梯形的氧化膜斷面，本發(fā)明采用一些能夠增加沉積物的氣體體 系。如采用CHF3， CH2F2， C4F6， C4Fs或者(^8等，并且同時(shí)添力口 Ar、 N2、 CO 等氣體。并且?guī)У入x子刻蝕的工藝參數(shù)如下進(jìn)行等離子刻蝕時(shí)所采用的 射頻功率為500至IIOOW，腔體內(nèi)壓力為25至120mT，氣體總流量為100 至300sccm，其中CF4流量為0至50sccm，CHF3或者012&流量為0至120sccm， C4F6、 C4F8和C5F8等氣體總流量為2至40sccm， CHF3、 CH2F2、 C4F6、 (^8和C5F8 等氣體總流量為10至60sccm， Ar氣體流量為20至180sccm， ^和CO等氣 體流量為0至150sccm。本實(shí)施例中，通過增加N2、 CHF3、 CH2F2、 C4F6、 C4F8 和C5F8等氣體流量能夠增加刻蝕后低溫氧化膜開口斷面的傾余4度，即增加開 口梯形的上部和下部尺寸的差異，以此來減小低溫氧化膜底部關(guān)鍵尺寸。 第五步，如圖9所示，采用Cl2、 HBr、 02等氣體體系，或者采用CF4、 CHF3含C、 F等氣體體系對(duì)抗反射涂層進(jìn)行等離子刻蝕，該刻t蟲最終停止于 隧道氧化膜層上，并且將光刻膠層完全消耗，其中，io為本發(fā)明中底部抗 反射涂層底部的關(guān)鍵尺寸。在對(duì)抗反射涂層進(jìn)行等離子刻蝕時(shí)利用雙射頻 電源刻蝕機(jī)，源功率為200至600W，偏轉(zhuǎn)功率為30至300W,氣體壓力為2 至20mT，總氣體流量為50至250 sccm， Ar流量為0至180 sccm，當(dāng)采用Cl2、HBr、02等氣體體系時(shí)，Cl2流量為0至100 sccm，02流量為0至50 sccm， 當(dāng)采用CF4、 CHF3含C、 F等氣體體系時(shí)，CF4流量為0至150 sccm， CHF3 等其它含C、 F氣體流量為0至100 sccm，本實(shí)施例中采用的偏轉(zhuǎn)功率和氣 體組成可以實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的各向異性刻蝕，減少對(duì)材料的側(cè)向侵蝕量。
上述的第四步和第五步可以分別借助不同的設(shè)備進(jìn)行，也可以在同一 設(shè)備上完成。
第六步，如圖10所示，利用化學(xué)濕法打開隧道氧化膜，同時(shí)去除殘余 的低溫氧化膜，其中，11為本發(fā)明中隧道氧化膜底部關(guān)鍵尺寸。由于光刻 膠層已經(jīng)在第五步中被完全消除，因此不存在光刻膠剝離問題。利用化學(xué) 濕法打開隧道氧化膜時(shí)可以采用速率較慢的緩沖氧化膜刻蝕劑(Buffered oxide etcher, 簡(jiǎn)稱BOE)，并且對(duì)隧道氧化膜的刻蝕速率小于30A/min。 這樣可以保證刻蝕的均勻性，有效控制側(cè)向刻蝕。緩沖氧化膜刻蝕劑對(duì)低 溫氧化膜的刻速率可能達(dá)到對(duì)隧道氧化膜刻蝕速率的2至5倍左右。在此 過程中，低溫氧化膜被完全去除，使下面的抗反射涂層完全暴露出來。
最后，如圖11所示，可以采用等離子體灰化等方法去除殘余的有機(jī)抗 反射涂層，得到最終的關(guān)鍵尺寸較小的隧道窗口。
本發(fā)明通過在抗反射涂層上淀積一層低溫氧化膜，而在采用等離子體 打開低溫氧化膜層時(shí)采用能夠增加沉積物的氣體體系，使得刻蝕后的低溫 氧化膜開口斷面呈現(xiàn)上面大下面小的梯形，并且在隨后的化學(xué)濕法打開隧 道氧化膜時(shí)采用速率較慢的緩沖氧化膜刻蝕劑，有效的控制側(cè)向刻蝕，從 而降低了隧道窗口的關(guān)鍵尺寸。另外，采用本發(fā)明方法，無需考慮光刻膠剝離的問題。因此本發(fā)明制備隧道窗口的方法降低了生產(chǎn)成本，提高效率。
權(quán)利要求
1.一種隧道窗口制備方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，在硅片基體上的隧道氧化膜層上涂布有機(jī)抗反射涂層；第二步，在有機(jī)抗反射涂層上淀積低溫氧化膜層；第三步，在低溫氧化膜層上涂布光刻膠，并進(jìn)行光刻；第四步，對(duì)低溫氧化膜層進(jìn)行等離子刻蝕，使得低溫氧化膜開口斷面呈現(xiàn)開口下部的尺寸比上部尺寸小的倒梯形結(jié)構(gòu)；第五步，對(duì)抗反射涂層進(jìn)行等離子刻蝕，該刻蝕最終停止于隧道氧化膜層上，并且將光刻膠完全消耗；第六步，利用化學(xué)濕法打開隧道氧化膜，同時(shí)去除殘余的低溫氧化膜；第七步，去除殘余的有機(jī)抗反射涂層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的隧道窗口制備方法，其特征在于，第二步中 所淀積的低溫氧化膜層厚度為隧道氧化膜層厚度的2倍至4倍之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道窗口制備方法，其特征在于，第二步淀 積低溫氧化膜層的淀積溫度低于300°C，所淀積的低溫氧化膜層厚度在200 至1000A之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的隧道窗口制備方法，其特征在于，第四步中 對(duì)低溫氧化膜進(jìn)行等離子刻蝕后形成的開口斷面的角度在30至60度之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的隧道窗口制備方法，其特征在于，第四步中 的等離子刻蝕采用能夠增加沉積物的氣體體系進(jìn)行，如采用CHF3， CH2F2， C4F6， C4F8或者CsF8，并且同時(shí)添加Ar、 N2、 CO氣體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的隧道窗口制備方法，其特征在于，第四步中對(duì)低溫氧化膜進(jìn)行等離子刻蝕時(shí)所采用的射頻功率為500至1100W,腔體內(nèi) 壓力為25至120mT，氣體總流量為100至300sccm，其中CF4流量為0至 50sccm， CHF3或者0^2流量為0至120sccm， C4F6、 C4FjQ (^8氣體總流量 為2至40sccm， CHF3、 CH2F2、 C4F6、 (^8和(^8氣體總流量為10至60sccm， Ar氣體流量為20至180sccm， Nz和CO的氣體流量分別為0至150sccm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的隧道窗口制備方法，其特征在于，第五步中 對(duì)抗反射涂層進(jìn)行等離子刻蝕時(shí)采用Cl2、 HBr、 02氣體體系，或者采用CF4、 CHF3的含C、 F氣體體系。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的隧道窗口制備方法，其特征在于，第五步中 對(duì)抗反射涂層進(jìn)行等離子刻蝕時(shí)利用雙射頻電源刻蝕機(jī)，源功率為200至 600W，偏轉(zhuǎn)功率為30至300W，氣體壓力為2至20mT，總氣體流量為50至 250 sccm， Ar流量為0至180 sccm，當(dāng)采用Cl2、 HBr、 02氣體體系時(shí)，Cl2 流量為0至100 sccm， 02流量為0至50 sccm，當(dāng)采用CF4、 CHF3含C、 F的 氣體體系時(shí)，CF4流量為0至150 sccm， CHF3流量為0至100 sccm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的隧道窗口制備方法，其特征在于，第六步中 化學(xué)濕法打開隧道氧化膜時(shí)采用速率較慢的緩沖氧化膜刻蝕劑，并且對(duì)隧 道氧化膜的刻蝕速率小于30A/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種隧道窗口制備方法，1.在硅片基體上的隧道氧化膜層上涂布有機(jī)抗反射涂層；2.在有機(jī)抗反射涂層上淀積低溫氧化膜層；3.在低溫氧化膜層上涂布光刻膠，并進(jìn)行光刻；4.對(duì)低溫氧化膜層進(jìn)行等離子刻蝕，使得低溫氧化膜開口斷面呈現(xiàn)開口下部的尺寸比上部尺寸小的倒梯形結(jié)構(gòu)；5.對(duì)抗反射涂層進(jìn)行等離子刻蝕，該刻蝕最終停止于隧道氧化膜層上，并且將光刻膠完全消耗；6.利用化學(xué)濕法打開隧道氧化膜，同時(shí)去除殘余的低溫氧化膜；7.去除殘余的有機(jī)抗反射涂層。本發(fā)明可以減小隧道窗口的關(guān)鍵尺寸，降低成本，增加利潤(rùn)。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101562134SQ20081004326
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2008年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者呂煜坤, 娟 孫 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司