專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造技術(shù)中，為了使在半導(dǎo)體襯底上制造的不同的半導(dǎo)體器件之間電絕 緣，通常在半導(dǎo)體襯底上的不同的半導(dǎo)體器件之間形成淺溝槽隔離區(qū)(STI)。STI的形成方 法通常包括首先在半導(dǎo)體襯底上刻蝕溝槽，在溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)，直到溝槽內(nèi)填充滿(mǎn)， 然后進(jìn)行快速熱處理(RTP)使絕緣介質(zhì)層更致密，使溝槽內(nèi)的絕緣介質(zhì)內(nèi)的應(yīng)力均勻分 布；接著進(jìn)行平坦化，去除半導(dǎo)體襯底上的絕緣介質(zhì)和溝槽頂部的絕緣介質(zhì)，直到露出半導(dǎo) 體襯底，使半導(dǎo)體襯底和溝槽頂部處于同一平面，從而形成STI。例如在
公開(kāi)日為:2007年6月13日，公告號(hào)為“CN1979798”，名稱(chēng)為“實(shí)現(xiàn)STI的 工藝方法”的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中，公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)STI的工藝方法。另外，隨著集成電路的制作向超大規(guī)模集成電路發(fā)展，集成電路內(nèi)部的電路密度 越來(lái)越大，所包含的器件數(shù)量也越來(lái)越多，這種發(fā)展使得晶圓表面無(wú)法提供足夠的面積來(lái) 制作所需的互連線(xiàn)。為了滿(mǎn)足元件縮小后的互連線(xiàn)需求，兩層及兩層以上的多層金屬互連 線(xiàn)的設(shè)計(jì)成為超大規(guī)模集成電路技術(shù)所通常采用的一種方法。目前，不同金屬層或者金屬 層與襯墊層的導(dǎo)通，是通過(guò)在金屬層與金屬層之間或者金屬層與襯墊層之間的介質(zhì)層中形 成一溝槽，在溝槽內(nèi)填入導(dǎo)電材料，形成互連結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在上述的工藝制造中都需要形成溝槽，因此形成的溝槽的特征尺寸就關(guān)系到最終 形成的產(chǎn)品的可靠性。下面結(jié)合附圖簡(jiǎn)單的介紹溝槽的形成過(guò)程。圖1至圖3為現(xiàn)有技術(shù)中溝槽的形成 過(guò)程的示意圖。如圖1至圖3所示，提供晶片10 ；然后在所述晶片10上形成光掩膜層13，例如光 掩膜層包括緩沖層13a，位于緩沖層上的底部抗反射層(BARC)Ub以及位于底部抗反射層 (BARC)Ub上的光刻膠層(PR) 13c。然后利用光刻工藝在光刻膠層中形成開(kāi)口，開(kāi)口底部暴 露BARC。接著利用光刻膠層1 做掩膜對(duì)BARC和緩沖層進(jìn)行第一刻蝕，去除開(kāi)口底部的 BARC和緩沖層；接著對(duì)晶片10進(jìn)行第二刻蝕在晶片中形成溝槽。在工藝制造的過(guò)程中，有 時(shí)需要在晶片上形成特征尺寸很小的溝槽，但是受到工藝的限制難以直接利用對(duì)光掩膜層 的光刻，在光掩膜層中得到所需尺寸的開(kāi)口，因此在上述方法中在刻蝕緩沖層的步驟中，使 緩沖層的側(cè)壁傾斜，從而在緩沖層的形成的開(kāi)口的特征尺寸從上至下逐漸減小，這樣緩沖 層暴露出的晶片的尺寸就小于曝光在光掩膜層上的尺寸，因此所述緩沖層的作用是使光掩 膜層中的開(kāi)口尺寸減小，從而使開(kāi)口暴露的晶片位置達(dá)到形成溝槽的特征尺寸要求。但是上述方法存在的問(wèn)題是，由于刻蝕氣體在晶片邊緣處和晶片中央處的密度分 布不同，因此在晶片中的邊緣區(qū)域形成的溝槽和晶片中的中央?yún)^(qū)域形成的溝槽的特征尺寸 不同。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，從而減小晶片中的中 央?yún)^(qū)域的溝槽和晶片中的邊緣區(qū)域的溝槽的特征尺寸差。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括步驟提供晶片；在所述晶片上形成緩沖層，所述緩沖層的厚度從邊緣向中央漸變；在所述緩沖層上形成底部抗反射層；在所述底部抗反射層上形成光刻膠層；對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行曝光和顯影，從而在光刻膠層中形成溝槽；利用所述光刻膠層做掩膜，對(duì)所述底部抗反射層、緩沖層進(jìn)行第一刻蝕，在底部抗 反射層、緩沖層中形成溝槽；利用所述緩沖層做掩膜，對(duì)所述晶片進(jìn)行第二刻蝕，在晶片中形成溝槽?？蛇x的，所述第一刻蝕步驟中對(duì)晶片邊緣區(qū)域的刻蝕速率大于對(duì)晶片中央?yún)^(qū)域的 刻蝕速率；所述緩沖層的厚度從邊緣向中央遞減?？蛇x的，所述第一刻蝕的時(shí)間大于或等于將晶片邊緣區(qū)域的緩沖層刻干凈所需要 的時(shí)間?？蛇x的，所述第一刻蝕步驟中對(duì)晶片邊緣區(qū)域的刻蝕速率小于對(duì)晶片中央?yún)^(qū)域的 刻蝕速率；所述緩沖層的厚度從邊緣向中央遞增。可選的，所述第一刻蝕的時(shí)間大于或等于將晶片中央?yún)^(qū)域的緩沖層刻干凈所需要 的時(shí)間?？蛇x的，所述形成緩沖層的步驟包括向晶片上滴注緩沖層，并且旋轉(zhuǎn)晶片；對(duì)緩沖層進(jìn)行烘焙。可選的，所述晶片的轉(zhuǎn)速為2000RPM至2500RPM。可選的，所述晶片的轉(zhuǎn)速為4000RPM至5000RPM。可選的，晶片的中央?yún)^(qū)域和晶片邊緣區(qū)域的緩沖層的厚度差為40埃士 10埃?？蛇x的，所述第一刻蝕使用的刻蝕氣體包括N2、H2、CO、S02中的一種或其組合?？蛇x的，還包括刻蝕的稀釋氣體He、Ar中的一種或其組合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過(guò)在在晶片上形成所述從晶片邊緣向晶片中央厚度漸變的緩沖層，從而 使得在對(duì)緩沖層刻蝕的時(shí)候在晶片邊緣區(qū)域的緩沖層中形成的開(kāi)口的特征尺寸和晶片中 央?yún)^(qū)域的緩沖層中形成的開(kāi)口的特征尺寸相同，從而減小晶片中的中央?yún)^(qū)域的溝槽和晶片 中的邊緣區(qū)域的溝槽的特征尺寸差。


通過(guò)附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說(shuō)明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按4實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖1至圖3為一種現(xiàn)有技術(shù)中溝槽的形成過(guò)程的示意圖；圖4為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法流程圖；圖5至圖10為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法第一實(shí)施例的示意圖；圖11至圖16為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法第二實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式由背景技術(shù)可知，由于刻蝕氣體在晶片邊緣處和晶片中央處的密度分布不同，因 此在晶片邊緣區(qū)域形成的光掩膜層中的溝槽和晶片中央?yún)^(qū)域形成的光掩膜層中的溝槽的 特征尺寸不同。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為由于刻蝕裝置和刻蝕工藝的不同，在 刻蝕中存在兩種情況，第一種對(duì)晶片中央?yún)^(qū)域的刻蝕速率大于對(duì)晶片邊緣區(qū)域的刻蝕速 率，因此刻蝕后晶片上位于晶片中央?yún)^(qū)域的膜層就比位于晶片邊緣區(qū)域膜層中形成的開(kāi)口 的特征尺寸大，如果利用該膜層做光掩膜層，則使得晶片上形成的器件的一致性不好。另一種對(duì)晶片中央?yún)^(qū)域的刻蝕速率小于對(duì)晶片邊緣區(qū)域的刻蝕速率，因此刻蝕后 晶片上位于晶片中央?yún)^(qū)域的膜層就比位于晶片邊緣區(qū)域膜層中形成的開(kāi)口的特征尺寸小， 如果利用該膜層做光掩膜層，則使得晶片上形成的器件的一致性不好。發(fā)明人針對(duì)這兩種情況進(jìn)行了研究，得到一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，從而減小 晶片中央?yún)^(qū)域的溝槽和晶片邊緣區(qū)域的溝槽的特征尺寸差，提高了晶片上形成的器件的一 致性。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。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)明能夠以很多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(lèi)似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進(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 示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)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、寬度及深度的三維空間尺寸。圖4為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法的流程圖，圖5至圖7為本發(fā)明的半導(dǎo)體 結(jié)構(gòu)的形成方法第一實(shí)施例的示意圖。實(shí)施例一在制作STI的溝槽工藝中，通常對(duì)晶片中央?yún)^(qū)域的刻蝕速率大于對(duì)晶片邊緣區(qū)域 的刻蝕速率，因此在本實(shí)施例中以制作STI的溝槽工藝為例對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成 方法進(jìn)行說(shuō)明。如圖4至圖8所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法包括步驟S10:提供晶片。具體的參考圖5，所述晶片100可以為單晶、多晶或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅、鍺、砷化 鎵或硅鍺化合物，也可以具有外延層或絕緣層上硅結(jié)構(gòu)，還可以包括其它的材料，例如銻化 銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵或銻化鎵，這里不再一一列舉。S20 在晶片上形成緩沖層，所述緩沖層的厚度從邊緣向中央漸變。
繼續(xù)參考圖5，在本實(shí)施例中，緩沖層的材料為光致抗蝕劑，該步驟可以采用旋涂 法，包括首先向晶片上滴注光致抗蝕劑，并且旋轉(zhuǎn)晶片；接著對(duì)光致抗蝕劑進(jìn)行烘焙，形成 緩沖層。具體的可以在旋膠設(shè)備中完成，例如先將晶片放置于所述旋膠設(shè)備內(nèi)；接著旋膠 設(shè)備初始化，所述旋膠設(shè)備初始化的具體參數(shù)可以為晶片旋轉(zhuǎn)時(shí)間為1秒至2秒，旋轉(zhuǎn)速 度為 1500RPM 至 2500RPM。接著，向晶片表面滴注光致抗蝕劑，例如滴注在晶片的中心。接著，旋轉(zhuǎn)晶片，進(jìn)行甩膠，所述甩膠步驟具體參數(shù)為旋轉(zhuǎn)時(shí)間為3秒至9秒，所 述旋膠設(shè)備轉(zhuǎn)速為2000RPM至2500RPM。由于通常轉(zhuǎn)速在3500RPM左右的時(shí)候在晶片表面 形成的緩沖層厚度比較均勻，在本發(fā)明中通過(guò)降低晶片旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速?gòu)亩沟霉庵驴刮g劑不 會(huì)充分被甩到晶片邊緣，從而形成的緩沖層110從晶片邊緣向晶片中央遞增。例如晶片的 中央?yún)^(qū)域和晶片邊緣區(qū)域的緩沖層的厚度差為40埃士 10埃。例如對(duì)于直徑為300um的晶 片，最厚處(中央?yún)^(qū)域)的緩沖層的厚度為2000埃至2010埃，例如2005埃，最薄處(邊緣 區(qū)域)的緩沖層的厚度為1960埃至1970埃，例如1965埃。但緩沖層的厚度以及晶片中央 區(qū)域和晶片邊緣區(qū)域的緩沖層的厚度差可以根據(jù)具體的后續(xù)的對(duì)晶片的刻蝕工藝進(jìn)行調(diào) 整，例如刻蝕晶片形成的溝槽的CD不同以及刻蝕多利用的刻蝕氣體不同，所述厚度差也不 同。接著，對(duì)涂覆有光致抗蝕劑的晶片進(jìn)行烘焙，因?yàn)楣庵驴刮g劑通常為液態(tài)，通過(guò)烘 焙使其變?yōu)楣虘B(tài)，從而對(duì)其進(jìn)行定型。具體的烘焙可以是在硅片軌道系統(tǒng)的熱板上或生產(chǎn) 線(xiàn)的爐子中進(jìn)行。烘焙溫度為100°C至200°C。S30 在所述緩沖層110上形成底部抗反射層。參考圖6，具體的，可以利用旋涂(spin on)工藝涂布底部抗反射層120(Bottom Anti-Reflective Coating, BARC)，BARC層120的厚度可以均勻的厚度，具體可以為 500A~4000A。所述底部抗反射層的作用主要為防止光線(xiàn)通過(guò)光刻膠后在晶圓界面發(fā)生 反射，避免反射的光線(xiàn)會(huì)與入射光發(fā)生干涉，使得光刻膠能均勻曝光。S40 在所述底部抗反射層120上形成光刻膠層。參考圖7，具體的，可以利用旋涂(spin on)工藝涂布光刻膠層130，其厚度為均勻 的厚度，具體可以為1500A 2000A。S50 對(duì)所述光刻膠層130進(jìn)行曝光和顯影，從而在光刻膠層130中形成開(kāi)口。具體的參考圖8，該步驟可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法，因此不再贅述。從 而在光刻膠層130中形成開(kāi)口 130a。S60:利用所述光刻膠層做掩膜，對(duì)所述底部抗反射層、緩沖層進(jìn)行第一刻蝕，在底 部抗反射層和緩沖層中形成開(kāi)口。具體的參考圖9，所述第一刻蝕包括兩步，首先對(duì)底部抗反射層進(jìn)行刻蝕，例如采 用含氟的氣體，如CF4、C4F8。在底部抗反射層中形成開(kāi)口，暴露溝槽底部的緩沖層。接著對(duì)緩沖層進(jìn)行刻蝕，例如刻蝕氣體可以為氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w其中氮?dú)獾?流量為200sccm至600sccm，氫氣的流量50sccm至300sccm，或者一氧化碳和氧氣的混合氣 體其中一氧化碳的流量為IOOsccm至600sccm，氧氣為IOsccm至50sccm，或者二氧化硫或 者二氧化碳。另外還可以包括刻蝕的稀釋氣體He、Ar中的一種或其組合。6
由于在制作STI的溝槽工藝，第一刻蝕步驟中對(duì)晶片邊緣區(qū)域的刻蝕速率小于對(duì) 晶片中央?yún)^(qū)域的刻蝕速率，因此中央?yún)^(qū)域的開(kāi)口的特征尺寸大于邊緣區(qū)域的開(kāi)口的特征尺 寸，在本實(shí)施例中使緩沖層的厚度從邊緣向中央遞增，優(yōu)選的晶片的中央?yún)^(qū)域比晶片邊緣 區(qū)域的緩沖的厚度高40埃士 10埃。因?yàn)榫醒雲(yún)^(qū)域的緩沖層厚度比晶片邊緣區(qū)域的緩沖層厚，從而使得晶片中央 區(qū)域的緩沖層刻蝕形成開(kāi)口所需要的時(shí)間大于將晶片邊緣區(qū)域的緩沖層刻蝕形成開(kāi)口所 需要的時(shí)間。所述第一刻蝕的時(shí)間大于或等于將晶片中央?yún)^(qū)域的緩沖層刻干凈(刻蝕形成 開(kāi)口)所需要的時(shí)間。因此在第一刻蝕中邊緣區(qū)域的緩沖層先被刻蝕形成開(kāi)口，而中央?yún)^(qū) 域的緩沖層還有剩余，這樣繼續(xù)刻蝕因?yàn)檫吘墔^(qū)域的緩沖層已經(jīng)被刻蝕形成開(kāi)口，因此接 下來(lái)會(huì)向邊緣區(qū)域的緩沖層中開(kāi)口的側(cè)壁橫向刻蝕，從而使得邊緣區(qū)域的緩沖層中形成的 開(kāi)口的CD變大，而中央?yún)^(qū)域的緩沖層會(huì)繼續(xù)向下刻蝕，因此對(duì)溝槽側(cè)壁的刻蝕作用較小， 這樣對(duì)邊緣區(qū)域的緩沖層的橫向刻蝕就補(bǔ)償了因?yàn)橹醒雲(yún)^(qū)域的刻蝕速率比邊緣區(qū)域的刻 蝕速率快的問(wèn)題，從而在中央?yún)^(qū)域的緩沖層刻蝕完成時(shí)，晶片邊緣區(qū)域的緩沖層中的開(kāi)口 的CD就和晶片中央?yún)^(qū)域的緩沖層中的開(kāi)口的CD近似相等。從而后續(xù)的第二刻蝕步驟后在 晶片中央?yún)^(qū)域形成的溝槽和晶片邊緣區(qū)域形成的溝槽的CD —致性較好。在本發(fā)明第一刻蝕中對(duì)緩沖層的刻蝕的刻蝕氣體為不含氟氣體，因此在將晶片邊 緣區(qū)域的緩沖層刻蝕干凈后進(jìn)一步刻蝕的過(guò)程中不會(huì)對(duì)晶片造成損傷，并且在緩沖層刻蝕 干凈后，進(jìn)一步延長(zhǎng)第一刻蝕時(shí)間(也就是過(guò)刻蝕)，也不會(huì)對(duì)晶片造成損傷。S70:利用所述緩沖層做掩膜，對(duì)所述晶片進(jìn)行第二刻蝕形成溝槽。參考圖10，在本步驟中可以先去除光刻膠層或者去除光刻膠層和底部抗反射層， 僅利用緩沖層做掩膜進(jìn)行刻蝕。也可以不去除光刻膠層，利用光刻膠層、底部抗反射層和緩 沖層的疊層結(jié)構(gòu)做掩膜。所述刻蝕可以是任何常規(guī)刻蝕技術(shù)，比如化學(xué)刻蝕技術(shù)或者等離 子體刻蝕技術(shù)，在本實(shí)施例中，采用等離子體刻蝕技術(shù)，采用CF4、CHF3、CH2F2^CH3F,C4F8或者 C5F8中的一種或者幾種作為反應(yīng)氣體刻蝕晶片，直至形成所需深度的溝槽140?？涛g的工藝可以為等離子體刻蝕工藝，具體刻蝕參數(shù)為刻蝕設(shè)備的腔體壓力為 5毫托至15毫托，頂部射頻功率為200瓦至400瓦，底部射頻功率為50瓦至90瓦，CF4流 量為每分鐘30標(biāo)準(zhǔn)立方厘米(SCCM)至每分鐘60標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，Ar流量為每分鐘50標(biāo)準(zhǔn) 立方厘米至每分鐘100標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，O2流量為每分鐘5標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘10標(biāo)準(zhǔn)立 方厘米。實(shí)施例二圖4為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法的流程圖，圖11至圖16為本發(fā)明的半導(dǎo) 體結(jié)構(gòu)的形成方法第二實(shí)施例的示意圖。在制作層間介質(zhì)層的溝槽工藝中，通常對(duì)晶片中央?yún)^(qū)域的刻蝕速率小于對(duì)晶片邊 緣區(qū)域的刻蝕速率，因此在本實(shí)施例中，以制作層間介質(zhì)層中的溝槽為例對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo) 體結(jié)構(gòu)的形成方法進(jìn)行說(shuō)明。如圖11至圖16所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法包括步驟S10:提供晶片。具體的參考圖11，所述晶片100為可以為器件層和介質(zhì)層的疊層結(jié)構(gòu)，其中介質(zhì)層覆蓋器件層。
所述介質(zhì)層可以為L(zhǎng)ow-K材料層，例如BD (Black Diamand)層，或者所述選 自SiO2或者摻雜的SiO2，例如USG (Undoped silicon glass，沒(méi)有摻雜的硅玻璃)、 BPSG(Borophosphosilicate glass，摻雜硼磷的硅玻璃)、BSG(borosilicate glass，摻雜 硼的硅玻璃)、PSG(Phosphosilitcate Glass，摻雜磷的硅玻璃)等。S20 在晶片上形成緩沖層，所述緩沖層的厚度從邊緣向中央漸變。在本實(shí)施例中，緩沖層的材料為
繼續(xù)參考圖11，在本實(shí)施例中，緩沖層的材料為光致抗蝕劑，該步驟可以采用旋涂 法，包括首先向晶片上滴注光致抗蝕劑，并且旋轉(zhuǎn)晶片；接著對(duì)光致抗蝕劑進(jìn)行烘焙。具體的可以在旋膠設(shè)備中完成，例如先將晶片放置于所述旋膠設(shè)備內(nèi)；接著旋膠 設(shè)備初始化，所述旋膠設(shè)備初始化的具體參數(shù)可以為晶片旋轉(zhuǎn)時(shí)間為1秒至2秒，旋轉(zhuǎn)速 度為 1500RPM 至 2500RPM。接著，向晶片表面滴注光致抗蝕劑，例如滴注在晶片的中心。接著，旋轉(zhuǎn)晶片，進(jìn)行甩膠，所述甩膠步驟具體參數(shù)為旋轉(zhuǎn)時(shí)間為3秒至9秒，所 述旋膠設(shè)備轉(zhuǎn)速為大于4000RPM，例如4000RPM至5000RPM。由于通常轉(zhuǎn)速在3500RPM左右 的時(shí)候在晶片表面形成的緩沖層厚度比較均勻，在本發(fā)明中通過(guò)提高晶片旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速?gòu)亩?使得ODL被甩到晶片邊緣，從而形成的緩沖層110從晶片邊緣向晶片中央遞減。例如晶片 的中央?yún)^(qū)域和晶片邊緣區(qū)域的緩沖層的厚度差為40埃士 10埃。例如對(duì)于直徑為300um的 晶片，最厚處(中央?yún)^(qū)域)的緩沖層的厚度為1960埃至1970埃，例如1965埃，最薄處(邊 緣區(qū)域)的緩沖層的厚度為2000埃至2010埃，例如2005埃。但緩沖層的厚度以及晶片中 央?yún)^(qū)域和晶片邊緣區(qū)域的緩沖層的厚度差可以根據(jù)具體的后續(xù)的對(duì)晶片的刻蝕工藝進(jìn)行 調(diào)整，例如刻蝕晶片形成的溝槽的CD不同以及刻蝕多利用的刻蝕氣體不同，所述厚度差也 不同。接著，對(duì)涂覆有光致抗蝕劑的晶片進(jìn)行烘焙，因?yàn)楣庵驴刮g劑通常為液態(tài)，通過(guò)烘 焙使其變?yōu)楣虘B(tài)，從而對(duì)其進(jìn)行定型。具體的烘焙可以是在硅片軌道系統(tǒng)的熱板上或生產(chǎn) 線(xiàn)的爐子中進(jìn)行。烘焙溫度為100°C至200°C。S30 在所述緩沖層110上形成底部抗反射層。參考圖12，具體的，可以利用旋涂(spin on)工藝涂布底部抗反射層(Bottom Anti-Reflective Coating, BARC) 120，BARC層的厚度可以均勻的厚度，具體可以為 500A 4000A。所述底部抗反射層的作用主要為防止光線(xiàn)通過(guò)光刻膠后在晶圓界面發(fā)生 反射，避免反射的光線(xiàn)會(huì)與入射光發(fā)生干涉，使得光刻膠能均勻曝光。S40 在所述底部抗反射層120上形成光刻膠層。參考圖13，具體的，可以利用旋涂(spin on)工藝涂布光刻膠層130，其厚度為均 勻的厚度，具體可以為1500A 2000A。S50 對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行曝光和顯影，從而在光刻膠層中形成開(kāi)口。具體的參考圖14，該步驟可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法，因此不再贅述。從 而在光刻膠層中形成開(kāi)口。S60:利用所述光刻膠層做掩膜，對(duì)所述底部抗反射層、緩沖層進(jìn)行第一刻蝕，在底 部抗反射層和緩沖層中形成開(kāi)口。具體的參考圖15，所述第一刻蝕包括兩步，首先對(duì)底部抗反射層進(jìn)行刻蝕，例如采用含氟的氣體。在底部抗反射層中形成溝槽，暴露溝槽底部的緩沖層。接著對(duì)緩沖層進(jìn)行刻蝕，例如刻蝕氣體可以為氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w其中氮?dú)獾?流量為200sccm至600sccm，氫氣的流量50sccm至300sccm，或者一氧化碳和氧氣的混合氣 體其中一氧化碳的流量為IOOsccm至600sccm，氧氣為IOsccm至50sccm，或者二氧化硫。另 外還可以包括刻蝕的稀釋氣體He、Ar中的一種或其組合。由于第一刻蝕步驟中對(duì)晶片邊緣區(qū)域的刻蝕速率大于對(duì)晶片中央?yún)^(qū)域的刻蝕速 率，因此中央?yún)^(qū)域的開(kāi)口的特征尺寸小于邊緣區(qū)域的開(kāi)口的特征尺寸，在本實(shí)施例中使緩 沖層的厚度從邊緣向中央遞減，優(yōu)選的晶片的邊緣區(qū)域比晶片中央?yún)^(qū)域的緩沖層的厚度高 40埃士 10埃。因?yàn)榫吘墔^(qū)域的緩沖層厚度比晶片中央?yún)^(qū)域的緩沖層厚，從而使得晶片中央 區(qū)域的緩沖層刻蝕形成開(kāi)口所需要的時(shí)間小于將晶片邊緣區(qū)域的緩沖層刻蝕形成開(kāi)口所 需要的時(shí)間。所述第一刻蝕的時(shí)間大于或等于將晶片邊緣區(qū)域的緩沖層刻干凈(刻蝕形成 開(kāi)口)所需要的時(shí)間，因此在第一刻蝕中中央?yún)^(qū)域的緩沖層先被刻蝕形成開(kāi)口，而邊緣區(qū) 域的緩沖層還有剩余，這樣繼續(xù)刻蝕因?yàn)橹醒雲(yún)^(qū)域的緩沖層已經(jīng)被刻蝕形成開(kāi)口，因此接 下來(lái)會(huì)向中央?yún)^(qū)域的緩沖層中開(kāi)口的側(cè)壁橫向刻蝕，從而使得中央?yún)^(qū)域的緩沖層中形成的 開(kāi)口的CD變大，而邊緣區(qū)域的緩沖層會(huì)繼續(xù)向下刻蝕，因此對(duì)開(kāi)口側(cè)壁的刻蝕作用較小， 這樣對(duì)中央?yún)^(qū)域的緩沖層的橫向刻蝕就補(bǔ)償了因?yàn)檫吘墔^(qū)域的刻蝕速率比中央?yún)^(qū)域的刻 蝕速率快的問(wèn)題，從而在邊緣區(qū)域的緩沖層刻蝕完成時(shí)，晶片中央?yún)^(qū)域的緩沖層中的開(kāi)口 的CD就和晶片邊緣區(qū)域的緩沖層中的開(kāi)口的CD近似相等。從而后續(xù)的第一刻蝕步驟中對(duì) 晶片中邊緣區(qū)域的溝槽和晶片中央?yún)^(qū)域的溝槽的CD —致性較好。在本發(fā)明第一刻蝕中對(duì)緩沖層的刻蝕的刻蝕氣體通常為不含氟氣體，因此在將晶 片邊緣區(qū)域的緩沖層刻蝕干凈后進(jìn)一步刻蝕的過(guò)程中不會(huì)對(duì)晶片造成損傷，并且在緩沖層 刻蝕干凈后，進(jìn)一步延長(zhǎng)第一刻蝕時(shí)間(也就是過(guò)刻蝕)，也不會(huì)對(duì)晶片造成損傷。S70 利用所述緩沖層做掩膜，對(duì)所述晶片進(jìn)行第二刻蝕形成溝槽。如圖16所示，在本步驟中可以先去除光刻膠層或者去除光刻膠層和底部抗反射 層，僅利用緩沖層做掩膜進(jìn)行刻蝕。也可以不去除光刻膠層，利用光刻膠層、底部抗反射層 和緩沖層的疊層結(jié)構(gòu)做掩膜。所述刻蝕可以是任何常規(guī)刻蝕技術(shù)，比如化學(xué)刻蝕技術(shù)或者 等離子體刻蝕技術(shù)，在本實(shí)施例中，采用等離子體刻蝕技術(shù)，采用cf4、CHF3、CH2F2, CH3F, C4F8 或者C5F8中的一種或者幾種作為反應(yīng)氣體刻蝕晶片，直至形成所需深度的溝槽。在本發(fā)明中，也可以先對(duì)該制造工藝中刻蝕步驟的刻蝕速率進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)所述第 一刻蝕步驟中對(duì)晶片邊緣區(qū)域的刻蝕速率大于對(duì)晶片中央?yún)^(qū)域的刻蝕速率，則所述緩沖層 的厚度從邊緣向中央遞減。當(dāng)所述第一刻蝕步驟中對(duì)晶片邊緣區(qū)域的刻蝕速率小于對(duì)晶片中央?yún)^(qū)域的刻蝕 速率，所述緩沖層的厚度從邊緣向中央遞增。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。任 何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方 法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí) 施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做 的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。9
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包括步驟 提供晶片；在所述晶片上形成緩沖層，所述緩沖層的厚度從邊緣向中央漸變； 在所述緩沖層上形成底部抗反射層； 在所述底部抗反射層上形成光刻膠層；對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行曝光和顯影，從而在光刻膠層中形成開(kāi)口 ； 利用所述光刻膠層做掩膜，對(duì)所述底部抗反射層、緩沖層進(jìn)行第一刻蝕，在底部抗反射 層和緩沖層中形成開(kāi)口；利用所述緩沖層做掩膜，對(duì)所述晶片進(jìn)行第二刻蝕，在晶片中形成溝槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一刻蝕步驟中對(duì)晶片邊緣區(qū)域的刻蝕速率大于對(duì)晶片中央?yún)^(qū)域的刻蝕速率； 所述緩沖層的厚度從邊緣向中央遞減。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一刻蝕的時(shí)間 大于或等于將晶片邊緣區(qū)域的緩沖層刻干凈所需要的時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一刻蝕步驟中 對(duì)晶片邊緣區(qū)域的刻蝕速率小于對(duì)晶片中央?yún)^(qū)域的刻蝕速率；所述緩沖層的厚度從邊緣向中央遞增。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一刻蝕的時(shí)間 大于或等于將晶片中央?yún)^(qū)域的緩沖層形成開(kāi)口所需要的時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述形成緩沖層的步 驟包括向晶片上滴注緩沖層，并且旋轉(zhuǎn)晶片； 對(duì)緩沖層進(jìn)行烘焙。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述晶片的轉(zhuǎn)速為 2000RPM 至 2500RPM。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述晶片的轉(zhuǎn)速為 4000RPM 至 5000RPM。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，晶片的中央?yún)^(qū)域和晶 片邊緣區(qū)域的緩沖層的厚度差為40埃士 10埃。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一刻蝕使用的 刻蝕氣體包括N2、H2、CO、SO2中的一種或其組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，還包括刻蝕的稀釋 氣體He、Ar中的一種或其組合。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括步驟提供晶片；在所述晶片上形成緩沖層，所述緩沖層的厚度從邊緣向中央漸變；在所述緩沖層上形成底部抗反射層；在所述底部抗反射層上形成光刻膠層；對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行曝光和顯影，從而在光刻膠層中形成開(kāi)口；利用所述光刻膠層做掩膜，對(duì)所述底部抗反射層、緩沖層進(jìn)行第一刻蝕，在底部抗反射層和緩沖層中形成開(kāi)口；利用所述緩沖層做掩膜，對(duì)所述晶片進(jìn)行第二刻蝕，在晶片中形成溝槽。本發(fā)明減小晶片中的中央?yún)^(qū)域的溝槽和晶片中的邊緣區(qū)域的溝槽的特征尺寸差。
文檔編號(hào)H01L21/762GK102054684SQ20091019858
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者孫武, 張海洋, 王新鵬, 韓秋華 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司