一種消除有源區(qū)損傷的多晶硅刻蝕方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種消除有源區(qū)損傷的多晶硅刻蝕方法，涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域。該方法為以所述光阻為掩膜，采用四氟化碳?xì)怏w對一部分所述抗反射涂層進(jìn)行刻蝕；以所述光阻為掩膜，采用選擇刻蝕方式對剩余的所述抗反射涂層進(jìn)行刻蝕；以所述光阻為掩膜，采用等離子體依次對硬掩膜層和多晶硅進(jìn)行刻蝕，形成多晶硅柵極，從而消除有源區(qū)損傷。本發(fā)明通過將多晶硅刻蝕中抗反射涂層刻蝕分為普通刻蝕和選擇比刻蝕兩步，從而避免了因圖形缺陷引起的，多晶硅刻蝕造成的低密度有源區(qū)的損傷，提高了器件的性能和良率。
【專利說明】一種消除有源區(qū)損傷的多晶硅刻蝕方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及低密度有源區(qū)的多晶硅刻蝕方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)時，根據(jù)不同器件功能的需求，會有高密度有源區(qū)(AA dense)F區(qū)域和低密度(ISO)有源區(qū)F，在有源區(qū)F特別稀疏的區(qū)域，會有大塊的淺溝槽(STI)E，由于化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)在大塊的淺溝槽E上研磨速率較快，在化學(xué)機(jī)械研磨后，淺溝槽E會比有源區(qū)F低很多，形成高度差(step height)，這部分高度差會在多晶硅D淀積，氧化硅硬掩膜淀積時不斷傳遞，但是由于抗反射涂層(BARC)B本身的性質(zhì)和涂布的性質(zhì)，在抗反射涂層B涂布后，整個晶圓表面基本是平整的，所以導(dǎo)致在有源區(qū)F上的抗反射涂層B比淺溝槽E上的抗反射涂層B薄，如圖1所示。
[0003]這種現(xiàn)狀導(dǎo)致在進(jìn)行抗反射涂層B刻蝕時必須要加足夠的過刻蝕(over etch)才能將淺溝槽E上的抗反射涂層B去除干凈，這在很大程度上增加了工藝流程的時間，為了縮短工藝時間，通常采用對抗反射涂層B刻蝕速率很高的四氟化碳(CF4)氣體，可以達(dá)到1000埃/分鐘，但是這一步驟對下層硬掩膜層C的選擇比很低，大概只有2:1，會造成在抗反射涂層B蝕刻的步驟中，當(dāng)?shù)兔芏扔性磪^(qū)F區(qū)域的淺溝槽E上尚有抗反射涂層B殘留時，有源區(qū)F上的抗反射涂層B已經(jīng)消耗完畢(如圖2所示)，其下層的硬掩膜層C由于CF4等離子體對其低選擇比，已經(jīng)開始消耗。所以，當(dāng)淺溝槽E上面的多晶硅D仍存在殘余時，有源區(qū)F上的多晶硅D已經(jīng)消耗干凈，柵極氧化層直接暴露在等離子體中受到損傷(pitting)。
[0004]中國專利(CN 103646860A)公開了多晶硅柵極刻蝕工藝，包括如下步驟:提供一具有多晶硅刻蝕結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述多晶硅刻蝕結(jié)構(gòu)由下至上依次為柵氧化層、多晶硅層、第一二氧化硅層和氮化硅層；制備第二二氧化硅層覆蓋所述氮化硅層的表面，所述第一二氧化硅層、氮化硅層、第二二氧化硅層形成硬質(zhì)掩膜層；刻蝕所述硬質(zhì)掩膜層，形成具有柵極圖形的阻擋層；以所述阻擋層為掩膜，刻蝕所述多晶硅層形成多晶硅柵極。
[0005]該專利改變了硬質(zhì)掩模層的沉積結(jié)構(gòu)和厚度，并相應(yīng)調(diào)整了多晶硅刻蝕的方法，達(dá)到在完成多晶硅柵極刻蝕的同時，減少多晶硅頂部的硬質(zhì)掩模的損失，從而提高了剩余的硬質(zhì)掩模的厚度。但并沒有解決因圖形缺陷引起的，多晶硅刻蝕造成的低密度有源區(qū)的損傷的問題。
[0006]中國專利(CN 100521102C)公開了一種多晶硅刻蝕的方法，用于在多晶硅片上刻蝕線條，多晶硅片包括自然氧化層、多晶硅層、S12絕緣膜，多晶硅刻蝕的方法包括自然氧化層開啟步驟、多晶硅層主刻步驟、多晶硅層過刻步驟，其中通過調(diào)整自然氧化層開啟步驟中的下射頻源的功率或其它工藝參數(shù)來控制刻蝕線條的寬度尺寸。
[0007]該專利既能有效的控制刻蝕線條的寬度尺寸，又不影響工藝氣體對多晶硅層與S12*緣膜的選擇比，主要適用于對多晶硅進(jìn)行刻蝕也適用于對其它類似的硅片進(jìn)行刻蝕。但并沒有解決因圖形缺陷引起的，多晶硅刻蝕造成的低密度有源區(qū)的損傷的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明為解決因圖形缺陷引起的，多晶硅刻蝕造成的低密度有源區(qū)的損傷的問題，從而提供一種消除有源區(qū)損傷的多晶硅刻蝕方法的技術(shù)方案。
[0009]本發(fā)明所述一種消除有源區(qū)損傷的多晶硅刻蝕方法，提供一多晶硅刻蝕結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括有源區(qū)和淺溝槽，所述有源區(qū)與所述淺溝槽間隔排列，在所述有源區(qū)和所述淺溝槽上依次設(shè)置有多晶硅、硬掩膜層、抗反射涂層和光阻，包括下述步驟:
[0010]步驟1.以所述光阻為掩膜，采用四氟化碳?xì)怏w對一部分所述抗反射涂層進(jìn)行刻蝕；
[0011]步驟2.以所述光阻為掩膜，采用選擇刻蝕方式對剩余的所述抗反射涂層進(jìn)行刻蝕；
[0012]步驟3.以所述光阻為掩膜，采用等離子體依次對硬掩膜層和多晶硅進(jìn)行刻蝕，形成多晶硅柵極，從而消除有源區(qū)損傷。
[0013]優(yōu)選的，步驟I的具體過程為:
[0014]采用氣壓為3mT-5mT，偏壓為300V-500V的四氟化碳?xì)怏w對450埃-500埃的所述抗反射涂層進(jìn)行刻蝕。
[0015]優(yōu)選的，步驟I中所述四氟化碳?xì)怏w的流量為:100sccm-150sccm。
[0016]優(yōu)選的，步驟2的具體過程為:
[0017]采用氣壓為8mT-10mT，偏壓為80V-100V的氯氣、氧氣或氦氣對剩余的所述抗反射涂層進(jìn)行刻蝕。
[0018]優(yōu)選的，所述氯氣的流量為:20sccm_40sccm。
[0019]優(yōu)選的，所述氧氣的流量為:20sccm_40sccm。
[0020]優(yōu)選的，所述氦氣的流量為:60sccm_80sccm。
[0021]本發(fā)明的有益效果:
[0022]本發(fā)明通過將多晶硅刻蝕中抗反射涂層刻蝕分為普通刻蝕和選擇比刻蝕兩步，從而避免了因圖形缺陷引起的，多晶硅刻蝕造成的低密度有源區(qū)的損傷，提高了器件的性能和良率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為多晶硅刻蝕結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0024]圖2為傳統(tǒng)采用四氟化碳對抗反射涂層進(jìn)行刻蝕的示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明所述消除有源區(qū)損傷的多晶硅刻蝕的方法流程圖；
[0026]圖4為本發(fā)明多晶硅刻蝕的方法中步驟一對一部分抗反射涂層進(jìn)行刻蝕的示意圖；
[0027]圖5為對圖4中剩余抗反射涂層進(jìn)行刻蝕的示意圖。
[0028]附圖中:A.光阻；B.抗反射涂層；C.硬掩膜層；D.多晶硅；E.淺溝槽；F.有源區(qū)。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。
[0030]如圖3所示，本發(fā)明提供一種消除有源區(qū)損傷的多晶硅刻蝕方法，提供一多晶硅刻蝕結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括有源區(qū)F和淺溝槽E，有源區(qū)F與淺溝槽E間隔排列，在有源區(qū)F和淺溝槽E上依次設(shè)置有多晶硅D、硬掩膜層C、抗反射涂層B和光阻A，包括下述步驟:
[0031]步驟1.如圖4至圖5所示，以光阻A為掩膜，采用氣壓為3mT-5mT，偏壓為300V-500V、流量為:100sccm-150sccm的四氟化碳?xì)怏w對450埃-500埃的抗反射涂層B進(jìn)行刻蝕。
[0032]步驟2.如圖5至圖6所示，以光阻A為掩膜，采用氣壓為8mT-10mT，偏壓為80V-100V 的氯氣(20sccm_40sccm)、氧氣(20sccm_40sccm)或氦氣(60sccm_80sccm)對剩余的抗反射涂層B進(jìn)行刻蝕，保證了有源區(qū)F上的硬掩膜層C的厚度與淺溝槽E上的硬掩膜層C的厚度相同；
[0033]步驟3.以光阻A為掩膜，采用等離子體依次對硬掩膜層C和多晶硅D進(jìn)行刻蝕，形成多晶硅D柵極，從而消除有源區(qū)F損傷。
[0034]本發(fā)明針對在多晶硅刻蝕時造成的有源區(qū)損傷，特別是在低密度有源區(qū)更容易發(fā)生有源區(qū)損傷，這是由于低密度有源區(qū)的抗反射涂層厚度(600-700A)較淺溝槽的抗反射涂層厚度(900-950A)更薄，在多晶硅刻蝕時等離子體先接觸到有源區(qū)區(qū)域造成有源區(qū)損傷。本發(fā)明通過將多晶硅刻蝕中抗反射涂層B刻蝕分為普通刻蝕和高選擇比刻蝕兩步，保證了有源區(qū)F的上剩余需要刻蝕的材質(zhì)厚度和淺溝槽E上剩余需要刻蝕的材質(zhì)厚度基本一致。這樣在多晶硅刻蝕時等離子體會同時到達(dá)有源區(qū)F/淺溝槽E，不會產(chǎn)生有源區(qū)F損傷。從而避免了由于圖形設(shè)計(jì)缺陷引起的，多晶硅刻蝕造成的低密度有源區(qū)的損傷，提高了器件的性能和良率。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識到凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種消除有源區(qū)損傷的多晶硅刻蝕方法，提供一多晶硅刻蝕結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括有源區(qū)和淺溝槽，所述有源區(qū)與所述淺溝槽間隔排列，在所述有源區(qū)和所述淺溝槽上依次設(shè)置有多晶硅、硬掩膜層、抗反射涂層和光阻，其特征在于，包括下述步驟: 步驟1.以所述光阻為掩膜，采用四氟化碳?xì)怏w對一部分所述抗反射涂層進(jìn)行刻蝕； 步驟2.以所述光阻為掩膜，采用選擇刻蝕方式對剩余的所述抗反射涂層進(jìn)行刻蝕； 步驟3.以所述光阻為掩膜，采用等離子體依次對硬掩膜層和多晶硅進(jìn)行刻蝕，形成多晶硅柵極，從而消除有源區(qū)損傷。
2.如權(quán)利要求1所述消除有源區(qū)損傷的多晶硅刻蝕方法，其特征在于，步驟I的具體過程為: 采用氣壓為3mT-5mT，偏壓為300V-500V的四氟化碳?xì)怏w對450埃-500埃的所述抗反射涂層進(jìn)行刻蝕。
3.如權(quán)利要求1所述消除有源區(qū)損傷的多晶硅刻蝕方法，其特征在于，步驟I中所述四氟化碳?xì)怏w的流量為:100sccm-150sccm。
4.如權(quán)利要求1所述消除有源區(qū)損傷的多晶硅刻蝕方法，其特征在于，步驟2的具體過程為: 采用氣壓為8mT-10mT，偏壓為80V-100V的氯氣、氧氣或氦氣對剩余的所述抗反射涂層進(jìn)行刻蝕。
5.如權(quán)利要求4所述消除有源區(qū)損傷的多晶硅刻蝕方法，其特征在于，所述氯氣的流量為:20sccm-40sccm。
6.如權(quán)利要求4所述消除有源區(qū)損傷的多晶硅刻蝕方法，其特征在于，所述氧氣的流量為:20sccm-40sccm。
7.如權(quán)利要求4所述消除有源區(qū)損傷的多晶硅刻蝕方法，其特征在于，所述氦氣的流量為:60sccm-80sccmo
【文檔編號】H01L21/3065GK104465364SQ201410164086
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】秦偉, 高慧慧, 楊渝書 申請人:上海華力微電子有限公司