專利名稱：自對準硅化物膜的蝕刻方法
自對準硅化物膜的蝕刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝中的蝕刻Etching)工藝，尤其涉及一種自對準硅化 物膜的蝕刻方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造過程中，鈷(Co)與硅反應(yīng)的過程是一個自對準過程，被稱為硅化物 自對準過程。因為Co可以與硅(Si)反應(yīng)，但是不會與硅氧化物、硅氮化物或者硅氮氧化物 反應(yīng)。為了調(diào)節(jié)溝道長度及防止柵-源區(qū)出現(xiàn)擊穿(punch through)現(xiàn)象，需要引入側(cè) 墻(spacer)工藝，即在多晶硅(POLY)兩側(cè)形成“L”型保護結(jié)構(gòu)。而為了減少后續(xù)接觸孔中 鎢插塞(W-plug)與多晶硅及有源區(qū)(active area)的接觸電阻，需在柵極與源、漏區(qū)生長 一層Co，形成鈷自對準硅化物(Co salicide)。又為了防止在不需要的地方產(chǎn)生鈷自對準 硅化物，可在晶片表面淀積一層富硅氧化物(Silicon Rich Oxide, SR0)作為保護層，該層 被稱為自對準硅化物膜(Salicide Block, SAB) 0傳統(tǒng)工藝中用光刻膠(photoresist，PR) 定義出圖形后，采用相繼進行清除浮渣(descum)、干法蝕刻、濕法蝕刻的方法對此保護層進 行蝕刻，如圖1所示。傳統(tǒng)工藝中清除浮渣步驟是為了去除殘留的光刻膠浮渣，但這一步驟增加了蝕刻 時間。干法蝕刻步驟一般采用CF4/CHF3作為蝕刻氣體，但所述蝕刻氣體無法由于蝕刻氧化 物/硅的選擇比不夠，會造成柵-源區(qū)的硅損耗(loss)，導(dǎo)致器件漏電。因此在此步驟中需 要保留一定厚度的富硅氧化物(約130 A)，留待濕法蝕刻處理，以免造成柵-源區(qū)的硅損 耗。但濕法蝕刻的各向同性蝕刻(isotropicetch)性質(zhì)容易導(dǎo)致側(cè)墻鉆蝕(spacer liner undercut)，使得鈷硅化物形成在側(cè)墻底下，影響器件的擊穿性質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容鑒于此，有必要針對傳統(tǒng)工藝導(dǎo)致側(cè)墻鉆蝕的問題，提供一種自對準硅化物膜的 蝕刻方法。一種自對準硅化物膜的蝕刻方法，其特征在于，包括如下步驟以氧氣等離子體對富硅氧化物層進行轟擊，完成反應(yīng)離子蝕刻，同時清除光刻膠 浮渣；用氫氟酸溶液進行濕法蝕刻。優(yōu)選的，所述反應(yīng)離子蝕刻在氧氣的流量為15 25sccm，功率為150 250W，氣 體壓力為30 70mTorr的工藝條件下進行。優(yōu)選的，所述反應(yīng)離子蝕刻采用預(yù)先設(shè)定蝕刻時間的模式。優(yōu)選的，所述反應(yīng)離子蝕刻采用終點檢測系統(tǒng)對蝕刻終點進行判斷。優(yōu)選的，所述氫氟酸溶液的摩爾比為HF H2O=I 50 1 100。優(yōu)選的，所述濕法蝕刻采用預(yù)先設(shè)定蝕刻時間的模式。
優(yōu)選的，所述濕法蝕刻采用終點檢測系統(tǒng)對蝕刻終點進行判斷。優(yōu)選的，所述氧氣等離子體是在氧化物蝕刻腔中經(jīng)過輝光放電生成的。上述自對準硅化物膜的蝕刻方法使用氧氣作為干法蝕刻的氣體，由于其氧化物/ 硅的選擇比較高，且遇到襯底上的硅會生成氧化膜，因此能很好地保護晶圓片有源區(qū)。同時 由于氧干法蝕刻步驟能一步將富硅氧化物層蝕刻完全，縮短了快速濕法蝕刻的時間，提高 了生產(chǎn)效率；且采用稀氫氟酸溶液的短時間濕法蝕刻不會引起明顯鉆蝕，提高了產(chǎn)品的穩(wěn) 定性和可靠性。

圖1是傳統(tǒng)的蝕刻自對準硅化物膜的工藝流程圖。圖2是自對準硅化物膜的蝕刻方法的流程圖。圖3是采用自對準硅化物膜的蝕刻方法后晶圓片的剖面在掃描電鏡下的圖片。
具體實施方式圖2是自對準硅化物膜的蝕刻方法的流程圖。自對準硅化物膜的蝕刻方法包括如 下步驟氧干法蝕刻在氧化物蝕刻腔(oxide etch chamber)內(nèi)經(jīng)輝光放電生成氧氣等離 子體，并用所述氧氣等離子體對富硅氧化物層進行轟擊，以完成反應(yīng)離子蝕刻，同時起到清 除光刻膠浮渣的作用。腐蝕工藝在氧氣的流量為15 25SCCm，功率為150 250W，氣體 壓力為30 70mTorr的條件下進行。采用該工藝條件，等離子體轟擊對晶圓片造成的損傷 小，且選擇比較高。氧干法蝕刻可以采用預(yù)先設(shè)定蝕刻時間的模式，蝕刻時間根據(jù)蝕刻工藝 條件和預(yù)定的過腐蝕(overetching)比例進行調(diào)整；也可以采用終點檢測系統(tǒng)對蝕刻終點 進行判斷。所述終點檢測系統(tǒng)是本領(lǐng)域常用的激光干涉檢測，質(zhì)譜儀檢測等檢測系統(tǒng)?？焖贊穹ㄎg刻用氫氟酸溶液進行濕法蝕刻。在優(yōu)選的實施方式中，該氫氟酸溶液 采用質(zhì)量分數(shù)為49%的HF溶液與去離子水進行調(diào)配，調(diào)配成摩爾比為1 50 1 100 的稀氫氟酸溶液；在其他實施方式中也可以使用其他濃度的氫氟酸溶液、或者HF氣體來調(diào) 配成1 50 1 100的稀氫氟酸溶液。由于氧干法蝕刻中，氧氣對氧化物/硅的選擇比 很高，且氧氣遇到襯底上的硅會生成氧化膜，氧干法蝕刻無需刻意留一層富硅氧化物待濕 法蝕刻。因此快速濕法蝕刻只是起清除殘留及光刻膠被氧干法蝕刻時生成的少量聚合物 (polymer)的作用，需要的時間很短，且由于是采用上述比例的稀溶液，因而也不會引起富 硅氧化物層明顯的鉆蝕?？焖贊穹ㄎg刻可以采用預(yù)先設(shè)定蝕刻時間的模式，蝕刻時間根據(jù) 蝕刻工藝條件和預(yù)定的過腐蝕(over etching)比例進行調(diào)整；也可以采用終點檢測系統(tǒng) 對蝕刻終點進行判斷。所述終點檢測系統(tǒng)是本領(lǐng)域常用的激光干涉檢測，質(zhì)譜儀檢測等檢 測系統(tǒng)。上述自對準硅化物膜的蝕刻方法與傳統(tǒng)工藝相比，省去了清除浮渣這一步驟，減 少了一步工序，降低了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)效率。使用氧氣作為干法蝕刻的氣體，由于其 氧化物/硅的選擇比較高，且遇到襯底上的硅會生成氧化膜，因此能很好地保護晶圓片有 源區(qū)；此外氧氣的成本比傳統(tǒng)工藝采用的CF4/CHF3要低，還能降低生產(chǎn)成本。同時氧干法 蝕刻步驟能一步將富硅氧化物層蝕刻完全，縮短了快速濕法蝕刻的時間，提高了生產(chǎn)效率;且采用稀氫氟酸溶液的短時間濕法蝕刻不會引起明顯鉆蝕，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠 性。 以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保 護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1.一種自對準硅化物膜的蝕刻方法，其特征在于，包括如下步驟以氧氣等離子體對富硅氧化物層進行轟擊，完成反應(yīng)離子蝕刻，同時清除光刻膠浮渣；用氫氟酸溶液進行濕法蝕刻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準硅化物膜的蝕刻方法，其特征在于所述反應(yīng)離子蝕 刻在氧氣的流量為15 2kccm，功率為150 250W，氣體壓力為30 70mTorr的工藝條 件下進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準硅化物膜的蝕刻方法，其特征在于所述反應(yīng)離子蝕 刻采用預(yù)先設(shè)定蝕刻時間的模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準硅化物膜的蝕刻方法，其特征在于所述反應(yīng)離子蝕 刻采用終點檢測系統(tǒng)對蝕刻終點進行判斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準硅化物膜的蝕刻方法，其特征在于所述氫氟酸溶液 的摩爾比為HF H2O = 1 50 1 100。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準硅化物膜的蝕刻方法，其特征在于所述濕法蝕刻采 用預(yù)先設(shè)定蝕刻時間的模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準硅化物膜的蝕刻方法，其特征在于所述濕法蝕刻采 用終點檢測系統(tǒng)對蝕刻終點進行判斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準硅化物膜的蝕刻方法，其特征在于所述氧氣等離子 體是在氧化物蝕刻腔中經(jīng)過輝光放電生成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自對準硅化物膜的蝕刻方法，包括用氧化物蝕刻腔產(chǎn)生經(jīng)過輝光放電生成的氧氣等離子體，對富硅氧化物層進行轟擊，來完成反應(yīng)離子蝕刻，同時清除光刻膠浮渣；用氫氟酸溶液進行濕法蝕刻。上述自對準硅化物膜的蝕刻方法省去了清除浮渣這一步驟，減少了一步工序，降低了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)效率。使用氧氣作為干法蝕刻的氣體，能很好地保護晶圓片有源區(qū)；此外因為氧氣的成本比傳統(tǒng)工藝采用的CF4/CHF3要低，還能降低生產(chǎn)成本。同時由于氧干法蝕刻步驟能一步將富硅氧化物層蝕刻完全，縮短了濕法蝕刻的時間，提高了生產(chǎn)效率；且采用稀氫氟酸溶液的短時間濕法蝕刻不會引起明顯鉆蝕，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。
文檔編號H01L21/311GK102082090SQ20091018853
公開日2011年6月1日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者任小兵, 王吉偉, 蔣昆坤, 許宗能 申請人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司