專利名稱：定義深溝槽用的硬掩模層的圖案化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路工藝，且特別是涉及一種定義深溝槽用的硬掩模層的圖案化方法。
背景技術(shù)：
為節(jié)省電路面積，集成電路工藝中常有將元件形成在基底中的深溝槽中的作法。例如，嵌入式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)存儲(chǔ)單元的電容器即可形成在基底中的深溝槽中。由于深溝槽的深度很大，故通常須以硬掩模層定義。此種硬掩模層的材料通常為氮化硅，其圖案化所用的蝕刻氣體含有氟碳?xì)浠衔?，如chf3、CH2F2等。然而，使用此種蝕刻氣體蝕刻硬掩模層時(shí)，反應(yīng)腔壁會(huì)有嚴(yán)重的聚合物沉積問(wèn)題，使反應(yīng)腔室須經(jīng)常保養(yǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種定義深溝槽用的硬掩模層的圖案化方法。本發(fā)明的定義深溝槽用的硬掩模層的圖案化方法的步驟如下。首先提供基底，其上已形成有隔離結(jié)構(gòu)，再于此該基底上形成硬掩模層。接著于硬掩模層上形成圖案化光致抗蝕劑層，其中有深溝槽開口圖案位于隔離結(jié)構(gòu)上方。然后以圖案化光致抗蝕劑層為掩模，使用不含氫元素的蝕刻氣體蝕刻硬掩模層，以將深溝槽開口圖案轉(zhuǎn)移至硬掩模層。在一些實(shí)施例中，硬掩模層的材料包括娃化合物。此種硬掩模層的蝕刻氣體可包括全氟碳化物，且可還包括氬氣及氧氣。上述全氟碳化物可選自由四氟化碳(CF4)、全氟丁烯(C4F8)及全氟戊炔(C5F8)所組成的族群。上述硅化合物可包括氮化硅。上述硬掩模層可包括第一氮化硅層、第一氮化硅層上的氧化硅緩沖層，以及氧化硅緩沖層上的第二氮化硅層。采用本發(fā)明的定義深溝槽用的硬掩模層的圖案化方法時(shí)，由于蝕刻氣體不含氫元素，故聚合物的形成可大幅減少，而可減少反應(yīng)腔室的保養(yǎng)頻率。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1 2為本發(fā)明實(shí)施例的定義深溝槽用的硬掩模層的圖案化方法的剖面示意圖。圖3 4為本發(fā)明實(shí)施例的后續(xù)形成深溝槽的步驟的剖面示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例的后續(xù)形成DRAM存儲(chǔ)單元的步驟的剖面示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明100 :基底102:隔離結(jié)構(gòu)103 :墊氧化層104 :硬掩模層106、110:氮化硅層108 :氧化硅緩沖層
116 :底抗反射層118:圖案化光致抗蝕劑層
120、130 :深溝槽開口圖案132 深溝槽
136 :絕緣層138:外電極
140 :介電層144:內(nèi)電極
148 :深阱區(qū)150:絕緣層
152 :字線154:源/漏極區(qū)
156 自對(duì)準(zhǔn)金屬娃化物層158a :接觸窗、共用接觸窗
158b :共用接觸窗具體實(shí)施方式
下文所述的實(shí)施例是用以進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，其并非用以限定本發(fā)明的范圍。
圖1 2為本發(fā)明實(shí)施例的定義深溝槽用的硬掩模層的圖案化方法的剖面示意圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，首先提供基底100，其上已形成有隔離結(jié)構(gòu)102，以及在隔離結(jié)構(gòu)102
的工藝之后余留下來(lái)的墊氧化層103?；?00例如為單晶硅基底。隔離結(jié)構(gòu)102例如為 淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)，其材料例如是以化學(xué)氣相沉積法(CVD)形成的氧化硅。接著于基底100上形成硬掩模層104，其覆蓋隔離結(jié)構(gòu)102及墊氧化層103。硬掩模層104可包括第一氮化硅層106、第一氮化硅層106上的氧化硅緩沖層108，以及氧化硅緩沖層108上的第二氮化娃層110。第一氮化娃層106與第二氮化娃層110厚度可大致相同,例如為1300 1700埃，氧化硅緩沖層108的厚度例如為100 300埃。該硬掩模層104亦可僅含單一氮化娃層。接著于硬掩模層104上形成底抗反射層(BARC) 116與圖案化光致抗蝕劑層118，其中圖案化光致抗蝕劑層118中有深溝槽開口圖案120位于隔離結(jié)構(gòu)102上方。圖案化光致抗蝕劑層118的厚度例如為3900 4500埃。請(qǐng)參照?qǐng)D2，接著以圖案化光致抗蝕劑層118為掩模，使用不含氫元素的蝕刻氣體產(chǎn)生等離子體以各向異性蝕刻底抗反射層116與硬掩模層104，而將深溝槽開口圖案120轉(zhuǎn)移至硬掩模層104中，亦即在第二氮化硅層110、氧化硅緩沖層108與第一氮化硅層106中形成深溝槽開口圖案130。上述蝕刻氣體可包括全氟碳化物，且可還包括氬氣及選擇性的氧氣，由于氧氣可以增加待蝕刻物與非待蝕刻物之間的蝕刻選擇比，故可以進(jìn)一步控制蝕刻輪廓。全氟碳化物例如是選自由四氟化碳(CF4)、全氟丁烯(C4F8)及全氟戊炔(C5F8)所組成的族群。在上述蝕刻工藝中，蝕刻第二氮化硅層110所用的蝕刻配方可異于蝕刻氧化硅緩沖層108與第一氮化硅層106所用者，其中后者的RF功率、氬氣流量可比前者高出數(shù)倍，以提高物理性轟擊的效果。在上述蝕刻工藝的一個(gè)實(shí)例中，蝕刻第二氮化硅層110的配方為壓力=40 60mTorr、RF功率=500 700W、全氟碳化物C4F8流量=9 15sccm、気氣流量=50 150sccm、氧氣流量=10 30sccm ;蝕刻氧化娃緩沖層108與第一氮化娃層106的配方壓力=40 60mTor;r、RF 功率=1300 1700W、C4F8 流量=9 15sccm、lS氣流量=100 400sccm、氧氣流量=10 30sccm。
在以上實(shí)施例的定義深溝槽用的硬掩模層的圖案化方法中，由于蝕刻氣體不含氫元素，故聚合物的形成可大幅減少，而可減少反應(yīng)腔室的保養(yǎng)頻率。圖3 4為本發(fā)明實(shí)施例的后續(xù)形成深溝槽的步驟的剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3，接著以圖案化光致抗蝕劑層118與經(jīng)圖案化的硬掩模層104為掩模蝕刻隔離結(jié)構(gòu)102及墊氧化層103，以除去暴露于深溝槽開口圖案130中的隔離結(jié)構(gòu)102及墊氧化層103。其中所用的蝕刻氣體除了前述的全氟碳化物、氬氣及氧氣以外，可還含有選擇性的一氧化碳(CO)，由此避免蝕刻反應(yīng)終止。請(qǐng)參照?qǐng)D3 4，接著以圖案化硬掩模層104為掩模蝕刻基底100，以于基底100中形成深溝槽132。在此蝕刻工藝結(jié)束后，硬掩模層104中只有第一氮化硅層106留下。然后于深溝槽132側(cè)壁形成絕緣層136，其方法例如是先以熱氧化法于深溝槽132側(cè)壁與底部形成氧化層，再以各向異性蝕刻除去深溝槽132底部的氧化層。 圖5為本發(fā)明實(shí)施例的后續(xù)形成DRAM存儲(chǔ)單元的步驟的剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D5，接著依序于深溝槽132中形成電容器的外電極140、介電層144及內(nèi)電極146，去除氮化硅層106，再形成與各外電極140電性連接的深阱區(qū)148、部分嵌進(jìn)內(nèi)電極146的絕緣墊150、字線152、源/漏極區(qū)154、自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物(salicide)層156、接觸窗158a與共用接觸窗(share contact) 158b等等。雖然上述本發(fā)明的實(shí)施例的方法是用來(lái)圖案化定義DRAM存儲(chǔ)單元的電容器的深溝槽所用的硬掩模層，但該方法不僅限于此用途，而亦可用來(lái)圖案化定義其他元件的深溝槽所用的硬掩模層。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種定義深溝槽用的硬掩模層的圖案化方法，包括提供基底，該基底上已形成有隔尚結(jié)構(gòu)；于所提供的該基底上形成硬掩模層；于該硬掩模層上形成圖案化光致抗蝕劑層，該圖案化光致抗蝕劑層中有深溝槽開口圖案位于該隔離結(jié)構(gòu)上方；以及以該圖案化光致抗蝕劑層為掩模，使用不含氫元素的蝕刻氣體蝕刻該硬掩模層，以將該深溝槽開口圖案轉(zhuǎn)移至該硬掩模層。
2.如權(quán)利要求1所述的定義深溝槽用的硬掩模層的圖案化方法，其中該硬掩模層的材料包括硅化合物。
3.如權(quán)利要求2所述的定義深溝槽用的硬掩模層的圖案化方法，其中該蝕刻氣體包括全氟碳化物。
4.如權(quán)利要求3所述的定義深溝槽用的硬掩模層的圖案化方法，其中該全氟碳化物選自由四氟化碳、全氟丁烯及全氟戊炔所組成的族群。
5.如權(quán)利要求3所述的定義深溝槽用的硬掩模層的圖案化方法，其中該蝕刻氣體還包括氬氣及氧氣。
6.如權(quán)利要求2所述的定義深溝槽用的硬掩模層的圖案化方法，其中該硅化合物包括氮化硅。
7.如權(quán)利要求2所述的定義深溝槽用的硬掩模層的圖案化方法，其中該硬掩模層包括第一氮化硅層、該第一氮化硅層上的氧化硅緩沖層，以及該氧化硅緩沖層上的第二氮化硅層。
全文摘要
本發(fā)明公開一種定義深溝槽用的硬掩模層的圖案化方法，該圖案化方法包括首先提供基底，該基底上已形成有隔離結(jié)構(gòu)。接著于該基底上形成硬掩模層，再于硬掩模層上形成圖案化光致抗蝕劑層，該圖案化光致抗蝕劑層中有深溝槽開口圖案位于隔離結(jié)構(gòu)上方。然后以圖案化光致抗蝕劑層為掩模，使用不含氫元素的蝕刻氣體蝕刻硬掩模層，以將上述深溝槽開口圖案轉(zhuǎn)移至硬掩模層。
文檔編號(hào)H01L21/311GK103000512SQ20111026892
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者許勝杰, 蕭世和 申請(qǐng)人:聯(lián)華電子股份有限公司