專利名稱：改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法
改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法，還涉及一種電介質防反射涂層。
背景技術：
在互補金屬氧化物半導體場效應管(CMOS)芯片制造中，多晶娃(poly)柵的制程是一道非常重要的工序，多晶硅柵關鍵尺寸(poly⑶)的大小會直接影響器件的各種電性參數(shù)。多晶硅柵關鍵尺寸的均勻性的控制因此變得非常重要?！N傳統(tǒng)的0.16微米柵極長度(LG)制程中，多晶娃柵光刻后關鍵尺寸的均勻性不好，尤其是在晶圓的邊緣處，多晶硅柵關鍵尺寸比晶圓中心處小了 IOnm以上，導致在晶圓針測(Chip Probing, CP)的時候晶圓邊緣出現(xiàn)特殊圖案的漏電失效，嚴重影響產品良率和客戶的信心，因此解決晶圓邊緣漏電失效問題變的非常的重要。目前為了解決晶圓邊緣多晶硅柵關鍵尺寸偏小的問題，主要的做法是通過對多晶硅柵光刻工藝的程式(recipe)中參數(shù)的調試來控制，一般會調節(jié)光刻工藝中的焦距、NA(數(shù)值孔徑)、sigma、能量、光刻膠厚度等參數(shù)來做改善。但是這些參數(shù)的調整會影響到光刻膠輪廓(PR profile)和關鍵尺寸的大小，對光學臨近效應修正(OPC)也會有相應影響，因此對光刻工藝程式中參數(shù)調整的方法成本高、效率低。

發(fā)明內容基于此，有必要提供一種成本較低，效率高的改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法?！N改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法，包括以下步驟:提供晶圓，在所述晶圓表面形成柵極層；在所述柵極層表面淀積氮氧化硅，形成電介質防反射涂層，所述電介質防反射涂層任意一處的厚度與目標厚度的偏差都小于2% ;在所述電介質防反射涂層上涂敷光刻膠，曝光形成柵極的光刻圖案。優(yōu)選的，所述電介質防反射涂層的厚度控制在315 325人內，N值控制在2.09
2.11內，K值控制在0.62 0.66內。優(yōu)選的,所述淀積為化學氣相淀積,反應氣體包括SiH4, N2O以及He, SiH4的流量為69 89sccm，N2O的流量為130 230sccm，He的流量為1800 2200sccm，所述淀積的反應壓力為4 7Torr，所述淀積的反應功率為80 120W。優(yōu)選的，所述SiH4的流量為75sccm。優(yōu)選的，所述N2O的流量為210sccm。優(yōu)選的，所述He的流量為1900sccm。優(yōu)選的，所述淀積的反應壓力為5. 5Torr0優(yōu)選的，所述淀積的反應功率為95W。
優(yōu)選的,所述淀積使用的機臺型號為Producer。還有必要提供一種改善后的電介質防反射涂層。一種電介質防反射涂層，設于柵極層的表面，材質為氮氧化硅，所述電介質防反射涂層任意一處的厚度與目標厚度的偏差都小于2%。上述改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法，使用一種改善后的電介質防反射涂層(DARC)，通過改善DARC中SiON的厚度的均勻性，有效地控制和調整多晶硅柵極關鍵尺寸的均勻性，達到解決晶圓邊緣漏電的目的。和傳統(tǒng)的通過調整光刻程式的方法相比，不需重新制版及驗證，縮短了良率改善的時間與成本。

圖1是一實施例中改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法的流程圖；圖2是一種使用AMAT5000機臺傳統(tǒng)工藝淀積SiON電介質防反射涂層后通過后續(xù)的工藝形成多晶硅柵極的晶圓多晶硅柵極關鍵尺寸隨晶圓邊距變化的曲線圖；圖3是圖2所示曲線與采用Producer機臺及第一優(yōu)選實施例的參數(shù)得到的相應曲線的比較圖；圖4是SiON淀積工藝改善前后的厚度均勻性的曲線圖；圖5是SiON淀積工藝改善前后 的N值均勻性的曲線圖；圖6是SiON淀積工藝改善前后的K值均勻性的曲線圖；圖7是SiON淀積工藝改善前后晶圓的漏電失效數(shù)據(jù)圖。
具體實施方式為使本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。傳統(tǒng)的光刻工藝中，普遍使用抗反射涂層(ARC)工藝以降低駐波效應。材質為SiON(氮氧化娃)的電介質防反射涂層(Dielectric Ant1-reflective Coating, DARC)是ARC中的一種，常用于多晶硅柵極的光刻工藝中。經發(fā)明人研究及實驗發(fā)現(xiàn)，通過改善多晶硅柵極上的電介質防反射涂層的均勻性，能夠有效的解決晶圓邊緣的多晶硅柵極的關鍵尺寸比設計值偏小的問題，從而解決邊緣漏電失效問題，提升產品的良品率。為了使得電介質防反射涂層能夠獲得良好的均勻性，通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，淀積SiON的工藝中每個工藝參數(shù)的變化和電介質防反射涂層的厚度、N值、K值、N值的范圍、K值的范圍都有密切的關系。例如在一定范圍內，厚度與反應壓力、反應功率、N2O的流量、SiH4的流量成正比，與He的流量成反比；N值、K值與SiH4的流量、He的流量成正比，與反應壓力、反應功率、N2O的流量成反比；N值、K值與反應功率、He的流量成正比，與反應壓力、SiH4的流量、N2O的流量成反比。根據(jù)上述關系輔以大量實驗，如圖1所示，本發(fā)明提供一種改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法，包括下列步驟:S110，提供晶圓，在晶圓表面形成柵極層。該柵極層的材質為多晶硅。S120，在柵極層表面淀積氮氧化硅，形成電介質防反射涂層，控制電介質防反射涂層任意一處的厚度與目標厚度的偏差都小于2%。即厚度非常均勻。
S130，在電介質防反射涂層上涂敷光刻膠，曝光形成柵極的光刻圖案。淀積的方式為化學氣相淀積(Chemical Vapor Deposition, CVD),淀積的反應氣體包括SiH4, N2O以及He，SiH4的流量為69 89sccm, N2O的流量為130 230sccm, He的流量為1800 2200sccm，淀積的反應壓力為4 7Torr，淀積的反應功率為80 120W。實驗數(shù)據(jù)表明在上述的參數(shù)范圍內，電介質防反射涂層的厚度、N值、K值的均勻性，以及多晶硅柵極的關鍵尺寸在晶圓邊緣減小的問題就能得到顯著改善?？梢岳斫獾?，發(fā)明人在此基礎上通過實驗單獨確定了每個參數(shù)的一個優(yōu)選值=SiH4的流量為75sCCm，N20的流量為210SCCm，He的流量為1900sCCm，淀積的反應壓力為5.5Torr，淀積的反應功率為95W，電介質防反射涂層的厚度為320人。下表為第一優(yōu)選實施例中各參數(shù)的值。
權利要求
1.一種改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法，包括以下步驟: 提供晶圓，在所述晶圓表面形成柵極層； 在所述柵極層表面淀積氮氧化硅，形成電介質防反射涂層，所述電介質防反射涂層任意一處的厚度與目標厚度的偏差都小于2% ； 在所述電介質防反射涂層上涂敷光刻膠，曝光形成柵極的光刻圖案。
2.根據(jù)權利要求1所述的改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法，其特征在于，所述電介質防反射涂層的厚度控制在315 325人內，N值控制在2.09 2.11內，K值控制在0.62 0.66內。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法，其特征在于，所述淀積為化學氣相淀積，反應氣體包括SiH4, N2O以及He，SiH4的流量為69 89sccm，N2O的流量為130 230sccm，He的流量為1800 2200sccm，所述淀積的反應壓力為4 7Torr，所述淀積的反應功率為80 120W。
4.根據(jù)權利要求3所述的改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法，其特征在于，所述SiH4的流量為75sccm。
5.根據(jù)權利要求3所述的改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法，其特征在于，所述N2O的流量為210sccm。
6.根據(jù)權利要求3所述的改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法，其特征在于，所述He的流量為1900sccm。
7.根據(jù)權利要求3所述的改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法，其特征在于，所述淀積的反應壓力為5.5Torr。
8.根據(jù)權利要求3所述的改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法，其特征在于，所述淀積的反應功率為95W。
9.根據(jù)權利要求3所述的改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法，其特征在于，所述淀積使用的機臺型號為Producer。
10.一種電介質防反射涂層，設于柵極層的表面，材質為氮氧化硅，其特征在于，所述電介質防反射涂層任意一處的厚度與目標厚度的偏差都小于2%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法，包括以下步驟提供晶圓，在所述晶圓表面形成柵極層；在所述柵極層表面淀積氮氧化硅，形成電介質防反射涂層，所述電介質防反射涂層任意一處的厚度與目標厚度的偏差都小于2％；在所述電介質防反射涂層上涂敷光刻膠，曝光形成柵極的光刻圖案。本發(fā)明還涉及一種改善后的電介質防反射涂層。上述改善晶圓上柵極光刻關鍵尺寸均勻性的方法，使用一種改善后的電介質防反射涂層(DARC)，通過改善DARC中SiON的厚度的均勻性，有效地控制和調整多晶硅柵極關鍵尺寸的均勻性，達到解決晶圓邊緣漏電的目的。和傳統(tǒng)的通過調整光刻程式的方法相比，不需重新制版及驗證，縮短了良率改善的時間與成本。
文檔編號H01L21/033GK103094072SQ20111034121
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權日2011年11月1日
發(fā)明者廖映雪, 楊兆宇, 許宗能, 趙志勇 申請人:無錫華潤上華科技有限公司