專利名稱：一種消除形貌變形的等離子刻蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種刻蝕多晶硅的方法，尤其涉及一種消除形貌變形的等離子刻蝕方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體制造工藝中，多晶硅柵極的制造非常關(guān)鍵，對器件的影響也很大。其中對多晶硅刻蝕形貌的控制尤為重要，一般情況下要求刻蝕表面垂直光滑，沒有變形。由于多晶硅柵極的尺寸不斷縮小，原有的單層光刻膠作為刻蝕阻擋層受限于光刻膠自身的厚度、反射率控制、耐刻蝕性等特性，已不能滿足集成要求。目前新研發(fā)出的多層阻擋層的多晶硅柵極結(jié)構(gòu)，如圖Ia所示，該結(jié)構(gòu)組成主要為從下往上依次沉積襯底硅片5、氧化物4、多晶硅柵極3、無定型碳2、抗反射涂層I、光刻膠(圖中未示出)。在對該多層阻擋 層的多晶硅柵極結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕時，現(xiàn)有的刻蝕方法是先刻蝕抗反射涂層1，然后刻蝕無定型碳2，再刻蝕多晶硅柵極3。但由于在多晶硅柵極刻蝕步驟之前，抗反射涂層I仍有一定量的殘留，如圖Ia所示，在多晶硅柵極結(jié)構(gòu)刻蝕的開始階段為將抗反射涂層I作為刻蝕阻擋層，在刻蝕一段時間后無定型碳2才作為刻蝕阻擋層，從而形成多晶硅柵極結(jié)構(gòu)刻蝕過程中有兩種刻蝕阻擋層共存的情況。然而，抗反射涂層I的主要成份為SiO2，無定型碳2主要成份為碳，這明顯對于刻蝕過程中的聚合物保護(hù)層的形成產(chǎn)生影響，一般說來，當(dāng)抗反射涂層I作為刻蝕阻擋層時聚合物較少，當(dāng)無定型碳2作為刻蝕阻擋層時聚合物較多，從而使得多晶硅形成明顯的界限，使形貌變形，如圖Ib所示，多晶硅柵極3形貌不平滑，最終影響工藝和器件性能控制。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的問題，本發(fā)明的目的提供一種消除形貌變形的等離子刻蝕方法，通過在多晶硅柵極刻蝕之前增加一步氧化物對多晶硅柵極高選擇比的刻蝕工藝，完全去除殘留的抗反射涂層，使得刻蝕后的多晶硅形貌光滑完整，確保工藝和器件性能提升。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，包括以下步驟
步驟I :多晶硅柵極結(jié)構(gòu)為在一襯底硅片上從下往上依次沉積氧化物、多晶硅柵極、無定型碳、抗反射涂層、光刻膠；
步驟2 :將所述多晶硅柵極結(jié)構(gòu)放入反應(yīng)腔；
步驟3:以所述光刻膠為掩膜，刻蝕所述光刻膠覆蓋之外的所述抗反射涂層至所述無定型碳的上表面；
步驟4:繼續(xù)以剩余的所述抗反射涂層為掩膜，刻蝕所述無定型碳至所述多晶硅柵極的上表面；
步驟5 :利用晶圓完全去除所述無定型碳表面殘余的所述抗反射涂層；步驟6 :利用所述晶圓繼續(xù)刻蝕所述無定型碳覆蓋之外的所述多晶硅柵極至所述氧化物的上表面，去除剩余的所述無定型碳。上述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，所述等離子刻蝕方法各步驟均采用等離子干法刻蝕工藝。上述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，步驟I中所述氧化物對所述多晶硅柵極的選擇比>7。上述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，步驟I中所述抗反射涂層采用Si02類無機(jī)抗反射涂層。
上述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，步驟3的刻蝕過程使用CF4為主的刻蝕氣體。上述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，步驟4的刻蝕過程使用02為主的 刻蝕氣體。上述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，步驟5的刻蝕過程控制所述多晶娃柵極的損耗< 20A。上述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，步驟5的刻蝕過程使用以C4F8或C5F8為主的刻蝕氣體，同時C4F8或C5F8流量為5_10sccm。上述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，步驟5的刻蝕過程使用電源電壓和偏置功率均大于等于200W且小于等于300W。
本發(fā)明的有益效果是通過在多晶硅柵極刻蝕之前增加一步氧化物對多晶硅柵極高選擇比的刻蝕工藝，使得刻蝕后的多晶硅形貌光滑完整，確保工藝和器件性能提升，降低生產(chǎn)損耗，提聞生廣效益。


圖Ia-Ib是現(xiàn)有的多晶硅柵極結(jié)構(gòu)的刻蝕流程示意 圖2a_2d是本發(fā)明的一種消除形貌變形的等離子刻蝕方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合原理圖和具體操作優(yōu)選方案對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。結(jié)合圖2a_2d中所示，一種消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其中，包括以下步驟
如圖2a所示，步驟I :多晶硅柵極結(jié)構(gòu)為在一襯底硅片21上從下往上依次沉積氧化物22、多晶硅柵極23、無定型碳24、抗反射涂層25、光刻膠26 ；
在本發(fā)明的一個優(yōu)選方案中，本發(fā)明的等離子刻蝕方法各步驟均采用等離子干法刻蝕工藝，氧化物22對多晶硅柵極23的選擇比> 7 ；
進(jìn)一步的，抗反射涂層25采用SiO2類無機(jī)抗反射涂層。步驟2 :將多晶硅柵極結(jié)構(gòu)放入反應(yīng)腔；
于上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，以下各步驟可以集合在同一個反應(yīng)腔完成，也可以選擇在不同的反應(yīng)腔分別完成。如圖2b所示，步驟3:以光刻膠26為掩膜，刻蝕光刻膠26覆蓋之外的抗反射涂層25至無定型碳24的上表面；
進(jìn)一步的，此步驟中刻蝕過程使用CF4為主的刻蝕氣體。如圖2c所示，步驟4 :繼續(xù)以剩余的抗反射涂層25為掩膜，刻蝕無定型碳24至多晶娃棚極23的上表面；
進(jìn)一步的，此步驟中刻蝕過程使用O2為主的刻蝕氣體。步驟5 :利用等離子體工藝完全去除無定型碳24表面殘余的抗反射涂層25 ；
進(jìn)一步的，此步驟中刻蝕過程控制多晶硅柵極23的損耗< 20A，；
在本發(fā)明的一個優(yōu)選方案中，此步驟中刻蝕過程可選擇使用以C4F8或C5F8為主的刻蝕氣體，同時C4F8或C5F8流量為5-lOsccm，同時，使用電源電壓和偏置功率均大于等于 200W且小于等于300W。
如圖2d所示，步驟6 :利用晶圓繼續(xù)刻蝕無定型碳24覆蓋之外的多晶硅柵極23至氧化物22的上表面，去除剩余的無定型碳24。刻蝕后的多晶硅形貌光滑完整，確保工藝和器件性能提升。以上對本發(fā)明的具體優(yōu)選方案進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不限制于以上描述的具體優(yōu)選方案，其只是作為范例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟I :多晶硅柵極結(jié)構(gòu)為在一襯底硅片上從下往上依次沉積氧化物、多晶硅柵極、無定型碳、抗反射涂層、光刻膠； 步驟2 :將所述多晶硅柵極結(jié)構(gòu)放入反應(yīng)腔； 步驟3:以所述光刻膠為掩膜，刻蝕所述光刻膠覆蓋之外的所述抗反射涂層至所述無定型碳的上表面； 步驟4:繼續(xù)以剩余的所述抗反射涂層為掩膜，刻蝕所述無定型碳至所述多晶硅柵極的上表面； 步驟5 :完全去除所述無定型碳表面殘余的所述抗反射涂層； 步驟6 :繼續(xù)刻蝕所述無定型碳覆蓋之外的所述多晶硅柵極至所述氧化物的上表面，去除剩余的所述無定型碳。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其特征在于，所述等離子刻蝕方法各步驟均采用等離子干法刻蝕工藝。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其特征在于，步驟I中所述氧化物對所述多晶硅柵極的選擇比> 7。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其特征在于，步驟I中所述抗反射涂層采用SiO2類無機(jī)抗反射涂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其特征在于，步驟3的刻蝕過程使用CF4為主的刻蝕氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其特征在于，步驟4的刻蝕過程使用O2為主的刻蝕氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其特征在于，步驟5的刻蝕過程控制所述多晶硅柵極的損耗< 20A。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其特征在于，步驟5的刻蝕過程使用以C4F8或C5F8為主的刻蝕氣體，同時C4F8或C5F8流量為5-lOsccm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的消除形貌變形的等離子刻蝕方法，其特征在于，步驟5的刻蝕過程使用電源電壓和偏置功率均大于等于200W且小于等于300W。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種刻蝕多晶硅的方法，尤其涉及一種消除形貌變形的等離子刻蝕方法。本發(fā)明一種消除形貌變形的等離子刻蝕方法通過在多晶硅柵極刻蝕之前增加一步氧化物對多晶硅柵極高選擇比的刻蝕工藝，完全去除殘留的抗反射涂層，使得刻蝕后的多晶硅形貌光滑完整，確保工藝和器件性能提升。
文檔編號H01L21/28GK102867742SQ20121034346
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者李全波, 張瑜, 孟祥國 申請人:上海華力微電子有限公司