專利名稱：半導(dǎo)體器件生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法，其用于多級(jí)互連結(jié)構(gòu)中形成互連圖形。
LSI(大規(guī)模集成電路)是通過重復(fù)如下步驟進(jìn)行的，即半導(dǎo)體基片上形成由各種材料形成的薄膜，然后通過光刻和蝕刻部分去除薄膜。光刻的作用是在預(yù)定的位置形成具有預(yù)定尺寸的圖形。蝕刻的作用是通過用光刻形成的圖形做掩膜從表面部分去除薄膜，從而形成具有所需尺寸的薄膜材料構(gòu)成的互連。
下面對(duì)構(gòu)成LSI的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵電極互連進(jìn)行描述。
如圖2A所示，在硅基片201上形成柵絕緣膜202，導(dǎo)電膜(例如多晶硅膜)203形成在柵絕緣膜202上。如圖2B中所示，在導(dǎo)電膜203上形成防反射敷層(ARC)204。
如圖2C中所示，通過公知的光刻技術(shù)在防反射敷層204上形成光刻膠圖形205。在此光刻技術(shù)中，由于防反射敷層204形成在光刻膠圖形205下面，可防止形成妨礙形成高精度圖形的駐波效應(yīng)。
如圖2D所示，用光刻膠圖形205作為掩膜蝕刻防反射敷層204，從而形成圖形204a。使用混合氣體的干蝕進(jìn)行此種蝕刻，其中的混合氣體是通過將氯氣或溴化氫氣體加入氧氣中所獲得的。
由于防反射敷層204為有機(jī)膜，其可通過用氧氣的干蝕進(jìn)行蝕刻。如果只使用氧氣，會(huì)產(chǎn)生降低尺寸精度的側(cè)蝕。通常的，在干蝕的反應(yīng)過程中，反應(yīng)物會(huì)在等離子體中分解，再次到達(dá)加工材料的表面，并會(huì)沉積到等離子體中的加工材料的表面上，或會(huì)在加工材料的表面上產(chǎn)生聚合反應(yīng)。當(dāng)通過氧等離子體對(duì)有機(jī)膜進(jìn)行干蝕時(shí)，所獲得的反應(yīng)物主要是二氧化碳和水，其不會(huì)容易的造成重新覆蓋或沉積。
與此相對(duì)比，如果用氧氣和加入其中的氯氣進(jìn)行干蝕，在加工材料的表面會(huì)產(chǎn)生由等離子體聚合造成的沉積。當(dāng)在光刻膠圖形205的側(cè)面或在通過蝕刻已經(jīng)露出的防反射敷層204的圖形204a的側(cè)面產(chǎn)生沉積時(shí)，可抑制側(cè)蝕。更具體的，在作為有機(jī)膜的防反射敷層204的干蝕中，當(dāng)使用將氯氣加入氧氣所獲得的蝕刻氣體時(shí)，可提高尺寸精度。
如圖2E所示，通過用光刻膠圖形205和204a作為掩膜，蝕刻導(dǎo)電膜203以形成柵電極203a。
對(duì)于傳統(tǒng)的方法，在圖2D的形成圖形204a的步驟中，由于在圖形204a和導(dǎo)電膜當(dāng)203間的界面導(dǎo)電膜203被部分過蝕刻，如圖3A所示，會(huì)形成相對(duì)較大的亞槽301。在這些亞槽存在時(shí)，當(dāng)蝕刻導(dǎo)電膜203形成柵電極203a時(shí)，由于對(duì)應(yīng)于亞槽301的導(dǎo)電膜的厚度比其他地方的小，從而在該處所蝕刻的導(dǎo)電膜消失的比其他地方的快。
因此，當(dāng)完全去除不包括柵電極203a的部分的導(dǎo)電膜203時(shí)，在基片301下面的部分也被大大的過蝕。相應(yīng)的，對(duì)柵絕緣膜202及部分硅基片201的蝕刻會(huì)形成如圖3B中所示的基片損傷。
在防反射敷層204的蝕刻中通過降低氯氣的含量可抑制這些不足。更具體的，當(dāng)反應(yīng)氣體的量(如氯氣)降低時(shí)，基片301的尺寸也降低。
然而當(dāng)氯氣的含量降低時(shí)，會(huì)發(fā)生側(cè)蝕，引起尺寸精度的降低，這會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量的降低。
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法，其中，通過抑制缺陷而增加半導(dǎo)體器件的產(chǎn)量。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，所提供的半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法包含如下步驟在半導(dǎo)體基片上形成絕緣膜，在絕緣膜上形成由導(dǎo)電材料構(gòu)成的導(dǎo)電薄膜，在導(dǎo)電薄膜上形成由有機(jī)材料構(gòu)成的防反射敷層，在防反射敷層上形成光敏光刻膠膜，通過暴光在光刻膠膜上顯影預(yù)定的光圖像，以形成光刻膠圖形，用包含氧氣，反應(yīng)氣及惰性氣體的混合氣的等離子體的干蝕選擇的去除防反射敷層，從而形成防反射敷層圖形，并用光刻膠圖形作為掩膜蝕刻導(dǎo)電薄膜，從而形成電極。


圖1A到1E為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件生產(chǎn)方法的個(gè)步驟的截面示意圖；圖2A到2E為傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件生產(chǎn)方法的各步驟的截面示意圖3A到3B為用于解釋亞槽形成原因的截面示意圖。
下面將參考相應(yīng)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1A到1E為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件生產(chǎn)方法的示意圖。將針對(duì)構(gòu)成LSI的MOS晶體管的柵電極互連進(jìn)行描述，與圖2A到圖2E的情況相同。
首先，如圖1A中所示，在硅基片101上形成上絕緣膜102，此后，在柵絕緣膜102上形成諸如多晶硅的導(dǎo)電膜103。如圖1B中所示，在導(dǎo)電膜103上形成200納米厚的防反射敷層104，在防反射敷層104上形成大約700納米厚的具有正光敏性的光刻膠膜105。
例如，如果波長(zhǎng)為248納米的紫外光被用做暴光光源，SWK-EX1-D55(商標(biāo)名，由TOKYOOHKA公司生產(chǎn))可被用做防反射敷層104。例如，通過旋涂形成有導(dǎo)電膜103的硅基片提供SKY-EX1-D55溶液。所形成的結(jié)構(gòu)被加熱到大約170度到220度，從而，形成防反射敷層104。
通過旋涂向形成有防反射敷層104硅基片提供光刻膠材料，通過加熱到90度到100度的蒸發(fā)從覆膜去除溶劑，從而形成光刻膠膜105。
接著，通過用還原投影暴光在光刻膠膜105上投影和暴光所需的圖像，由此形成潛像。此后，用堿性顯影液顯影潛影，并去除投影光圖像的區(qū)域，從而形成如圖1C所示的保護(hù)膜圖像105a。最好將此保護(hù)膜圖像加熱到110度到120度以便提高干蝕阻力。
在此暴光工藝中，由底層反射的光同樣被輻射到在其上將要轉(zhuǎn)換圖形的光刻膠膜105上，并相應(yīng)的如射光和反射光彼此交叉造成駐波效應(yīng)。駐波效應(yīng)大大的影響通過光刻技術(shù)形成的保護(hù)膜圖形的尺寸精度。因此，上述的防反射敷層104形成在底層上以抑制暴光的反射，從而防止駐波效應(yīng)。
如圖1D所示，用保護(hù)膜圖形105a作為掩膜蝕刻防反射敷層104，從而形成圖形104a。這是通過干蝕進(jìn)行的，其中的干蝕所示用的混合氣是通過將作為惰性氣體的氬氣加入作為反應(yīng)氣的氯氣或溴化氫與氧氣的混合氣中。更具體的，通過將氯氣∶氧氣∶氬氣的比率設(shè)定為3∶2∶8，壓力為3mTorr，等離子體功率為350瓦，并將基片溫度控制到35度。
如上所述，在用于形成作為有機(jī)膜的防反射敷層104的干蝕中，不僅加入氧氣而且加入氯氣的蝕刻氣體被用來提高尺寸精度。然而，由于加入了氯氣，會(huì)產(chǎn)生亞槽的問題。
通過用氧氣和溴化氫氣體的混合氣及氧氣和四氟化碳(CF4)的混合氣體而不用氧氣和氯氣的混合氣可在抑制側(cè)蝕的情況下蝕刻防反射敷層104。然而當(dāng)在將反應(yīng)氣加入氧氣的情況下進(jìn)行干蝕的情況下，仍然會(huì)發(fā)生亞槽的問題。
為此，如上所述，在此實(shí)施例中，除了使用氧氣和反應(yīng)氣體外還使用了諸如氬氣的惰性氣體進(jìn)行防反射敷層104的干蝕。其結(jié)果，在此實(shí)施例中，可最大的抑制亞槽的尺寸。
在上述的實(shí)施例中，氯氣∶氧氣∶氬氣=3∶2∶8。然而，本發(fā)明并不限于此，例如，如果諸如氬氣的惰性氣體與所引入用于蝕刻的蝕刻氣體的總量的比率設(shè)定位20％到90％，可最大的抑制所形成的亞槽的尺寸。
所形成的為數(shù)很少的幾個(gè)亞槽假設(shè)是形成在用保護(hù)圖形105a作掩膜的蝕刻防反射敷層104的初級(jí)階段。更具體的，在蝕刻防反射敷層104的過程中，保護(hù)膜圖形105a的邊緣部分被蝕刻的比其他部分快，亞槽形成在防反射敷層104蝕刻過程中的初級(jí)階段。
相應(yīng)的，在干蝕防反射敷層104的開始必須加入氬氣。當(dāng)在此情況下加入氬氣時(shí)，由于氬氣為正性氣體，可抑制作為有機(jī)基片的保護(hù)膜105a中的充電，還可抑制光刻膠膜105邊緣部分的反應(yīng)離子的濃度。
在形成圖形104a后，用光刻膠膜105和圖形104a作為掩膜蝕刻導(dǎo)電膜103，從而形成如圖1E中所示的柵電極103a。
其結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明，可抑制在柵絕緣膜102與柵電極103a間的邊緣部分產(chǎn)生過蝕等缺陷，由此可形成在柵絕緣膜102無異?，F(xiàn)象的柵電極。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，用氧氣，反應(yīng)氣及惰性氣體等的混合氣體的等離子體進(jìn)行干蝕，同時(shí)用保護(hù)膜圖形作為掩膜。通過與反應(yīng)氣體反應(yīng)產(chǎn)生的等離子體反應(yīng)物被作為側(cè)壁保護(hù)膜沉積到保護(hù)圖形的側(cè)壁及形成在保護(hù)圖形下面的圖形上，并選擇去除防反射敷層從而形成圖形。因此，可抑制在蝕刻防反射敷層過程中有時(shí)發(fā)生的不同蝕刻速率的問題。
其結(jié)果，可抑制在蝕刻防反射敷層中由于部分異常所引起的缺陷，從而可提高半導(dǎo)體器件的產(chǎn)量。
權(quán)利要求
1．一種半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法，其特征在于包含如下步驟在半導(dǎo)體基片上形成絕緣膜(102)；在所述絕緣膜上形成由導(dǎo)電材料構(gòu)成的導(dǎo)電薄膜(103)；在所述導(dǎo)電薄膜上形成由有機(jī)材料構(gòu)成的防反射敷層(104)；在所述防反射敷層上形成光敏光刻膠膜(105)；通過暴光在所述光刻膠膜上顯影預(yù)定的光圖像，以形成光刻膠圖形(105a)；用包含氧氣，反應(yīng)氣及惰性氣體的混合氣的等離子體的干蝕選擇的去除所述防反射敷層，用所述保護(hù)圖形作為掩膜，從而形成防反射敷層圖形(104a)；及并用所述保護(hù)膜圖形作為掩膜蝕刻所述導(dǎo)電薄膜，從而形成電極(103a)
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于形成所述防反射敷層圖形的步驟包含在所述保護(hù)膜圖形及防反射敷層圖形的側(cè)壁上沉積作為側(cè)壁保護(hù)膜的通過與所述反應(yīng)氣反應(yīng)所產(chǎn)生的等離子體產(chǎn)物。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應(yīng)氣為氯氣。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應(yīng)氣為溴化氫氣體。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應(yīng)氣為四氟化氫氣體。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于惰性氣體為氬氣。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述惰性氣體與混合氣體總量的比率落在20％到90％的范圍內(nèi)。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于反應(yīng)氣，氧氣和惰性氣體的流速比最好為3∶2∶8。
全文摘要
半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法包含如下步驟:在半導(dǎo)體基片上形成絕緣膜,在絕緣膜上形成由導(dǎo)電材料構(gòu)成的導(dǎo)電薄膜,在導(dǎo)電薄膜上形成由有機(jī)材料構(gòu)成的防反射敷層,在防反射敷層上形成光敏光刻膠膜,通過曝光在光刻膠膜上顯影預(yù)定的光圖像,以形成光刻膠圖形,用包含氧氣,反應(yīng)氣及惰性氣體的混合氣的等離子體的干蝕選擇的去除防反射敷層,從而形成防反射敷層圖形,并用光刻膠圖形作為掩膜蝕刻導(dǎo)電薄膜,從而形成電極。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1221214SQ9812564
公開日1999年6月30日 申請(qǐng)日期1998年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月24日
發(fā)明者齊藤和美 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社