[發明專利]深紫外光刻膠用于濕法腐蝕的方法

無效

• 申請號: 200910057944.1
• 申請日: 2009-09-24
• 公開（公告）號: CN102034691A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 王雷;吳鵬
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;H01L21/3105;G03F7/20
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 陳履忠

技術領域

本發明涉及一種半導體制造工藝，特別是涉及一種光刻工藝和濕法腐蝕工藝。

背景技術

光刻是將圖形形式的電路結構從掩膜版轉移到硅片表面的光刻膠上，形成光刻膠掩蔽圖形。根據光刻工藝中曝光源不同，光刻分為紫外光(UV)光刻、深紫外光(DUV)光刻等。

紫外光光刻適用于0.35μm以上的光刻工藝，包括G線光刻(波長為436nm)、H線光刻(波長為405nm)、I線光刻(波長為365nm)等。

深紫外光光刻可以實現0.25μm乃至0.18μm的光刻工藝，包括KrF(氟化氪)光刻(光源為KrF準分子激光，波長為248nm)、ArF(氟化氬)光刻(光源為ArF準分子激光，波長為193nm)等。

深紫外光光刻采用化學放大(CA)深紫外光刻膠，簡稱為深紫外光刻膠。深紫外光刻膠是一種已知物質，其詳細介紹例如可參考電子工業出版社2004年1月出版的《半導體制造技術》第13.5.4節(作者：美國MichaelQuirk，Julian?Serda)。

光刻工藝后常常跟隨刻蝕工藝或離子注入工藝。刻蝕工藝包括干法刻蝕和濕法腐蝕兩種。由于干法刻蝕可能對硅片上的敏感器件引起等離子體誘導損傷，因此有時需要采用濕法腐蝕工藝。光刻之后的濕法腐蝕采用光刻膠作為掩蔽層來定義需要刻蝕掉的硅片表面區域。

目前在在深紫外光光刻之后緊跟著進行濕法腐蝕工藝存在如下難點：

1、深紫外光刻膠的粘附性較差，濕法腐蝕過程中藥液容易滲入到光刻膠與硅片之間造成橫向鉆蝕，如圖1所示。

2、試驗發現，在深紫外光光刻后緊跟著進行無圖形濕法腐蝕(即硅片表面完全覆蓋光刻膠)，深紫外光刻膠下方的硅片存在腐蝕現象，而此時深紫外光刻膠仍然覆蓋住硅片。這意味著深紫外光刻膠很容易被濕法腐蝕藥液穿透，造成此一現象的原因很可能是由于深紫外光刻膠的化學分子結構疏松。

3、對氧化硅(SiO₂)進行濕法腐蝕通常采用的藥液以氫氟酸(HF)為主，對氮化硅(Si₃N₄)進行濕法腐蝕通常采用的藥液以熱磷酸(H₃PO₄)為主。深紫外光刻膠很容易被氫氟酸或磷酸腐蝕，這會引發硅片圖形的尺寸變化，增加光刻膠發生傾倒的風險。

請參閱圖2和圖3，這是深紫外光刻膠被濕法腐蝕藥液腐蝕的兩種示意圖。深紫外光刻膠被腐蝕，引起了硅片圖形的尺寸變化。當被腐蝕后的深紫外光刻膠的高度與寬度(深紫外光刻膠與硅片相接觸的部分)的比值較大，例如大于4，則被腐蝕后的深紫外光刻膠很可能發生傾倒。

為了克服上述問題，目前深紫外光刻膠用于濕法腐蝕工藝有兩種方法：

第一種是引入底部抗反射涂層(BARC)。底部抗反射涂層位于硅片和深紫外光刻膠之間，在涂光刻膠之前加到硅片表面。這種方法先進行深紫外光光刻，此時底部抗反射涂層可以減少光刻時硅片表面的反射；然后進行底部抗反射涂層刻蝕；最后進行濕法腐蝕，此時底部抗反射涂層與深紫外光刻膠共同作為濕法腐蝕工藝的掩蔽層。這種方法的缺點是成本較高且增加了底部抗反射涂層的形成、刻蝕和去除步驟。

第二種是將濕法腐蝕工藝控制在非常短的時間內，使得短時間內濕法腐蝕藥液來不及進行鉆蝕、來不及穿透和腐蝕深紫外光刻膠，從而改善上述問題。這種方法要求濕法腐蝕時間一般限制在5分鐘以下，因此導致對硅片的刻蝕量(刻蝕深度)、工藝的均勻性、穩定性的控制能力差。

上述兩種方法都存在缺陷，目前半導體業界普遍認為深紫外光刻膠無法直接、單獨、不加時間限制地作為濕法腐蝕工藝的掩蔽層。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種深紫外光刻膠用于濕法腐蝕的方法，該方法中深紫外光刻膠直接作為濕法腐蝕工藝的掩蔽層，不需要引入底部抗反射涂層，也不需要限制濕法腐蝕工藝的時間。

為解決上述技術問題，本發明深紫外光刻膠用于濕法腐蝕的方法包括如下步驟：

第1步，在已涂有深紫外光刻膠的硅片上進行深紫外光光刻；

第2步，對硅片上的深紫外光刻膠進行任意雜質的離子注入；

第3步，以硅片上的經過離子注入后的深紫外光刻膠作為掩蔽層進行濕法腐蝕；

或者，所述方法的第1步和第2步互換順序。

本發明通過對深紫外光刻膠進行任意雜質的離子注入，可以明顯提高深紫外光刻膠的粘附性，使深紫外光刻膠不易被濕法腐蝕藥液穿透和腐蝕。

附圖說明

圖1是刻蝕工藝中出現橫向鉆蝕的示意圖；