[發(fā)明專(zhuān)利]刻蝕方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910076643.3
• 申請(qǐng)日: 2009-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101777485A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白志民
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/00
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/00;H01L21/02;H01L21/28
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長(zhǎng)明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種刻蝕方法。

背景技術(shù)

集成電路制造過(guò)程中，采用光刻技術(shù)對(duì)覆蓋于半導(dǎo)體襯底上的光刻膠層 (photoresist，PR)進(jìn)行曝光，顯影后形成圖案化的光刻膠層，然后再采用刻 蝕技術(shù)將光刻膠層中的電路圖案轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體襯底上，從而形成集成電路結(jié) 構(gòu)。

在0.35微米以上特征尺寸的集成電路制造工藝中，通常使用365nm波長(zhǎng) 的I-line光源進(jìn)行曝光，以節(jié)省光刻的成本，相應(yīng)的，被此光源曝光的光刻膠 層使用正性的I線光刻膠，例如重氮萘醌線性酚醛樹(shù)脂。

實(shí)際曝光時(shí)，為減小來(lái)自光刻膠層下面膜層對(duì)光的反射，通常在光刻膠 層下面還具有底部抗反射層(bottom?anti-reflective?coating，BARC)。但是， 由于I-line光源在光刻膠層下面的反射不如波長(zhǎng)更短的深紫外(deep ultra-violet，DUV)光源顯著，實(shí)際工藝過(guò)程中為了提高生產(chǎn)效率，在采用I-line 光源的光刻工藝中往往沒(méi)有底層防反射層。這樣以來(lái)曝光并顯影后，圖案化 的光刻膠層中柵極圖案的線條線寬往往隨線條在整個(gè)半導(dǎo)體襯底上的分布密 度不同而有所差別，導(dǎo)致在線條密度大的區(qū)域(Dense?area)線條寬，在密度 小的區(qū)域(Iso?area)線條窄。

這種由于線條分布密度不均而導(dǎo)致顯影后圖案化的光刻膠層(或稱(chēng)光刻 膠圖案)中線條寬度不均勻的現(xiàn)象，會(huì)通過(guò)刻蝕工藝轉(zhuǎn)移到被光刻膠層圖案 覆蓋的下層材料上，比如0.5微米的鎢柵(WSi?Gate)刻蝕過(guò)程，由于顯影后 光刻膠層中Dense區(qū)鎢柵圖案的線條往往比Iso區(qū)鎢柵圖案的線條寬0.01微 米，則刻蝕后形成的鎢柵線條的寬度也會(huì)呈現(xiàn)出Dense區(qū)和Iso區(qū)的差別，雖 然這種差別很小，只占總線寬的2％，但有些對(duì)線寬的精度要求比較高產(chǎn)品例 如邏輯器件，這種差別就要盡可能的縮小。上述由于顯影后PR圖案中柵極線 寬在Dense區(qū)和Iso區(qū)的差別，而造成刻蝕后線寬表現(xiàn)出相應(yīng)差別的現(xiàn)象，就 是所謂的PR-loading(光刻膠負(fù)載)效應(yīng)。一般說(shuō)來(lái)，顯影后(即刻蝕前)檢 測(cè)得到PR圖案中的柵極線寬值為ADI(after-develop?inspection)線寬；刻蝕 后檢測(cè)得到實(shí)際柵極的線寬為AEI(after-etch?inspection)線寬。

所述PR-loading效應(yīng)可以通過(guò)刻蝕過(guò)程中的微負(fù)載效應(yīng)(micro-loading) 來(lái)對(duì)線寬的差別進(jìn)行補(bǔ)償，以提高線寬的均勻性。具體如下：

刻蝕工藝由通常由三步刻蝕組成：第一步是初刻蝕(break?through，BT)， 即通過(guò)氟基刻蝕氣體的等離子體將覆蓋于待刻蝕膜層表面的自然氧化層去 除；第二步是主刻蝕(main?etch，ME)，這一步用來(lái)刻蝕去大部分的膜層材 料，在低壓條件下使用高密度等離子體與待刻蝕膜層發(fā)生作用，直到達(dá)到刻 蝕終點(diǎn)(該刻蝕終點(diǎn)通過(guò)終點(diǎn)監(jiān)測(cè)裝置自動(dòng)檢測(cè))；第三步是過(guò)刻蝕(over etch，OE)，將ME步驟的刻蝕殘留物通過(guò)此步驟去除，并去除部分被刻蝕膜 層下層的材料，該步驟要求對(duì)下層材料有足夠的選擇比。

在主刻蝕的步驟中，刻蝕副產(chǎn)物會(huì)在氣相中生成聚合物(ploymer)，并覆 蓋于線條的側(cè)壁表面，在刻蝕過(guò)程中形成對(duì)側(cè)壁的保護(hù)，而由于在Iso區(qū)刻蝕 副產(chǎn)物較Dense區(qū)的濃度更高，則刻蝕過(guò)程形成的聚合物也比Dense區(qū)更多， 所以通常ISO區(qū)的線條側(cè)壁保護(hù)比Dense區(qū)更重，這樣使得Iso區(qū)的AEI線 寬往往比Dense區(qū)的要大，稱(chēng)為微負(fù)載(micro-loading)效應(yīng)。

可見(jiàn)，PR-loading效應(yīng)使Dense區(qū)的AEI線寬比Iso區(qū)的要大，而微負(fù)載 效應(yīng)卻使Iso區(qū)的AEI線寬往往比Dense區(qū)的要大，兩者對(duì)整個(gè)襯底上線寬均 勻性的作用相反，換言之，在ME步驟中發(fā)生的微負(fù)載效應(yīng)抵消或削弱了在 先發(fā)生的PR-loading效應(yīng)產(chǎn)生的線寬不均勻。