[發(fā)明專(zhuān)利]減少晶片邊緣顆粒缺陷的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010507014.4
• 申請(qǐng)日: 2010-10-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102446805A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武詠琴
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/762
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/762
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 牛崢;王麗琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造技術(shù)，特別涉及一種減少晶片邊緣顆粒缺陷的方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體器件制造的前段工藝中，包括淺溝槽隔離(STI)的制作、柵氧化層的形成、多晶硅柵極的形成以及接觸孔(CT)的形成等多道工序。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的運(yùn)行速度越來(lái)越快，芯片電路的集成度越來(lái)越高，從而使得半導(dǎo)體器件的各項(xiàng)特征尺寸參數(shù)逐漸變小，對(duì)于65納米或更高精度的技術(shù)代而言，光刻時(shí)可分辨的器件尺寸越小越好，即光刻的分辨率越高越好。其中，為提高分辨率，采用新一代浸沒(méi)式光刻的方法，圖案化光阻膠層。所述浸沒(méi)式光刻的方法，指的是用水作為介質(zhì)，在水中進(jìn)行光刻。例如，在淺溝槽隔離、多晶硅柵極以及接觸孔的制作過(guò)程中都會(huì)用到浸沒(méi)式光刻。需要說(shuō)明一下，現(xiàn)有技術(shù)中柵氧化層的制作對(duì)尺寸要求不是特別嚴(yán)格，所以該過(guò)程中仍然采用普通的光刻方法，即以空氣為介質(zhì)的光刻方法。

現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行浸沒(méi)式光刻時(shí)晶片邊緣的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。半導(dǎo)體襯底100上依次形成有底部抗反射層(BARC)101、第一光阻膠層(PR)102和頂部涂層(Topcoat)103。其中，頂部涂層103將第一光阻膠層102完全覆蓋，且落在底部抗反射層101上。從圖中可以看出，第一光阻膠層102和底部抗反射層101都是經(jīng)過(guò)邊圈去除(EBR)的，也就是說(shuō)將底部抗反射層101和第一光阻膠層102在涂布之后，分別采用相應(yīng)溶劑去除其晶片邊緣上的部分，使得距離晶片邊界各自具有一定寬度。該實(shí)施例中經(jīng)過(guò)EBR后底部抗反射層101距離晶片邊界0.7毫米，第一光阻膠層102距離晶片邊界2.3毫米。如果底部抗反射層101不進(jìn)行EBR，則在EBR之后干燥時(shí)，晶片邊緣上的底部抗反射層就會(huì)容易剝落產(chǎn)生顆粒缺陷。光阻膠為油性物質(zhì)，與浸入式光刻的水介質(zhì)不能很好地接觸，如果光阻膠直接與水介質(zhì)接觸，曝光時(shí)晶片在水中移動(dòng)，很容易將晶片邊緣的各種顆粒帶到晶片中央?yún)^(qū)域，晶片中央?yún)^(qū)域位置一般布有各個(gè)器件層，如果在其器件層的關(guān)鍵位置粘有顆粒，很容易導(dǎo)致器件的失效。所以第一光阻膠層102需要有頂部涂層103覆蓋，頂部涂層103為與底部抗反射層性質(zhì)類(lèi)似的有機(jī)物層，不但具有很好的親水性，而且既可以與光阻膠層很好地接觸，也可以與底部抗反射層很好地接觸。第一光阻膠層102為完全被頂部涂層103覆蓋，就需要在涂布之后進(jìn)行EBR，該實(shí)施例中對(duì)第一光阻膠層102進(jìn)行EBR之后，第一光阻膠層102距離晶片邊界2.3毫米。同樣，為防止頂部涂層103在晶片邊緣出現(xiàn)與底部抗反射層101類(lèi)似的顆粒缺陷，頂部涂層103在涂布之后也需要進(jìn)行EBR，本實(shí)施例中頂部涂層103距離晶片邊界1.4毫米。

按照上述各層的涂布之后，需要對(duì)頂部涂層103和第一光阻膠層102進(jìn)行浸沒(méi)式光刻，以所述浸沒(méi)式光刻后的圖案為掩膜進(jìn)行半導(dǎo)體襯底100的刻蝕之后，形成淺溝槽隔離區(qū)，然后在刻蝕的淺溝槽隔離區(qū)內(nèi)填充氧化物201。其中，頂部涂層103和第一光阻膠層102會(huì)同時(shí)被光刻，然后顯露出底部抗反射層101，底部抗反射層101需要濕法去除，由于這一步是現(xiàn)有技術(shù)，為描述簡(jiǎn)便起見(jiàn)，所以省略了底部抗反射層需要濕法去除的描述，將這一步驟直接歸為光刻過(guò)程中。由于在距離晶片邊界2.3毫米的表面上不存在光阻膠層，在距離晶片邊界0.7毫米的表面上不存在底部抗反射層，所以刻蝕淺溝槽隔離區(qū)時(shí)，對(duì)晶片邊緣的襯底阻擋程度不同，因此晶片邊緣2.3毫米的范圍內(nèi)會(huì)被不同程度的刻蝕而出現(xiàn)高低不平的臺(tái)階，然后在刻蝕的淺溝槽隔離區(qū)內(nèi)填充氧化物時(shí)，也會(huì)在晶片邊緣2.3毫米的范圍內(nèi)沉積有氧化物而相應(yīng)地出現(xiàn)高低不平的臺(tái)階202。如圖2所示，圖2為現(xiàn)有技術(shù)在淺溝槽隔離區(qū)內(nèi)填充氧化物之后晶片邊緣出現(xiàn)高低不平臺(tái)階的示意圖。

接著，在半導(dǎo)體襯底100表面形成柵氧化層，具體步驟為：

沉積柵氧化層材料；在柵氧化層材料表面涂布第二光阻膠層；對(duì)晶片邊緣的第二光阻膠層進(jìn)行EBR，本實(shí)施例中柵氧化層材料表面的第二光阻膠層經(jīng)EBR之后距離晶片邊界1毫米；對(duì)所述經(jīng)過(guò)EBR之后的第二光阻膠層進(jìn)行光刻以及以所述光刻后的圖案為掩膜進(jìn)行柵氧化層材料的濕法刻蝕之后，形成柵氧化層203。由于對(duì)柵氧化層材料進(jìn)行濕法刻蝕時(shí)，晶片邊緣1毫米的表面上沒(méi)有光阻膠層保護(hù)，而且柵氧化層材料與之前溝槽內(nèi)填充的氧化物成分相同，所以在沒(méi)有光阻膠保護(hù)的位置，濕法刻蝕所采用的硫酸很快會(huì)刻蝕完?yáng)叛趸瘜硬牧?，然后?duì)具有臺(tái)階高度的氧化物進(jìn)行刻蝕，所產(chǎn)生的凹陷如圖3所示。更重要的是，在這個(gè)刻蝕過(guò)程中隨著臺(tái)階高度的塌陷，未被硫酸刻蝕去除的氧化物會(huì)產(chǎn)生氧化物殘?jiān)念w粒缺陷，這種顆粒缺陷在后續(xù)多晶硅柵極以及CT形成的過(guò)程中，就會(huì)導(dǎo)致多晶硅柵極斷線(xiàn)，或者CT被堵塞等問(wèn)題。