[發明專利]一種半導體器件的制作方法

有效

• 申請號: 201110230301.X
• 申請日: 2011-08-11
• 公開（公告）號: CN102931073A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 高永亮;張花威;孫曉峰
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/311
• 分類號: H01L21/311;H01L21/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮;李辰

技術領域

本發明涉及一種半導體器件的制作方法，尤其涉及一種消除二氧化硅剝落缺陷的半導體器件的制作方法。

背景技術

通常，人們習慣以多晶硅(Poly)的特征尺寸(Critical?Dimension，CD)來反映整個半導體器件的特征尺寸。而隨著大規模集成電路制造工藝中半導體器件的特征尺寸不斷減小，人們對多晶硅均勻性的要求也越來越高。所以當多晶硅的特征尺寸發展到0.16微米以后，在多晶硅光刻前，為了消除或消弱曝光工藝中光刻膠層底部的膜層反射光的影響，得到更好側壁輪廓的光刻膠圖形，業界引入了抗反射層(Dielectric?Anti-Reflective?Coating，DARC)。

一種常用的抗反射層是由氮氧化硅和氧化硅組成的，由于抗反射層通常形成在柵極多晶硅上，所以由氮氧化硅和氧化硅組成的抗反射層可以利用現有的成膜工藝直接制作在柵極多晶硅上，較其他形式的抗反射層而言，其成本低廉，制作簡單，因而被大量使用在半導體器件的制作工藝中。請參見圖1，圖1是現有的半導體器件制作工藝中，在光刻前各層的剖面示意圖。如圖1所示，半導體襯底100依次設有介質層101、柵層102、抗反射層110和光刻膠層105。其中介質層101可以是二氧化硅層或氮氧化硅中的一種，柵層102可以是多晶硅層。抗反射層110包括位于柵層102上的氮氧化硅層103和位于該氮氧化硅103上的氧化硅104。

這種結構的抗反射層，由于有二氧化硅的存在，在后續去除抗反射層的工藝中，很容易產生二氧化硅的剝落缺陷(Peeling?Defect)，如圖2所示，圖2是二氧化硅的剝落缺陷在電子顯微鏡下的效果圖。其中有圈線表示出來的1、2、3就是二氧化硅的剝落缺陷。該剝落缺陷會嚴重影響后續半導體器件的制作品質，導致半導體器件報廢。

因此解決該二氧化硅的剝落缺陷成了業界十分關注的一個問題。

目前，人們提出了兩種解決的方案，一種是通過降低二氧化硅的厚度，減少二氧化硅在整個工藝中的量，從而可以減輕二氧化硅剝落缺陷的影響程度。但是隨著二氧化硅的厚度降低，會提高氮氧化硅中存在的氮的懸掛鍵和光刻膠發生反應，增加光刻膠中毒的風險，所以二氧化硅厚度不能無限降低，此種方案不能根本解決二氧化硅的剝落缺陷問題。

另外一種是通過在干法去除光刻膠后，加入一道氫氟酸清洗的工藝，試圖利用該氫氟酸清洗去除所有的二氧化硅。但是人們發現，盡管該道氫氟酸清洗時間被不斷增加，但卻始終無法杜絕二氧化硅剝落缺陷的出現。這是因為：第一由于在干法去除光刻膠的過程中會在抗反射層表面形成一層自然氧化層，該自然氧化會對氫氟酸有相當的消耗，在不換液的情況下，即使長時間清洗，對二氧化硅的去除效果也會越來越差；第二在干法去除光刻膠之后，光刻膠里面的殘余有機物(Polymer)會對二氧化硅起到一定的保護，使得氫氟酸出現清洗死角，較難在一次清洗中去除這些二氧化硅。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種半導體器件的制作方法，該制作方法能夠有效去除在去除光刻膠和抗反射層過程中，因濕法刻蝕清洗不凈殘留下來的二氧化硅層。從而解決包含二氧化硅層的抗反射層在制作半導體器件時容易產生的二氧化硅剝落缺陷的問題。

為實現上述目的，本發明提供的半導體器件的制作方法，包括步驟：

1).提供一半導體襯底；在所述半導體襯底上依次形成介質層、柵層、抗反射層和光刻膠層，其中所述抗反射層包括位于柵層上的氮氧化硅層和位于氮氧化硅層上的二氧化硅層；

2).在光刻膠上光刻出一帶有半導體器件功能性的微圖案；以該光刻膠層為掩模，對抗反射層進行刻蝕，將上述微圖案轉移到抗反射層上；以上述光刻膠層和抗反射層為掩模，對柵層進行刻蝕，將上述微圖案轉移到柵層上，在所述半導體襯底和介質層上形成半導體器件功能性的微圖案窗口；

3)、干法去膠去除所述微圖案窗口兩側的光刻膠層，同時形成自然氧化層和殘留有機物的混合層；

4)、第一次濕法刻蝕，包括：

氫氟酸清洗，清洗時間10至15秒，以去除自然氧化層和抗反射層中的部分二氧化硅層；

硫酸、雙氧水混合清洗，清洗時間大于10分鐘，以清除殘留有機物；

5)、第二次濕法刻蝕，包括再次氫氟酸清洗，清洗時間為70至150秒，以清除第一次濕法刻蝕未能完全清除的二氧化硅殘留；

磷酸清洗，清洗時間大于10分鐘，以清除抗反射層中的氮氧化硅層。

可選的，所述氫氟酸兌水的比例為1∶100。

可選的，所述硫酸、雙氧水混合物兌水的比例為1∶10。