[發明專利]無定形碳硬掩膜層的形成方法及刻蝕方法

有效

• 申請號: 201110383465.6
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN103137443A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 張彬;鄧浩
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/033
• 分類號: H01L21/033;H01L21/027;H01L21/308
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體制作領域，特別涉及一種無定形碳硬掩膜層的形成方法及刻蝕方法。

背景技術

半導體集成電路制作利用光刻、刻蝕、注入和沉積等一系列工藝在同一硅襯底上形成大量各種類型的復雜器件，并將之互相連接以具有完整的電子功能。隨著超大規模集成電路的迅速發展，芯片的集成度越來越高，元器件的尺寸越來越小，因器件的高密度、小尺寸引發的各種效應對半導體工藝的制作結果的影響也日益突出。

以硬掩膜技術為例，當半導體工藝進入90nm以后，因光刻尺寸的越來越小，常需要在晶圓的表面形成硬掩膜層配合光刻膠形成的掩膜圖形，無定形碳硬掩膜層因其在刻蝕工藝中相對于氧化硅、氮化硅和硅的高刻蝕選擇比，廣泛應用在半導體制作工藝中。

現有無定形碳硬掩膜層的形成是采用等離子體增強化學氣相沉積工藝(PECVD)，在等離子體增強化學氣相沉積工藝形成無定形碳硬掩膜層過程中采用400～600攝氏度的高溫，現有高溫下形成的無定形碳硬掩膜層厚度的均勻性不好，熱預算高，影響器件的穩定性。

更多關于硬掩膜層的制作方法請參考專利號為US6110837的美國專利。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種無定形碳硬掩膜層的形成方法及刻蝕方法，提高無定形碳硬掩膜層厚度的均勻性，降低熱預算，提供器件的穩定性。

為解決上述問題，本發明提供一種無定形碳硬掩膜層的形成方法，包括：

提供半導體襯底；

在所述半導體襯底上形成初始無定形碳硬掩膜層，形成所述初始無定形碳硬掩膜層的反應溫度為200～300攝氏度；

采用含氮等離子體處理所述初始無定形碳硬掩膜層，形成無定形碳硬掩膜層。

可選的，形成所述初始無定形碳硬掩膜層采用等離子體增強化學氣相沉積工藝，采用的氣體為C₃H₆、C₂H₄或者C₂H₂。

可選的，所述含氮等離子體處理采用的氣體為N₂或者NH₃。

可選的，所述含氮等離子體處理采用氣體的流量為3000～20000sccm。

可選的，所述含氮等離子體處理的時間為5～180秒。

可選的，所述含氮等離子體處理的功率為20～300瓦。

可選的，所述含氮等離子體處理的壓力為1～30Torr。

本發明還提供了一種刻蝕方法，包括：

提供半導體襯底；

在所述半導體襯底上形成待刻蝕材料層；

在所述待刻蝕材料層表面形成初始無定形碳硬掩膜層，形成所述初始無定形碳硬掩膜層的反應溫度為200～300攝氏度；

采用含氮等離子體處理所述初始無定形碳硬掩膜層，形成無定形碳硬掩膜層；

在所述無定形碳硬掩膜層表面形成圖形化的光刻膠層，以所述圖形化的光刻膠層為掩膜，去除暴露的無定形碳硬掩膜層；

以所述圖形化的光刻膠層和無定形碳硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述待刻蝕材料層。

可選的，形成所述初始無定形碳硬掩膜層采用等離子體增強化學氣相沉積工藝，采用的氣體為C₃H₆、C₂H₄或者C₂H₂。

可選的，所述含氮等離子體處理采用的氣體為N₂或者NH₃。

可選的，所述含氮等離子體處理采用氣體的流量為3000～20000sccm。

可選的，所述含氮等離子體處理的時間為5～180秒。

可選的，所述含氮等離子體處理的功率為20～300瓦。

可選的，所述含氮等離子體處理的壓力為1～30Torr。

與現有技術相比，本發明技術方案具有以下優點：