[發(fā)明專利]掩膜的沉積方法、掩膜及半導(dǎo)體器件的刻蝕方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410127676.7
• 申請(qǐng)日: 2014-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN104947085B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周鳴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): C23C16/513
• 分類號(hào): C23C16/513;C23C16/04;H01L21/311
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11240
• 代理人: 吳貴明,張永明

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體集成電路制作技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種掩膜的沉積方法、該方法形成的掩膜及半導(dǎo)體器件的刻蝕方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體器件的刻蝕過(guò)程中，為了避免待刻蝕半導(dǎo)體器件因刻蝕過(guò)程受到損壞，通常需要先在待刻蝕器件上形成一層圖形化的掩膜結(jié)構(gòu)，然后依照掩膜結(jié)構(gòu)中的圖形刻蝕待刻蝕器件，形成所需半導(dǎo)體器件。例如，在互連層的制作過(guò)程中，通常在介質(zhì)層上依次形成TiN硬掩膜和SiO₂掩膜以避免介質(zhì)層在后續(xù)的刻蝕工藝受到損害，然后再刻蝕介質(zhì)層形成通孔，并在通孔內(nèi)填充金屬層形成互連層。

上述掩膜的沉積方法主要有化學(xué)氣相沉積或?yàn)R射等。其中，等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法（PECVD）具有沉積溫度低、沉積速率快以及成膜質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，成為最常用的掩膜沉積方法之一。該方法是在打開等離子發(fā)生器的情況下，利用等離子體化學(xué)活性很強(qiáng)，易于發(fā)生反應(yīng)的特點(diǎn)，在半導(dǎo)體基材上沉積形成掩膜。目前，采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法沉積掩膜的步驟通常包括：步驟S1，向反應(yīng)室通入待反應(yīng)氣體，并打開等離子發(fā)生器，以在半導(dǎo)體基材上沉積掩膜；步驟S2，停止通入待反應(yīng)氣體，并關(guān)閉等離子發(fā)生器，以形成厚度均勻的一層掩膜；重復(fù)進(jìn)行上述步驟S1和S2多次以形成所需掩膜。

在上述采用PECVD沉積掩膜的過(guò)程中，需要采用多次沉積以形成厚度均勻的掩膜，且每次沉積步驟均有打開和關(guān)閉等離子發(fā)生器的步驟。由于等離子的供應(yīng)是沉積反應(yīng)進(jìn)行的前提條件，因此關(guān)閉等離子發(fā)生器后上述沉積步驟中的沉積過(guò)程會(huì)突然停止。然而，此時(shí)反應(yīng)室中所形成的掩膜表面上還有很多待反應(yīng)氣體的化學(xué)鍵團(tuán)，從而在掩膜表面形成成核中心。在后續(xù)的沉積步驟中，在成核中心上的沉積速率會(huì)高于其他位置上的沉積速率，從而在沉積形成的掩膜中形成凸起等缺陷，進(jìn)而降低所形成半導(dǎo)體器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)旨在提供一種掩膜的沉積方法、掩膜及半導(dǎo)體器件的刻蝕方法，以減少掩膜的沉積過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷。

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N掩膜的沉積方法，包括以下步驟：沉積步驟，向反應(yīng)室通入待反應(yīng)氣體，并打開等離子發(fā)生器，以在半導(dǎo)體基材上沉積掩膜；以及等離子處理步驟，停止通入待反應(yīng)氣體，在等離子發(fā)生器保持打開狀態(tài)下，抽空反應(yīng)室，通入非反應(yīng)氣體以對(duì)掩膜進(jìn)行等離子處理；重復(fù)進(jìn)行沉積步驟和等離子處理步驟多次以形成所需掩膜。

進(jìn)一步地，在上述沉積方法中重復(fù)沉積步驟和等離子處理步驟4次以形成所需掩膜。

進(jìn)一步地，在上述沉積方法的等離子處理步驟中反應(yīng)室內(nèi)壓力低于沉積步驟中反應(yīng)室內(nèi)壓力。

進(jìn)一步地，在上述沉積方法的沉積步驟中反應(yīng)室內(nèi)壓力為1～15torr，等離子處理步驟中反應(yīng)室內(nèi)壓力為1～3torr。

進(jìn)一步地，在上述沉積方法的等離子處理步驟中處理時(shí)間不少于1秒，優(yōu)選為1～15秒。

進(jìn)一步地，在上述沉積方法的沉積步驟中沉積掩膜的時(shí)間為1～10秒，優(yōu)選為1～3秒。

進(jìn)一步地，在上述沉積方法中掩膜為含硅薄膜。

進(jìn)一步地，在上述沉積方法中含硅薄膜為SiO₂，待反應(yīng)氣體包括硅前驅(qū)體和氧氣；含硅薄膜為SiN，待反應(yīng)氣體包括硅前驅(qū)體和氨氣；含硅薄膜為SiON，待反應(yīng)氣體包括硅前驅(qū)體、氨氣和氧氣。

進(jìn)一步地，在上述沉積方法中硅前驅(qū)體選自硅烷、三甲基硅烷或四甲基硅烷。

進(jìn)一步地，在上述沉積方法中非反應(yīng)氣體選自He、N₂和N₂O中的一種或多種。

本申請(qǐng)還提供了一種掩膜，該掩膜由本申請(qǐng)上述的掩膜的沉積方法制作而成。

本申請(qǐng)還提供了一種半導(dǎo)體器件的刻蝕方法，包括在待刻蝕器件上形成圖形化掩膜，以及依照掩膜中圖形刻蝕待刻蝕器件的步驟，其中形成圖形化掩膜結(jié)構(gòu)的步驟包括采用上述掩膜的沉積方法制作掩膜的步驟。

應(yīng)用本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案，在每次沉積步驟之后，通過(guò)在保持等離子發(fā)生器處于打開狀態(tài)下將反應(yīng)室中氣體將更換為非反應(yīng)氣體，以終止沉積反應(yīng)，該過(guò)程避免了在所形成的掩膜表面上殘留待反應(yīng)氣體的化學(xué)鍵團(tuán)而形成的成核中心，從而減少了掩膜中由于等離子發(fā)生器的關(guān)閉引起的缺陷，進(jìn)而提高了所形成掩膜的質(zhì)量。同時(shí)，通過(guò)采用非反應(yīng)氣體對(duì)掩膜進(jìn)行等離子處理能夠刻蝕分解掩膜表面上的殘留化學(xué)鍵團(tuán)，從而進(jìn)一步減少了在所形成的掩膜表面上殘留待反應(yīng)氣體的化學(xué)鍵團(tuán)形成的成核中心，進(jìn)而進(jìn)一步提高了所形成掩膜的質(zhì)量。

附圖說(shuō)明