[發明專利]多晶硅刻蝕方法

在審

• 申請號: 201410273574.6
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN105470120A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 高慧慧;秦偉;楊渝書;李程
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 吳俊

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種多晶硅刻蝕方 法。

背景技術

在半導體制造過程中，多晶硅刻蝕結束后通常會發現多晶硅的線 條粗糙情況嚴重，有時兩條多晶硅線的關鍵尺寸相差可以達到 8-11nm，多晶硅線條粗糙的原因主要是由于光刻膠圖形的線條粗糙在 刻蝕過程中不斷向下傳遞造成的。造成光刻膠圖形線條粗糙產生的原 因主要有兩個：一是光刻膠下面的不同圖形會影響來自光刻膠下面反 射層的反射光，反射光反射到不需要曝光的光刻膠中會形成反射切 口，造成線條粗糙；二是入射光波和反射光波直接的干涉在曝光后， 光刻膠側面由于過曝光和欠曝光而形成粗糙面。

目前，在曝光和顯影程序中間的曝光后烘烤可以重新分布光刻膠 中的光敏化合物，還能夠減少光刻膠駐波條紋寬度，曝光后烘烤通過 減小駐波可以獲得較陡直的光刻膠側墻剖面，通過調節曝光后烘烤的 溫度可以改善光刻膠線條的寬度粗糙度(widthroughness)，但是沒有 改善線條邊緣粗糙度(lineedgeroughness，簡稱LER)。

因此，如何找到一種可以使得粗糙的光刻膠線條變得光滑，進而 解決多晶硅線條粗糙的問題成為本領域技術人員致力研究的方向。

中國專利(公開號：CN1851049A)公開了一種多晶硅柵刻蝕方 法，其步驟如下：(1)初刻前刻蝕步驟；(2)初刻；(3)主刻；(4)過刻。 其中初刻前刻蝕步驟在硬掩膜刻蝕后、多晶硅刻蝕前進行，用SF6 或NF3作為反應氣體,或者包括選自CxHyFz、Cl₂、O₂中的一種或幾 種氣體。該發明的刻蝕方法可以很好的去除光膠在硅表面的聚合物殘 留,從而減小了其對線條粗糙度的影響。

中國專利(公開號：CN1851049A)公開了一種柵極的制造方法， 包括：提供半導體襯底，在所述半導體襯底上具有多晶硅層；在所述 多晶硅層上形成金屬層；圖形化所述金屬層，在所述金屬層中形成柵 極圖案；刻蝕未被所述柵極圖案覆蓋的多晶硅層，在所述刻蝕過程中， 在所述柵極圖案覆蓋的多晶硅層側壁形成聚合物層；去除所述聚合物 層，對所述半導體襯底執行退火工藝。本方法形成的柵極的側壁表面 粗糙程度較小。

上述兩件專利均未公開本發明采用各向同性刻蝕的含HBr等離 子體對圖形化后的光刻膠進行處理，使得粗糙的光刻膠線條變得光 滑，進而改善了多晶硅線條邊緣粗糙的問題。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明公開一種多晶硅刻蝕方法，以克服 現有技術中由于光刻膠圖形的線條粗糙在刻蝕過程中不斷向下傳遞 造成多晶硅線條邊緣粗糙的問題。

為了實現上述目的，本申請記載了一種多晶硅刻蝕方法，包括如 下步驟：

提供一半導體襯底；

按照從下至上的順序依次形成多晶硅層、BARC層以及光刻膠層覆 蓋所述半導體襯底的上表面后，圖形化所述光刻膠層形成具有柵極圖 形的光阻，并以該光阻為掩膜對所述BARC層進行刻蝕；

繼續采用具有各向同性刻蝕能力的含HBr的等離子體對所述光阻 和剩余的所述BARC層進行處理，以使得所述光阻和剩余的所述BARC 層的邊緣變得光滑；

采用等離子體處理后剩余的光阻和BARC層為掩膜刻蝕所述多晶 硅層至所述半導體襯底的上表面。

上述的多晶硅刻蝕方法，其中，所述含HBr的等離子體中還包括 Cl₂。

上述的多晶硅刻蝕方法，其中，所述含HBr的離子體中，HBr和 Cl₂的比例為9:1。

上述的多晶硅刻蝕方法，其中，采用氣壓為3-7mT、射頻為 1000-1500W、偏置電壓為0的含HBr的等離子體對所述光阻和剩余的 所述BARC層進行處理，以使得所述光阻和剩余的所述BARC層的邊緣 變得光滑。

上述的多晶硅刻蝕方法，其中，所述多晶硅層上還形成有硬質掩 膜層，所述BARC層覆蓋所述硬質掩膜層的上表面。

上述的多晶硅刻蝕方法，其中，采用等離子體處理后剩余的光阻 對硬質掩膜層的選擇比為1-1.3.

上述的多晶硅刻蝕方法，其中，采用干法刻蝕工藝刻蝕所述硬質 掩膜層和多晶硅層至所述半導體襯底的上表面。

上述的多晶硅刻蝕方法，其中，所述光刻膠層的厚度為700-900 埃。