[發(fā)明專利]一種金屬硬掩膜的制作方法和晶圓

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011084991.8
• 申請(qǐng)日: 2020-10-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112133626B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮琪琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都海威華芯科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/033
• 分類號(hào): H01L21/033
• 代理公司: 成都華風(fēng)專利事務(wù)所(普通合伙) 51223
• 代理人: 張巨箭

本發(fā)明公開(kāi)了一種金屬硬掩膜的制作方法和晶圓，方法包括以下步驟：在晶圓襯底表面制作有機(jī)物隔離層；在有機(jī)物隔離層上沉積金屬硬掩膜層；所述金屬硬掩膜層用于實(shí)現(xiàn)將器件區(qū)圖形轉(zhuǎn)移至晶圓襯底。本發(fā)明在晶圓與金屬硬掩膜之間使用有機(jī)物做隔離層，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①采用該種方式隔離層生成工藝難度小，易實(shí)現(xiàn)。②可使用有機(jī)溶劑去除隔離層，不會(huì)對(duì)晶圓表面及其金屬結(jié)構(gòu)造成損傷。從而可以解決現(xiàn)有技術(shù)金屬硬掩膜層去除不干凈易造成器件失效的問(wèn)題，即如果金屬硬掩膜層去除不干凈，會(huì)造成短路；同時(shí)也可以解決現(xiàn)有技術(shù)的金屬硬掩膜層在一定條件下，存在作為雜質(zhì)，為襯底摻雜的風(fēng)險(xiǎn)，不利于后續(xù)的工藝整合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬硬掩膜的制作方法和晶圓。

背景技術(shù)

hard?mask工藝(硬掩膜工藝)是一種廣泛應(yīng)用于高硬度襯底晶圓加工、多重光刻工藝的一項(xiàng)技術(shù)，常用于蝕刻工藝的圖形制作。

在現(xiàn)有技術(shù)中，常見(jiàn)的hard?mask工藝流程為：(1)將硬掩膜層沉積在襯底上；(2)使用光刻膠在硬掩模層上形成對(duì)應(yīng)圖形；(3)通過(guò)蝕刻工藝將圖形轉(zhuǎn)移到硬掩膜層上；(4)去除表面的光刻膠；(5)通過(guò)蝕刻工藝將硬掩膜層上的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上；(6)去除硬掩膜層。

然而其具有以下三個(gè)缺點(diǎn)：(1)采用Hard?mask工藝使用的掩膜難去除：在上述第(5)步的蝕刻過(guò)程中，多采用濕法和干法蝕刻，長(zhǎng)時(shí)間的蝕刻，容易在表面殘留反應(yīng)生成物，存在后續(xù)硬掩膜難以去除的風(fēng)險(xiǎn)；(2)Hard?mask去除不干凈易造成器件失效：金屬硬掩膜去除不干凈，會(huì)造成短路；(3)傳統(tǒng)的金屬Hard?mask在一定條件下，存在作為雜質(zhì)，為襯底摻雜的風(fēng)險(xiǎn)，不利于后續(xù)的工藝整合。

因此，針對(duì)上述缺點(diǎn)，部分現(xiàn)有技術(shù)在晶圓和金屬硬掩膜間使用隔離層，其中隔離層與晶圓直接接觸；同時(shí)隔離層為氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)等含硅物質(zhì)。但是采用該方法，存在以下兩個(gè)問(wèn)題：

(1)隔離層生成工藝溫度較高(例如當(dāng)采用SiN做隔離層時(shí)，SiN生長(zhǎng)工藝溫度大于200℃)，有明顯應(yīng)力影響等問(wèn)題，工藝難度較大且易對(duì)器件性能造成影響：如針對(duì)GaN等應(yīng)力器件。

(2)隔離層的去除易對(duì)晶圓造成損傷：①濕法去除：多使用酸堿化學(xué)溶劑，如BOE，易對(duì)晶圓表面的金屬電路造成腐蝕；②干法去除：RIE蝕刻，工藝過(guò)程中，由于等離子體轟擊作用，易對(duì)襯底造成損傷；尤其是針對(duì)SiC蝕刻過(guò)程中，介質(zhì)無(wú)法承受工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)采用金屬掩膜層的方式，提供一種金屬硬掩膜的制作方法和晶圓，解決現(xiàn)有技術(shù)采用含硅物質(zhì)的隔離層生成工藝溫度高對(duì)器件性能造成影響、以及含硅物質(zhì)的隔離層去除易對(duì)晶圓造成損傷的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種金屬硬掩膜的制作方法，包括以下步驟：

在晶圓襯底表面制作有機(jī)物隔離層；

在有機(jī)物隔離層上沉積金屬硬掩膜層；所述金屬硬掩膜層用于實(shí)現(xiàn)將器件區(qū)圖形轉(zhuǎn)移至晶圓襯底。

進(jìn)一步地，所述晶圓包括GaAs、Si、InP。

進(jìn)一步地，所述方法還包括：

使用溶液對(duì)晶圓襯底表面進(jìn)行清洗預(yù)處理，去除包括表面顆粒和/或有機(jī)物在內(nèi)的雜質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述溶液包括氨水、稀鹽酸、磷酸、雙氧水中的一種或者多種。

進(jìn)一步地，所述實(shí)現(xiàn)將器件區(qū)圖形轉(zhuǎn)移至晶圓襯底，具體包括：

在金屬硬掩膜層上形成具有器件區(qū)圖形的光刻膠層，并將所述器件區(qū)圖形轉(zhuǎn)移至有機(jī)物隔離層和金屬硬掩膜層；

去除所述光刻膠層后，將所述器件區(qū)圖形轉(zhuǎn)移至晶圓襯底；