[发明专利]硬掩膜层刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种硬掩膜层刻蚀方法。

背景技术

随着半导体制造技术的不断发展，作为衡量半导体制造技术工艺水平的栅极的线宽也越来越小。目前，栅极的线宽已经能做到65nm甚至更小，小的栅极线宽可以减小形成的半导体器件的驱动电压，进而减小功耗；此外，小的栅极线宽也可以使形成的半导体器件尺寸减小，提高集成度，增加单位面积上半导体器件的数量，降低生产成本。

随着半导体器件线宽的减小，193nm光阻逐渐代替248nm光阻，但是通常193nm光阻比较柔软，而且厚度也比较薄，为了能获得轮廓良好的栅极，在栅极制造过程中经常会使用到硬掩膜层。

具体的说，使用193nm光阻的硬掩膜层刻蚀方法通常包括以下几个步骤：首先，提供半导体衬底，所述半导体衬底上依次形成有硬掩膜层、底部抗反射层以及图形化光阻层；接着，以所述图形化光阻层为掩膜，刻蚀所述底部抗反射层，以形成图形化底部抗反射层；接下来，以所述图形化光阻层和图形化底部抗反射层做掩膜，刻蚀所述硬掩膜层，以形成图形化硬掩膜层。

为了获得较佳的轮廓，刻蚀所述底部抗反射层时通常采用的是干法刻蚀，所述干法刻蚀依刻蚀产生的原理可分为化学性刻蚀(Chemical Etching)，物理性刻蚀(Physical Etching)和反应离子刻蚀(RIE)。其中，化学性刻蚀主要是利用等离子(plasma)产生的原子团(Radicals)或反应性(Reactive)离子与被刻蚀层产生活性化学反应进行刻蚀。物理性刻蚀是指利用被电浆与阴极电极间的电位差所加速的带正电荷离子，而轰击电极板表面，这种现象称为“离子轰击”，也称为溅射刻蚀。反应离子刻蚀是介于化学性刻蚀和物理性刻蚀之间的主流刻蚀技术，在物性和化性之间取得一个平衡点。其中，干法刻蚀所述底部抗反射层时，采用的刻蚀气体可以为四氟化碳和溴化氢的混合气体，或者为溴化氢和氧气的混合气体。

然而，在实际生产中发现，无论采用上述哪种干法刻蚀工艺，在刻蚀底部抗反射层后，由于干法刻蚀中使用的离子的影响，图形化光阻层的侧壁表面变得非常粗糙(roughness)，该粗糙的表面会导致后续形成的栅极的表面不光滑，且上述硬掩膜层刻蚀方法的刻蚀选择比较低，进而导致半导体器件的漏电流增大，性能下降。

发明内容

本发明提供一种硬掩膜层刻蚀方法，以解决现有的刻蚀方法的选择比较低，且在刻蚀底部抗反射层后，图形化光阻层的侧壁表面较为粗糙的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种硬掩膜层刻蚀方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上依次形成有硬掩膜层、底部抗反射层以及图形化光阻层；固化所述图形化光阻层；以固化后的图形化光阻层为掩膜，刻蚀所述底部抗反射层，以形成图形化底部抗反射层；以所述固化后的图形化光阻层和图形化底部抗反射层做掩膜，刻蚀所述硬掩膜层，以形成图形化硬掩膜层。

进一步的，利用溴化氢气体固化所述图形化光阻层。

进一步的，所述底部抗反射层为有机底部抗反射层，刻蚀所述底部抗反射层时所采用的刻蚀气体为四氟化碳和二氧化氦，其特征在于，所述四氟化碳和二氧化氦的气体比例为9∶1～17∶1，刻蚀所述底部抗反射层时反应室内的压力低于6mTorr。

进一步的，所述硬掩膜层的材质为氮化硅。

进一步的，所述硬掩膜层的厚度为1800～2200所述底部抗反射层的厚度为700～900所述图形化光阻层的厚度为2600～3000

与现有技术相比，本发明提供的硬掩膜层刻蚀方法具有以下优点：

本发明在刻蚀底部抗反射层之前，增加了固化图形化光阻层的步骤，该固化步骤可使所述图形化光阻层的表面硬化，从而增加对后续进行的刻蚀步骤的抵抗力，提高了刻蚀选择比，确保刻蚀底部抗反射层后，固化后的图形化光阻层的侧壁较为光滑，且在刻蚀后剩余的固化后的图形化光阻层的厚度较大；

此外，本发明刻蚀所述底部抗反射层时，所采用的刻蚀气体为四氟化碳和二氧化氦，所述四氟化碳和二氧化氦的气体比例为9∶1～17∶1，有利于使刻蚀步骤后的图形化光阻层的侧壁光滑，提高了半导体器件的性能。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的硬掩膜层刻蚀方法的流程图；

图2A至图2D为本发明实施例所提供的硬掩膜层刻蚀方法的各步骤相应结构的剖面示意图。

具体实施方式

请参考图1，其为本发明实施例所提供的硬掩膜层刻蚀方法的流程图，结合该图，该刻蚀方法包括以下步骤：