[发明专利]一种消除形貌变形的等离子刻蚀方法有效

申请号：	201210343466.2	申请日：	2012-09-17
公开（公告）号：	CN102867742A	公开（公告）日：	2013-01-09
发明（设计）人：	李全波;张瑜;孟祥国	申请（专利权）人：	上海华力微电子有限公司
主分类号：	H01L21/28	分类号：	H01L21/28
代理公司：	上海申新律师事务所 31272	代理人：	竺路玲
地址：	201210 上海市浦***	国省代码：	上海;31
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摘要：
搜索关键词：	一种消除形貌变形等离子刻蚀方法
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【说明书】：

技术领域

本发明涉及一种刻蚀多晶硅的方法，尤其涉及一种消除形貌变形的等离子刻蚀方法。

背景技术

半导体制造工艺中，多晶硅栅极的制造非常关键，对器件的影响也很大。其中对多晶硅刻蚀形貌的控制尤为重要，一般情况下要求刻蚀表面垂直光滑，没有变形。

由于多晶硅栅极的尺寸不断缩小，原有的单层光刻胶作为刻蚀阻挡层受限于光刻胶自身的厚度、反射率控制、耐刻蚀性等特性，已不能满足集成要求。目前新研发出的多层阻挡层的多晶硅栅极结构，如图1a所示，该结构组成主要为从下往上依次沉积衬底硅片5、氧化物4、多晶硅栅极3、无定型碳2、抗反射涂层1、光刻胶（图中未示出）。在对该多层阻挡层的多晶硅栅极结构进行刻蚀时，现有的刻蚀方法是先刻蚀抗反射涂层1，然后刻蚀无定型碳2，再刻蚀多晶硅栅极3。

但由于在多晶硅栅极刻蚀步骤之前，抗反射涂层1仍有一定量的残留，如图1a所示，在多晶硅栅极结构刻蚀的开始阶段为将抗反射涂层1作为刻蚀阻挡层,在刻蚀一段时间后无定型碳2才作为刻蚀阻挡层,从而形成多晶硅栅极结构刻蚀过程中有两种刻蚀阻挡层共存的情况。然而，抗反射涂层1的主要成份为SiO₂，无定型碳2主要成份为碳,这明显对于刻蚀过程中的聚合物保护层的形成产生影响，一般说来，当抗反射涂层1作为刻蚀阻挡层时聚合物较少，当无定型碳2作为刻蚀阻挡层时聚合物较多，从而使得多晶硅形成明显的界限，使形貌变形, 如图1b所示，多晶硅栅极3形貌不平滑，最终影响工艺和器件性能控制。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的提供一种消除形貌变形的等离子刻蚀方法，通过在多晶硅栅极刻蚀之前增加一步氧化物对多晶硅栅极高选择比的刻蚀工艺，完全去除残留的抗反射涂层，使得刻蚀后的多晶硅形貌光滑完整，确保工艺和器件性能提升。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其中，包括以下步骤：

步骤1：多晶硅栅极结构为在一衬底硅片上从下往上依次沉积氧化物、多晶硅栅极、无定型碳、抗反射涂层、光刻胶；

步骤2：将所述多晶硅栅极结构放入反应腔；

步骤3:以所述光刻胶为掩膜，刻蚀所述光刻胶覆盖之外的所述抗反射涂层至所述无定型碳的上表面；

步骤4：继续以剩余的所述抗反射涂层为掩膜，刻蚀所述无定型碳至所述多晶硅栅极的上表面；

步骤5：利用晶圆完全去除所述无定型碳表面残余的所述抗反射涂层；

步骤6：利用所述晶圆继续刻蚀所述无定型碳覆盖之外的所述多晶硅栅极至所述氧化物的上表面，去除剩余的所述无定型碳。

上述的消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其中，所述等离子刻蚀方法各步骤均采用等离子干法刻蚀工艺。

上述的消除形貌变形的等离子刻蚀方法，其中，步骤1中所述氧化物对所述多晶硅栅极的选择比＞7。