專利名稱：堆疊膜圖案的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及堆疊膜圖案的形成方法，更特別地，涉及在下部氧化物膜上形成的，由多晶硅膜和上部氧化物膜組成的堆疊膜的形成方法。
在每一種情況下，下部氧化物膜(SiO2)502沉積在玻璃基質(zhì)501上，其厚度約為300nm。然后，硅膜503和構(gòu)成兩層結(jié)構(gòu)的上部氧化物膜504被沉積在下部氧化物膜502上，厚度分別為60m和10nm。繼而，硅膜503通過準分子激光器晶化，從而形成多晶硅(poly-Si)膜。
其后，同時對硅膜503和構(gòu)成兩層結(jié)構(gòu)的上部氧化物膜504進行干蝕刻，之后對厚度為60nm的多晶硅膜503和厚度為10nm的上部氧化物膜504的兩層結(jié)構(gòu)進行側(cè)面成型，其角度相對玻璃基質(zhì)為約90°(垂直形狀)。
兩層結(jié)構(gòu)由多晶硅與上部氧化物膜組成的原因是保護作為活性層的多晶硅膜表面，并保持該表面的潔凈。另外，兩層結(jié)構(gòu)中膜的厚度設(shè)定為上部氧化物膜為10nm，而多晶硅膜為60nm的原因是為了使上部氧化物膜的膜厚度盡可能薄，并可促進通過干蝕刻形成兩層結(jié)構(gòu)。其詳細內(nèi)容將在以下形成兩層結(jié)構(gòu)方法的部分中描述。
形成上述兩層結(jié)構(gòu)后，高濃度的磷離子被摻雜入兩層結(jié)構(gòu)中的多晶硅膜中，從而形成源極/漏極(未示出)。之后，摻雜低濃度的磷離子，從而形成低摻雜漏極(LDD)。其后，形成柵氧化物膜505，其厚度為45nm，隨后沉積由微晶硅(μC-Si)膜506和Cr膜507形成的兩層膜。然后，兩層膜被蝕刻從而形成柵電極521。作為柵電極521，使用高熔點金屬制成的Cr膜507是因為其優(yōu)異的耐熱性，及低電阻。另外，使用具有特定功函的μC-Si膜506作為隔層膜是因為其具有容易控制的閾值。作為可用柵材料的高熔點金屬，可使用W，Mo，Ti，Ta及Cr或這些任何一個的硅化物膜。其后，在350C或更高溫度下進行熱處理，從而活化其中摻雜了磷的兩層結(jié)構(gòu)的多晶硅膜中所含的雜質(zhì)。因此，多晶硅中摻雜了磷的部分的電阻降低了。
上述步驟之后，還要沉積保護性氧化物膜(未示出)，其厚度為300nm。然后，為了與活化的兩層結(jié)構(gòu)中的多晶硅膜進行連通，在保護性氧化膜和柵氧化物膜中打開一個觸點，并在其上形成A1導(dǎo)線。因此，得到希望的薄膜晶體管。
以下參考截面圖3A至3C，描述上述兩層結(jié)構(gòu)的形成方法。
作為蝕刻前述上部氧化物膜和多晶硅膜的方法，使用含有CF4和O2的氣體，且整個上部氧化物膜604和多晶硅膜603的一部分被活性離子同時蝕刻。在這種情況下蝕刻條件設(shè)定為氣體混合物比例CF4∶O2＝4∶1RF功率700W在此蝕刻條件下，前述兩層結(jié)構(gòu)被接近垂直地蝕刻。
殘余的多晶硅膜在以下蝕刻條件下，通過使用含有CF4和O2的氣體進行蝕刻氣體混合物的比例CF4∶O2＝4∶1RF功率300W特別地，上述條件中RF功率比初始蝕刻條件中的功率要低。在這種低RF功率條件下，多晶硅膜603的蝕刻速率高于下部氧化物膜602的速率。因此，對下部氧化物膜的蝕刻被限制在最低的水平。但是，在此情況下，對多晶硅膜603上的上部氧化物膜的蝕刻速率同時減慢。因此，當多晶硅膜的蝕刻完成時，多晶硅膜在相對于上部和下部氧化物膜的橫向上被過蝕刻，且上部氧化物膜604成為懸掛在多晶硅膜603上的形式。
另外，在形成兩層結(jié)構(gòu)之后，其表面使用稀氫氟酸處理約10秒進行清潔，之后沉積柵氧化物膜。通過蝕刻多晶硅膜時形成的懸掛氧化物膜可通過用稀氫氟酸處理蝕刻除去，因為上部氧化膜的膜厚為10nm。因為稀氫氟酸處理的蝕刻速率為幾nm/min，部分的氧化物膜，其在基質(zhì)浸入其中10秒并取出的工作過程中懸掛，被從其上側(cè)部和下側(cè)部蝕刻除去。因此，需要將兩層結(jié)構(gòu)的膜厚度減薄至10nm(多晶硅膜為60nm)。如果上部氧化物膜的膜厚度厚度至大于10nm，則需要除去懸掛物的稀釋氫氟酸處理的必要時間必須多于10秒，在多晶硅膜和下部氧化物膜之間的界面上，下部氧化物會發(fā)生過蝕刻。另外，如果多晶硅膜厚度至大于60nm，在通過蝕刻選擇性地除去多晶硅膜的情況下，蝕刻的偏差會增加，因而難以控制多晶硅膜的尺寸及切斷TFT。
如上所述，如果使用傳統(tǒng)技術(shù)，那么在多晶硅膜下的下部氧化物膜的過蝕刻幾乎不會發(fā)生，且這樣形成兩層結(jié)構(gòu)要使其側(cè)面接近垂直。
如平面圖2A切開得到的截面圖2B所示，傳統(tǒng)的兩層結(jié)構(gòu)成型為這樣的形狀，其中上部氧化物膜504和多晶硅膜503的側(cè)面相對于基質(zhì)接近垂直。
因此，如果柵氧化物膜505，柵電極的微晶硅膜506和Cr膜507形成的三層膜被沉積在兩層結(jié)構(gòu)上，三層膜在兩層結(jié)構(gòu)上厚度，且在其下部氧化物膜隔絕兩層結(jié)構(gòu)上的同一物質(zhì)，同時在兩層結(jié)構(gòu)的側(cè)壁部分變薄。這意味著三層膜不能充分覆蓋兩層結(jié)構(gòu)側(cè)壁階梯部分。結(jié)果應(yīng)力集中于位于兩層結(jié)構(gòu)側(cè)壁上的三層膜上，并在三層膜上產(chǎn)生裂縫515。如果三層膜上出現(xiàn)裂縫515，那么當兩層結(jié)構(gòu)中的多晶硅膜所含雜質(zhì)通過激光被活化時，在裂縫515處柵電極有短路的可能性。特別地，如本發(fā)明在柵電極由高熔點金屬如Cr做成柱狀的情況下，則該結(jié)構(gòu)抗應(yīng)力能力較差，更易出現(xiàn)裂縫515。
通常，構(gòu)成兩層結(jié)構(gòu)的多晶硅膜的表面不平整，且其形貌較差。因此，認為兩層結(jié)構(gòu)上的柵氧化物膜和柵電極未均勻沉積，且裂縫傾向于在柵氧化物膜和柵電極薄的部分上發(fā)生。
發(fā)明簡述本發(fā)明的一個目的是提供，對于下部氧化物膜，半導(dǎo)體膜和上部氧化物膜的堆疊結(jié)構(gòu)，在半導(dǎo)體膜和上部氧化物膜組成的堆疊膜上形成圖案的方法，堆疊膜的圖案可吸收覆蓋堆疊膜圖案的絕緣膜或?qū)Ь€的物理應(yīng)力，且可防止絕緣膜的裂縫及斷路。
本發(fā)明形成堆疊膜圖案的方法包括以下步驟依次在基質(zhì)上沉積第一氧化物膜，半導(dǎo)體膜和第二氧化物膜；激光熱處理半導(dǎo)體膜；在第二氧化物膜上部形成抗蝕圖案；及使用抗蝕圖案作為掩模，通過干蝕刻第二氧化物膜和半導(dǎo)體膜，形成由半導(dǎo)體膜和第二氧化物膜組成的堆疊膜的圖案，其中氟基氣體在形成堆疊膜圖案步驟中的干蝕刻中用作蝕刻氣體。
本發(fā)明形成堆疊膜圖案的方法還將CF4與O2在它們氣體混合物中的氣體比例設(shè)定為1∶1而進行干蝕刻，以使堆疊膜的第二氧化物膜的圓錐角大于半導(dǎo)體膜的圓錐角，且第二氧化物膜及半導(dǎo)體膜的圓錐角分別控制在45°＜θ＜60°及10°＜Υ＜60°
在圖4B和5B中，下部氧化物膜102沉積在玻璃基質(zhì)101上部，厚度約為300nm，而構(gòu)成兩層結(jié)構(gòu)的硅膜103和上部氧化物膜104沉積在下部氧化物膜102上，厚度分別為60nm和10nm。之后，硅膜103由準分子激光器晶化。已通過準分子激光器晶化的硅膜103在以下描述為多晶硅膜103。
然后，構(gòu)成兩層結(jié)構(gòu)的多晶硅膜103和上部氧化物膜104同時被干蝕刻。兩層結(jié)構(gòu)通過這樣的同時干蝕刻，上部氧化物膜104和多晶硅膜103相對于玻璃基質(zhì)平面的圓錐角分別設(shè)為45°＜θ＜60°及10°＜Υ＜60°。
之后，如圖6所示，在形成兩層結(jié)構(gòu)后，用于LDD的高濃度磷離子和磷摻雜入多晶硅膜103，從而形成源極/漏極區(qū)110和LDD區(qū)111。隨后，在形成厚度為45nm的柵氧化物膜105以覆蓋兩層結(jié)構(gòu)。
另外，由微晶硅膜106和Cr膜107組成的兩層膜被沉積并蝕刻，因此形成柵電極。對于該柵電極，具有優(yōu)異耐熱性能和低電阻的Cr膜107用作高熔點金屬。另外，μC-Si膜106用作介于柵氧化物膜105和Cr膜107之間的隔層材料膜，以優(yōu)化柵電極的功函，同時也是因為用它可容易地控制閾值。對于作為柵電極材料的高熔點金屬，可以使用W，Mo，Ti，Ta及Cr或這些任一個的硅化物膜。
其后，第一隔層氧化物膜109進一步沉積至厚度為100nm，隨后在等于或高于350℃的溫度下進行熱處理，從而活化摻雜了磷的多晶硅膜103中的雜質(zhì)，并因此降低多晶硅膜的電阻。
上述步驟之后，第二隔層氧化物膜112進一步沉積至厚度達到300nm。其后，第一和第二隔層氧化物膜109和112被打開以形成觸點113以使與多晶硅膜連通。然后，提供鋁導(dǎo)線114因此形成希望的薄膜晶體管。
然后，參考圖7A，7B和7C，描述了通過同時蝕刻上部氧化物膜和多晶硅膜，將兩層結(jié)構(gòu)的上部氧化物膜和多晶硅膜相對于玻璃基質(zhì)平面的圓錐角設(shè)定為45°＜θ＜60°及10°＜Υ＜60°的方法。
首先，如圖7A所示，在上部氧化物膜204上形成光致抗蝕劑208圖案。
然后，如圖7B所示，使用含有CF4和O2的氣體，利用光致抗蝕劑208作為蝕刻掩模，對上部氧化物膜204和多晶硅膜203進行活性離子蝕刻。在該蝕刻中CF4和O2氣體的比例設(shè)定為1∶1，從而使上部氧化物膜/多晶硅膜的兩層結(jié)構(gòu)的側(cè)面形成45°＜θ＜60°的圓錐角。注意，除了含有CF4和O2的氣體，也可使用含有氟基如CHF3和SF6和O2的混合氣體。
然后，如圖7C所示，當多晶硅膜被蝕刻且下部氧化物膜暴露時，蝕刻氣體在切換為含有Cl2和O2的氣體。含有Cl2和O2的氣體對多晶硅膜的蝕刻速率高于對氧化物膜的蝕刻速率，從而可將對下部氧化物膜202的蝕刻限制到最小。另外，通過將Cl2和O2的氣體比例設(shè)定為1∶1，多晶硅膜203鄰近與下部氧化物膜202界面處的側(cè)面可進一步傾斜。在該情況下，沉積反應(yīng)產(chǎn)物214在保護層208的側(cè)壁和上部氧化物膜/多晶硅膜的兩層結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上產(chǎn)生。因此，阻止了對多晶硅膜203的側(cè)面的蝕刻。從而通過使用含有1∶1的CF4和O2的氣體，形成的上部氧化物膜/多晶硅膜的兩層結(jié)構(gòu)的圓錐角可以保持。同時，多晶硅膜203保留在下部氧化物膜202上，這是由于玻璃基質(zhì)的蝕刻差異被含有Cl2和O2的氣體消除了。特別地，由于玻璃基質(zhì)的蝕刻差異，多晶硅膜203與下部氧化物膜202界面上的圓錐角其范圍為10°＜Υ＜60°。
如上部所述，如果使用如本發(fā)明第一實施方案的制造薄膜晶體管的方法，兩層結(jié)構(gòu)側(cè)面的圓錐角可降低至45°。因此如圖5B所示，其為將平面圖5A所示的兩層結(jié)構(gòu)部分沿II-II線切開所得截面示圖，沉積在兩層結(jié)構(gòu)上，由柵氧化物膜105，μC-Si膜106和Cr膜107組成的三層膜，在兩層結(jié)構(gòu)側(cè)壁階梯部分被加厚。因此，集中于兩層結(jié)構(gòu)側(cè)壁部分的氧化物膜105和柵電極(μC-Si膜106和Cr膜107)上應(yīng)力被吸收，因此甚至當薄膜晶體管在以后步驟中進行熱處理時也不會發(fā)生柵電極斷路。
然后，將在以下描述根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的制造薄膜晶體管器件的方法中，通過利用同時蝕刻控制上部氧化物膜/多晶硅膜的圓錐角的方法。
圖8示出了氧化物膜，多晶硅膜和保護層，在用含有CF4和O2的氣體進行活性離子蝕刻時，CF4∶O2的比由4∶1增加到1∶1左右時蝕刻速率的變化。
蝕刻條件為總氣體流量200sccm；氣壓20pa； RF功率300W。
若用于蝕刻的氣體中包含的CF4和O2的流量比為4∶1，氧化物膜的蝕刻速率約為17nm/min，而多晶硅膜的蝕刻速率約為50nm/min。多晶硅膜的蝕刻速率約為氧化物膜蝕刻速率的三倍。因此，當O2比例增加時，氧化物膜的蝕刻速率略有提高，而多晶硅膜的蝕刻速率降低。特別地，若CF4∶O2的氣體比例為1∶1時，氧化物膜的蝕刻速率變?yōu)榧s22nm/min，而多晶硅膜的蝕刻速率變?yōu)榧s25nm/min，二者變?yōu)楸舜舜笾孪嗟?。該蝕刻操作導(dǎo)致上部氧化物膜停止相對于多晶硅膜伸出，且沿上部氧化物膜與多晶硅膜界面處兩層結(jié)構(gòu)的側(cè)面變得光滑。
若CF4∶O2的氣體比例為4∶1，保護層的蝕刻速率約為75nm/min。若O2的比例增加，保護層的蝕刻速率提高。若CF4和O2的比例為1∶1，保護層的蝕刻速率變?yōu)?40nm/min，其約為氣體比例為4∶1時蝕刻速率的兩倍。因此，由于與氧化物膜和多晶硅膜相比，保護層的蝕刻速率提高了，因而保護層側(cè)面的蝕刻改善。因此，保護層的蝕刻表面相對其他被蝕刻的膜而言被回縮。保護層蝕刻速率隨O2比例增加而提高的原因如下。
特別地，保護層的組合物具有這樣的化學組成，其中CH2，CH3和OH基鍵合到酚醛樹脂的苯環(huán)上。在該組合物中，O2等離子體中的氧自由基攻擊CH2和CH3基并使其鍵解離。因此，保護層膜的蝕刻速率增加。通過如上所述的蝕刻操作，氧化膜和多晶硅膜被均勻地蝕刻而保護層膜在橫向回縮。這樣，上部氧化物膜/多晶硅膜兩層結(jié)構(gòu)的側(cè)面可形成平緩的圓錐角，其中圓錐角范圍相對玻璃基質(zhì)平面為45°＜θ＜60°。
盡管本實施方案中描述了使用含有CF4和O2氣體的實施例，但也可使用氟基氣體如CHF3和SF6取代CF4。同樣在該情況下，當O2的流量以類似本實施方案相似的方式增加時，多晶硅膜的蝕刻速率下降，氧化物膜的蝕刻速率增加。但是，O2含量比例與兩層結(jié)構(gòu)側(cè)面圓錐角之間的關(guān)系隨氟基氣體種類不同而不同。
然后，描述在將含CF4和O2的蝕刻氣體切換為含有Cl2和O2的蝕刻氣體情況下的蝕刻操作，蝕刻條件為總氣體流量400sccm；氣體流量比例Cl2∶O2＝1∶1；氣體壓力40pa；及RF功率400W在使用含Cl2和O2氣體的蝕刻中，多晶硅膜的蝕刻速率與氧化物膜蝕刻速率的比值高至約為10，因此對下部氧化物膜的蝕刻可限制到最小。另外，在用氣體流量比例為1∶1的含Cl2和O2的氣體進行蝕刻時，多晶硅膜上保護層的回縮，與使用氣體流量比例為1∶1的含CF4和O2的氣體進行蝕刻時相似，且多晶硅膜的側(cè)面成為小角度的圓錐。同時，作為蝕刻反應(yīng)產(chǎn)物的SiClxOy被沉積，從而促進上部氧化物膜/多晶硅膜兩層結(jié)構(gòu)上側(cè)壁的形成。因此，多晶硅膜的側(cè)面形成圓錐，且對上部氧化物膜/多晶硅膜兩層結(jié)構(gòu)的側(cè)蝕被阻止。而且，對下部氧化物膜的蝕刻量可限制到最小，同時保持與上部氧化物膜/多晶硅膜兩層結(jié)構(gòu)側(cè)面的圓錐角。
以下描述以上操作中，當多晶硅膜被蝕刻及下部氧化物膜被暴露時的計時。多晶硅膜在玻璃基質(zhì)的外部區(qū)域蝕刻較快，因為那里的蝕刻進行得較快。因此，當這一區(qū)域的下部氧化物膜被暴露時，在玻璃基質(zhì)的內(nèi)部區(qū)域中，那里蝕刻進行得較慢，多晶硅膜的蝕刻尚未完成。如果蝕刻氣體在這一時刻切換為含有Cl2和O2的氣體，則如上所述，在蝕刻進行較慢區(qū)域的多晶硅膜中，保護層持續(xù)地回縮，其方式與前述用含CF4和O2的氣體進行蝕刻時相似。同時，蝕刻產(chǎn)物沉積在已蝕刻的上部氧化物膜/多晶硅膜兩層結(jié)構(gòu)的側(cè)面。特別地，在沿膜厚度方向多晶硅膜進行蝕刻的區(qū)域，通過蝕刻氣體加速的離子組分進行蝕刻。另外，蝕刻產(chǎn)物沉積在多晶硅膜已沿膜厚度方向進行蝕刻區(qū)域中的多晶硅膜的側(cè)面，且防止蝕刻氣體自由基組份的側(cè)向蝕刻。另外，在用含有Cl2和O2的氣體進行蝕刻時，認為在上述蝕刻條件下使用CF4和O2形成的多晶硅膜側(cè)面上設(shè)定為45°＜θ＜60°的圓錐角，由于蝕刻產(chǎn)物沉積于多晶硅膜的側(cè)面而進一步降低。其原因如下。在用含有Cl2和O2的氣體進行蝕刻時，蝕刻產(chǎn)物均勻地沉積于幾乎整個表面上，與此同時，在待蝕刻表面上沉積的蝕刻是通過活性離子的入射實現(xiàn)的。然后，當待蝕刻對象暴露時，發(fā)生蝕刻。但是，垂直方向的入射離子不能將沉積物全部除去，因為保護層和上部氧化物膜/多晶硅膜兩層結(jié)構(gòu)側(cè)壁部分的蝕刻產(chǎn)物較厚，且蝕刻產(chǎn)物殘留在側(cè)壁上。因此由于存在蝕刻產(chǎn)物，兩層結(jié)構(gòu)的寬度隨在膜厚度方向蝕刻的進行而擴大。這樣，蝕刻產(chǎn)物沉積在多晶硅膜的側(cè)面，且兩層結(jié)構(gòu)的寬度隨蝕刻進行從底部擴展，從而形成圓錐。
如上所述，認為在圓錐角范圍為45°＜θ＜60°的兩層結(jié)構(gòu)的側(cè)面，通過使用其中Cl2和O2的流量比為1∶1的氣體而使圓錐角進一步減小。因此，在蝕刻進行較快的基質(zhì)外部區(qū)域中，在前面CF4和O2的蝕刻條件下形成的圓錐角范圍45°＜θ＜60°，通過側(cè)壁上蝕刻產(chǎn)物的沉積得以保持。在蝕刻進行較慢的基質(zhì)內(nèi)部區(qū)域，多晶硅膜與氧化物膜之間界面部分上的多晶硅膜，即被含Cl2和O2的氣體蝕刻的膜多晶硅膜，將其在之前通過含有CF4和O2氣體的蝕刻形成的圓錐角，減小為超過45°＜θ＜60°范圍的圓錐角。所述部分的多晶硅膜的圓錐角被減小至約10°。因此，多晶硅膜圓錐角的范圍在整個基質(zhì)中變?yōu)?0°＜Υ＜60°，其取決于在玻璃基質(zhì)中蝕刻進行程度的分布。
然后以下描述，通過活性離子蝕刻時，在形成相同圓錐角的情況下，上部氧化物膜/多晶硅膜兩層結(jié)構(gòu)的圖案精度是如何改變的。
在活性離子蝕刻條件下，其中CF4和O2的氣體比例為1∶1時，保護層的蝕刻速率表明了垂直方向上的蝕刻速率。假設(shè)橫向蝕刻速率約為垂直方向蝕刻速率的三分之二，且上部氧化物膜/多晶硅膜兩層結(jié)構(gòu)在CF4和O2氣體比例為1∶1的蝕刻條件下完全被蝕刻。在該情況下，基于對各個膜蝕刻速率的計算，保護層橫向的回縮量估計約為0.27μm。因此根據(jù)設(shè)計值，在垂直蝕刻上部氧化物膜/多晶硅膜兩層結(jié)構(gòu)的情況，偏差值為0.27μm。
然后，假設(shè)當蝕刻上部氧化物膜/多晶硅膜兩層結(jié)構(gòu)時，兩層結(jié)構(gòu)側(cè)面的圓錐角為60°，則根據(jù)設(shè)計值，在該情況下，偏差值估計約為0.23μm。
因此，上部氧化物膜/多晶硅膜兩層結(jié)構(gòu)通過活性離子蝕刻形成60°或更小的圓錐角形狀，因此可將與設(shè)計值的偏差控制在0.23μm之內(nèi)。
盡管本發(fā)明中CF4和O2的氣體流量比例設(shè)定為1∶1，但如果O2的氣體流量比進一步提高，則兩層結(jié)構(gòu)的圓錐角可進一步降低。但在該情況下，多晶硅膜蝕刻速率的降低大幅增加了蝕刻時間。因此，兩層結(jié)構(gòu)的尺寸精度劣化。因此，認為CF4和O2氣體流量比例1∶1是合理的。
考慮到兩層結(jié)構(gòu)膜的膜厚度，希望將上部氧化物膜的厚度設(shè)定為等于10nm，而多晶硅膜的厚度設(shè)定為等于60nm。這是因為當將上部氧化物膜厚度增至大于10nm，且多晶硅膜大于60nm時，在蝕刻上部氧化物膜和多晶硅膜的情況下，由于蝕刻產(chǎn)生的偏差會增加。在該狀態(tài)下形成的兩層結(jié)構(gòu)的尺寸精度劣化，導(dǎo)致TFT的OFF特性劣化。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容，在兩層結(jié)構(gòu)部分的兩層膜中，島部分上部氧化物膜的圓錐角范圍控制為45°＜θ＜60°，而其多晶硅層的圓錐角范圍控制為10°＜Υ＜60°。因此，兩層結(jié)構(gòu)形成后對柵電極膜和Cr/μC-Si堆疊膜的階梯覆蓋得以加強。而且，在柵電極與兩層結(jié)構(gòu)交叉部分可防止柵電極斷路。另外，兩層結(jié)構(gòu)的下部氧化物膜被制備為盡可能不被蝕刻，因此減小了對兩層結(jié)構(gòu)的下部氧化物膜的過蝕刻和側(cè)蝕刻。因此，可防止柵電極膜的覆蓋缺陷和柵電極的斷路。
同時，本發(fā)明的上部氧化物膜/多晶硅膜的兩層結(jié)構(gòu)被形成圓錐，從而可防止在與兩層結(jié)構(gòu)交叉的柵電極中裂出現(xiàn)縫。
以下將描述本發(fā)明形成堆疊膜圖案方法的第二個實施方案。在第二個實施方案中，當形成下部氧化物膜/多晶硅膜的兩層結(jié)構(gòu)時，利用含有CF4和O2氣體的活性離子蝕刻時間縮短了。圖9示出了用于第二實施方案中的蝕刻氣體的RF功率與各個膜的蝕刻速率的關(guān)系。
與第一實施方案相似，利用CF4和O2氣體系列對上部氧化物膜和多晶硅膜進行活性離子蝕刻時，使用光致抗蝕劑作為蝕刻掩模，直到下部氧化物膜暴露出來。在該情況下，在第二實施方案中，蝕刻條件設(shè)置為CF4和O2的氣體流量比1∶1；總氣體流量200sccm；氣體壓方20pa；及RF功率300W和500W當RF功率由300W增加到500W時，盡管多晶硅膜的蝕刻速率幾乎翻番(40nm/min)，但與下部氧化物膜相比，其選擇性蝕刻比率幾乎未變(約＝1)，而且與光致抗蝕劑相比，其選擇性蝕刻比率也幾乎未變(約＝6)。因此可縮短蝕刻時間，同時可將兩層結(jié)構(gòu)上部氧化物膜的圓錐角保持在45°＜θ＜60°范圍內(nèi)，而其多晶硅膜的圓錐角保持在10°＜Υ＜60°范圍內(nèi)，從而使得設(shè)備的加工能力得以提高。而且，若蝕刻速率提高，用于檢測蝕刻終點的等離子發(fā)射強度的變化率也提高，從而可進行對終點的精確檢測。
從下部氧化物膜暴露時刻起，蝕刻氣體切換為含Cl2和O2的氣體。因此，對下部氧化物膜的蝕刻量可減少到最小，且對多晶硅膜的側(cè)蝕刻也可得到限制。從而，CF4和O2氣體系列處理所得兩層結(jié)構(gòu)的圓錐角可以保持。因此，在兩層結(jié)構(gòu)形成后與之交叉的柵絕緣膜和柵電極的階梯覆蓋得以加強，從而可防止柵電極的斷路。
如上所述，根據(jù)形成堆疊膜圖案的方法，第一氧化物膜、半導(dǎo)體膜和第二氧化物膜相繼沉積在基質(zhì)上，且對半導(dǎo)體膜進行激光熱處理。其后，在第二氧化物膜上形成蝕刻圖案，并通過使用蝕刻圖案作為掩模，第二氧化物膜及半導(dǎo)體膜被干蝕刻以形成由半導(dǎo)體膜和第二氧化物膜組成的堆疊膜(兩層結(jié)構(gòu))的圖案。此時，氟基氣體用作第二氧化物膜和半導(dǎo)體膜干蝕刻氣體，且蝕刻氣體在第一氧化物膜暴露時從氟基氣體切換為氯基氣體。CF4和O2的混合氣體用作氟基氣體，且適合地，混合氣體中CF4和O2的氣體比例設(shè)為1∶1，從而實施干蝕刻。按此方式，堆疊膜圖案的第二氧化物膜的圓錐角可制備得比其半導(dǎo)體膜的圓錐角更大。特別地，第二氧化物膜和半導(dǎo)體膜的圓錐角可分別控制在45°＜θ＜60°和10°＜Υ＜60°的范圍內(nèi)。因此，可防止與此堆疊膜圖案交叉的導(dǎo)線的階梯斷路。
權(quán)利要求
1.一種形成堆疊膜圖案的方法，包括以下步驟在基質(zhì)上依次沉積第一氧化物膜、半導(dǎo)體膜和第二氧化物膜；激光熱處理半導(dǎo)體膜；在第二氧化物膜上形成抗蝕圖案；及通過對第二氧化物膜和半導(dǎo)體膜進行干蝕刻，在包括半導(dǎo)體膜和第二氧化物膜的堆疊膜上形成圖案，干蝕刻包括使用氟基氣體進行蝕刻，并用抗蝕圖案作為掩模。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的形成堆疊膜圖案的方法，其中在形成堆疊膜圖案的步驟中，這樣進行干蝕刻，在當?shù)谝谎趸锬け皇褂梅鶜怏w的干蝕刻暴露時，將蝕刻氣體從氟基氣體切換為氯基氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的形成堆疊膜圖案的方法，還包括以下步驟在形成堆疊膜圖案的步驟后，涂布覆蓋堆疊膜圖案的柵絕緣膜，并在柵絕緣膜上形成導(dǎo)線，導(dǎo)線與堆疊膜圖案交叉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的形成堆疊膜圖案的方法，其中氟基氣體為CF4和O2的氣體混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的形成堆疊膜圖案的方法，其中在形成堆疊膜圖案的步驟中，通過干蝕刻可形成堆疊膜圖案的第二氧化物膜的圓錐角比其半導(dǎo)體膜的圓錐角更大，其中混合氣體中CF4和O2的氣體比設(shè)定為1∶1，且第二氧化物膜和半導(dǎo)體膜的圓錐角分別控制在45°＜θ＜60°和10°＜Υ＜60°范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的形成堆疊膜圖案的方法，其中在激光熱處理半導(dǎo)體膜步驟后的半導(dǎo)體膜為多晶硅膜，且第二氧化物膜與多晶硅膜的膜厚度比設(shè)定為1∶6。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的形成堆疊膜圖案的方法，其中選自Cr、W、Mo、Ti、Ta和其硅化物膜的金屬材料的任何一個被用作構(gòu)成導(dǎo)線的金屬材料。
全文摘要
用作薄膜晶體管活性區(qū)域的半導(dǎo)體膜，和保護半導(dǎo)體膜的上部氧化物膜被干蝕刻以形成活性區(qū)域。在該情況下，氟基氣體用作蝕刻氣體，且蝕刻氣體在當作為半導(dǎo)體膜底膜的下部氧化物膜暴露時，由氟基氣體切換為氯基氣體。作為氟基氣體，使用CF
文檔編號H01L21/3213GK1469438SQ0314246
公開日2004年1月21日 申請日期2003年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月6日
發(fā)明者白石均, 林健一, 平野直人, 山本篤, 人 申請人:日本電氣株式會社