專(zhuān)利名稱(chēng)：用于控制摻碳氧化物薄膜的蝕刻偏差的方法
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件制作方面的趨勢(shì)之一是減小半導(dǎo)體器件的尺寸。因此，構(gòu)成半導(dǎo)體器件的部件(例如，溝槽通道、觸點(diǎn)、互連線(xiàn)、插栓等)的尺寸相應(yīng)地持續(xù)減小。這導(dǎo)致了構(gòu)成半導(dǎo)體器件的部件的密度增加。如今，制作具有亞微米尺寸的部件的半導(dǎo)體器件，需要程序化加工亞微米結(jié)構(gòu)，如溝槽(trench)和通道(via)。
由于半導(dǎo)體器件的尺寸減小以及構(gòu)成半導(dǎo)體器件的部件的密度增加，必須控制部件的臨界尺寸(Critical Dimension，CD)。部件的臨界尺寸是必須在設(shè)計(jì)公差范圍以?xún)?nèi)的規(guī)定的幾何結(jié)構(gòu)的尺寸。臨界尺寸可以代表為了保持半導(dǎo)體器件性能的一致性而必須的圖案化的線(xiàn)的寬度或者兩條線(xiàn)之間的距離。如果不控制部件的臨界尺寸，則部件可能不按照設(shè)計(jì)要求工作(例如，由于電阻率、電容或者其它電氣特性的變化)，導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的性能下降，甚至導(dǎo)致半導(dǎo)體器件嚴(yán)重?fù)p壞。
為了控制部件的臨界尺寸，用于制作部件的工藝至少應(yīng)該對(duì)蝕刻偏差進(jìn)行控制。蝕刻偏差是光刻之后所形成的圖案的預(yù)期尺寸與蝕刻之后實(shí)際形成的部件的尺寸之間的差異。例如，如果溝槽的預(yù)期寬度是1μm(光刻之后形成圖案)，并且如果用于制作溝槽的工藝蝕刻成1.30μm的溝槽，則認(rèn)為該工藝具有+0.3μm的蝕刻偏差。由于可能無(wú)法保持部件的臨界尺寸而具有較差的蝕刻偏差是不希望的，這可能導(dǎo)致半導(dǎo)體器件降級(jí)和/或失效。
圖1A-1C示出了現(xiàn)有技術(shù)中的用于在半導(dǎo)體器件的介電層中蝕刻溝槽的工藝。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，部件如溝槽和通道可以使用在銅互連雙重鑲嵌集成中，并且介電層對(duì)銅互連線(xiàn)、通道和觸點(diǎn)等進(jìn)行絕緣。如圖1A所示，半導(dǎo)體器件100包括摻碳氧化物(Carbon Doped Oxide，CDO)介電層110。CDO介電層110是由SiO2、C和H組成的化合物，并且可以利用多種方法(例如，化學(xué)汽相沉積，通過(guò)使CDO在晶片上旋壓等)進(jìn)行沉積。將光刻膠層120沉積在介電層110的上面。光刻膠層具有一個(gè)寬度等于溝槽寬度臨界尺寸(CD)的窗口130。在正性抗蝕劑技術(shù)中，將光刻膠層120曝光，并且在顯影溶液中顯影，從而除掉光刻膠層120的曝光部分。因此，圖1A示出了在光刻膠層的曝光部分被除掉之后的光刻膠層120。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，負(fù)性抗蝕劑技術(shù)也可以用于蝕刻如溝槽、通道等部件。
圖1B示出了已經(jīng)對(duì)CDO介電層進(jìn)行了等離子蝕刻工藝之后的半導(dǎo)體器件100。等離子蝕刻工藝包括在反應(yīng)器中將半導(dǎo)體器件100暴露到包括氟化碳?xì)怏w(例如C4F8、C2F6或CF4)、氧氣或氮?dú)?、以及氬氣的等離子體中。以在范圍為1000-4000瓦的射頻(RF)功率激發(fā)(strike)等離子體。等離子蝕刻工藝是各向異性的，并且在半導(dǎo)體器件100處于反應(yīng)器中的等離子體中一段預(yù)定時(shí)間之后，形成了溝槽135。由于等離子體反應(yīng)，特別是等離子體中的氧與溝槽135的側(cè)壁中的含碳有機(jī)物如CH3等的反應(yīng)，釋放出氣體，如二氧化碳和一氧化碳等。從CDO介電層110的側(cè)壁消耗含碳有機(jī)物產(chǎn)生耗盡區(qū)140。耗盡區(qū)140是氧化硅類(lèi)的，并且容易被在濕法清洗工藝中使用的含氟離子試劑剝離。
圖1C示出了濕法清洗工藝處理之后的半導(dǎo)體器件100。如圖1C所示，灰化或濕法清洗工藝除掉了光刻膠層120。此外，濕法清洗工藝去除了耗盡區(qū)140并且使溝槽寬度大于溝槽的臨界尺寸CD(CDO侵蝕)。具有大于溝槽臨界尺寸(CD)的溝槽寬度是不希望的。如果耗盡區(qū)140留在原地并且不被濕法清洗工藝除掉，則耗盡區(qū)的介電常數(shù)‘k’增大。這樣增加介電常數(shù)導(dǎo)致介電層作為絕緣材料的作用減小并且在相鄰銅線(xiàn)之間導(dǎo)致不合需要的電容性干擾。


通過(guò)舉例而不是進(jìn)行限制，在附圖中示出了這里所描述的本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。為了使圖示簡(jiǎn)明清楚，在附圖中示出的部件不是按照比例繪出的。例如，為了清楚，可以相對(duì)于其它部件夸大某些部件的尺寸。另外，在認(rèn)為合適的情況下，在附圖中重復(fù)相同的標(biāo)號(hào)以表示對(duì)應(yīng)的或相似的部件。
圖1A-C示出了現(xiàn)有技術(shù)的、用于在半導(dǎo)體器件的介電層中蝕刻出溝槽的工藝；圖2A-C示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于在半導(dǎo)體器件的介電層中蝕刻出溝槽的工藝的一個(gè)循環(huán)；圖3示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于在半導(dǎo)體器件的介電層中蝕刻出溝槽的工藝的第二循環(huán)；圖4示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的從溝槽中除掉光刻膠層和聚合物之后的半導(dǎo)體器件。
具體實(shí)施例方式
描述了對(duì)基于介電薄膜的摻碳氧化物的蝕刻偏差進(jìn)行控制的方法。在以下的描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的透徹理解，列出了許多具體細(xì)節(jié)如具體材料、反應(yīng)器壓強(qiáng)、反應(yīng)器功率等。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。在其它情況下，不對(duì)眾所周知的材料或方法進(jìn)行描述，以避免不必要地喧賓奪主、淡化本發(fā)明的主題。利用這里的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該能夠在不進(jìn)行過(guò)度試驗(yàn)的情況下實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓δ堋?br> 在說(shuō)明中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”和“示例性實(shí)施例”等的引用表示所描述的實(shí)施例可能包括具體的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)或特性，但不是每個(gè)實(shí)施例都必須包括這些具體的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)或特性。此外，這些短語(yǔ)不一定必須涉及相同的實(shí)施例。另外，當(dāng)描述與一個(gè)實(shí)施例相關(guān)的具體構(gòu)造、結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，可以認(rèn)為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員在其一般知識(shí)范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)與其它實(shí)施例相關(guān)的這些構(gòu)造、結(jié)構(gòu)或特性，而無(wú)論在其它實(shí)施例中是否清楚地進(jìn)行了描述。
對(duì)基于介電薄膜的摻碳氧化物的蝕刻偏差進(jìn)行控制的方法的每個(gè)循環(huán)包括兩個(gè)工藝，第一工藝過(guò)程稱(chēng)為CDO去除工藝(如圖2B所示)，第二工藝過(guò)程稱(chēng)為聚合物沉積工藝(如圖2C所示)。在CDO去除工藝期間，與高反應(yīng)器功率一起利用第一氣體從溝槽的底部除掉CDO。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一氣體包括含碳和氟原子的分子組成的氣體，該分子具有碳原子對(duì)氟原子的第一比例。在進(jìn)行聚合物沉積工藝期間，與低反應(yīng)器功率一起利用第二氣體在溝槽的側(cè)壁上沉積碳聚合物。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二氣體具有由第二比例的碳原子和氟原子組成的分子，使得，第二氣體分子中的碳原子對(duì)氟原子的比例大于第一氣體分子中的碳原子對(duì)氟原子的比例。在進(jìn)行聚合物沉積工藝期間沉積的碳聚合物對(duì)側(cè)壁進(jìn)行保護(hù)并且在后續(xù)的蝕刻工藝中防止正蝕刻偏差。這樣，在每個(gè)循環(huán)中，在對(duì)溝槽的底部進(jìn)行蝕刻的同時(shí)對(duì)溝槽的側(cè)壁進(jìn)行保護(hù)，使被侵蝕掉的CDO最少化。
當(dāng)形成半導(dǎo)體器件時(shí)，經(jīng)常需要形成將一個(gè)器件與另一個(gè)器件電連接的電路。用于形成電連接的一個(gè)方法是在要被連接的器件的上面、下面或者其鄰接處的襯底中形成溝槽或開(kāi)口(opening)。然后對(duì)這些開(kāi)口填充導(dǎo)電材料(例如銅)以形成導(dǎo)電介質(zhì)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在多層結(jié)構(gòu)中形成溝槽，該多層結(jié)構(gòu)包括生長(zhǎng)在襯底上的CDO介電層(對(duì)銅線(xiàn)進(jìn)行絕緣)與沉積在CDO介電層上的光刻膠層。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以用其它結(jié)構(gòu)和材料構(gòu)成包括CDO介電層的半導(dǎo)體器件。
圖2A-2C示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于在半導(dǎo)體器件的介電層中蝕刻出溝槽的工藝的一個(gè)循環(huán)。盡管圖2A-2C的實(shí)施例描述了對(duì)溝槽進(jìn)行蝕刻，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，圖2A-2C中示出的工藝可以用于在CDO材料中蝕刻任何開(kāi)口，例如通道等。盡管圖2A-2C的實(shí)施例代表了蝕刻工藝的一個(gè)循環(huán)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以利用多個(gè)循環(huán)在CDO介電層225中蝕刻溝槽。例如，如果希望溝槽的深度為x，對(duì)于兩循環(huán)工藝，第一循環(huán)可以蝕刻深度為x1的溝槽，第二循環(huán)可以蝕刻深度x2，使x＝x1+x2。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于蝕刻溝槽的循環(huán)數(shù)取決于CDO介電層225的厚度。
圖2A示出了包括CDO介電層225的半導(dǎo)體器件220。CDO介電層225包括在襯底205上形成的CDO(例如，包括SiO2、C和H的化合物)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，CDO可以包括多孔薄膜和有機(jī)硅酸鹽玻璃，例如，由加利福尼亞州Santa Ana的Applied MaterialTechnologiesInc.制造的Black Diamond或者由新澤西州Morris Township的HoneywellInc.制造的Nanoglass E。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，CDO介電層225的介電常數(shù)值‘k’小于4。襯底205可以是制作集成電路時(shí)產(chǎn)生的任何表面。襯底205可以包括在硅晶片上形成的有源或無(wú)源器件，例如晶體管、電容、電阻、擴(kuò)散結(jié)、柵電極以及局部互連等。襯底205還可以包括將這些有源或無(wú)源器件與導(dǎo)電層或它們?cè)谄渖闲纬傻膶臃珠_(kāi)的絕緣材料。
光刻膠層230沉積在CDO介電層225的上面。使光刻膠層230圖案化，以確定將被蝕刻進(jìn)CDO介電層225的溝槽。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在光刻膠層230中的經(jīng)過(guò)圖案化的溝槽的寬度等于溝槽寬度的臨界尺寸(CD)。在正性抗蝕劑技術(shù)中，利用常規(guī)的光刻技術(shù)使光刻膠層230圖案化，如對(duì)光刻膠層進(jìn)行掩模、使經(jīng)過(guò)掩模的層曝光，然后在顯影溶液中對(duì)未曝光部分進(jìn)行顯影，從而除掉光刻膠層的經(jīng)過(guò)曝光的部分，以便在光刻膠層中形成窗口240。圖2A示出了將光刻膠層的經(jīng)過(guò)曝光的部分除掉之后的光刻膠層230。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，負(fù)性抗蝕劑技術(shù)也可以用于蝕刻例如溝槽、通道等部件。
在形成了窗口240之后，將半導(dǎo)體器件220放在反應(yīng)器中，例如，等離子反應(yīng)器(蝕刻器)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，曝光以及除掉經(jīng)過(guò)曝光的光刻膠層的工藝過(guò)程在等離子反應(yīng)器中進(jìn)行。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)器是磁增強(qiáng)反應(yīng)離子蝕刻(Magnetic Enhanced Reactive IonEtching，MERLE)反應(yīng)器。在本發(fā)明另外可選的實(shí)施例中，可以使用常規(guī)的反應(yīng)離子蝕刻器。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，CDO去除工藝是各向異性的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，CDO去除工藝包括等離子蝕刻工藝。在進(jìn)行CDO去除工藝期間，將半導(dǎo)體器件暴露到由第一氣體組成的等離子體中，第一氣體包括由碳原子和氟原子組成的分子，該分子具有碳原子對(duì)氟原子的第一比例。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)于氣體分子中的其它原子，第一氣體具有較高的氟原子百分比。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一氣體是CF4。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于在CDO去除工藝中形成等離子體的第一氣體中的氟原子百分比高于用于在聚合物沉積工藝中形成等離子體的氣體中的氟原子百分比。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將CF4引入反應(yīng)器用于CDO去除工藝，而將C4F8引入反應(yīng)器用于聚合物沉積工藝。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一氣體可以包括碳和氟以外的原子。除了第一氣體，如氧氣或氮?dú)庖约皻鍤庖部梢猿霈F(xiàn)在等離子體中。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一氣體對(duì)氬氣和氧氣的比例是10-20份第一氣體對(duì)100-200份氬氣，對(duì)10-20份氧氣。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一氣體對(duì)氬氣和氧氣的比例為1∶10∶1。在反應(yīng)器中，對(duì)于十二英寸晶片，以范圍在1000-4000瓦的射頻功率激發(fā)等離子體。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于CDO去除工藝的激發(fā)等離子體的功率高于用于聚合物沉積工藝的激發(fā)等離子體的功率?？梢岳萌魏紊逃妙l率，例如13.56MHz、27MHz、微波頻率等，生成等離子體。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，對(duì)其它尺寸的晶片，可以以其它功率激發(fā)等離子體。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)器內(nèi)部的壓強(qiáng)保持在幾十到幾百毫托之間。
圖2B示出了對(duì)溝槽250進(jìn)行蝕刻。CDO去除工藝是各向異性的蝕刻工藝，其中，與對(duì)溝槽250的側(cè)壁的蝕刻相比，對(duì)溝槽250的底面的蝕刻速度更快。由于反應(yīng)器運(yùn)行的功率很高，反應(yīng)器中的離子轟擊溝槽250的底面的速度大于轟擊側(cè)壁的速度。在反應(yīng)器中，等離子體與離子轟擊一起存在使得對(duì)溝槽250底面的蝕刻速度大于對(duì)側(cè)壁的蝕刻速度。由于可以在多個(gè)循環(huán)中對(duì)溝槽250進(jìn)行蝕刻，其中，每個(gè)循環(huán)蝕刻預(yù)期溝槽深度的一部分，因此，在每個(gè)循環(huán)期間，溝槽250的側(cè)壁處于CDO去除工藝過(guò)程的時(shí)間只占總蝕刻時(shí)間的一部分。因此，來(lái)自溝槽250的側(cè)壁的碳損耗被最小化。圖2B示出了作為CDO去除工藝的結(jié)果而形成的耗盡區(qū)245。由于在每個(gè)循環(huán)中，將CDO介電層225暴露到CDO去除工藝過(guò)程的時(shí)間為總蝕刻時(shí)間的一部分，因此，當(dāng)與由圖1A-1C的現(xiàn)有技術(shù)的蝕刻工藝形成的耗盡區(qū)140相比時(shí)，圖2B所示的由CDO去除工藝形成的耗盡區(qū)明顯較小。具體地說(shuō)，與現(xiàn)有技術(shù)的工藝相比時(shí)，從溝槽245的側(cè)壁損耗碳的深度要小得多。
如圖2C所示，在CDO去除工藝之后，在反應(yīng)器中進(jìn)行稱(chēng)為聚合物沉積工藝的第二工藝過(guò)程。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在CDO去除工藝之后，使反應(yīng)器中用于進(jìn)行CDO去除工藝的第一氣體的濃度減小。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，從反應(yīng)器中將具有碳原子對(duì)氟原子的第一比例的分子的第一氣體排出。在從反應(yīng)器中減少或排出第一氣體之后，在反應(yīng)器中引入第二氣體。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二氣體包括具有碳原子對(duì)氟原子的第二比例的分子，使得在第二氣體分子中碳原子對(duì)氟原子的比例大于在第一氣體分子中碳原子對(duì)氟原子的比例。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如果反應(yīng)器中第一氣體的濃度大于反應(yīng)器中第二氣體的濃度，則發(fā)生CDO去除。但是，如果第一氣體的濃度小于第二氣體的濃度，則發(fā)生聚合物沉積。
聚合物沉積工藝將聚合物層255沉積在由CDO去除工藝形成的溝槽250中。聚合物沉積工藝包括在反應(yīng)器中用第二氣體沖擊等離子體。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二氣體是C4F8。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于在聚合物沉積工藝中形成等離子體的第二氣體中的碳原子的百分比大于用于在CDO去除工藝中形成等離子體的第一氣體中的碳原子的百分比。因此在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如果在反應(yīng)器中引入C4F8用于聚合物沉積工藝，則在進(jìn)行CDO去除工藝期間將CF4引入反應(yīng)器。
除了第二氣體之外，也可以利用其它氣體如氬氣形成等離子體。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二氣體對(duì)氬氣的比例是10-20份第二氣體對(duì)100-200份氬氣。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二氣體對(duì)氬氣的比例是1∶10。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在進(jìn)行聚合物沉積工藝期間，在反應(yīng)器中不使用氧氣。通過(guò)在反應(yīng)器中不使用氧氣，使從溝槽250損失的碳最少化。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于12英寸晶片，以大約500-1000瓦的射頻功率激發(fā)由第二氣體形成的等離子體。因此，與CDO去除工藝相比，在聚合物沉積工藝中激發(fā)等離子體的功率相對(duì)較低。反應(yīng)器低功率運(yùn)行減少了離子轟擊(濺射較小)，產(chǎn)生更趨于各向同性的沉積。可以利用任何商用頻率，例如13.56MHz、27MHz、微波頻率等，生成等離子體。由于射頻功率較低，聚合物沉積工藝是各向同性的工藝，并且將聚合物層255沉積在溝槽250的側(cè)壁以及底面上。沉積的聚合物包括氟化烴以及可以彼此交聯(lián)的烴。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，為了增加聚合物層255的厚度，可以增大等離子體中碳的量。因此，可以使第二氣體的濃度增加，或者可以使用具有碳原子對(duì)氟原子的比例更高的分子的氣體。因此，通過(guò)控制沉積在溝槽表面上的聚合物的量，可以控制溝槽的蝕刻偏差。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)器內(nèi)部的壓強(qiáng)保持在100-400毫托之間。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，與CDO去除工藝相比，在進(jìn)行聚合物沉積工藝期間，反應(yīng)器中保持的壓強(qiáng)更高。因此，在第一循環(huán)的聚合物沉積工藝之后，形成了具有深度為x1的聚合物襯里的溝槽250，其中，x1＜x。在第一循環(huán)之后，溝槽寬度的臨界尺寸(CD)與圖2A所示的溝槽寬度的臨界尺寸(CD)大致相同。
為了在CDO介電層225中蝕刻出溝槽，可以將包括CDO去除工藝和聚合物沉積工藝的每個(gè)循環(huán)重復(fù)多次，直到達(dá)到預(yù)期的溝槽深度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如果在最后的循環(huán)中，CDO去除工藝將CDO介電層225蝕刻到預(yù)期的溝槽深度，則可以不進(jìn)行聚合物沉積工藝。但是，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在最后的循環(huán)中可以進(jìn)行聚合物沉積工藝，以保證在后面的濕法清洗工藝中溝槽側(cè)壁截面的一致性。
圖3示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于在半導(dǎo)體器件的介電層中蝕刻出溝槽的工藝的第二循環(huán)。在圖3所示的工藝中，在第二循環(huán)的CDO去除工藝225之后，達(dá)到了預(yù)期的溝槽深度。第二循環(huán)蝕刻出溝槽的第二部分。具體地說(shuō)，第二循環(huán)使溝槽深度增加x2，從而在大致保持溝槽寬度的臨界尺寸(CD)的同時(shí)，使得預(yù)期深度x＝x1+x2。在進(jìn)行第二循環(huán)的CDO去除工藝期間，將在第一循環(huán)的聚合物沉積工藝期間沉積在溝槽250底部上的聚合物除掉。在進(jìn)行第二循環(huán)的CDO去除工藝期間，在第一循環(huán)的聚合物沉積工藝期間沉積在溝槽側(cè)壁上的聚合物防止溝槽250側(cè)壁的CDO被侵蝕掉。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在達(dá)到預(yù)期的溝槽深度之后，對(duì)半導(dǎo)體器件220進(jìn)行如圖4所描述的濕法清洗工藝。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，為了在濕法清洗工藝之后保持一致的溝槽截面，可以在進(jìn)行了CDO去除工藝之后再對(duì)溝槽250進(jìn)行聚合物沉積工藝。
圖4示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的，從溝槽中去除了光刻膠層和聚合物之后的半導(dǎo)體器件。如圖4所示，在將溝槽250蝕刻到預(yù)期深度之后，使用溶劑，例如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)之類(lèi)的含氟化物離子的溶劑，對(duì)半導(dǎo)體器件220進(jìn)行常規(guī)的蝕刻后灰化和濕法清洗，以便從溝槽表面除掉聚合物并且除掉光刻膠層230。在濕法清洗工藝之后，溝槽寬度的臨界尺寸(CD)基本不改變。
由此，公開(kāi)了一種對(duì)CDO薄膜的蝕刻偏差進(jìn)行控制的方法。盡管已經(jīng)圖示和描述了目前被認(rèn)為是本發(fā)明的示例性的實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的真實(shí)范圍的情況下，可以進(jìn)行各種其它修改并且可以進(jìn)行對(duì)等物替換。此外，在不脫離這里描述的主要發(fā)明點(diǎn)的情況下，可以進(jìn)行許多修改以使本發(fā)明適用于各具體場(chǎng)合。因此，不是要將本發(fā)明限制于所公開(kāi)的具體實(shí)施例，而是本發(fā)明包括屬于所附權(quán)利要求的范圍以?xún)?nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括進(jìn)行摻碳氧化物去除工藝，所述摻碳氧化物去除工藝包括引入第一氣體，以便在摻碳氧化物層中形成溝槽；以及進(jìn)行聚合物沉積工藝，所述聚合物沉積工藝包括引入第二氣體，以便將聚合物沉積在所述摻碳氧化物層的溝槽中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一氣體包括第一分子，該第一分子具有碳原子對(duì)氟原子的第一比例，并且所述第二氣體包括第二分子，該第二分子具有碳原子對(duì)氟原子的第二比例，使得碳原子對(duì)氟原子的第二比例大于碳原子對(duì)氟原子的第一比例。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一氣體具有比所述第二氣體更高的氟原子百分比。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一氣體是CF4，所述第二氣體是C4F8。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述摻碳氧化物去除工藝和所述聚合物沉積工藝在一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述反應(yīng)器包括磁增強(qiáng)反應(yīng)離子蝕刻反應(yīng)器和常規(guī)的反應(yīng)離子蝕刻反應(yīng)器中的任何一個(gè)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，對(duì)于12英寸晶片，所述第一氣體在1000到4000瓦之間的射頻功率下形成等離子體。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，用于摻碳氧化物去除工藝的激發(fā)等離子體的功率高于用于聚合物沉積工藝的激發(fā)等離子體的功率。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，在進(jìn)行聚合物沉積工藝期間形成的等離子體不含氧。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，對(duì)于12英寸晶片，以500到1000瓦之間的射頻功率激發(fā)等離子體。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述聚合物至少包括氟化烴類(lèi)和烴類(lèi)中的一種。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述摻碳氧化物去除工藝是各向異性的。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述聚合物沉積工藝是各向同性的。
14.一種方法，用于在摻碳氧化物介電層中形成溝槽，該方法包括在光刻膠層中形成窗口，所述光刻膠層沉積在摻碳氧化物層的上面；進(jìn)行摻碳氧化物去除工藝，所述摻碳氧化物去除工藝包括在反應(yīng)器中引入第一氣體，以便在所述摻碳氧化物層中形成溝槽；以及進(jìn)行聚合物沉積工藝，所述聚合物沉積工藝包括在反應(yīng)器引入第二氣體，以便將聚合物沉積在所述摻碳氧化物層的溝槽中，其中，所述第一氣體包括第一分子，該第一分子具有碳原子對(duì)氟原子的第一比例，并且所述第二氣體包括第二分子，該第二分子具有碳原子對(duì)氟原子的第二比例，使得碳原子對(duì)氟原子的第二比例大于碳原子對(duì)氟原子的第一比例。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，在每個(gè)分子中，所述第一氣體具有比所述第二氣體更大的氟原子百分比。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，在每個(gè)分子中，所述第二氣體具有比所述第一氣體更大的碳原子百分比。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述第一氣體在反應(yīng)器中形成等離子體。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述等離子體在磁增強(qiáng)反應(yīng)離子蝕刻反應(yīng)器和常規(guī)的反應(yīng)離子蝕刻反應(yīng)器中的任何一個(gè)中形成。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，對(duì)于12英寸晶片，以1000到4000瓦之間的射頻功率激發(fā)所述等離子體。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述第二氣體在所述反應(yīng)器中形成等離子體。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述等離子體不含氧。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，對(duì)于12英寸晶片，以500到1000瓦之間的射頻功率激發(fā)所述等離子體。
23.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述聚合物至少包括氟化烴類(lèi)和烴類(lèi)中的一種。
24.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述摻碳氧化物去除工藝是各向異性的。
25.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述聚合物沉積工藝是各向同性的。
26.一種用于在半導(dǎo)體器件中形成溝槽的方法，包括提供一個(gè)襯底；在所述襯底上沉積摻碳氧化物層；在所述摻碳氧化物層上沉積光刻膠層；使所述光刻膠層圖案化；進(jìn)行摻碳氧化物去除工藝，所述摻碳氧化物去除工藝包括在反應(yīng)器中引入第一氣體，以便在所述摻碳氧化物層中形成溝槽；減少所述反應(yīng)器中所述第一氣體的濃度；以及進(jìn)行聚合物沉積工藝，所述聚合物沉積工藝包括在反應(yīng)器中引入第二氣體，以便將聚合物沉積在所述摻碳氧化物層的溝槽中，所述聚合物沉積工藝在無(wú)氧的條件下進(jìn)行。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述第一氣體包括第一分子，該第一分子具有碳原子對(duì)氟原子的第一比例，并且所述第二氣體包括第二分子，該第二分子具有碳原子對(duì)氟原子的第二比例，使得碳原子對(duì)氟原子的第二比例大于碳原子對(duì)氟原子的第一比例。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，在所述摻碳氧化物去除工藝期間，對(duì)于12英寸晶片，以1000到4000瓦之間的射頻功率激發(fā)等離子體。
29.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，在每個(gè)分子中，所述第二氣體具有比所述第一氣體更大的碳原子百分比。
30.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，在所述聚合物沉積工藝期間，對(duì)于12英寸晶片，以500到1000瓦之間的射頻功率激發(fā)等離子體。
全文摘要
一種用于控制摻碳氧化物薄膜的蝕刻偏差的方法，包括在循環(huán)的兩步驟工藝中進(jìn)行蝕刻，即摻碳氧化物(CDO)去除工藝，所述CDO去除工藝包括第一氣體，以便在CDO層中蝕刻出溝槽。跟在CDO去除工藝后面的是聚合物沉積工藝。聚合物沉積工藝包括在反應(yīng)器中引入第二氣體，以便將聚合物沉積在CDO層的溝槽中。第一氣體包括第一分子，第一分子具有碳原子對(duì)氟原子的第一比例，第二氣體包括第二分子，第二分子具有碳原子對(duì)氟原子的第二比例，使得碳原子對(duì)氟原子的第二比例大于碳原子對(duì)氟原子的第一比例。可以重復(fù)上述工藝，從而蝕刻出最終結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1533597SQ03800444
公開(kāi)日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2003年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月10日
發(fā)明者戴維·格雷西亞斯, 許烏恩－莫格·帕克, 維賈雅庫(kù)馬爾·拉馬錢(qián)德拉拉奧, 庫(kù)馬爾 拉馬錢(qián)德拉拉奧, 戴維 格雷西亞斯, -莫格 帕克 申請(qǐng)人:英特爾公司