一種穩(wěn)定mim電容光刻線寬的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種穩(wěn)定MIM電容光刻線寬的方法，其中，所述方法包括以下步驟：提供一由下至上依次包含有阻擋層、MIM下極板層、MIM介質(zhì)層和MIM上極板層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面制備一層氮化硅層；在所述氮化硅層的上表面制備一層氧化層；在所述氧化層的上表面制備光刻膠并進(jìn)行針對MIM上電極刻蝕的光刻工藝；其中，所述氮化硅層和所述氧化硅層均在同一工藝腔室中原位形成。本發(fā)明通過在氮化硅薄膜淀積工藝中增加O2treatment的步驟，O2在等離子體的能量下會與氮化硅表面的Si原子反應(yīng)，使氮化硅薄膜表面覆蓋一層薄的二氧化硅，從而降低或消除氮化硅薄膜表面的氮含量，達(dá)到阻止氮與光阻反應(yīng)的目的，解決MIM電容上下極板光刻線寬不穩(wěn)定的問題。
【專利說明】一種穩(wěn)定MIM電容光刻線寬的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種穩(wěn)定MIM電容光刻線寬的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的MM電容工藝通常有兩步光刻:上級板光刻和下極板光刻，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行MM電容上電極光刻工藝前的器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行MM電容下電極光刻工藝前的器件結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，在進(jìn)行針對MM電容上電極刻蝕的光刻工藝之前，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)由下至上依次包括:阻擋層1、MIM下極板層2、MIM介質(zhì)層3、MIM上極板層4、氮化硅層5，以及在氮化硅層5的上表面制備的光刻膠7 ;如圖2所示，在進(jìn)行針對MM電容下電極刻蝕的光刻工藝之前，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)由下至上依次包括:阻擋層1、MIM下極板層2、MIM介質(zhì)層3、MIM上極板層4、第一氮化娃層51和第二氮化娃層52,以及在該第二氮化硅層52的上表面制備的光刻膠7，無論是上極板光刻或者下極板光刻，光阻都需要和氮化硅覆蓋層直接接觸。在實(shí)際光刻工藝中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的光刻線寬和Q-time (等待時(shí)間)有強(qiáng)相關(guān)性:曝光的等待時(shí)間越長，光刻線寬越小，如圖2所示；這樣導(dǎo)致量產(chǎn)中光刻線寬波動(dòng)較大、線寬控制不穩(wěn)定的問題。
[0003]中國專利(CN102538723A)提供了一種光刻線寬測試校準(zhǔn)方法，其中，包括以下步驟:S100、光刻圓片曝光；S101、將曝光后的圓片放置若干天；S102、基準(zhǔn)掃描電鏡測試整片圓片所有點(diǎn)的線寬，并保存放入數(shù)據(jù)庫中；S103、日常校準(zhǔn)，測試圓片上第一組測試點(diǎn)數(shù)據(jù)，并與所述數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)比較，計(jì)算第一差值；S104、判斷所述第一差值是否在規(guī)范內(nèi)，是否需要調(diào)整；若否，結(jié)束當(dāng)前校準(zhǔn)。
[0004]中國專利(CN103106331A)公開了一種基于降維和增量式極限學(xué)習(xí)機(jī)的光刻線寬智能預(yù)測方法，通過對基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化的批處理極限學(xué)習(xí)機(jī)進(jìn)行矩陣求逆降維，實(shí)現(xiàn)對光刻線寬指標(biāo)的智能在線預(yù)測，其特征在于包括以下步驟:對基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化的批處理極限學(xué)習(xí)機(jī)中的矩陣求逆采用矩陣求逆降維公式進(jìn)行降維，以建立極限學(xué)習(xí)機(jī)模型參數(shù)與新到達(dá)數(shù)據(jù)的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對極限學(xué)習(xí)機(jī)模型參數(shù)的在線增量式學(xué)習(xí)和輸出層權(quán)值更新。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提出一種穩(wěn)定MM電容光刻線寬的方法，以解決上述因等待時(shí)間的延長而導(dǎo)致線寬控制不穩(wěn)定的問題。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種穩(wěn)定MIM電容光刻線寬的方法，應(yīng)用于MIM電容器件的制備工藝中，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
[0008]提供一由下至上依次包含有阻擋層、MM下極板層、MM介質(zhì)層和MM上極板層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；[0009]在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面制備一層氮化硅層；
[0010]在所述氮化硅層的上表面制備一層氧化層；
[0011 ] 在所述氧化層的上表面制備光刻膠并進(jìn)行針對MIM上電極刻蝕的光刻工藝；
[0012]其中，所述氮化硅層和所述氧化硅層均在同一工藝腔室中原位形成。
[0013]上述有效穩(wěn)定MM電容光刻線寬的方法，其中，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝制備所述氮化硅層和所述氧化層。
[0014]上述有效穩(wěn)定MM電容光刻線寬的方法，其中，以SiN4和NH3為原料制備所述氮化娃層。
[0015]上述有效穩(wěn)定MM電容光刻線寬的方法，其中，以氧氣為原料在所述氮化硅層的上表面形成所述氧化層。
[0016]上述有效穩(wěn)定MM電容光刻線寬的方法，其中，以N2O為原料在所述氮化硅層的上表面形成所述氧化硅層。
[0017]上述有效穩(wěn)定MM電容光刻線寬的方法，其中，所述氧化層的材質(zhì)為二氧化硅。
[0018]一種穩(wěn)定MIM電容光刻線寬的方法，應(yīng)用于MIM電容器件的制備工藝中，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
[0019]提供一由下至上依次包含有阻擋層、MM下極板層和經(jīng)過刻蝕后形成的MM上電極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；
[0020]在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面制備一層氮化硅層；
[0021]在所述氮化硅層的上表面制備一層氧化層；
[0022]在所述氧化層的上表面制備光刻膠并進(jìn)行針對MIM上電極刻蝕的光刻工藝；
[0023]其中，所述氮化硅層和所述氧化硅層均在同一工藝腔室中原位形成。
[0024]上述有效穩(wěn)定MM電容光刻線寬的方法，其中，所述MM上電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括經(jīng)過刻蝕后的MM介質(zhì)層、經(jīng)過刻蝕后的MM上極板層和經(jīng)過刻蝕后的氮化硅層。
[0025]上述有效穩(wěn)定MM電容光刻線寬的方法，其中，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝制備所述氮化硅層和所述氧化層。
[0026]上述有效穩(wěn)定MM電容光刻線寬的方法，其中，以SiN4和NH3為原料制備所述氮化硅層；以氧氣為原料在所述氮化硅層的上表面形成所述氧化層。
[0027]本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)，產(chǎn)生的積極效果是:
[0028]通過本發(fā)明的使用，在氮化硅薄膜淀積工藝中增加氧氣處理的步驟，O2在等離子體的能量下會與氮化娃表面的Si原子反應(yīng),使氮化娃薄膜表面覆蓋一層薄的二氧化娃,從而降低或消除氮化硅薄膜表面的氮含量，達(dá)到阻止氮與光阻反應(yīng)的目的，解決MM電容上下極板光刻線寬不穩(wěn)定的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0030]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行MM電容上電極光刻工藝前的器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行MIM電容下電極光刻工藝前的器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明方法中進(jìn)行MM電容上電極光刻工藝前的器件結(jié)構(gòu)示意圖；[0033]圖4為本發(fā)明方法中進(jìn)行MM電容下電極光刻工藝前的器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖5為MIM電容光刻線寬與曝光等待時(shí)間的曲線關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。
[0036]實(shí)施例:
[0037]請結(jié)合圖3至圖5所示，本發(fā)明的一種穩(wěn)定MIM電容光刻線寬的方法，應(yīng)用于MIM電容器件的制備工藝中，其特征在于，方法包括以下步驟:
[0038]提供一由下至上依次包含有阻擋層1、MM下極板層2、MM介質(zhì)層3和MM上極板層4的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；
[0039]在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面制備一層氮化娃層5 ；
[0040]在氮化硅層的上表面制備一層氧化層6 ；
[0041]在氧化層6的上表面制備光刻膠7并進(jìn)行針對MM上電極刻蝕的光刻工藝；
[0042]其中，氮化娃層5和氧化層6均在同一工藝腔室中原位形成。
[0043]本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝制備氮化硅層5和氧化層6。
[0044]本發(fā)明在上述基礎(chǔ)上還具有以下實(shí)施方式，請繼續(xù)結(jié)合圖3至圖5所示，
[0045]本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，以SiN4和NH3為原料制備氮化硅層5。
[0046]本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，以氧氣為原料在氮化娃層5的上表面形成氧化層6。
[0047]本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，以N2O為原料在氮化硅層5的上表面形成氧化層6。
[0048]本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，氧化層6的材質(zhì)為二氧化硅。
[0049]一種穩(wěn)定MIM電容光刻線寬的方法，應(yīng)用于MIM電容器件的制備工藝中，其特征在于，方法包括以下步驟:
[0050]提供一由下至上依次包含有阻擋層1、MM下極板層2和經(jīng)過刻蝕后形成的MM上電極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；
[0051]在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面制備一層氮化娃層5 ；
[0052]在氮化娃層5的上表面制備一層氧化層6 ；
[0053]氮化硅層5和氧化層6之間還生成了一層含氧氮化硅層8 ；
[0054]在氧化層6的上表面制備光刻膠7并進(jìn)行針對MIM上電極刻蝕的光刻工藝；
[0055]其中，氮化娃層5和氧化層6均在同一工藝腔室中原位形成。
[0056]本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，MM上電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括經(jīng)過刻蝕后的MM介質(zhì)層2、經(jīng)過刻蝕后的MM上極板層和經(jīng)過刻蝕后的氮化硅層5。
[0057]本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝制備氮化硅層5和氧化層6。
[0058]本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，以SiN4和NH3為原料制備氮化硅層5 ;以氧氣為原料在氮化娃層5的上表面形成氧化層6。
[0059]使用者可根據(jù)以下說明進(jìn)一步認(rèn)識本發(fā)明的特性及功能:
[0060]抗擴(kuò)散氮化硅材料是通過化學(xué)氣相淀積方法制備的，通過控制硅烷(SiH4)和氨氣(NH3)的氣體流量比例，以及工藝腔室壓力、射頻功率等參數(shù)，來達(dá)到抗擴(kuò)散的特性。在12寸半導(dǎo)體集成電路制造中，由于廣泛使用銅互連工藝，所以抗擴(kuò)散氮化硅主要用來防止金屬銅原子的擴(kuò)散。但是，氮化硅薄膜的主要成分是硅和氮，在65納米及以下制程中，氮元素容易影響光刻線寬，造成光刻線寬不穩(wěn)定。
[0061]光刻膠7的主要成分為樹脂、感光劑、溶劑和添加劑。其中感光劑是光刻膠的核心材料，為光敏化合物(PAC, Photo Active Compound)。進(jìn)入65納米甚至以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)時(shí)，光敏化合物的成分將對氮(N)更加敏感，最常見的為橫向刻蝕(footing)效應(yīng)，即氮化硅的襯底由于N上有一對未和Si共有的電子對，該電子對會吸收PAC產(chǎn)生的光酸從而導(dǎo)致footing。
[0062]因此，應(yīng)用于MM電容上下極板工藝時(shí)，根據(jù)原理氮元素容易與光刻膠的感光劑成分相互影響，集成電路制造量產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)會造成MM電容的上、下極板光刻線寬不穩(wěn)定的問題；在本實(shí)施例中通過在氮化娃薄膜淀積工藝中增加氧氣處理(02treatment)的步驟，使氮化硅薄膜層表面覆蓋一層薄的二氧化硅薄膜層，從而降低氮化硅薄膜層表面的氮含量，達(dá)到阻止氮與光阻反應(yīng)的目的，解決MIM電容上下極板光刻線寬不穩(wěn)定的問題。
[0063]需要注意的是，本發(fā)明不局限于“02treatment”，也包括“N20 treatment”，Capoxide淀積等其它諸如此類的方法，目的是為了隔離氮化硅中的氮元素與光刻膠中的感光劑相互反應(yīng)，消除現(xiàn)有技術(shù)中光刻線寬的Q-time效應(yīng)，達(dá)到解決MM電容的上、下極板光刻線寬不穩(wěn)定的問題，也就是說，只要是可以達(dá)到減少氮化硅中的氮元素和光刻膠中的感光劑互相反應(yīng)的目的的例如“(^treatment”工藝的工藝步驟，皆受到本發(fā)明的保護(hù)，且屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0064]綜上所述,通過本發(fā)明的使用，在氮化娃薄膜淀積工藝中增加02treatment的步驟，O2在等離子體的能量下會與氮化硅表面的Si原子反應(yīng)，使氮化硅薄膜表面覆蓋一層薄的二氧化硅，從而降低或消除氮化硅薄膜表面的氮含量，達(dá)到阻止氮與光阻反應(yīng)的目的，解決MM電容上下極板光刻線寬不 穩(wěn)定的問題。
[0065]以上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識到凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種穩(wěn)定MM電容光刻線寬的方法，應(yīng)用于MM電容器件的制備工藝中，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 提供一由下至上依次包含有阻擋層、MM下極板層、MM介質(zhì)層和MM上極板層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)； 在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面制備一層氮化娃層； 在所述氮化硅層的上表面制備一層氧化層； 在所述氧化層的上表面制備光刻膠并進(jìn)行針對MIM上電極刻蝕的光刻工藝； 其中，所述氮化硅層和所述氧化層均在同一工藝腔室中原位形成。
2.如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定MIM電容光刻線寬的方法，其特征在于，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝制備所述氮化硅層和所述氧化層。
3.如權(quán)利要求2所述的穩(wěn)定MIM電容光刻線寬的方法，其特征在于，以SiN4和NH3為原料制備所述氮化硅層。
4.如權(quán)利要求3所述的穩(wěn)定MIM電容光刻線寬的方法，其特征在于，以氧氣為原料在所述氮化硅層的上表面形成所述氧化層。
5.如權(quán)利要求3所述的穩(wěn)定MIM電容光刻線寬的方法，其特征在于，以N2O為原料在所述氮化硅層的上表面形成所述氧化層。
6.如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定MIM電容光刻線寬的方法，其特征在于，所述氧化層的材質(zhì)為二氧化硅。
7.一種穩(wěn)定MM電容光刻線寬的方法，應(yīng)用于MM電容器件的制備工藝中，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 提供一由下至上依次包含有阻擋層、MIM下極板層和經(jīng)過刻蝕后形成的MIM上電極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)； 在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面制備一層氮化娃層； 在所述氮化硅層的上表面制備一層氧化層； 在所述氧化層的上表面制備光刻膠并進(jìn)行針對MM上電極刻蝕的光刻工藝； 其中，所述氮化硅層和所述氧化層均在同一工藝腔室中原位形成。
8.如權(quán)利要求7所述的穩(wěn)定MM電容光刻線寬的方法，其特征在于，所述MM上電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括經(jīng)過刻蝕后的MM介質(zhì)層、經(jīng)過刻蝕后的MM上極板層和經(jīng)過刻蝕后的氮化娃層。
9.如權(quán)利要求7所述的穩(wěn)定MIM電容光刻線寬的方法，其特征在于，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝制備所述氮化硅層和所述氧化層。
10.如權(quán)利要求9所述的穩(wěn)定MIM電容光刻線寬的方法，其特征在于，以SiN4和NH3為原料制備所述氮化硅層；以氧氣為原料在所述氮化硅層的上表面形成所述氧化層。
【文檔編號】H01L21/027GK103903963SQ201410106627
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】顧梅梅, 李健, 張旭升 申請人:上海華力微電子有限公司