減少氫化無定形碳膜層中Bump缺陷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，尤其涉及一種減少氫化無定形碳膜層中Bump缺陷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在氧化物/先進(jìn)圖形化薄膜/介電抗反射層(Oxide/a-C:H/DARC)三層結(jié)構(gòu)中，一般采用氫化無定形碳(a_C:H)作為其中的先進(jìn)圖形化薄膜。這是由于氫化無定形碳具有以下關(guān)鍵特性:
[0003]1)具有較高的對(duì)氧化物、多晶硅和氮化物的刻蝕選擇比；
[0004]2)通過氧氣灰化極易剝離；
[0005]3) UV吸收的反射率低；
[0006]4)良好的均勻性。
[0007]因此，氫化無定形碳薄膜被廣泛應(yīng)用于柵極、淺溝槽隔離(STI)、接觸孔層(CT)，以及28nm節(jié)點(diǎn)的電容中。
[0008]雖然，氫化無定形碳薄膜具有多種優(yōu)勢(shì)，但其仍存在一些本征缺陷。另外，在采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝制備氧化物膜層過程中，會(huì)在該氧化物層表面形成細(xì)小顆粒；而在后續(xù)無定形碳薄膜覆蓋該氧化物層的表面后，該細(xì)小顆粒會(huì)進(jìn)一步誘發(fā)形成Bump缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種減少氫化無定形碳膜層中Bump缺陷的方法。
[0010]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
[0011]—種減少氫化無定形碳膜層中Bump缺陷的方法，其中，包括:
[0012]步驟S1、提供一具有氧化物層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；
[0013]步驟S2、制備氫化無定形碳薄膜覆蓋上述氧化物層，且該氫化無定形碳薄膜產(chǎn)生本征Bump缺陷；
[0014]步驟S3、采用氧氣等離子體對(duì)所述氫化無定形碳薄膜的表面進(jìn)行平滑處理。
[0015]所述的方法，其中，還包括:
[0016]步驟S4、采用含氫及氦氣的等離子體對(duì)經(jīng)過步驟S3處理后的薄膜表面再次進(jìn)行平滑處理，以形成一光滑無定形碳層。
[0017]所述的方法，其中，還包括:
[0018]步驟S5、在所述光滑無定形碳層上制備一層介電抗反射層。
[0019]所述的方法，其中，還包括:
[0020]步驟S6、在所述介電抗反射層上制備一層光刻膠；
[0021]步驟S7、通過光刻工藝在所述光刻膠中形成預(yù)定圖形。
[0022]所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中還設(shè)置有一金屬柵極，所述氧化物層覆蓋于所述金屬柵極上。
[0023]所述的方法，其中，通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝制備所述氧化物層。
[0024]所述的方法，其中，步驟2中，通過采用C2H2等離子體后續(xù)處理無定形碳薄膜，以形成所述氫化無定形碳薄膜。
[0025]所述的方法，其中，還包括:
[0026]步驟S8、以形成預(yù)定圖形的光刻膠為掩膜，向下刻蝕，并使刻蝕停止于所述金屬柵極的頂部，以形成若干接觸孔。
[0027]所述的方法，其中，所述金屬柵極為高介電常數(shù)金屬柵極，其介電常數(shù)為24?26。
[0028]所述的方法，其中，步驟1中，通過灰化工藝進(jìn)行所述平滑處理。
[0029]上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果:
[0030]本發(fā)明方法通過對(duì)氫化無定形碳薄膜表面進(jìn)行氧氣等離子體灰化工藝處理，從而去除位于氫化無定形碳薄膜表面上Bump缺陷態(tài)，后續(xù)再采用含氫及氦氣等離子體處理去除Bump后的無定形碳薄膜表面，以使其變得光滑，有利于后續(xù)膜層的進(jìn)一步覆蓋和剝離。
【附圖說明】
[0031]參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。
[0032]圖1?圖7是本發(fā)明方法中經(jīng)過不同工藝處理后的器件結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]本發(fā)明提供了一種減少氫化無定形碳膜層中Bump缺陷的方法，主要通過氧氣等離子體對(duì)氫化無定形碳薄膜的表面進(jìn)行處理，利用氫化無定形碳薄膜極易被氧氣等離子體剝離的特性，從而去除位于氫化無定形碳薄膜表面的Bump，同時(shí)，對(duì)去除Bump后的薄膜表面進(jìn)行含氫及氦氣等離子體的處理，進(jìn)一步改善了薄膜表面的粗糙程度，提高了薄膜表面的光滑程度，為后續(xù)的缺陷探測(cè)及后續(xù)的剝離工藝提供了有利條件。
[0034]本發(fā)明方法主要包括以下步驟:
[0035]步驟S1、提供一襯底氧化物；
[0036]步驟S2、制備氫化無定形碳薄膜覆蓋該襯底氧化物；
[0037]步驟S3、采用氧氣等離子體灰化處理該氫化無定形碳薄膜的表面，以去除該氫化無定形碳表面的Bump缺陷態(tài)。
[0038]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0039]在本實(shí)施例應(yīng)用于制備并形成接觸孔層(CT)的工藝中。
[0040]如圖1所示，首先，提供一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中包括一氧化物層1和高介電常數(shù)金屬柵極0。該氧化物層1為一中間介電層(inter layer dielectric,簡稱:ILD),覆蓋于該經(jīng)化學(xué)機(jī)械研磨工藝(CMP)后的高介電常數(shù)金屬柵極0 (High K Metal Gate，簡稱:HKMG)的表面，該HKMG的K值優(yōu)選為24?26 (如:24、25、26等)。其中，該氧化物層1由等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposit1n,簡稱:PECVD)制備而成，由于在該工藝中不可避免的會(huì)產(chǎn)生一些細(xì)小的雜質(zhì)顆粒，因此，所制備的氧化物層1的表面會(huì)吸附其中一些雜質(zhì)顆粒11。
[0041]然后，制備一層無定形碳(amorphous carbon, a_c)薄膜覆蓋上述步驟中形成的氧化物層1，并對(duì)該無定形碳薄膜的表面進(jìn)行C2H2等離子體處理，以降低該無定形碳薄膜中的本征缺陷，從而形成一氣化無定形碳薄膜2 (hydrogenated amorphous carbon)，如圖2所
/j、l Ο
[0042]由于在采用PECVD制備上述氧化物層1的過程中，會(huì)在制備的氧化物層1的表面形成細(xì)小顆粒缺陷11，并在形成無定形碳薄膜后2，該細(xì)小顆粒缺陷11被進(jìn)一步放大，從而成為位于無定形碳表面的Bump缺陷21，該缺陷態(tài)會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)制備完成的產(chǎn)品器件性能，所以必須將其降低及去除。
[0043]所以，接著采用氧氣等離子體灰化工藝(02 Plasma ash process)對(duì)表面形成有Bump缺陷21的氫化無定形碳薄膜2的表面進(jìn)行平滑處理，從而刻蝕去除該Bump缺陷21，并將之前工藝中殘留的C2H2進(jìn)行中和去除。由于氧氣等離子體與該氫化無定形碳薄膜2的表面反應(yīng)較為劇烈，因此，在去除Bump缺陷21后，可能會(huì)使薄膜2’的表面變得粗糙，從而不利于后續(xù)的缺陷檢測(cè)和后續(xù)膜層的剝離，如圖3所示。
[0044]然后，采用含氫及氦氣的等離子體對(duì)去除Bump缺陷的薄膜2’表面再次進(jìn)行平滑處理，以中和該無定形碳薄膜2’表面的懸掛鍵，并中和上述工藝步驟中殘余的02等離子體，經(jīng)過該含氫及氦氣等離子體處理后的薄膜表面由粗糙變?yōu)楣饣?，從而形成一光滑無定形碳層2”，如圖4所示。
[0045]接著，在該光滑無定形碳層2”上制備一層介電抗反射層3，該介電抗反射層3優(yōu)選為不含氮(N-free)的介電抗反射層。至此，由氧化層/光滑無定形碳層/介電抗反射層(即0xide/a-C:H/DARC)構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)制備完成，如圖5所示。
[0046]之后，制備光刻膠覆蓋該三層結(jié)構(gòu)的頂部，即覆蓋介電抗反射層3的上表面，并通過曝光、顯影等光刻步驟在該光刻膠中形成預(yù)定的圖形，形成具有開口的光阻4，如圖6所
/j、l Ο
[0047]然后，如圖7所示，以具有開口的光阻4為掩膜向下刻蝕該三層結(jié)構(gòu)，使刻蝕停止于金屬柵極0的頂部，從而在該三層結(jié)構(gòu)中形成連接金屬柵極與上部電路的接觸孔5。
[0048]綜上所述，本發(fā)明方法針對(duì)氫化無定形碳薄膜易于被氧氣等離子體去除的特性，在形成有Bump缺陷的氫化無定形碳薄膜表面通以氧氣等離子體，以刻蝕去除該膜層表面的Bump缺陷；另外，利用含氫及氦氣等離子體能夠與無定形碳薄膜表面的懸掛鍵發(fā)生反應(yīng)的特性，進(jìn)一步改善膜層表面的粗糙程度，從而利于后續(xù)的缺陷檢測(cè)和后續(xù)膜層的剝離。
[0049]對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種減少氫化無定形碳膜層中Bump缺陷的方法，其特征在于，包括: 步驟S1、提供一具有氧化物層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)； 步驟S2、制備氫化無定形碳薄膜覆蓋所述氧化物層，且該氫化無定形碳薄膜產(chǎn)生本征Bump缺陷； 步驟S3、采用氧氣等離子體對(duì)所述氫化無定形碳薄膜的表面進(jìn)行平滑處理。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 步驟S4、采用含氫及氦氣的等離子體對(duì)經(jīng)過步驟S3處理后的薄膜的表面再次進(jìn)行平滑處理，以形成一光滑無定形碳層。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括: 步驟S5、在所述光滑無定形碳層上制備一層介電抗反射層。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括: 步驟S6、在所述介電抗反射層上制備一層光刻膠； 步驟S7、通過光刻工藝在所述光刻膠中形成預(yù)定圖形。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中還設(shè)置有一金屬柵極，所述氧化物層覆蓋于所述金屬柵極上。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝制備所述氧化物層。7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述金屬柵極為高介電常數(shù)金屬柵極，其介電常數(shù)為24?26。8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括: 步驟S8、以形成預(yù)定圖形的光刻膠為掩膜，向下刻蝕，并使刻蝕停止于所述金屬柵極的頂部，以形成若干接觸孔。9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2中，通過采用C2H2等離子體處理無定形碳薄膜，以形成所述氫化無定形碳薄膜。10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1中，通過灰化工藝進(jìn)行所述平滑處理。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種減少氫化無定形碳膜層中Bump缺陷的方法，通過在氫化無定形碳薄膜的表面先通以氧氣等離子體進(jìn)行表面平滑處理，以去除氫化無定形碳薄膜表面的Bump缺陷，然后再采用含氫及氦氣的等離子體對(duì)氫化無定形碳薄膜的表面再次進(jìn)行平滑處理，以使得薄膜表面的光滑程度得以提升。
【IPC分類】H01L21/205, H01L21/02
【公開號(hào)】CN105448647
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410367540
【發(fā)明人】肖莉紅, 鄧浩, 嚴(yán)琰
【申請(qǐng)人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2014年7月29日