專利名稱：蝕刻方法及開口的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蝕刻方法，且特別是有關(guān)于一種硅材料層的蝕刻方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體蝕刻工藝中，反應(yīng)離子蝕刻法(RIE)為一廣為使用的蝕刻方式，其為一種結(jié)合物理與化學(xué)兩種去除薄膜的機(jī)構(gòu)，反應(yīng)離子蝕刻法將反應(yīng)室內(nèi)反應(yīng)氣體離子化或解離以產(chǎn)生等離子體，并使具有反應(yīng)性的離子而向晶片加速，藉由離子與晶片表面的欲蝕刻材料間的化學(xué)反應(yīng)以驅(qū)使蝕刻反應(yīng)進(jìn)行，如此可以選擇性地移除晶片上欲蝕刻材料而于晶片上形成各種蝕刻圖案。
在現(xiàn)有技術(shù)中，對于硅材料的蝕刻通常是在蝕刻機(jī)臺中，以溴化氫作為反應(yīng)氣體利用反應(yīng)離子蝕刻法來進(jìn)行。然而，在對硅材料蝕刻工藝結(jié)束且關(guān)閉蝕刻機(jī)臺的射頻電源之后，溴化氫及其副產(chǎn)物會吸附凝聚在晶片表面上。這些吸附凝聚在晶片表面上的溴化氫及其副產(chǎn)物會與水氣反應(yīng)而在晶片表面上形成顆粒狀缺陷，使得晶片表面在后續(xù)工藝中產(chǎn)生缺陷，而影響產(chǎn)品良率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是在提供一種蝕刻方法可以防止在晶片上形成顆粒。
本發(fā)明的再一目的是提供一種開口的形成方法，能避免在晶片上產(chǎn)生缺陷。
本發(fā)明提出一種蝕刻方法，首先于硅材料上形成圖案化光致抗蝕劑層。接著，在蝕刻機(jī)臺中，以圖案化光致抗蝕劑層為掩模，利用溴化氫作為反應(yīng)氣體對硅材料進(jìn)行一蝕刻工藝。然后，以階梯式降壓(ramp-down)的方式關(guān)閉蝕刻機(jī)臺的射頻電源(RF power)，并在蝕刻機(jī)臺中通入沖凈氣體進(jìn)行沖凈(purge)，同時對蝕刻機(jī)臺進(jìn)行抽氣。接下來，移除圖案化光致抗蝕劑層。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述，在上述的蝕刻方法中，沖凈氣體例如是惰性氣體、氮?dú)?、氧氣或惰性氣體與氧氣、氮?dú)獾慕M合。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述，在上述的蝕刻方法中，硅材料例如是硅襯底或硅材料層。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述，在上述的蝕刻方法中，硅材料的材質(zhì)例如是單晶硅、磊晶硅、多晶硅或非晶硅。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述，在上述的蝕刻方法中，階梯式降壓的方式為在一特定時間內(nèi)將射頻電源從一特定射頻電源降至0W而進(jìn)行關(guān)閉。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述，在上述的蝕刻方法中，特定時間為5秒內(nèi)。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述，在上述的蝕刻方法中，特定射頻電源為對硅材料進(jìn)行蝕刻工藝時所設(shè)定的射頻電源。
本發(fā)明提出一種開口的形成方法，首先提供一襯底，襯底上已依序形成有介電層及圖案化硅材料層，而介電層中已形成有由圖案化硅材料層所定義的第一開口，且第一開口中已填滿光致抗蝕劑材料層。接著，于圖案化硅材料層上形成圖案化光致抗蝕劑層，圖案化光致抗蝕劑層具有光致抗蝕劑開口，光致抗蝕劑開口位于部份圖案化硅材料層及第一開口上方。然后，以圖案化光致抗蝕劑層為掩模，利用溴化氫作為反應(yīng)氣體對圖案化硅材料層進(jìn)行一個第一蝕刻工藝，以暴露出部份介電層。接下來，在蝕刻機(jī)臺中，對光致抗蝕劑材料層進(jìn)行一個氧等離子體處理工藝，以移除第一開口中的部份光致抗蝕劑材料層。之后，以一階梯式降壓的方式關(guān)閉蝕刻機(jī)臺的射頻電源，并在蝕刻機(jī)臺中通入沖凈氣體進(jìn)行沖凈，同時對蝕刻機(jī)臺進(jìn)行抽氣。繼之，以圖案化光致抗蝕劑層及經(jīng)蝕刻后的圖案化硅材料層為掩模，對所暴露出的介電層進(jìn)行一個第二蝕刻工藝。再者，移除圖案化光致抗蝕劑層及光致抗蝕劑材料層。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述，在上述的開口的形成方法中，沖凈氣體例如是惰性氣體、氮?dú)?、氧氣或惰性氣體與氧氣、氮?dú)獾慕M合。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述，在上述的開口的形成方法中，圖案化硅材料層的材質(zhì)例如是多晶硅。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述，在上述的開口的形成方法中，階梯式降壓的方式為在一特定時間內(nèi)將射頻電源從一特定射頻電源降至0W而進(jìn)行關(guān)閉。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述，在上述的開口的形成方法中，特定時間為5秒內(nèi)。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述，在上述的開口的形成方法中，特定射頻電源為對光致抗蝕劑材料層進(jìn)行氧等離子體處理工藝時所設(shè)定的射頻電源。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述，在上述的開口的形成方法中，介電層的材質(zhì)例如是氧化硅。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述，在上述的開口的形成方法中，于圖案化光致抗蝕劑層形成之前，更包括于襯底上形成抗反射層，且抗反射層覆蓋于圖案化硅材料層及光致抗蝕劑材料層上。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述，在上述的開口的形成方法中，于襯底例如是硅襯底。
由于本發(fā)明的蝕刻方法及開口的形成方法是以一階梯式降壓的方式關(guān)閉蝕刻機(jī)臺的射頻電源，并在蝕刻機(jī)臺中通入沖凈氣體進(jìn)行沖凈，同時對蝕刻機(jī)臺進(jìn)行抽氣，所以能夠有效預(yù)防及減少吸附凝聚在晶片表面的溴化氫及蝕刻副產(chǎn)物或其與水氣所形成的顆粒狀缺陷，使得晶片表面在后續(xù)工藝中產(chǎn)生缺陷，而影響產(chǎn)品良率。此外，在本發(fā)明的開口的形成方法中，可以避免于開口的周圍殘留下如圍籬一般的介電層而導(dǎo)致電性缺陷的現(xiàn)象。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖1所繪示為本發(fā)明的一實施例；圖2A～圖2C所繪示為本發(fā)明另一實施例的開口的剖面圖。
附圖標(biāo)記說明100、200襯底102、212圖案化光致抗蝕劑層104、206、216開口202介電層204圖案化硅材料層208光致抗蝕劑材料層
210抗反射層214光致抗蝕劑開口具體實施方式
圖1所繪示為本發(fā)明一實施例的開口的剖面圖。
首先，請參照圖1，于硅材料100上形成圖案化光致抗蝕劑層102。硅材料100可以是硅襯底或硅材料層。硅材料100的材質(zhì)例如是單晶硅、磊晶硅、多晶硅或非晶硅。在此實施例中，硅材料100是采用單晶硅襯底作為說明。
接著，在蝕刻機(jī)臺(未繪示)中，以圖案化光致抗蝕劑層102為掩模，利用溴化氫作為反應(yīng)氣體對硅材料100進(jìn)行一個蝕刻工藝，以于硅材料100中形成開口104。所進(jìn)行的蝕刻工藝?yán)缡歉墒轿g刻工藝。
然后，以階梯式降壓(ramp-down)的方式關(guān)閉蝕刻機(jī)臺的射頻電源(RFpower)，并在蝕刻機(jī)臺中通入沖凈氣體進(jìn)行沖凈(purge)，同時對蝕刻機(jī)臺進(jìn)行抽氣。所通入的沖凈氣體例如是惰性氣體、氧氣或惰性氣體與氧氣、氮?dú)獾慕M合。上述射頻電源所采用的階梯式降壓的關(guān)閉方式，指的是射頻電源并非直接關(guān)閉，而是在一特定時間內(nèi)從特定射頻電源降至0W而進(jìn)行關(guān)閉。舉例來說，階梯式降壓的關(guān)閉方式例如是蝕刻機(jī)臺所采用的射頻電源為300W，在5秒內(nèi)慢慢地將射頻電源降至0W。
接下來，移除圖案化光致抗蝕劑層102。
由于在對硅材料100進(jìn)行一個蝕刻工藝之后，以階梯式降壓的方式關(guān)閉蝕刻機(jī)臺的射頻電源，并在蝕刻機(jī)臺中通入沖凈氣體進(jìn)行沖凈，同時對蝕刻機(jī)臺進(jìn)行抽氣，因此可以預(yù)防溴化氫及蝕刻副產(chǎn)物吸附凝聚在晶片表面而于晶片表面上形成顆粒的現(xiàn)象，進(jìn)而提升產(chǎn)品的良率。
圖2A～圖2C所繪示為本發(fā)明另一實施例的開口的剖面圖。
首先，請參照圖2A，提供一襯底200，襯底200例如是硅襯底。襯底200上已依序形成有介電層202及圖案化硅材料層204，而介電層202中已形成有由圖案化硅材料層204所定義的開口206，且開口206中已填滿光致抗蝕劑材料層208。介電層202的材質(zhì)例如是氧化硅，而圖案化硅材料層204的材質(zhì)例如是多晶硅。開口206例如是接觸窗開口。開口206的形成方法例如是以圖案化硅材料層204為掩模，對介電層202進(jìn)行一個蝕刻工藝而形成之。其它形成介電層202、圖案化硅材料層204及光致抗蝕劑材料層208的方法為于此技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者所周知，于此不再贅述。
此外，更可選擇性地于襯底200上形成抗反射層210，且抗反射層210覆蓋于圖案化硅材料層204及光致抗蝕劑材料層208上。
接著，于抗反射層210上形成圖案化光致抗蝕劑層212，圖案化光致抗蝕劑層212具有光致抗蝕劑開口214，光致抗蝕劑開口214位于部份圖案化硅材料層204及開口206上方。
然后，請參照圖2B，以圖案化光致抗蝕劑層212為掩模，移除部份抗反射層210?？狗瓷鋵?10的移除方法例如是干式蝕刻法。
隨后，以圖案化光致抗蝕劑層212及經(jīng)蝕刻后的抗反射層210為掩模，利用溴化氫作為反應(yīng)氣體對圖案化硅材料層204進(jìn)行一個蝕刻工藝，以暴露出部份介電層202。所進(jìn)行的蝕刻工藝?yán)缡歉墒轿g刻工藝。
接下來，在蝕刻機(jī)臺(未繪示)中，對光致抗蝕劑材料層208進(jìn)行一個氧等離子體處理工藝，以移除開口206中的部份光致抗蝕劑材料層208。移除開口206中的部份光致抗蝕劑材料層208能夠避免在后續(xù)對介電層202進(jìn)行蝕刻時，由于光致抗蝕劑材料層208與介電層202接觸的部分蝕刻速率較慢，以致于在蝕刻完成之后，于開口206的周圍殘留下如圍籬一般的介電層202而導(dǎo)致電性缺陷的現(xiàn)象。
之后，以階梯式降壓的方式關(guān)閉蝕刻機(jī)臺的射頻電源，并在蝕刻機(jī)臺中通入沖凈氣體進(jìn)行沖凈，同時對蝕刻機(jī)臺進(jìn)行抽氣。所通入的沖凈氣體例如是惰性氣體、氧氣或惰性氣體與氧氣的組合。階梯式降壓的關(guān)閉方式例如是蝕刻機(jī)臺所采用的射頻電源為300W，在5秒內(nèi)慢慢地將射頻電源降至0W。
繼之，請參照圖2C，以圖案化光致抗蝕劑層212、經(jīng)蝕刻后的抗反射層210及經(jīng)蝕刻后的圖案化硅材料層204為掩模，對所暴露出的介電層202進(jìn)行一個蝕刻工藝，以形成開口216。所進(jìn)行的蝕刻工藝?yán)缡歉墒轿g刻工藝。開口216例如是溝渠，而開口216與開口206所形成的開口例如是可應(yīng)用于雙重金屬互連線的工藝中。
再者，移除圖案化光致抗蝕劑層212及光致抗蝕劑材料層208。
由于對光致抗蝕劑材料層208進(jìn)行一個氧等離子體處理工藝之后，以階梯式降壓的方式關(guān)閉蝕刻機(jī)臺的射頻電源，并在蝕刻機(jī)臺中通入沖凈氣體進(jìn)行沖凈，同時對蝕刻機(jī)臺進(jìn)行抽氣，因此可以減少因吸附凝聚在晶片表面上的溴化氫所形成的形成顆粒，而降低晶片表面的缺陷。
以下，進(jìn)行了實際的實驗測試，以驗證本發(fā)明確實能夠減少晶片表面上由溴化氫所形成的顆粒。
表1為比較例1、實驗例1、實驗例2、實驗例3的晶片表面上的顆粒數(shù)。
表1比較例1及實驗例2～4的晶片表面上的顆粒數(shù)

本實驗的實驗設(shè)計為先提供一襯底，襯底上已依序形成有介電層及圖案化硅材料層，而介電層中已形成有由圖案化硅材料層所定義的開口，且開口中已填滿光致抗蝕劑材料層。接著，于圖案化硅材料層上形成圖案化光致抗蝕劑層，圖案化光致抗蝕劑層具有光致抗蝕劑開口，光致抗蝕劑開口位于部份圖案化硅材料層及開口上方。然后，以圖案化光致抗蝕劑層為掩模，利用溴化氫作為反應(yīng)氣體對圖案化硅材料層進(jìn)行一個蝕刻工藝，以暴露出部份介電層。接下來，在蝕刻機(jī)臺中，將射頻電源設(shè)定在300W，對光致抗蝕劑材料層進(jìn)行一個氧等離子體處理工藝，以移除開口中的部份光致抗蝕劑材料層。
請參照表1，比較例1是在進(jìn)行氧等離子體處理工藝之后，立刻關(guān)閉射頻電源，在晶片上的顆粒數(shù)為3494顆。
比較例1是在進(jìn)行氧等離子體處理工藝之后，以一階梯式降壓的方式關(guān)閉蝕刻機(jī)臺的射頻電源，在5秒內(nèi)將射頻電源從300W降至0W，并在蝕刻機(jī)臺中通入氬氣進(jìn)行沖凈30秒，在進(jìn)行沖凈的同時對蝕刻機(jī)臺進(jìn)行抽氣。由表1可知，晶片表面的缺陷明顯改善，顆粒數(shù)只有123顆，與比較例1相較之下，改進(jìn)率達(dá)96.48％。
比較例2是在進(jìn)行氧等離子體處理工藝之后，以一階梯式降壓的方式關(guān)閉蝕刻機(jī)臺的射頻電源，在5秒內(nèi)將射頻電源從300W降至0W，并在蝕刻機(jī)臺中通入氬氣進(jìn)行沖凈15秒，在進(jìn)行沖凈的同時對蝕刻機(jī)臺進(jìn)行抽氣。由表2可知，晶片表面的缺陷明顯改善，顆粒數(shù)只有163顆，與比較例1相較的下，改進(jìn)率達(dá)95.33％。
比較例3是在進(jìn)行氧等離子體處理工藝之后，以一階梯式降壓的方式關(guān)閉蝕刻機(jī)臺的射頻電源，在5秒內(nèi)將射頻電源從300W降至0W，并在蝕刻機(jī)臺中通入氦氣及氧氣進(jìn)行沖凈15秒，在進(jìn)行沖凈的同時對蝕刻機(jī)臺進(jìn)行抽氣。由表2可知，晶片表面的缺陷明顯改善，顆粒數(shù)只有126顆，與比較例1相較之下，改進(jìn)率達(dá)96.39％。
總上所述，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的蝕刻方法能預(yù)防溴化氫及蝕刻副產(chǎn)物吸附凝聚在晶片表面而于晶片表面上形成顆粒的現(xiàn)象，進(jìn)而提升產(chǎn)品的良率。
2.本發(fā)明的開口的形成方法能減少由吸附凝聚在晶片表面的溴化氫所形成的顆粒，以防止在晶片表面產(chǎn)生缺陷。
3.在本發(fā)明的開口的形成方法中，可以避免于開口的周圍殘留下如圍籬一般的介電層而導(dǎo)致電性缺陷的現(xiàn)象。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種蝕刻方法，包括于一硅材料上形成一圖案化光致抗蝕劑層；在一蝕刻機(jī)臺中，以該圖案化光致抗蝕劑層為掩模，利用溴化氫作為反應(yīng)氣體對該硅材料進(jìn)行一蝕刻工藝；以一階梯式降壓的方式關(guān)閉該蝕刻機(jī)臺的射頻電源，并在該蝕刻機(jī)臺中通入一沖凈氣體進(jìn)行沖凈，同時對該蝕刻機(jī)臺進(jìn)行抽氣；以及移除該圖案化光致抗蝕劑層。
2.如權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，其中該沖凈氣體為惰性氣體、氮?dú)狻⒀鯕饣蚨栊詺怏w與氧氣、氮?dú)獾慕M合。
3.如權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，其中該硅材料為硅襯底或硅材料層。
4.如權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，其中該硅材料的材質(zhì)為單晶硅、磊晶硅、多晶硅或非晶硅。
5.如權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，其中該階梯式降壓的方式為在一特定時間內(nèi)將射頻電源從一特定射頻電源降至0W而進(jìn)行關(guān)閉。
6.如權(quán)利要求5所述的蝕刻方法，其中該特定時間為5秒內(nèi)。
7.如權(quán)利要求5所述的蝕刻方法，其中該特定射頻電源為對該硅材料進(jìn)行該蝕刻工藝時所設(shè)定的射頻電源。
8.一種開口的形成方法，包括提供一襯底，該襯底上已依序形成有一介電層及一圖案化硅材料層，而該介電層中已形成有由該圖案化硅材料層所定義的一第一開口，且該第一開口中已填滿一光致抗蝕劑材料層；于該圖案化硅材料層上形成一圖案化光致抗蝕劑層，該圖案化光致抗蝕劑層具有一光致抗蝕劑開口，該光致抗蝕劑開口位于部份該圖案化硅材料層及該第一開口上方；以該圖案化光致抗蝕劑層為掩模，利用溴化氫作為反應(yīng)氣體對該圖案化硅材料層進(jìn)行一第一蝕刻工藝，以暴露出部份該介電層；在一蝕刻機(jī)臺中，對該光致抗蝕劑材料層進(jìn)行一氧等離子體處理工藝，以移除該第一開口中的部份該光致抗蝕劑材料層；以一階梯式降壓的方式關(guān)閉該蝕刻機(jī)臺的射頻電源，并在該蝕刻機(jī)臺中通入一沖凈氣體進(jìn)行沖凈，同時對該蝕刻機(jī)臺進(jìn)行抽氣；以該圖案化光致抗蝕劑層及經(jīng)蝕刻后的該圖案化硅材料層為掩模，對所暴露出的該介電層進(jìn)行一第二蝕刻工藝；以及移除該圖案化光致抗蝕劑層及該光致抗蝕劑材料層。
9.如權(quán)利要求8所述的開口的形成方法，其中該沖凈氣體為惰性氣體、氮?dú)?、氧氣或惰性氣體與氧氣、氮?dú)獾慕M合。
10.如權(quán)利要求8所述的開口的形成方法，其中該圖案化硅材料層的材質(zhì)包括多晶硅。
11.如權(quán)利要求8所述的開口的形成方法，其中該階梯式降壓的方式為在一特定時間內(nèi)將射頻電源從一特定射頻電源降至0W而進(jìn)行關(guān)閉。
12.如權(quán)利要求11所述的開口的形成方法，其中該特定時間為5秒內(nèi)。
13.如權(quán)利要求11所述的開口的形成方法，其中該特定射頻電源為對該光致抗蝕劑材料層進(jìn)行該氧等離子體處理工藝時所設(shè)定的射頻電源。
14.如權(quán)利要求8所述的開口的形成方法，其中該介電層的材質(zhì)包括氧化硅。
15.如權(quán)利要求8所述的開口的形成方法，其中于該圖案化光致抗蝕劑層形成之前，更包括于該襯底上形成一抗反射層，且該抗反射層覆蓋于該圖案化硅材料層及該光致抗蝕劑材料層上。
16.如權(quán)利要求8所述的開口的形成方法，其中該襯底包括硅襯底。
全文摘要
一種蝕刻方法，可以防止在晶片上形成顆粒，首先于硅材料上形成圖案化光致抗蝕劑層。接著，在蝕刻機(jī)臺中，以圖案化光致抗蝕劑層為掩模，利用溴化氫作為反應(yīng)氣體對硅材料進(jìn)行一個蝕刻工藝。然后，以階梯式降壓的方式關(guān)閉蝕刻機(jī)臺的射頻電源，并在蝕刻機(jī)臺中通入沖凈氣體進(jìn)行沖凈，同時對蝕刻機(jī)臺進(jìn)行抽氣。本發(fā)明還公開了一種開口的形成方法。
文檔編號C23F1/00GK1959939SQ200510119310
公開日2007年5月9日 申請日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月3日
發(fā)明者林義雄, 謝傳賢, 陳芊蓉, 邱朝順 申請人:茂德科技股份有限公司