專利名稱：溝槽的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件后段的制造工藝，特別涉及一種溝槽的形成方法。
技術(shù)背景
目前，伴隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件為了達(dá)到更快的運(yùn)算速度、 更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量以及更多的功能，晶片朝向更高的元件密度、高集成度方向發(fā)展，半導(dǎo)體 器件的制造技術(shù)已進(jìn)入65nm乃至45nm工藝節(jié)點(diǎn)。在半導(dǎo)體器件的后段工藝中，包括數(shù)層金屬互連層，每層金屬互連層包括金屬互 連線和絕緣層，這就需要對(duì)上述絕緣層制造溝槽，然后在上述溝槽內(nèi)沉積金屬，沉積的金屬 即為金屬互連線。在制造溝槽時(shí)，溝槽深度一般都在2微米以上，由于深度較深，所以將用 于形成深溝槽的工藝稱為超厚金屬(UTM)刻蝕工藝?，F(xiàn)有技術(shù)中，在進(jìn)行UTM刻蝕之前，半 導(dǎo)體器件的剖面示意圖如圖1所示。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，圖1所示的半導(dǎo)體器件的示意圖僅示出 了任一金屬互連層中的一部分，溝槽刻蝕將在該部分進(jìn)行。顯然，形成于半導(dǎo)體襯底上，還 具有若干金屬互連層，其中半導(dǎo)體襯底上可以形成各種器件結(jié)構(gòu)，例如定義在襯底上的有 源區(qū)、隔離區(qū)，以及有源區(qū)中的晶體管的源/漏和柵極。在包括刻蝕終止層101和氧化硅層 102的絕緣層上形成圖案化的光阻膠103，以圖案化的光阻膠103為掩膜，進(jìn)行絕緣層的刻 蝕，即溝槽刻蝕。由于需要極長(zhǎng)的刻蝕時(shí)間，所以在以圖案化的光阻膠103為掩膜，進(jìn)行絕 緣層的刻蝕時(shí)，光阻膠被長(zhǎng)時(shí)間嚴(yán)重?fù)p耗，無(wú)法阻擋非刻蝕區(qū)域，造成刻蝕的溝槽邊緣呈鋸 齒狀，影響器件的性能。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中溝槽深度刻蝕到2微米時(shí)，掃描電子顯微鏡(SEM) 捕獲的光阻膠損耗的側(cè)視圖。光阻膠在涂布時(shí)，厚度在18000埃，但是在溝槽深度刻蝕到2 微米時(shí)，光阻膠的厚度已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p耗，只剩下1000埃左右。圖2中，刻蝕終止層101和氧化 硅層102構(gòu)成絕緣層，在絕緣層上涂布光阻膠，刻蝕之后形成厚度為1000埃左右的光阻膠 201。由于光阻膠的損耗，造成的鋸齒狀的溝槽邊緣301如圖3所示。圖3為光阻膠去除后 SEM捕獲的溝槽邊緣的俯視圖。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種溝槽的形成方法，該方法能夠使形成 的溝槽邊緣平滑，提高器件的性能。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種溝槽的形成方法，該方法包括在半導(dǎo)體襯底上沉積形成絕緣層；在絕緣層上形成圖案化的光阻膠；對(duì)所述圖案化的光阻膠采用氮?dú)膺M(jìn)行預(yù)處理；以所述預(yù)處理過(guò)的圖案化的光阻膠為掩膜，對(duì)所述絕緣層進(jìn)行刻蝕，形成溝槽。對(duì)所述圖案化的光阻膠采用氮?dú)膺M(jìn)行預(yù)處理的具體工藝參數(shù)包括通入氮?dú)獾臅r(shí) 間為15sec，流量為lOOsccm，功率為500w，反應(yīng)室壓力為200mTorr。
所述絕緣層包括刻蝕終止層和沉積于其上的氧化硅層。由上述的技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明在進(jìn)行UTM刻蝕之前，先對(duì)光阻膠進(jìn)行氮?dú)忸A(yù)處 理，使之成為硬掩膜，提高了溝槽刻蝕時(shí)光阻膠和絕緣層的選擇比，因此在進(jìn)行溝槽刻蝕 時(shí)，進(jìn)行過(guò)預(yù)處理的光阻膠不會(huì)被嚴(yán)重?fù)p耗，有效阻擋非刻蝕區(qū)域，從而達(dá)到使溝槽邊緣平 滑的目的。



圖1為現(xiàn)有技術(shù)中在進(jìn)行UTM刻蝕之前，半導(dǎo)體器件的剖面示意圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中溝槽深度刻蝕到2微米時(shí)，掃描電子顯微鏡捕獲的光阻膠損耗 的側(cè)視圖。圖3為現(xiàn)有技術(shù)中掃描電子顯微鏡捕獲的呈鋸齒狀的溝槽邊緣的俯視圖。圖4為本發(fā)明溝槽形成方法的流程示意圖。圖5為本發(fā)明中光阻膠經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，溝槽深度刻蝕到2微米時(shí)，掃描電子顯微鏡 捕獲的光阻膠損耗的側(cè)視圖。圖6為本發(fā)明中掃描電子顯微鏡捕獲的平滑的溝槽邊緣的俯視圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例， 對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為了便于說(shuō)明，表示 結(jié)構(gòu)的示意圖會(huì)不依一般比例作局部放大，不應(yīng)以此作為對(duì)本發(fā)明的限定，此外，在實(shí)際的 制作中，應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。本發(fā)明在進(jìn)行UTM刻蝕之前，先對(duì)光阻膠進(jìn)行氮?dú)忸A(yù)處理，使之成為硬掩膜，提高 了溝槽刻蝕時(shí)光阻膠和絕緣層的選擇比，即對(duì)絕緣層的刻蝕速率遠(yuǎn)大于對(duì)光阻膠的刻蝕速 率，因此在進(jìn)行溝槽刻蝕時(shí)，進(jìn)行過(guò)預(yù)處理的光阻膠不會(huì)被嚴(yán)重?fù)p耗，達(dá)到使溝槽邊緣平滑 的目的。圖4為本發(fā)明溝槽形成方法的流程示意圖步驟41、在半導(dǎo)體襯底上沉積形成絕緣層；步驟42、在絕緣層上形成圖案化的光阻膠；步驟43、對(duì)圖案化的光阻膠采用氮?dú)膺M(jìn)行預(yù)處理；步驟44、以預(yù)處理過(guò)的圖案化的光阻膠為掩膜，對(duì)所述絕緣層進(jìn)行刻蝕，形成溝槽。上述絕緣層包括如圖1所示的刻蝕終止層101和沉積于其上的氧化硅層102，經(jīng) 過(guò)曝光、顯影步驟，在氧化硅層102上形成圖案化的光阻膠103后，反應(yīng)室中采用低功率通 入氮?dú)?，進(jìn)行預(yù)處理，使圖案化的光阻膠103變?yōu)橛惭谀ぁ１緦?shí)施例中，通入氮?dú)獾臅r(shí)間為 15sec，流量為lOOsccm，功率為500w，反應(yīng)室壓力為200mTorr。這樣，采用等離子刻蝕工藝或反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝刻蝕絕緣層時(shí)，就可以使 進(jìn)行過(guò)預(yù)處理的光阻膠不被嚴(yán)重?fù)p耗，仍能夠阻擋住非刻蝕區(qū)域，達(dá)到使溝槽邊緣光滑的 目的。圖5為本發(fā)明中，光阻膠經(jīng)過(guò)氮?dú)忸A(yù)處理之后，溝槽深度刻蝕到2微米時(shí)，SEM捕獲的光阻膠損耗的側(cè)視圖。從圖中可以看出，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的溝槽刻蝕，進(jìn)行過(guò)預(yù)處理的光阻膠 的厚度在7000埃左右，與現(xiàn)有技術(shù)相比，光阻膠的損耗大大減少。由于光阻膠的損耗減少， 就可以有效阻擋非刻蝕區(qū)域，使溝槽刻蝕達(dá)到預(yù)定形狀。圖5中，刻蝕終止層101和氧化硅 層102構(gòu)成絕緣層，在絕緣層上涂布光阻膠并進(jìn)行預(yù)處理，刻蝕之后形成厚度為7000埃左 右的光阻膠501。平滑的溝槽邊緣601如圖6所示。圖6也為進(jìn)行過(guò)預(yù)處理的光阻膠去除 后，SEM捕獲的溝槽邊緣的俯視圖。另一方面，如果為了應(yīng)對(duì)光阻膠的嚴(yán)重?fù)p耗而增加光阻膠厚度，這樣不但增加了光阻膠的成本，而且由于光阻膠很厚，顯影時(shí)容易造成光刻膠殘留，或者光刻膠傾倒。所以 本發(fā)明在不需要增加光阻膠厚度的情況下，達(dá)到了溝槽邊緣平滑的理想效果。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明采用氮?dú)鈱?duì)光阻膠進(jìn)行預(yù)處理的方法，并不 限于上述實(shí)施例中所示的具體數(shù)值，也不限于深溝槽刻蝕工藝中，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可 以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷暮妥兓?br> 權(quán)利要求
一種溝槽的形成方法，應(yīng)用于半導(dǎo)體器件互連層的制作過(guò)程中，其特征在于，該方法包括在半導(dǎo)體襯底上沉積形成絕緣層；在絕緣層上形成圖案化的光阻膠；對(duì)所述圖案化的光阻膠采用氮?dú)膺M(jìn)行預(yù)處理；以所述預(yù)處理過(guò)的圖案化的光阻膠為掩膜，對(duì)所述絕緣層進(jìn)行刻蝕，形成溝槽。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述圖案化的光阻膠采用氮?dú)膺M(jìn)行預(yù)處 理的具體工藝參數(shù)包括通入氮?dú)獾臅r(shí)間為15sec，流量為lOOsccm，功率為500w，反應(yīng)室壓 力為 200mTorr。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述絕緣層包括刻蝕終止層和沉積于其上 的氧化硅層。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種溝槽的形成方法，該方法包括在半導(dǎo)體襯底上沉積形成絕緣層；在絕緣層上形成圖案化的光阻膠；對(duì)所述圖案化的光阻膠采用氮?dú)膺M(jìn)行預(yù)處理；以所述預(yù)處理過(guò)的圖案化的光阻膠為掩膜，對(duì)所述絕緣層進(jìn)行刻蝕，形成溝槽。該方法使刻蝕形成的溝槽邊緣平滑，大大提高了器件的性能。
文檔編號(hào)H01L21/768GK101826486SQ20091004688
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月2日
發(fā)明者孫武, 張海洋, 王新鵬, 符雅麗 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司