专利名称：一种刻蚀10μm以上介质层的方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种刻蚀方法。
背景技术：
硅衬底表面的钝化层有氧化硅(S叫)、氮化硅(Si3N4)和氧化氮化硅(SiOxNy)等，传统的钝化层厚度一般小于2 m，刻蚀钝化层仅需一次光刻一步刻蚀就能完成。其刻蚀方法为首先在钝化层上涂光刻胶，曝光显影后去除钝化层的刻蚀窗口上方的光刻胶，保留其余部分的光刻胶；然后以各向异性刻蚀工艺刻蚀钝化层，在刻蚀窗口刻蚀掉钝化层直至露出衬底。 在某些特殊领域应用到较厚的钝化层，其厚度可能是10 30iim。对于厚度在10 m以上的钝化层，传统刻蚀方法将遇到挑战。这是由于光刻胶厚度通常在1 P m的数量级上，至多不过5ym，目前普遍采用干法等离子体刻蚀工艺，连续长时间等离子体刻蚀容易造成钝化层上方的光刻胶烧焦，并且容易导致刻蚀副产物(如刻蚀图形侧壁和/或底部的聚合物等)堆积过多而使刻蚀终止。 上面仅以金属层上的钝化层举例。与此类似地，厚度在lOym以上的介质层的刻蚀都存在同样的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种刻蚀10 m以上介质层的方法。
为解决上述技术问题，本发明刻蚀10 m以上介质层的方法包括如下步骤
第1步，在介质层上涂光刻胶，曝光显影后去除介质层的刻蚀窗口上方的光刻胶，保留其余部分的光刻胶； 第2步，以各向异性刻蚀工艺刻蚀介质层，在刻蚀窗口刻蚀掉l/5 1/3厚度的介质层；
第3步，以各向同性刻蚀工艺刻蚀介质层，在刻蚀窗口进一步刻蚀掉1/3 3/5厚度的介质层； 第4步，去除光刻胶和聚合物； 第5步，在介质层上涂光刻胶，曝光显影后去除介质层的刻蚀窗口上方的光刻胶，保留其余部分的光刻胶； 第6步，以各向异性刻蚀工艺刻蚀介质层，在刻蚀窗口再进一步刻蚀掉1/5 1/3厚度的介质层，直至露出介质层的下一层；
第7步，去除光刻胶和聚合物。 本发明刻蚀lOym以上介质层的方法可以在现有光刻工艺能做到的光刻胶厚度( 一般不大于5 m)的前提下，对厚度在10 m以上的介质层进行刻蚀。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明
图1 图7分别是本发明所述方法第1步 第7步的示意图。 图中附图标记为l-光刻胶；2-绝缘介质层；21-刻蚀窗口 ；22-刻蚀剖面的侧壁； 221-侧壁上部；222-侧壁下部；23-刻蚀剖面的底部；a -刻蚀剖面的侧壁与底部的夹角； 3-金属层或硅衬底；A T-介质层总厚度；A 第一次刻蚀掉的厚度；A T2_第二次刻蚀掉 的厚度；ATf第三次刻蚀掉的厚度。
具体实施例方式
本发明刻蚀10 m以上介质层的方法，介质层2位于金属层或硅衬底3之上，所述 方法包括如下步骤 第1步，请参阅图l，在介质层2上涂光刻胶1，曝光显影后去除介质层2的刻蚀窗 口 21上方的光刻胶，保留其余部分的光刻胶1。简单地说，这一步将掩膜版图形转移到光刻 胶上，曝光显影后裸露出介质层2的刻蚀窗口 21，光刻胶1保护除刻蚀窗口 21以外的其余 部分的介质层2。 第2步，请参阅图2，以各向异性刻蚀工艺刻蚀介质层2，在刻蚀窗口 21刻蚀掉的 介质层2的厚度AI\相当于介质层2的总厚度AT的1/5 1/3。 由于采用了各向异性刻蚀工艺，刻蚀图形的刻蚀剖面的侧壁22与底部23的夹角 a成90 105度，优选为95 100度。 第3步，请参阅图3，以各向同性刻蚀工艺刻蚀介质层2，在刻蚀窗口 21进一步刻 蚀掉的介质层2的厚度AT2相当于介质层2的总厚度AT的1/3 3/5。
由于采用了各向同性刻蚀工艺，刻蚀窗口 21周边区域的光刻胶1下方产生钻蚀， 因此刻蚀图形的刻蚀剖面具有圆弧状的侧壁22。 第4步，请参阅图4，去除光刻胶1和聚合物。去除光刻胶可以采用湿法剥离，也可 以采用干法等离子体去胶。去除光刻胶的同时，去除可能出现在刻蚀图形的侧壁和/或底 部的聚合物及其他可能出现的刻蚀残留物。 第5步，请参阅图5，与第1步相同，在介质层2上涂光刻胶l，曝光显影后去除介 质层2的刻蚀窗口 21上方的光刻胶，保留其余部分的光刻胶1。这一步可以采用与第1步 相同的掩膜版，但是由于是在有图形的硅片上进行光刻，因此在曝光能量、显影条件等方面 需做调整。 第6步，请参阅图6，以各向异性刻蚀工艺刻蚀介质层2，在刻蚀窗口 21再进一步
刻蚀掉介质层2的厚度A^相当于介质层2的总厚度AT的1/5 1/3，直至露出介质层
2下方的金属层或硅衬底3。 第7步，请参阅图7，与第4步相同。 在第2步、第3步和第6步的三步刻蚀后，刻蚀图形的刻蚀剖面的侧壁22分为上 部221和下部222，侧壁上部221为圆弧状，侧壁下部222与刻蚀剖面的底部23的夹角a 成90 105度，优选为95 100度。 上述方法中，介质层是相对于金属层、硅衬底而言的绝缘介质层，介质层的下层可 以是金属层或硅衬底。 上述方法中，各向异性刻蚀工艺可以采用干法等离子体刻蚀等，各向同性刻蚀工 艺可以采用湿法化学腐蚀或某些特殊的干法等离子体刻蚀等。
本发明刻蚀介质层的方法，通过一块掩膜版、二次光刻、三步刻蚀实现对10 30iim厚度的介质层的刻蚀，特别适合于对10 20iim(如15ym)厚度的介质层的刻蚀。 该方法一方面可以避免长时间等离子体轰击导致的光刻胶烧焦，另一方面可以减少刻蚀过 程中聚合物的堆积，降低后续聚合物去除难度。
权利要求
一种刻蚀10μm以上介质层的方法，其特征是所述方法包括如下步骤第1步，在介质层上涂光刻胶，曝光显影后去除介质层的刻蚀窗口上方的光刻胶，保留其余部分的光刻胶；第2步，以各向异性刻蚀工艺刻蚀介质层，在刻蚀窗口刻蚀掉1/5～1/3厚度的介质层；第3步，以各向同性刻蚀工艺刻蚀介质层，在刻蚀窗口进一步刻蚀掉1/3～3/5厚度的介质层；第4步，去除光刻胶和聚合物；第5步，在介质层上涂光刻胶，曝光显影后去除介质层的刻蚀窗口上方的光刻胶，保留其余部分的光刻胶；第6步，以各向异性刻蚀工艺刻蚀介质层，在刻蚀窗口再进一步刻蚀掉1/5～1/3厚度的介质层，直至露出介质层的下一层；第7步，去除光刻胶和聚合物。
2. 根据权利要求l所述的刻蚀10iim以上介质层的方法，其特征是所述方法的第l步 和第5步中，采用同样的掩膜版。
3. 根据权利要求l所述的刻蚀10iim以上介质层的方法，其特征是所述方法的第2步 中，在刻蚀窗口刻蚀掉1/3厚度的介质层；所述方法的第3步中，在刻蚀窗口进一步刻蚀掉1/3厚度的介质层； 所述方法的第6步中，在刻蚀窗口再进一步刻蚀掉1/3厚度的介质层。
4. 根据权利要求l所述的刻蚀10iim以上介质层的方法，其特征是所述方法的第2步 中，刻蚀图形的刻蚀剖面的侧壁与底部成90 105度夹角。
5. 根据权利要求1所述的刻蚀10 ii m以上介质层的方法，其特征是所述方法的第3步 中，刻蚀图形的刻蚀剖面具有圆弧状侧壁。
6. 根据权利要求1所述的刻蚀10 ii m以上介质层的方法，其特征是所述方法的第6步 中，刻蚀图形的刻蚀剖面的侧壁上部为圆弧状，侧壁下部与底部成90 105度夹角。
7. 根据权利要求1所述的刻蚀lOym以上介质层的方法，其特征是所述各向异性刻 蚀工艺采用干法等离子体刻蚀。
8. 根据权利要求1所述的刻蚀lOym以上介质层的方法，其特征是所述各向同性刻 蚀工艺采用湿法化学腐蚀或干法等离子体刻蚀。
9. 根据权利要求1所述的刻蚀lOym以上介质层的方法，其特征是所述介质层为氧 化硅、氮化硅或氧化氮化硅。
全文摘要
本发明公开了一种刻蚀10μm以上介质层的方法，第1步，在介质层上涂光刻胶，曝光显影后去除介质层的刻蚀窗口上方的光刻胶，保留其余部分的光刻胶；第2步，以各向异性刻蚀工艺刻蚀介质层，在刻蚀窗口刻蚀掉1/5～1/3厚度的介质层；第3步，以各向同性刻蚀工艺刻蚀介质层，在刻蚀窗口进一步刻蚀掉1/3～3/5厚度的介质层；第4步，去除光刻胶和聚合物；第5步，重复第1步；第6步，以各向异性刻蚀工艺刻蚀介质层，在刻蚀窗口再进一步刻蚀掉1/5～1/3厚度的介质层，直至露出介质层的下一层；第7步，去除光刻胶和聚合物。本发明可以刻蚀10μm以上的介质层。
文档编号H01L21/311GK101740374SQ20081004391
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月11日 优先权日2008年11月11日
发明者吕煜坤, 曾林华 申请人:上海华虹Nec电子有限公司