专利名称：一种对包含氮化硅的刻蚀硬掩膜层的刻蚀方法
技术领域：
本发明涉及多晶硅刻蚀工艺，尤其涉及一种对包含氮化硅的刻蚀硬掩膜层的刻蚀方法。
背景技术：
目前在多晶硅刻蚀工艺集成中，已经普遍采用二氧化硅作为刻蚀硬掩膜层(hard mask)。此类工艺有成本低，相关工艺成熟的优点。但是，现有技术的缺点是，其对二氧化硅厚度选择有苛刻的要求。如果二氧化硅厚度太薄，就会对多晶硅过刻。如果二氧化硅厚度太厚，需要在完成多晶硅刻蚀后追加一道长时间的湿法刻蚀，容易损失多晶硅边缘底下的栅氧，从而影响器件特性和可靠性。因此，提供一种能够有效防止对多晶硅过刻、并且避免使用湿法刻蚀的晶硅刻蚀工艺方法就显得尤为重要了。
发明内容
本发明的目的是增加多晶硅刻蚀的工艺窗口，以及保护多晶硅边缘底下的栅氧来提高器件的稳定性和可靠性。本发明公开一种对包含氮化硅的刻蚀硬掩膜层的刻蚀方法，提供一硅基板，所述硅基板上覆盖有栅氧层，在所述栅氧层上淀积多晶硅，其中，接着执行如下步骤
形成第一二氧化硅位于所述多晶硅上；
在所述第一二氧化硅上形成刻蚀硬掩膜层，所述刻蚀硬掩膜层通过依次淀积一层氮化硅和一层第二二氧化硅形成，所述氮化硅覆盖所述第一二氧化硅，所述第二二氧化硅覆盖所述氮化硅；
旋涂一层光刻胶覆盖所述刻蚀硬掩膜层，然后将所述光刻胶曝光； 干法刻蚀所述刻蚀硬掩膜层和第一二氧化硅，再去除所述光刻胶； 干法刻蚀所述多晶硅； 去除残留的氮化硅和第一二氧化硅。上述的方法，其中，通过氧化所述多晶硅的上表面形成第一二氧化硅上述的方法，其中，所述第一二氧化硅的厚度取值范围为20埃至40埃。上述的方法，其中，所述第二二氧化硅的厚度取值范围为100埃至200埃。上述的方法，其中，干法刻蚀所述多晶硅的步骤中，同时去除残留的第二二氧化娃。上述的方法，其中，采用热磷酸湿法剥离残留的氮化硅。本发明的有益之处是，由于硅片在成长完硬掩膜层后表面仍然是二氧化硅，不需要对后续光刻工艺进行大的调整；由于不需要太关心刻蚀剩余氮化硅厚度，刻蚀工艺就很大的调整窗口 ；由于没有了包含HF的湿法，边缘栅氧的质量也得以提高。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。在附图中，为清楚明了，放大了部分部件。图1示出了生成有包含氮化硅的刻蚀硬掩膜层的示意图； 图2为根据本发明的方法旋涂光刻胶并曝光后的示意图；以及
图3为根据本发明的，一种对包含氮化硅的刻蚀硬掩膜层的刻蚀方法中对刻蚀硬掩膜层进行刻蚀的示意图4为根据本发明的，一种对包含氮化硅的刻蚀硬掩膜层的刻蚀方法中去除残留的光刻胶的示意图5为根据本发明的，一种对包含氮化硅的刻蚀硬掩膜层的刻蚀方法中刻蚀多晶硅的示意图；以及
图6为根据本发明的，一种对包含氮化硅的刻蚀硬掩膜层的刻蚀方法中去除氮化硅的示意图。
具体实施例方式以下结合附图及具体实施方式
对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施方式
仅用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。参考图1所示的，生成有包含氮化硅的刻蚀硬掩膜层的示意图。本发明的实施过程中，首先，提供一硅基板100，所述硅基板100上覆盖有栅氧层101，在所述栅氧层101上淀积多晶硅102，这些是现有技术，本领域技术人员可以直接实现，由于本发明需要采用氮化硅，为了避免氮化硅应力的影响，就要在淀积氮化硅之前先形成一层二氧化硅，如图1所示，只需要一层薄的第一二氧化硅103在多晶硅102上即可。在一个优选例中，所述薄的第一二氧化硅103可以通过氧化所述多晶硅102的上表面形成。接着，在所述第一二氧化硅103上形成刻蚀硬掩膜层200，所述刻蚀硬掩膜层200 通过依次淀积一层氮化硅201和一层第二二氧化硅202形成，所述氮化硅201覆盖所述第一二氧化硅103，所述第二二氧化硅202覆盖所述氮化硅201。以上，就完成了如图1所示的包含氮化硅的刻蚀硬掩膜层的结构。然后，参考图2至图6所示的，本发明后续对包含氮化硅的刻蚀硬掩膜层的刻蚀的过程示意图。首先要旋涂一层光刻胶301覆盖所述刻蚀硬掩膜层200，然后将所述光刻胶 301曝光，图2所示的实施例中，根据需要的图形，从侧面来看，光刻胶301曝光后剩余两部分。然后，就是干法刻蚀所述刻蚀硬掩膜层200和第一二氧化硅103，具体的，是刻蚀所述刻蚀硬掩膜层200中的氮化硅201和第二二氧化硅202未被剩余的光刻胶301覆盖的区域，然后刻蚀止于多晶102的上表面，得到了如图3所示的结构图。再完成所述刻蚀步骤后，再去除所述光刻胶301，如图4所示的去胶的示意图。再进行干法刻蚀所述多晶102，如图5所示，刻蚀止于栅氧层101，所述多晶102在竖直方向上位于残留的刻蚀硬掩膜层200下方的部分得到保留。更为具体地，在这一步骤中，同时去除残留的第二二氧化硅202。在一个优选例中，所述第二二氧化硅202的厚度取值范围为100埃至200埃，具体的厚度可以根据实际情况进行调整，以满足在多晶硅102的刻蚀过程中，第二二氧化硅202消耗完毕。最后，去除残留的氮化硅和第一二氧化硅。其中，残留的氮化硅201用热磷酸湿法剥离，以避免对多晶硅边缘的栅氧造成伤害。本领域技术人员理解，所述第一二氧化硅是通过氧化多晶硅102的上表面得到的薄层，因此，优选地，所述第一二氧化硅的厚度取值范围为20埃至40埃。本发明为了避免采用湿法刻蚀可能对多晶硅边缘的栅氧造成影响，因此，均采用干法刻蚀。可见，本发明采用氮化硅和二氧化硅组合膜层结构作为刻蚀硬掩膜层，即在原先二氧化硅的下面增加一层氮化硅。当表面的二氧化硅在阻挡刻蚀过程中完全消耗后，下面的氮化硅继续着硬掩膜层的作用。完成刻蚀后剩余的氮化硅就可以使用热磷酸进行剥离， 由于热磷酸基本不会刻蚀二氧化硅，也就不会对多晶硅边缘的栅氧造成伤害。本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种对包含氮化硅的刻蚀硬掩膜层的刻蚀方法，提供一硅基板，所述硅基板上覆盖有栅氧层，在所述栅氧层上淀积多晶硅，其特征在于，接着执行如下步骤形成第一二氧化硅位于所述多晶硅上；在所述第一二氧化硅上形成刻蚀硬掩膜层，所述刻蚀硬掩膜层通过依次淀积一层氮化硅和一层第二二氧化硅形成，所述氮化硅覆盖所述第一二氧化硅，所述第二二氧化硅覆盖所述氮化硅；旋涂一层光刻胶覆盖所述刻蚀硬掩膜层，然后将所述光刻胶曝光； 干法刻蚀所述刻蚀硬掩膜层和第一二氧化硅，再去除所述光刻胶； 干法刻蚀所述多晶硅； 去除残留的氮化硅和第一二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过氧化所述多晶硅的上表面形成第一二氧化硅。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一二氧化硅的厚度取值范围为20埃至40埃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二二氧化硅的厚度取值范围为100埃至200埃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，干法刻蚀所述多晶硅的步骤中，同时去除残留的第二二氧化硅。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，采用热磷酸湿法剥离残留的氮化硅。
全文摘要
本发明公开一种对包含氮化硅的刻蚀硬掩膜层的刻蚀方法，提供一硅基板，所述硅基板上覆盖有栅氧层，在所述栅氧层上淀积多晶硅，其特征在于，接着执行如下步骤形成第一二氧化硅位于所述多晶硅上；在所述第一二氧化硅上形成刻蚀硬掩膜层，所述刻蚀硬掩膜层通过依次淀积一层氮化硅和一层第二二氧化硅形成，所述氮化硅覆盖所述第一二氧化硅，所述第二二氧化硅覆盖所述氮化硅；旋涂一层光刻胶覆盖所述刻蚀硬掩膜层，然后将所述光刻胶曝光；干法刻蚀所述刻蚀硬掩膜层和第一二氧化硅，再去除所述光刻胶；干法刻蚀所述多晶硅；去除残留的氮化硅和第一二氧化硅。
文档编号H01L21/336GK102446727SQ20111025024
公开日2012年5月9日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者景旭斌, 杨斌, 郭明升 申请人:上海华力微电子有限公司