专利名称：一种90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀混合生产的方法
技术领域：
本发明涉及一种沟槽刻蚀方法，特别是涉及采用不同牺牲层材料的90nm聚合物沟槽刻蚀与130nm轻化学物质沟槽刻蚀混合生产的方法。
背景技术：
刻蚀是集成电路制造中的关键工艺之一，而且刻蚀设备的投资在整个芯片厂的设备投资中占有很大的比重，可以达到10％以上。因此如何提高单位设备的运转效率和使用率也是生产厂追求的目标。
在半导体器件越来越微小化的过程中有两种成熟的物质作为牺牲层材料用于沟槽刻蚀前通孔的填充，一种是用作刻蚀阻挡层的有机的底层抗反射涂层(Bottom Anti-Reflective Coating，BARC)，另一种是用于牺牲层光吸收材料(Sacrificed Light Absorbing Material，SLAM)工艺的紫外光吸收氧化物(Deep Ultra Violet Light Absorbing Oxide，DUO)物质。130nm技术采用BARC作为牺牲层材料并采用轻化学刻蚀方法进行沟槽刻蚀已经是比较成熟的技术；而90nm聚合物沟槽刻蚀方法使用了DUO作为牺牲层材料，其作用和BARC一样是保护牺牲材料，而且还有一个更显著的特点是它的刻蚀速率和介电层的刻蚀速率很接近，可以形成比较好的沟槽轮廓，因此其刻蚀性能得到了发展。
其中轻化学物质刻蚀(lean chemical etch recipe)是所用刻蚀反应气体中碳和氟的比例比较低，其特点是对不同的介质刻蚀选择性较差，比较不容易产生刻蚀缺陷；而聚合物刻蚀方法(polymerized chemical trench etchrecipe)是所用反应气体中碳和氟的比例比较高，其特点是能提高DUO对氧化物(oxide)的刻蚀选择比。
通常，两种工艺所用的材料的不同和刻蚀气体不同在同一反应腔里反应，可能因为反应产物的相互影响而产生刻蚀缺陷，从而影响产品的优良率。
本发明提出了具有不同牺牲层材料的90nm聚合物沟槽刻蚀和130nm轻化学物质沟槽刻蚀工艺混合生产的方法。
发明的内容本发明的目的是在同一机台或同一刻蚀反应腔中进行具有不同牺牲层材料的90nm聚合沟槽刻蚀和130nm轻化学物质沟槽刻蚀的混合生产，不影响130nm晶片的产品的性能，以提高单位机台的产能。
根据本发明的一种90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀混合生产的方法，包括90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀，其特征在于，90nm沟槽刻蚀与130nm沟槽刻蚀混合生产。
90nm沟槽刻蚀与30nm沟槽刻蚀在同一个机台或同一个反应腔中进行。可以是90nm沟槽刻蚀在130nm沟槽刻蚀之后进行，也可以是90nm沟槽刻蚀在130nm沟槽刻蚀之前进行。
其中130nm沟槽刻蚀采用轻化学物质刻蚀，用底层抗反射涂层(BottomAnti-reflective Coating，BARC)作为沟槽刻蚀前的牺牲层材料；而90nm沟槽刻蚀采用聚合刻蚀方法，用无机深紫外吸收氧化物(Deep Ultra VioletLight Absorbing Oxide，DUO)作为沟槽刻蚀前的牺牲层材料。
根据本发明的90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀的混合生产方法，对130nm沟槽刻蚀晶片的优良率和电性能没有影响。
本发明的一个优点是90nm刻蚀采用无机DUO牺牲层材料，由于其刻蚀速率和介电层的刻蚀速率很接近，对刻蚀工艺可以形成较好的沟槽轮廓。
本发明的另一个优点是90nm刻蚀采用聚合刻蚀工艺，可提高DUO对SiO2的刻蚀选择性。90nm和130nm刻蚀混合生产，提高了机台的产能，而且对130nm晶片的良率和电性能没有影响。
本发明还有一个优点是，90nm和130nm的混合工艺，在同一个反应腔里既可以生成90nm的产品又可以用来生产130nm的产品，可以为生产时优化机台的安排提供便利，也可以减少当90nm产品产量很少或还处于试生产阶段时的设备投入。
图1是90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀混合生产时对130nm晶片进行在线缺陷扫描结果。
图2是90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀混合生产时对130nm晶片优良率的统计结果。
图3是90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀混合生产时对130nm晶片的电性验收测试中Vc(通孔链的平均电阻)结果。
图4是90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀混合生产时对130nm晶片的电性验收测试中Vk(Kelvin通孔的电阻)结果。
具体实施例方式
根据本发明，将90nm沟槽刻蚀与130nm沟槽刻蚀混合生产；即90nm沟槽刻蚀与30nm沟槽刻蚀在同一个机台或同一个反应腔中进行。可以是90nm刻蚀在130nm刻蚀之后进行，也可以是90nm刻蚀在130nm刻蚀之前进行。
其中130nm沟槽刻蚀采用轻化学物质刻蚀，用底层抗反射涂层(BottomAnti-reflective Coating，BARC)作为沟槽刻蚀前的牺牲层材料；而90nm沟槽刻蚀采用聚合刻蚀方法，用无机深紫外吸收氧化物(Deep Ultra VioletLight Absorbing Oxide，DUO)作为沟槽刻蚀前的牺牲层材料。
根据本发明的90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀的混合生产方法，对130nm沟槽刻蚀晶片的优良率和电性能没有影响。
下面结合附图进一步详细说明本发明。
本发明的130nm沟槽刻蚀工艺是比较成熟的，因此主要考察了90nm聚合沟槽刻蚀和130nm轻化学物质沟槽刻蚀的混合生产对130nm沟槽刻蚀晶片的优良率和电性能的影响。
首先将130nm沟槽刻蚀工艺晶片分成三组实施例1(BL)是90nm聚合物沟槽刻蚀和130nm轻化学物质沟槽刻蚀在同一个刻蚀反应腔中混合生产，其中130nm晶片加工是在90nm晶片加工之前进行。
实施例2(S1)是90nm聚合物沟槽刻蚀和130nm轻化学物质沟槽刻蚀在同一个刻蚀反应腔中混合生产，其中130nm晶片加工是在90nm晶片加工之后进行。
比较例(S2)是在没有进行90nm晶片加工的另外一个刻蚀反应腔中进行130nm轻化学物质沟槽刻蚀。
然后对以上三组晶片的加工进行在线缺陷扫描，其结果如图1所示，图中圆形盘为加工后的晶片，其中的类似叉形的不规则点表示缺陷(注其中实施例1的结果中方圆形点是经过了缺陷原因分析留下的痕迹，可不予考虑)。
从图1的缺陷扫描结果中可以看出不同方式加工的三批晶片的缺陷情况非常接近，而且均在可接受范围，说明90nm聚合物沟槽刻蚀和130nm轻化学物质沟槽刻蚀混合进行生产没有产生使130nm晶片的缺陷增加的不良影响。
其次，对以上三批晶片分别进行了优良率(YIELD)数据的统计分析，其结果如图2所示。图中横坐标表示三个实施例，纵坐标表示每一个实施例的优良率分布和标准方差分布。
根据优良率的平均值和标准方差经过统计方法的计算，可以得知其结果是可比的。
三批晶片进行了电性验收测试(Wafer Acceptance Test，WAT)也表明两种不同工艺的混合不会影响WAT的结果。将两个最具代表性的参数Vc(通孔链的平均电阻)和Vk(Kelvin通孔的电阻)拿来作比较。
Vc结果如图3所示，其中横坐标表示Vc(通孔链的平均电阻)，纵坐标表示Vc(通孔链的平均电阻)的韦伯分布。
Vk结果如图4所示，其中横坐标表示Vk(Kelvin通孔的电阻)，纵坐标表示Vk(Kelvin通孔的电阻)的韦伯分布。
从图3中可以看出，实施例1、实施例2、比较例的通孔链的平均电阻分布范围在0.24欧姆/通孔(OHM/VIA)，分布比例基本重合，说明结果是可比。
从图4中可以看出，实施例1、实施例2、比较例的Kelvin通孔的电阻分布范围在0.56欧姆/通孔(OHM/VIA)，分布比例基本重合，说明结果是可比。
因此，在90nm聚合物刻蚀之前和之后及未进行90nm聚合物刻蚀时的130nm刻蚀的批量加工结果其WAT测试合格。证明90nm聚合物刻蚀方法与130nm刻蚀方法用在同一机台的同一刻蚀反应腔中混合生产是可行的，其结果提高了产能，降低了生产成本。
权利要求
1.一种90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀混合生产的方法，包括90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀，其特征在于，90nm沟槽刻蚀与130nm沟槽刻蚀混合生产。
2.根据权利要求所述的90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀混合生产的方法，其特征在于，所述的90nm与130nm刻蚀是在同一个机台或同一个刻蚀反应腔中进行。
3.根据权利要求1所述的90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀混合生产的方法，其特征在于，所述的90nm刻蚀可以在130nm刻蚀之后进行。
4.根据权利要求1所述的90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀混合生产的方法，其特征在于，所述的90nm刻蚀可以在130nm刻蚀之前进行。
5.根据权利要求1所述的90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀混合生产的方法，其特征在于，所述的130nm刻蚀工艺采用轻化学物质刻蚀。
6.根据权利要求1所述的90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀混合生产的方法，其特征在于，所述的130nm沟槽刻蚀，采用BARC(Bottomanti reflective coating)作为沟槽刻蚀前的牺牲层材料。
7.根据权利要求1所述的90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀混合生产的方法，其特征在于，所述的90nm沟槽刻蚀采用聚合物刻蚀方法。
8.根据权利要求1所述的90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀混合生产的方法，其特征在于，所述的90nm沟槽刻蚀，其牺牲层材料采用DUO(Deep ultra violet light absorbing oxide)材料。
9.根据权利要求1所述的90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀混合生产的方法，其特征在于，所述的90nm和130nm沟槽刻蚀的混合生产对130nm晶片的优良率和电性能没有影响。
全文摘要
本发明提供了一种90nm沟槽刻蚀和130nm沟槽刻蚀混合生产的方法，即90nm沟槽刻蚀与130nm沟槽刻蚀在同一个刻蚀反应腔混合生产的方法。其中90nm采用DUO作为牺牲层材料，采用聚合物刻蚀方法，而130nm采用BARC作为牺牲层材料，采用轻化学刻蚀方法。将此两种工艺混合加工对130nm晶片的优良率和电性能没有影响。
文档编号H01L21/02GK1877794SQ20051002649
公开日2006年12月13日 申请日期2005年6月6日 优先权日2005年6月6日
发明者沈满华, 郑莲晃 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司