专利名称：隧道窗口制备方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种在集成电路中制备隧道 窗口的方法。
背景技术：
在一些存储产品中，经常需要利用隧道窗口 (Tunnel Window,简称TW) 结构。在隧道窗口的制备中，关键尺寸是制备过程中最难控制的尺寸。减 小关键尺寸可以在单位硅片上布局更多的存储产品，从而降低制造成本， 提高利润。
现有的制备隧道窗口的方法流程如图1所示。首先，在硅片基体1上 方的隧道氧化膜层2上依次涂布底层有机抗反射涂层3和光刻胶5，并进行 隧道窗口光刻，形成如图2所示的结构，其中，光刻胶底部关键尺寸为6。 然后，如图3所示，通过等离子刻蚀工艺在隧道窗口区打开底层抗反射涂 层3，此时，底层抗反射涂层3的底部尺寸为7;然后利用化学湿法打开下 层隧道氧化膜层2，如图4所示，形成的隧道氧化膜层底部尺寸为8;最后， 如图5所示，去除残余的光刻胶5和底部抗反射涂层3，即得到隧道窗口结 构。
在化学湿法打开下层隧道氧化膜层2工艺过程中，刻蚀液体会同时造 成隧道氧化膜2的侧向侵蚀，使最终的隧道窗口的关键尺寸8大大增加。 当光刻尺寸6保持不变时，化学湿法对隧道窗口的关键尺寸8的这种增大作用会极大地限制尺寸8的进一步縮小的要求。
现有技术采用两种方法进一步缩小隧道窗口的关键尺寸， 一种方法是 采用刻蚀速率相对较慢并且刻蚀速率相对稳定的刻蚀工艺，可以有效控制
这种对隧道氧化膜2侧向侵蚀的程度。但当残余光刻胶5和抗发射涂层3 厚度较大，或者光刻胶线条尺寸较小时，此化学湿法处理过程中容易发生 光刻胶的剥离现象。因此， 一般此步化学湿法多采用刻蚀速率相对较快的 刻蚀剂，如稀释氢氟酸(DHF)。此种工艺对隧道氧化膜的侧向侵蚀控制比 较困难，隧道氧化膜层底部尺寸8增加较多，且变化较大。
另一种方法是通过縮小隧道窗口光刻尺寸进一步縮小隧道窗口的关键 尺寸。光刻尺寸受到所采用的光刻机、光刻胶类型和厚度、抗反射涂层材 料类型和厚度等制约，而光刻胶厚度还受到隧道窗口刻蚀过程的限制。当 光刻胶厚度较大时，光刻胶尺寸很难以做得很小。
现有的技术很难解决制备隧道窗口工艺中由于各种因素的影响而增加 了隧道窗口关键尺寸的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种隧道窗口制备方法，不仅使得 在制备过程中不会发生光刻胶剥离的现象，同时能尽量减小tt^学湿法工艺 对隧道窗口尺寸的增大作用，从而减小隧道窗口的关键尺寸，降低成本， 增加利润。
为解决上述技术问题，本发明隧道窗口制备方法的技术方案是，包括 以下步骤.-第一步，在硅片基体上的隧道氧化膜层上涂布有机抗反射涂层；
第二步，在有机抗反射涂层上淀积低温氧化膜层；
第三步，在低温氧化膜层上涂布光刻胶，并进行光刻；
第四步，对低温氧化膜层进行等离子刻蚀，使得低温氧化膜开口断面 呈现开口下部的尺寸比上部尺寸小的倒梯形结构；
第五步，对抗反射涂层进行等离子刻蚀，该刻蚀最终停止于隧道氧化 膜层上，并且将光刻胶完全消耗；
第六步，利用化学湿法打开隧道氧化膜，同时去除残余的低温氧化膜；
第七步，去除残余的有机抗反射涂层。
作为本发明的进一步改进是，第二步中所淀积的低温氧化膜层厚度为 隧道氧化膜层厚度的2倍至4倍之间。
作为本发明另一种进一步改进是，第四步中对低温氧化膜进行等离子 刻蚀后形成的开口断面的角度在30至60度之间。
本发明在有机抗反射涂层上淀积一层低温氧化膜，然后在等离子刻蚀 打开低温氧化膜时使得低温氧化膜开口断面呈现开口下部的尺寸比上部尺 寸小的倒梯形结构，相对光刻时的隧道关键尺寸，倒梯形低温氧化膜开口 的底部尺寸得到了縮小，在随后化学湿法中稳定刻蚀速率的刻蚀过程造成 的氧化膜侧向侵蚀也较小，因此本发明可以最终获得比光刻时尺寸更小的 TW关键尺寸。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明图l为现有技术隧道窗口制备工艺流程示意图2至图5为现有技术制备隧道窗口工艺流程对应的结t勾示意图6为本发明流程示意图7至图11为本发明制备工艺流程对应的结构示意图。 图中附图标记1为硅片基体，2为隧道氧化膜层，3为有lfl抗反射涂层， 4为低温氧化层，5为光刻胶，6为光刻胶底部的关键尺寸，7为已有技术 中抗反射涂层底部的关键尺寸，8为己有技术中隧道氧化膜底部关键尺寸， 9为低温氧化膜底部关键尺寸，10为本发明中底部抗反射涂层底部的关键 尺寸，ll为本发明中隧道氧化膜底部关键尺寸。
具体实施例方式
如图6所示，本发明实施例隧道窗口制备方法包括以下几个步骤-
首先，在硅片基体上的隧道氧化膜层上涂布有机抗反射、凃层，隧道氧 化膜厚度在80至400A之间，抗反射涂层的类型和厚度是根据光刻条件选 择的， 一般抗反射涂层厚度在300至1200A之间。
其次，在有机抗反射涂层上淀积一层低温氧化膜层，其厚度为隧道氧 化膜层厚度的2倍至4倍之间， 一般在200至1000A之间，S定积低温氧化 膜层的淀积温度低于300°C。
第三步，在低温氧化膜层上涂布光刻胶，并进行光刻，得到如图7所 示的结构，6为光刻胶底部的关键尺寸。此处，可以根据最终的关键尺寸要 求，选择合适的曝光机类型和光刻胶类型。根据光刻条件选择合适的光刻 胶的厚度。而且，由于在后续的抗反射涂层进行等离子刻蚀工艺中，上述光刻胶会被完全消耗掉，所以不需要考虑湿法工艺对光刻胶厚度的要求。
第四步，如图8所示，对低温氧化膜层进行等离子刻蚀，使得低温氧 化膜开口断面呈现开口下部的尺寸比上部尺寸小的倒梯形结构，并且断面
的开口角度在30至60度之间，其中，6为光刻胶底部的关键尺寸，9为 低温氧化膜底部关键尺寸。 一般对低温氧化膜刻蚀一般采用含C、 F气体， 为了获得倒梯形的氧化膜断面，本发明采用一些能够增加沉积物的气体体 系。如采用CHF3， CH2F2， C4F6， C4Fs或者(^8等，并且同时添力口 Ar、 N2、 CO 等气体。并且带等离子刻蚀的工艺参数如下进行等离子刻蚀时所采用的 射频功率为500至IIOOW，腔体内压力为25至120mT，气体总流量为100 至300sccm，其中CF4流量为0至50sccm，CHF3或者012&流量为0至120sccm， C4F6、 C4F8和C5F8等气体总流量为2至40sccm， CHF3、 CH2F2、 C4F6、 (^8和C5F8 等气体总流量为10至60sccm， Ar气体流量为20至180sccm， ^和CO等气 体流量为0至150sccm。本实施例中，通过增加N2、 CHF3、 CH2F2、 C4F6、 C4F8 和C5F8等气体流量能够增加刻蚀后低温氧化膜开口断面的倾余4度，即增加开 口梯形的上部和下部尺寸的差异，以此来减小低温氧化膜底部关键尺寸。 第五步，如图9所示，采用Cl2、 HBr、 02等气体体系，或者采用CF4、 CHF3含C、 F等气体体系对抗反射涂层进行等离子刻蚀，该刻t虫最终停止于 隧道氧化膜层上，并且将光刻胶层完全消耗，其中，io为本发明中底部抗 反射涂层底部的关键尺寸。在对抗反射涂层进行等离子刻蚀时利用双射频 电源刻蚀机，源功率为200至600W，偏转功率为30至300W,气体压力为2 至20mT，总气体流量为50至250 sccm， Ar流量为0至180 sccm，当采用Cl2、HBr、02等气体体系时，Cl2流量为0至100 sccm，02流量为0至50 sccm， 当采用CF4、 CHF3含C、 F等气体体系时，CF4流量为0至150 sccm， CHF3 等其它含C、 F气体流量为0至100 sccm，本实施例中采用的偏转功率和气 体组成可以实现较强的各向异性刻蚀，减少对材料的侧向侵蚀量。
上述的第四步和第五步可以分别借助不同的设备进行，也可以在同一 设备上完成。
第六步，如图10所示，利用化学湿法打开隧道氧化膜，同时去除残余 的低温氧化膜，其中，11为本发明中隧道氧化膜底部关键尺寸。由于光刻 胶层已经在第五步中被完全消除，因此不存在光刻胶剥离问题。利用化学 湿法打开隧道氧化膜时可以采用速率较慢的缓冲氧化膜刻蚀剂(Buffered oxide etcher, 简称BOE)，并且对隧道氧化膜的刻蚀速率小于30A/min。 这样可以保证刻蚀的均匀性，有效控制侧向刻蚀。缓冲氧化膜刻蚀剂对低 温氧化膜的刻速率可能达到对隧道氧化膜刻蚀速率的2至5倍左右。在此 过程中，低温氧化膜被完全去除，使下面的抗反射涂层完全暴露出来。
最后，如图11所示，可以采用等离子体灰化等方法去除残余的有机抗 反射涂层，得到最终的关键尺寸较小的隧道窗口。
本发明通过在抗反射涂层上淀积一层低温氧化膜，而在采用等离子体 打开低温氧化膜层时采用能够增加沉积物的气体体系，使得刻蚀后的低温 氧化膜开口断面呈现上面大下面小的梯形，并且在随后的化学湿法打开隧 道氧化膜时采用速率较慢的缓冲氧化膜刻蚀剂，有效的控制侧向刻蚀，从 而降低了隧道窗口的关键尺寸。另外，采用本发明方法，无需考虑光刻胶剥离的问题。因此本发明制备隧道窗口的方法降低了生产成本，提高效率。
权利要求
1.一种隧道窗口制备方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，在硅片基体上的隧道氧化膜层上涂布有机抗反射涂层；第二步，在有机抗反射涂层上淀积低温氧化膜层；第三步，在低温氧化膜层上涂布光刻胶，并进行光刻；第四步，对低温氧化膜层进行等离子刻蚀，使得低温氧化膜开口断面呈现开口下部的尺寸比上部尺寸小的倒梯形结构；第五步，对抗反射涂层进行等离子刻蚀，该刻蚀最终停止于隧道氧化膜层上，并且将光刻胶完全消耗；第六步，利用化学湿法打开隧道氧化膜，同时去除残余的低温氧化膜；第七步，去除残余的有机抗反射涂层。
2. 根据权利要求l所述的隧道窗口制备方法，其特征在于，第二步中 所淀积的低温氧化膜层厚度为隧道氧化膜层厚度的2倍至4倍之间。
3. 根据权利要求2所述的隧道窗口制备方法，其特征在于，第二步淀 积低温氧化膜层的淀积温度低于300°C，所淀积的低温氧化膜层厚度在200 至1000A之间。
4. 根据权利要求l所述的隧道窗口制备方法，其特征在于，第四步中 对低温氧化膜进行等离子刻蚀后形成的开口断面的角度在30至60度之间。
5. 根据权利要求l所述的隧道窗口制备方法，其特征在于，第四步中 的等离子刻蚀采用能够增加沉积物的气体体系进行，如采用CHF3， CH2F2， C4F6， C4F8或者CsF8，并且同时添加Ar、 N2、 CO气体。
6. 根据权利要求5所述的隧道窗口制备方法，其特征在于，第四步中对低温氧化膜进行等离子刻蚀时所采用的射频功率为500至1100W,腔体内 压力为25至120mT，气体总流量为100至300sccm，其中CF4流量为0至 50sccm， CHF3或者0^2流量为0至120sccm， C4F6、 C4FjQ (^8气体总流量 为2至40sccm， CHF3、 CH2F2、 C4F6、 (^8和(^8气体总流量为10至60sccm， Ar气体流量为20至180sccm， Nz和CO的气体流量分别为0至150sccm。
7. 根据权利要求l所述的隧道窗口制备方法，其特征在于，第五步中 对抗反射涂层进行等离子刻蚀时采用Cl2、 HBr、 02气体体系，或者采用CF4、 CHF3的含C、 F气体体系。
8. 根据权利要求7所述的隧道窗口制备方法，其特征在于，第五步中 对抗反射涂层进行等离子刻蚀时利用双射频电源刻蚀机，源功率为200至 600W，偏转功率为30至300W，气体压力为2至20mT，总气体流量为50至 250 sccm， Ar流量为0至180 sccm，当采用Cl2、 HBr、 02气体体系时，Cl2 流量为0至100 sccm， 02流量为0至50 sccm，当采用CF4、 CHF3含C、 F的 气体体系时，CF4流量为0至150 sccm， CHF3流量为0至100 sccm。
9. 根据权利要求l所述的隧道窗口制备方法，其特征在于，第六步中 化学湿法打开隧道氧化膜时采用速率较慢的缓冲氧化膜刻蚀剂，并且对隧 道氧化膜的刻蚀速率小于30A/min。
全文摘要
本发明公开了一种隧道窗口制备方法，1.在硅片基体上的隧道氧化膜层上涂布有机抗反射涂层；2.在有机抗反射涂层上淀积低温氧化膜层；3.在低温氧化膜层上涂布光刻胶，并进行光刻；4.对低温氧化膜层进行等离子刻蚀，使得低温氧化膜开口断面呈现开口下部的尺寸比上部尺寸小的倒梯形结构；5.对抗反射涂层进行等离子刻蚀，该刻蚀最终停止于隧道氧化膜层上，并且将光刻胶完全消耗；6.利用化学湿法打开隧道氧化膜，同时去除残余的低温氧化膜；7.去除残余的有机抗反射涂层。本发明可以减小隧道窗口的关键尺寸，降低成本，增加利润。
文档编号H01L21/02GK101562134SQ20081004326
公开日2009年10月21日 申请日期2008年4月17日 优先权日2008年4月17日
发明者吕煜坤, 娟 孙 申请人:上海华虹Nec电子有限公司