半导体器件的制造方法与流程

本发明涉及半导体器件制造，特别涉及一种半导体器件的制造方法。

背景技术：

1、图形化工艺是半导体器件制造过程中常见的工艺或技术，其通常在半导体衬底上形成掩膜层并在掩膜层上涂上一层光敏材料(light-sensitive material)，如一光刻胶层；然后使用一个图形化掩模版(mask)，将半导体衬底暴露于射线下而进行曝光和显影，将图形化掩模版上的图形转印于光刻胶层上，之后以光刻胶为掩膜刻蚀该掩膜层后，将光刻胶层中的图形转移到掩膜层上。

2、上述图形化工艺存在以下缺陷：

3、1、目前通常运用较多昂贵的沉积设备沉积单晶硅、非晶硅、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、金属、金属氮化物等等一种或多种复合膜层作掩膜层，膜层沉积时间长，生产效率低下且成本高。而且在以光刻胶为掩膜刻蚀该掩膜层时需要运用昂贵的刻蚀设备，进一步增加制造成本。

4、2、在一些半导体器件制造过程中，经常使用高温离子注入等高温加工工艺，一方面，带光刻胶的膜层进入这些高温加工工艺时，会污染这些加工机台。另一方面，这些高温加工工艺下光刻胶会变形，形貌发生变化，不利于图形向下转移。

5、3、上述的光刻胶层和掩膜层需要通过不同的工艺去除，工艺复杂，成本高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种半导体器件的制造方法，其能够简化工艺，降低成本。

2、为实现上述目的，本发明提供一种半导体器件的制造方法，其包括：

3、提供半导体衬底，并在所述半导体衬底上形成用作掩膜层的第一碳膜；

4、采用含硅光刻胶材料在所述第一碳膜上形成图案化光刻胶层；

5、以所述光刻胶层为掩膜，刻蚀所述第一碳膜，以图案化所述第一碳膜；

6、对所述光刻胶层进行碳化，使所述光刻胶层转换为第二碳膜；

7、以所述第一碳膜和所述第二碳膜为掩膜，对所述半导体衬底进行加工，以在所述半导体衬底中形成所需的图形。

8、可选地，通过涂覆、物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积、外延生长中的至少一种工艺形成所述第一碳膜。

9、可选地，所述第一碳膜的材料包括非晶碳。

10、可选地，以所述光刻胶层为掩膜，采用以氧元素为主的干法刻蚀工艺，刻蚀所述第一碳膜，以图案化所述第一碳膜。

11、可选地，对所述光刻胶层进行烘烤处理，使得所述光刻胶层内的水分烘干，使所述光刻胶层中的碳元素沉积所述第一碳膜上，形成所述第二碳膜。

12、可选地，所述烘烤处理的温度为300℃～1500℃。

13、可选地，以所述第一碳膜和所述第二碳膜为掩膜，对所述半导体衬底进行加工的步骤包括：以所述第一碳膜和所述第二碳膜为掩膜，对所述半导体衬底进行离子注入，以在所述半导体衬底中形成具有所需图形的离子注入区。

14、可选地，所述半导体衬底为碳化硅外延片，所述离子注入区为碳化硅晶体管的阱区、源区或体接触区。

15、可选地，以所述第一碳膜和所述第二碳膜为掩膜，对所述半导体衬底进行加工之后，还包括：通过同一道去除工艺将所述第二碳膜和所述第一碳膜去除。

16、可选地，在对所述半导体衬底进行离子注入之后，且在去除所述第二碳膜和所述第一碳膜之前或之后，还包括：对所述离子注入区中注入的离子进行退火激活。

17、与现有技术相比，本发明的技术方案，在半导体衬底上形成第一碳膜做掩膜层，并采用含硅光刻胶材料在第一碳膜上形成图案化的光刻胶层，且在以所述光刻胶层为掩膜刻蚀所述第一碳膜，将相应的图形转移到该第一碳膜上之后，对所述光刻胶层进行碳化，使其转换为第二碳膜，由此一方面可以避免带光刻胶的膜层进入后续的高温加工工艺时会污染加工机台的问题，以及避免后续的高温加工工艺下光刻胶的形貌会发生变化而不利于图形转移到半导体衬底中的问题，另一方面，在完成后续的半导体加工工艺之后，还能通过同一道去除工艺将第二碳膜和第一碳膜去除，由此简化了工艺，降低了成本，并避免了光刻胶残留。

技术特征：

1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，通过涂覆、物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积、外延生长中的至少一种工艺形成所述第一碳膜。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一碳膜的材料包括非晶碳。

4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，以所述光刻胶层为掩膜，采用以氧元素为主的干法刻蚀工艺，刻蚀所述第一碳膜，以图案化所述第一碳膜。

5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对所述光刻胶层进行烘烤处理，使得所述光刻胶层内的水分烘干，使所述光刻胶层中的碳元素沉积所述第一碳膜上，形成所述第二碳膜。

6.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述烘烤处理的温度为300℃～1500℃。

7.如权利要求1-6中任一项所述的制造方法，其特征在于，以所述第一碳膜和所述第二碳膜为掩膜，对所述半导体衬底进行加工的步骤包括：以所述第一碳膜和所述第二碳膜为掩膜，对所述半导体衬底进行离子注入，以在所述半导体衬底中形成具有所需图形的离子注入区。

8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述半导体衬底为碳化硅外延片，所述离子注入区为碳化硅晶体管的阱区、源区或体接触区。

9.如权利要求1-6或8中任一项所述的制造方法，其特征在于，以所述第一碳膜和所述第二碳膜为掩膜，对所述半导体衬底进行加工之后，还包括：通过同一道去除工艺将所述第二碳膜和所述第一碳膜去除。

10.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，在对所述半导体衬底进行离子注入之后，且在去除所述第二碳膜和所述第一碳膜之前或之后，还包括：对所述离子注入区中注入的离子进行退火激活。

技术总结
本发明提供一种半导体器件的制造方法，在半导体衬底上形成第一碳膜做掩膜层，并采用含硅光刻胶材料对第一碳膜上形成图案化的光刻胶层，且在以图案化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述第一碳膜，将相应的图形转移到该第一碳膜上之后，对该光刻胶层进行碳化，使其转换为第二碳膜，由此一方面可以避免带光刻胶的膜层进入后续的高温加工工艺时会污染加工机台的问题，以及避免后续的高温加工工艺下光刻胶的形貌会发生变化而不利于图形转移到半导体衬底中的问题，另一方面，在完成后续的半导体加工工艺之后，还能通过同一道去除工艺将第二碳膜和第一碳膜去除，由此简化了工艺，降低了成本，并避免了光刻胶残留。

技术研发人员：李翔,周卫平,何琼,张渝剀,何云
受保护的技术使用者：芯联越州集成电路制造（绍兴）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5