專利名稱：改善蝕刻后光刻膠殘余的半導體器件制造方法
技術領域：
本發明涉及半導體器件的制造方法，特別涉及蝕刻后形成光刻膠殘余物的解決辦法。
背景技術：
在半導體器件的制造過程中，離子注入、蝕刻和其他加工步驟中，都要用到光刻膠(Photo Resist；PR)。在離子注入步驟，用光刻膠遮蔽不注入摻雜劑的半導體襯底區域。蝕刻步驟中，用光刻膠遮蔽不被蝕刻的半導體襯底區域。另外可用光刻膠作為加工晶片(wafer)的覆蓋防護涂層等。
離子注入步驟后，光刻膠變為覆蓋膠狀核心的堅硬外殼，這層外殼導致去除光刻膠困難。
蝕刻步驟之后，殘余的光刻膠也會硬化導致去除困難。在蝕刻后，蝕刻的殘渣與光刻膠殘渣覆蓋于被蝕刻部分的側壁。因蝕刻采用的步驟和材料而異，這種和蝕刻殘渣混合的光刻膠殘渣去除問題很復雜，這是由于蝕刻殘渣混合的光刻膠通常強力結合到被蝕刻部分的側壁上。
一般的，已有的技術采用在O2等離子體中等離子灰化，然后在剝離液(stripper bath)中剝離去除光刻膠殘余。
在生產過程中，為提高產品性能，會在產品芯片下放入晶片允收測試(Wafer Acceptance Test；WAT)圖案，用這種方法替代測試線是非常有效和普遍的手段。為提高總額晶粒數字(gross dies number)，通常在WAT測試圖案中僅用5個放在一個晶片中(其他的只有產品芯片，沒有WAT測試圖案)。實際操作中，多晶硅2(Poly2)蝕刻后的光刻膠去除步驟有嚴重的光刻膠殘余問題。這是由于多晶硅蝕刻會在光刻膠上面形成大量蝕刻反應的聚合體，如圖1所示。它在下一步的等離子體灰化步驟相當于一個硬掩膜，圖2。這樣就引起了嚴重的光刻膠殘余問題，圖3是一般方法光刻膠殘余的顯微圖片。即使改良灰化方法也不能解決這個問題，圖4是改良灰化方法后的光刻膠殘余顯微圖片。這種光刻膠殘余物在濕洗步驟(wet clean step)后也不能去除，圖5。光刻膠殘余的結果是在后續步驟引起污染和/或膜的剝離，從而引起產率嚴重降低。
發明內容
為了消除或改善上述光刻膠殘余的情況，從而解決污染、膜剝離而產率降低問題。本發明提出一種可明顯減少光刻膠殘余的方法，使后續步驟沒有污染和/或膜的剝離，提高最終產率。
本發明的目的在于，提供一種半導體器件的制造方法，包括的具體步驟為1、在底板或多晶硅上淀積氧化物層；2、淀積SiN層；其特征在于淀積SiN后的第3步3、SiN層氧化，形成氧化層；4、淀積多晶硅2(Poly2)；5、對多晶硅2(Poly2)進行光刻腐蝕；6、將光刻膠等離子體灰化，去除。
發明人在試驗時，發現光刻膠殘余和其下層的構成有很大關系，如果介電層以SiN層為末層，將有嚴重的光刻膠殘余，其生產流程為圖6中的(1)，形成的光刻膠殘余顯微照片如圖7所示；如果僅以氧化物層為末層，光刻膠殘余將得到解決，其生產流程為圖6中的(2)，圖8和圖9分別是LPOX200A和HTO100A處理后的顯微照片，但這樣的流程會影響產品性能；根據這些試驗結果，可以判斷是多晶硅(poly)蝕刻時腐蝕劑接觸到了SiN，反應后會有嚴重的反應聚合體(polymer)覆蓋于光刻膠表面的情況，如圖1所示。這些聚合體在下一步的等離子體灰化步驟相當于一個硬掩膜，如圖2所示。所以，如果按圖6生產流程中的(3)所示，在淀積SiN層后，再加上一層SiN的氧化層，使多晶硅(poly)蝕刻停止于這層氧化層，而不是停止于SiN層，則可以減少聚合體(polymer)的產生，從而解決光刻膠殘余的問題，而且這層SiN的氧化層對產品的性能沒有副作用(例如它很薄，一般在3～5之間，不會影響到介電常數)。這樣可使產率提高，并沒有膜剝離和/或污染的問題。
氧化過程如果采用O2或O3等離子體氧化，對減少光刻膠殘余有效果，但結果不是十分理想，光刻膠殘余情況的顯微照片如圖10所示，不過可以控制氣壓、流速或者功率來調整O2或O3等離子體氧化均勻度，以達到理想的效果。氧化過程如果采用高溫爐管氧化(800℃/200A于Si晶片上和約3～5A于SiN晶片上，20分鐘)，則可以得到非常滿意的結果，光刻膠殘余情況的顯微照片如圖11所示。
圖1是多晶硅蝕刻產生聚合體的示意圖；圖2是一般方法光刻膠殘余物的示意圖；圖3是是光刻膠殘余的顯微圖片；圖4是改良灰化方法后的光刻膠殘余顯微圖片；圖5是濕洗步驟后光刻膠殘余顯微圖片；圖6的(1)(2)(3)是三種不同的工藝流程圖；圖7是常規流程的光刻膠殘余顯微圖片；圖8和圖9分別是沒有淀積SiN層，LPOX200A和HTO100A處理后的顯微照片；圖10是用本發明的方法用O2或O3等離子體氧化SiN層后的光刻膠殘余顯微圖片；圖11是用本發明的方法用高溫爐管氧化SiN層后的光刻膠殘余顯微圖片。
具體實施例方式
以下參見附圖6的(3)具體描述本發明的實施例，以更充分地理解本發明的上述目的、其他目的，和本發明的優點。
實施例11、在底板或多晶硅上淀積SiO2層；
2、淀積SiN層；3、用O2或O3等離子體處理使SiN層氧化(功率1500W/溫度110℃/壓力1.5T)，形成氧化層；4、淀積多晶硅2(Poly2)；5、對聚合物2(Poly2)進行光刻腐蝕；6、將光刻膠等離子體灰化，去除。
實施例21、在底板上淀積SiO2層；2、淀積SiN層；3、用高溫爐管氧化，使SiN層形成氧化層(800℃/200A于Si晶片上和約3～5A于SiN晶片上，20分鐘)；4、淀積多晶硅2(Poly2)；5、對多晶硅2(Poly2)進行光刻腐蝕；6、將光刻膠等離子體灰化，去除。
以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明的范圍內。本發明要求保護的范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.一種半導體器件的制造方法，包括的具體步驟為(1)、在底板或多晶硅上淀積氧化物層；(2)、淀積SiN層；其特征在于淀積SiN后的第3步(3)、SiN層氧化，形成氧化層；(4)、淀積多晶硅2(Poly2)；(5)、對多晶硅2(Poly2)進行光刻腐蝕；(6)、將光刻膠等離子體灰化，去除。
2.如權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于SiN層的氧化采用爐管氧化。
3.如權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于SiN層的氧化采用O2或O3等離子體氧化。
4.如權利要求1所述的半導體器件的制造方法，其特征在于SiN層氧化形成的膜厚度為0～5。
全文摘要
一種可以改善蝕刻后光刻膠殘余的半導體器件制造方法，在常規的淀積介電層步驟之后，為了解決SiN層作為介電層末層時經蝕刻會出現嚴重的光刻膠殘余問題，在蝕刻前先將SiN層氧化形成氧化膜，使蝕刻停止于這層氧化膜而不是停止于SiN層。從而避免了SiN層接觸蝕刻(腐蝕)劑引起的光刻膠殘余問題，減少了后續步驟產生污染、膜剝離的情況，明顯提高產率，同時這種方法并不會影響到產品的性能。
文檔編號H01L21/3213GK1722380SQ20041005284
公開日2006年1月18日 申請日期2004年7月14日 優先權日2004年7月14日
發明者廖奇泊, 金明倫, 李樂 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司