[发明专利]减少晶片边缘颗粒缺陷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术，特别涉及一种减少晶片边缘颗粒缺陷的方法。

背景技术

在半导体器件制造的前段工艺中，包括浅沟槽隔离(STI)的制作、栅氧化层的形成、多晶硅栅极的形成以及接触孔(CT)的形成等多道工序。随着半导体技术的发展，半导体器件的运行速度越来越快，芯片电路的集成度越来越高，从而使得半导体器件的各项特征尺寸参数逐渐变小，对于65纳米或更高精度的技术代而言，光刻时可分辨的器件尺寸越小越好，即光刻的分辨率越高越好。其中，为提高分辨率，采用新一代浸没式光刻的方法，图案化光阻胶层。所述浸没式光刻的方法，指的是用水作为介质，在水中进行光刻。例如，在浅沟槽隔离、多晶硅栅极以及接触孔的制作过程中都会用到浸没式光刻。需要说明一下，现有技术中栅氧化层的制作对尺寸要求不是特别严格，所以该过程中仍然采用普通的光刻方法，即以空气为介质的光刻方法。

现有技术进行浸没式光刻时晶片边缘的结构示意图如图1所示。半导体衬底100上依次形成有底部抗反射层(BARC)101、第一光阻胶层(PR)102和顶部涂层(Topcoat)103。其中，顶部涂层103将第一光阻胶层102完全覆盖，且落在底部抗反射层101上。从图中可以看出，第一光阻胶层102和底部抗反射层101都是经过边圈去除(EBR)的，也就是说将底部抗反射层101和第一光阻胶层102在涂布之后，分别采用相应溶剂去除其晶片边缘上的部分，使得距离晶片边界各自具有一定宽度。该实施例中经过EBR后底部抗反射层101距离晶片边界0.7毫米，第一光阻胶层102距离晶片边界2.3毫米。如果底部抗反射层101不进行EBR，则在EBR之后干燥时，晶片边缘上的底部抗反射层就会容易剥落产生颗粒缺陷。光阻胶为油性物质，与浸入式光刻的水介质不能很好地接触，如果光阻胶直接与水介质接触，曝光时晶片在水中移动，很容易将晶片边缘的各种颗粒带到晶片中央区域，晶片中央区域位置一般布有各个器件层，如果在其器件层的关键位置粘有颗粒，很容易导致器件的失效。所以第一光阻胶层102需要有顶部涂层103覆盖，顶部涂层103为与底部抗反射层性质类似的有机物层，不但具有很好的亲水性，而且既可以与光阻胶层很好地接触，也可以与底部抗反射层很好地接触。第一光阻胶层102为完全被顶部涂层103覆盖，就需要在涂布之后进行EBR，该实施例中对第一光阻胶层102进行EBR之后，第一光阻胶层102距离晶片边界2.3毫米。同样，为防止顶部涂层103在晶片边缘出现与底部抗反射层101类似的颗粒缺陷，顶部涂层103在涂布之后也需要进行EBR，本实施例中顶部涂层103距离晶片边界1.4毫米。

按照上述各层的涂布之后，需要对顶部涂层103和第一光阻胶层102进行浸没式光刻，以所述浸没式光刻后的图案为掩膜进行半导体衬底100的刻蚀之后，形成浅沟槽隔离区，然后在刻蚀的浅沟槽隔离区内填充氧化物201。其中，顶部涂层103和第一光阻胶层102会同时被光刻，然后显露出底部抗反射层101，底部抗反射层101需要湿法去除，由于这一步是现有技术，为描述简便起见，所以省略了底部抗反射层需要湿法去除的描述，将这一步骤直接归为光刻过程中。由于在距离晶片边界2.3毫米的表面上不存在光阻胶层，在距离晶片边界0.7毫米的表面上不存在底部抗反射层，所以刻蚀浅沟槽隔离区时，对晶片边缘的衬底阻挡程度不同，因此晶片边缘2.3毫米的范围内会被不同程度的刻蚀而出现高低不平的台阶，然后在刻蚀的浅沟槽隔离区内填充氧化物时，也会在晶片边缘2.3毫米的范围内沉积有氧化物而相应地出现高低不平的台阶202。如图2所示，图2为现有技术在浅沟槽隔离区内填充氧化物之后晶片边缘出现高低不平台阶的示意图。

接着，在半导体衬底100表面形成栅氧化层，具体步骤为：

沉积栅氧化层材料；在栅氧化层材料表面涂布第二光阻胶层；对晶片边缘的第二光阻胶层进行EBR，本实施例中栅氧化层材料表面的第二光阻胶层经EBR之后距离晶片边界1毫米；对所述经过EBR之后的第二光阻胶层进行光刻以及以所述光刻后的图案为掩膜进行栅氧化层材料的湿法刻蚀之后，形成栅氧化层203。由于对栅氧化层材料进行湿法刻蚀时，晶片边缘1毫米的表面上没有光阻胶层保护，而且栅氧化层材料与之前沟槽内填充的氧化物成分相同，所以在没有光阻胶保护的位置，湿法刻蚀所采用的硫酸很快会刻蚀完栅氧化层材料，然后对具有台阶高度的氧化物进行刻蚀，所产生的凹陷如图3所示。更重要的是，在这个刻蚀过程中随着台阶高度的塌陷，未被硫酸刻蚀去除的氧化物会产生氧化物残渣的颗粒缺陷，这种颗粒缺陷在后续多晶硅栅极以及CT形成的过程中，就会导致多晶硅栅极断线，或者CT被堵塞等问题。