[发明专利]无定形碳硬掩膜层的形成方法及刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种无定形碳硬掩膜层的形成方法及刻蚀方法。

背景技术

半导体集成电路制作利用光刻、刻蚀、注入和沉积等一系列工艺在同一硅衬底上形成大量各种类型的复杂器件，并将之互相连接以具有完整的电子功能。随着超大规模集成电路的迅速发展，芯片的集成度越来越高，元器件的尺寸越来越小，因器件的高密度、小尺寸引发的各种效应对半导体工艺的制作结果的影响也日益突出。

以硬掩膜技术为例，当半导体工艺进入90nm以后，因光刻尺寸的越来越小，常需要在晶圆的表面形成硬掩膜层配合光刻胶形成的掩膜图形，无定形碳硬掩膜层因其在刻蚀工艺中相对于氧化硅、氮化硅和硅的高刻蚀选择比，广泛应用在半导体制作工艺中。

现有无定形碳硬掩膜层的形成是采用等离子体增强化学气相沉积工艺(PECVD)，在等离子体增强化学气相沉积工艺形成无定形碳硬掩膜层过程中采用400～600摄氏度的高温，现有高温下形成的无定形碳硬掩膜层厚度的均匀性不好，热预算高，影响器件的稳定性。

更多关于硬掩膜层的制作方法请参考专利号为US6110837的美国专利。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种无定形碳硬掩膜层的形成方法及刻蚀方法，提高无定形碳硬掩膜层厚度的均匀性，降低热预算，提供器件的稳定性。

为解决上述问题，本发明提供一种无定形碳硬掩膜层的形成方法，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成初始无定形碳硬掩膜层，形成所述初始无定形碳硬掩膜层的反应温度为200～300摄氏度；

采用含氮等离子体处理所述初始无定形碳硬掩膜层，形成无定形碳硬掩膜层。

可选的，形成所述初始无定形碳硬掩膜层采用等离子体增强化学气相沉积工艺，采用的气体为C₃H₆、C₂H₄或者C₂H₂。

可选的，所述含氮等离子体处理采用的气体为N₂或者NH₃。

可选的，所述含氮等离子体处理采用气体的流量为3000～20000sccm。

可选的，所述含氮等离子体处理的时间为5～180秒。

可选的，所述含氮等离子体处理的功率为20～300瓦。

可选的，所述含氮等离子体处理的压力为1～30Torr。

本发明还提供了一种刻蚀方法，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成待刻蚀材料层；

在所述待刻蚀材料层表面形成初始无定形碳硬掩膜层，形成所述初始无定形碳硬掩膜层的反应温度为200～300摄氏度；

采用含氮等离子体处理所述初始无定形碳硬掩膜层，形成无定形碳硬掩膜层；

在所述无定形碳硬掩膜层表面形成图形化的光刻胶层，以所述图形化的光刻胶层为掩膜，去除暴露的无定形碳硬掩膜层；

以所述图形化的光刻胶层和无定形碳硬掩膜层为掩膜，刻蚀所述待刻蚀材料层。

可选的，形成所述初始无定形碳硬掩膜层采用等离子体增强化学气相沉积工艺，采用的气体为C₃H₆、C₂H₄或者C₂H₂。

可选的，所述含氮等离子体处理采用的气体为N₂或者NH₃。

可选的，所述含氮等离子体处理采用气体的流量为3000～20000sccm。

可选的，所述含氮等离子体处理的时间为5～180秒。

可选的，所述含氮等离子体处理的功率为20～300瓦。

可选的，所述含氮等离子体处理的压力为1～30Torr。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：