刻蚀方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其是涉及一种刻蚀方法。

背景技术

在摩尔定律的持续推动下，半导体技术的技术节点迅速推进到10nm以下的节点。与此同时，光刻胶层的发展也从波段248nm演进到波段193nm。目前，极深紫外光(EUV)的光刻胶层从7nm开始也慢慢得到推广，对于光刻胶层来说，随着曝光波段的减少，光刻胶层的材质也越来越软，膜厚也越来越薄。因此，在刻蚀过程中底部抗反射涂层对于光刻胶层的选择比要求也越来越高。

现有的刻蚀工艺中，底部抗反射涂层与光刻胶层的选择比在1：1～2：1之间。这样造成刻蚀后有效的光刻胶层掩膜不够，造成离子注入的效果变差，会造成PN结注入的区域扩大，从而影响半导体器件的电性和良率。因此，开发高选择性的刻蚀气体变得越来越重要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种刻蚀方法，提高了底部抗反射涂层与光刻胶层的选择比。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种刻蚀方法，所述刻蚀方法包括：

提供一待刻蚀对象，所述待刻蚀对象包括：基底、覆盖在所述基底表面的底部抗反射涂层以及设置在部分所述底部抗反射涂层表面的图形化的光刻胶层；

以所述光刻胶层为掩膜，在预设气体源下产生等离子体，对所述底部抗反射涂层进行等离子体刻蚀，去除所述基底表面未被所述光刻胶层覆盖的所述底部抗反射涂层，直至暴露出所述基底的顶部表面；

其中，在等离子体对所述底部抗反射涂层的刻蚀过程中，所述气体源形成的等离子体能够在所述光刻胶层表面形成聚合物保护层，且能够刻蚀去除所述底部抗反射涂层未被所述光刻胶层覆盖的部分。

可选的，在上述的刻蚀方法中，所述气体源包括至少两种气体，至少一种气体用于形成等离子体中在所述光刻胶层表面形成聚合物保护层的离子，至少另一种气体用于形成等离子体中对所述底部抗反射涂层进行刻蚀的离子；

所述气体源中，所有气体混合后，同时通入反应器中形成等离子体。

可选的，在上述的刻蚀方法中，所述气体源包括至少N种气体，N为大于1的正整数，至少一种气体用于形成等离子体中在所述光刻胶层表面形成聚合物保护层的离子，其他种气体用于形成等离子体中对所述底部抗反射涂层进行刻蚀的离子；

所述等离子体刻蚀过程中包括多个周期，每个周期包括M个时段，同一周期中，每个时段单独对应一种气体的供气。

可选的，在上述的刻蚀方法中，同一周期中，在每个周期的第一个时段，为所述反应器提供一种在所述光刻胶层表面形成聚合物保护层离子的气体。

可选的，在上述的刻蚀方法中，所述气体源至少包括第一种气体和第二种气体，所述第一种气体用于形成等离子体中在所述光刻胶层表面形成聚合物保护层的离子，所述第二种气体用于形成等离子体中对所述底部抗反射涂层进行刻蚀的离子。

可选的，在上述的刻蚀方法中，所述第一种气体包括CH

其中，N

可选的，在上述的刻蚀方法中，所述设定阈值不小于5:1。

可选的，在上述的刻蚀方法中，所述CH

可选的，在上述的刻蚀方法中，所述气体源还包括第三种气体，所述第三种气体为H

可选的，在上述的刻蚀方法中，等离子体刻蚀过程中，压强为20Mt-100Mt，射频频率为2MHz-60MHz。

根据上述描述可知，本发明实施例提供的刻蚀方法中，在等离子体对底部抗反射涂层的刻蚀过程中，以光刻胶层为掩膜，在预设气体源下产生等离子体，该等离子体能够在光刻胶层表面形成聚合物保护层，且在对底部抗反射涂层进行等离子体刻蚀时，能够去除基底表面未被光刻胶层覆盖的底部抗反射涂层，且保证光刻胶层不被等离子体刻蚀，由此可见，所述等离子体可以提高底部抗反射涂层与光刻胶层的选择比。

进一步的，本申请提供的刻蚀方法提高了底部抗反射涂层与光刻胶层的选择比，能够避免光刻胶层被刻蚀，光刻胶层掩膜效果好，保证了底部抗反射涂层形成窗口区的尺寸精确性，进而保证了后续基于该窗口区形成的P/N注入区的尺寸精确性，保证了最终形成的半导体器件的电性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1-图2为本发明实施例提供的一种刻蚀方法的各步骤的结构示意图；

图3-图7为本发明实施例提供的在显微镜下N

图8为本发明提供的一种低选择比的刻蚀工艺图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

正如背景技术中描述的，现有的刻蚀工艺中，底部抗反射涂层与光刻胶层的选择比在1：1～2：1之间。这样造成刻蚀后有效的光刻胶层掩膜不够，造成离子注入的效果变差，会造成PN结注入的区域扩大，从而影响半导体器件的电性和良率。因此，开发高选择性的刻蚀气体变得越来越重要。

为了解决上述问题，本发明提供了一种刻蚀方法，在等离子体对底部抗反射涂层的刻蚀过程中，以光刻胶层为掩膜，在预设气体源下产生等离子体，该等离子体能够在光刻胶层表面形成聚合物保护层，且在对底部抗反射涂层进行等离子体刻蚀时，能够去除基底表面未被光刻胶层覆盖的底部抗反射涂层，且保证光刻胶层不被等离子体刻蚀，从而提高了底部抗反射涂层与光刻胶层的选择比。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参考图1-图2，图1-图2为本发明实施例提供的一种刻蚀方法的各步骤的结构示意图。该刻蚀方法包括：

请参考图1，提供一待刻蚀对象，所述待刻蚀对象包括：基底11、覆盖在所述基底11表面的底部抗反射涂层12以及设置在部分所述底部抗反射涂层12表面的图形化的光刻胶层13。

其中，所述基底11可以为鳍式场效应晶体管，基底11上具有多个鳍结构(如图1中梯形结构)，其他方式中，基底11还可以为平板半导体结构。需要通过掩膜窗口进行离子注入的半导体结构均适用于本发明技术方案，不局限于为鳍式场效应晶体管。

在本实施例中，可以采用沉积工艺将底部抗反射涂层12沉积在基底11上，并在所述底部抗反射涂层12上涂覆光刻胶层13。可以通过曝光显影工艺形成图形化的光刻胶层13。

在本实施例中，所述光刻胶层13的波段为248nm或者波段为193nm。

请参考图2，以所述光刻胶层13为掩膜，在预设气体源下产生等离子体，对所述底部抗反射涂层12进行等离子体刻蚀，去除所述基底11表面未被所述光刻胶层13覆盖的所述底部抗反射涂层12，直至暴露出所述基底11的顶部表面；其中，在等离子体对所述底部抗反射涂层12的刻蚀过程中，所述气体源形成的等离子体能够在所述光刻胶层13表面形成聚合物保护层，且能够刻蚀去除所述底部抗反射涂层12未被所述光刻胶层13覆盖的部分。

本发明实施例涉及干法刻蚀和湿法刻蚀领域，以干法刻蚀为例进行说明。

一种方式中，所述气体源包括至少两种气体，至少一种气体用于形成等离子体中在所述光刻胶层13表面形成聚合物保护层的离子，至少另一种气体用于形成等离子体中对所述底部抗反射涂层12进行刻蚀的离子；所述气体源中，所有气体混合后，同时通入反应器中形成等离子体。

例如，所述气体源可以为N

另一种方式中，所述气体源包括至少N种气体，N为大于1的正整数，至少一种气体用于形成等离子体中在所述光刻胶层13表面形成聚合物保护层的离子，其他种气体用于形成等离子体中对所述底部抗反射涂层12进行刻蚀的离子；所述等离子体刻蚀过程中包括多个周期，每个周期包括M个时段，同一周期中，每个时段单独对应一种气体的供气。M为大于1的正整数，M与N可以相等。

例如，所述气体源可以为3种气体，分别为N

需要说明的是，所有气体可以同时混合提供，也可以是脉冲式的提供，供气速度可以根据实际需要进行调节，如果所有气体混合通入，可以先第一速度然后第二速度，第二速度可以小于第二速度，同样，如果不同的气体分时通入，每种气体的供气速度也可以改变。

其中，同一周期中，在每个周期的第一个时段，为所述反应器提供一种在所述光刻胶层13表面形成聚合物保护层离子的气体。所述气体可以为CH

同一周期中，第二个时段，为所述反应器提供一种可以形成对所述底部抗反射涂层12进行刻蚀的离子的气体。所述气体可以为N

同一周期中，第三个时段，为所述反应器提供一种可以提高等离子体刻蚀速度的气体。所述气体可以为H

本发明实施例中，所述气体源至少包括第一种气体和第二种气体，所述第一种气体用于形成等离子体中在所述光刻胶层13表面形成聚合物保护层的离子，所述第二种气体用于形成等离子体中对所述底部抗反射涂层12进行刻蚀的离子。

具体的，所述第一种气体包括CH

其中，N

需要说明的是，气体源形成的等离子体在底部抗反射涂层12和光刻胶层13都形成了聚合物，由于底部抗反射涂层12和光刻胶层13的分子结构不同，在底部抗反射涂层12形成的聚合物附着性较差，容易被刻蚀掉，而光刻胶层13表的聚合物具有较好的附着性，不易被刻蚀，故可以作为保护层，所以能够提高底部抗反射涂层与光刻胶层的刻蚀选择比。

本发明实施例中，所述设定阈值不小于5:1。

当N

参考图3-图7，图3-图7为本发明实施例提供的在显微镜下N

本发明实施例中，以N

本发明实施例中，所述CH

如图3所示，在N

如图4所示，在N

如图5所示，在N

如图6所示，在N

如图7所示，在N

由图3-图7可以看出，当N

需要说明的是，N

如果需要较大的刻蚀选择比，可以通过调节N

如果需要较小的刻蚀选择比，调节N

其中，在等离子体刻蚀过程中，压强为20Mt-100Mt，射频频率为2MHz-60MHz。在本发明实施例中，可以设置压强参数为60Mt，射频频率为30MHz。具体参数可以取决于待刻蚀的光刻胶层和底部抗反射涂层的材料，本发明实施例对此不做具体限定。

常规的刻蚀工艺中，以N

在本发明方案中，以N

本发明实施例中，所述气体源还包括第三种气体，所述第三种气体为H

需要说明的是，在等离子体刻蚀过程中，可以先将CH

根据上述描述可知，本发明实施例提供的刻蚀方法中，在等离子体对底部抗反射涂层的刻蚀过程中，以光刻胶层为掩膜，在预设气体源下产生等离子体，该等离子体能够在光刻胶层表面形成聚合物保护层，且在对底部抗反射涂层进行等离子体刻蚀时，能够去除基底表面未被光刻胶层覆盖的底部抗反射涂层，且保证光刻胶层不被等离子体刻蚀，从而提高了底部抗反射涂层与光刻胶层的选择比。

本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。