使用高選擇性硬掩模形成溝槽的方法及使用該方法的半導體器件隔離方法
2023-05-24 19:50:11 1
專利名稱：使用高選擇性硬掩模形成溝槽的方法及使用該方法的半導體器件隔離方法
技術領域：
本發明涉及一種用於製造半導體器件的方法，且更具體而言，涉及一種使用具有高選擇性的硬掩模在原位(in-situ)形成溝槽的方法及一種使用該方法的用於半導體器件的隔離方法。
背景技術：
近來，為滿足對大規模集成的需求，淺溝槽隔離(STI)方法常常用作半導體器件的器件隔離方法。對於使用STI方法的器件隔離，通常使用墊氧化物層和墊氮化物層，並使用基於光敏材料的器件隔離掩模作為蝕刻阻擋對墊氧化物層和墊氮化物層執行蝕刻。使用圖案化的墊氮化物層作為硬掩模將襯底蝕刻至特定深度以形成溝槽，該溝槽變成器件隔離區。
圖1A和1B是示出了使用常規STI方法的用於半導體器件的器件隔離方法的簡化橫截面圖。
參考圖1A，墊氧化物層12和墊氮化物層13順序地形成在襯底11上。光敏層形成於墊氮化物層13上並暴露於光及顯影形成為器件隔離掩模14。使用器件隔離掩模14作為蝕刻阻擋，在用於氧化物材料的蝕刻室(下文稱為「氧化物蝕刻室」)中順序地蝕刻墊氮化物層13和墊氧化物層12。
參考圖1B，在用於多晶矽材料的蝕刻室(下文稱為「多晶矽蝕刻室」)中，使用器件隔離掩模14作為蝕刻阻擋來蝕刻襯底11。結果形成溝槽15。用於形成溝槽15的蝕刻工藝通過將蝕刻從氧化物蝕刻室轉移到多晶矽蝕刻室來非原位(ex-situ)地執行。隨後剝離器件隔離掩模14並執行清洗工藝。
由於使用光敏材料形成溝槽15，因此，這一STI方法特別稱作基於光敏材料的阻擋STI方法。然而，由於以上兩個蝕刻工藝在非原位條件下執行，因此，製造工藝可能變得複雜。例如，常規STI方法包括四個順序的工藝，包括用於硬掩模(如墊氮化物層)的蝕刻工藝、用於溝槽的蝕刻工藝、光敏材料的剝離以及清洗工藝。由於複雜的製造工藝，總的處理時間亦可能變長。結果，可能增加製造成本。
在用於硬掩模(例如墊氧化物層或墊氮化物層)的蝕刻工藝之後，在與執行硬掩模蝕刻工藝所在的蝕刻室不同的蝕刻室處執行用於形成溝槽的蝕刻工藝，即在非原位的條件下。因此，處理時間趨於延長，常引起原生氧化物層或聚合物的產生。原生氧化物層或聚合物的產生可導致溝槽深度變化。
圖2是受損墊氮化物層的顯微圖像。圖3是墊氮化物層傾斜型面的顯微圖像。
如圖2和3中所示，因為光阻材料具有低選擇性，所以墊氮化物層更有可能受損(參考圖2中的『16』)或傾斜(參考圖3中的『17』)。
受損的墊氮化物層16和墊氮化物層的傾斜型面17可引起深度變化。結果，對於高集成的器件，可能難以將墊氮化物層用於器件隔離方法。
發明內容
因而，本發明的一個目的是提供一種用於形成溝槽的方法和一種使用該方法的用於半導體器件的隔離方法，該用於形成溝槽的方法同時減少通常由在非原位條件下執行的蝕刻工藝所引起的溝槽深度變化以及對墊氮化物層的損壞或者墊氮化物層的傾斜型面。
根據本發明的一方面，提供了一種用於在半導體器件中形成溝槽的方法，包括在襯底之上形成第一硬掩模，該第一硬掩模包括氧化物層和氮化物層；在第一硬掩模之上形成具有高選擇性的第二硬掩模；在第二硬掩模之上形成蝕刻阻擋層和抗反射塗層；在抗反射塗層之上形成光敏圖案；使用光敏圖案作為蝕刻阻擋來蝕刻抗反射塗層、蝕刻阻擋層和第二硬掩模；使用第二硬掩模作為蝕刻阻擋來蝕刻第一硬掩模和襯底以形成溝槽；以及去除第二硬掩模。
根據本發明的另一方面，提供了一種用於在半導體器件中隔離器件的方法，包括在襯底之上順序地形成墊氧化物層和墊氮化物層；在墊氮化物層之上形成無定形碳層；在無定形碳層之上順序地形成蝕刻阻擋層和抗反射塗層；在抗反射塗層之上形成光敏圖案；使用光敏圖案作為蝕刻阻擋來順序地蝕刻抗反射塗層、蝕刻阻擋層和無定形碳層；使用無定形碳層作為蝕刻阻擋來順序地蝕刻墊氮化物層、墊氧化物層和襯底以形成溝槽；去除無定形碳層；形成絕緣層以填充溝槽；以及去除墊氮化物層。
參考以下結合附圖給出的對典型實施例的描述，本發明的以上和其它目的及特徵將變得更好理解，在附圖中圖1A和1B是描述使用常規STI方法的器件隔離方法的簡化橫截面圖；圖2是當採用常規器件隔離方法時的受損墊氮化物層的顯微圖像；圖3是當採用常規器件隔離方法時的傾斜墊氮化物層的顯微圖像；圖4A至4H是描述根據本發明實施例的半導體器件隔離方法的簡化橫截面圖；以及圖5示出根據本發明實施例在原位STI方法之後所形成的結構的顯微圖像。
具體實施例方式
將參考附圖詳細描述本發明的典型實施例。
在本發明的實施例中提出一種使用原位STI方法的器件隔離方法。具體而言，所提出的原位STI方法使用具有高選擇性的硬掩模(例如無定形碳)。墊氧化物層和墊氮化物層的層疊結構稱作第一硬掩模，而且無定形碳層作為第二硬掩模形成在第一硬掩模之上。當蝕刻墊氮化物層時以及當蝕刻襯底(如基於矽的襯底)以形成溝槽時，無定形碳層充當蝕刻阻擋。當使用無定形碳層蝕刻矽襯底時，由於無定形碳層具有高選擇性，因此在形成溝槽之前不蝕刻掉無定形碳層。保留的無定形碳層減少對墊氮化物層即第一硬掩模的損壞。
下文中，將參考附圖詳細描述器件隔離方法。
圖4A至4H是描述根據本發明實施例用於半導體器件的隔離方法的簡化橫截面圖。
參考圖4A，通過執行熱氧化工藝，在襯底21之上形成墊氧化物層22。墊氧化物層22形成至範圍從約50至約300的厚度。採用化學氣相沉積(CVD)方法在墊氧化物層22之上順序地形成墊氮化物層23和無定形碳層24。墊氮化物層23的厚度範圍從約400至約800。無定形碳層24在約300℃至約600℃形成，並具有範圍從約1,000至約5,000的厚度。無定形碳層24的厚度可根據將通過蝕刻襯底21(如基於矽的襯底)而形成的溝槽的深度來變化。
在無定形碳層24之上形成厚度約200至約800的氧氮化矽層25。在無定形碳層24上執行蝕刻時，氧氮化矽層25所起到的作用在於減少由於器件隔離掩模27和抗反射塗層26的損失而造成的對無定形碳層24的蝕刻。換言之，氧氮化矽層25充當蝕刻阻擋層。上述抗反射塗層26形成在氧氮化矽層25之上，並且特別地，抗反射塗層26包括有機材料。例如，抗反射塗層26由包括碳和氫的材料形成。氧氮化矽層25是基於CVD方法形成的，而且氧氮化矽層25的厚度可根據無定形碳層24和墊氮化物層23的厚度而變化。
上述器件隔離掩模27形成在抗反射塗層26之上。更具體地，儘管未示出，在抗反射塗層26之上形成光敏材料並通過曝光和顯影工藝來圖案化。
順序地蝕刻抗反射塗層26、氧氮化矽層25、無定形碳層24、墊氮化物層23、墊氧化物層22和襯底21以形成溝槽。這些順序的蝕刻工藝在原位進行並常常稱作「原位STI工藝」。特別地，原位STI工藝是使用變壓器耦合等離子體(TCP)作為等離子體源在多晶矽蝕刻室進行的。換言之，這些順序的蝕刻工藝是在同一多晶矽蝕刻室中執行的。
下文中將提供對順序蝕刻工藝的詳細描述。
參考圖4B，使用器件隔離掩模27作為蝕刻阻擋來蝕刻抗反射塗層26。抗反射塗層26是在以下條件下進行蝕刻的約5mTorr至約40mTorr的壓力；至少兩倍於最低功率的最高功率；以及CF4/CHF3/O2的混合氣體。作為最高功率和最低功率的典型條件，最高功率的範圍可從約300W至約900W，而最低功率的範圍可從約20W至約400W。抗反射塗層26亦可以約80度或更少(如約70度至約80度)的角度加以蝕刻。標號26A表示抗反射塗層26的傾斜蝕刻型面，而標號26B表示圖案化的抗反射塗層。
當蝕刻抗反射塗層26時，混合氣體的CHF3氣體流量設置成CF4氣體流量的至少約4倍或以上，例如4倍至6倍，以設置產生大量聚合物的條件。例如，CF4氣體的流量範圍從約5sccm至約20sccm，而CHF3氣體的流量範圍從約20sccm至約120sccm。O2氣體的流量為約0sccm至約20sccm。在該條件下，抗反射塗層26可具有傾斜的蝕刻型面26A。
參考圖4C，氧氮化矽層25是在以下條件下進行蝕刻的約5mTorr至約40mTorr的壓力；2倍至3倍於最低功率的最高功率；以及CF4/CH2F2或者CF4/CHF3的混合氣體。作為最高功率和最低功率的典型條件，最高功率的範圍可從約300W至約900W，而最低功率的範圍可從約20W至約400W。特別地執行對氧氮化矽層25的蝕刻，以使得氧氮化矽層25以約80度或更少(如約70度至約80度)的角度加以蝕刻，從而氧氮化矽層25的蝕刻型面最大限度地傾斜。
對於氧氮化矽層25的蝕刻，將CH2F2或CHF3氣體流量保持為CF4氣體流量的至少2倍或以上，以實現最大傾斜的蝕刻型面。例如，CF4氣體的流量範圍可從約5sccm至約40sccm；CH2F2氣體的流量範圍可從約10sccm至約80sccm；而CHF3氣體的流量範圍可從約10sccm至約120sccm。標號25A和25B分別表示氧氮化矽層25的傾斜蝕刻型面和圖案化的氧氮化矽層。
當完成氧氮化矽層25的蝕刻時，幾乎去除了器件隔離掩模27。標號27A表示在蝕刻無定形碳層24時去除的剩餘器件隔離掩模。
使抗反射塗層26和氧氮化矽層25傾斜的原因是為了以微小化的圖案形成溝槽。作為參考，為了獲得溝槽的預期形狀和深度，無定形碳層24和墊氮化物層23將蝕刻成具有垂直的蝕刻型面。
參考圖4D，無定形碳層24是在以下具體條件下使用混合氣體進行蝕刻的約20mTorr或更少的壓力(如範圍從約3mTorr至約20mTorr)；約300W至約800W的最高功率；以及約100W至約500W的最低功率。混合氣體選自於N2/O2、N2/O2/HBr/Cl2和N2/H2/CHF3。在這一點，N2氣體和O2氣體各自具有範圍從約50sccm至約200sccm的流量；HBr氣體、Cl2氣體和CHF3氣體各自具有範圍從約10sccm至約100sccm的流量；而H2氣體具有範圍從約50sccm至約200sccm的流量。如上所述，蝕刻無定形碳層24以具有以約89度或更大(如約89度至約90度之間的範圍)的角度傾斜的蝕刻型面24A。換言之，蝕刻型面24A基本上是垂直的。標號24B表示圖案化的無定形碳層，即第二硬掩模。
在無定形碳層24的蝕刻之後，剩餘的器件隔離掩模27A和圖案化的抗反射塗層26B不再保留，但是圖案化的氧氮化矽層25B保留有小的厚度。標號25C表示在圖案化的無定形碳層24B之上的氧氮化矽層25的剩餘部分。
形成在抗反射塗層26之下的氧氮化矽層25在無定形碳24的蝕刻期間保護無定形碳層24的上表面免受蝕刻。作為參考，當蝕刻抗反射塗層26時，器件隔離掩模27的一部分被蝕刻掉，並且如果在沒有氧氮化矽層25的情況下使用剩餘的器件隔離掩模27A和圖案化的抗反射塗層26B作為蝕刻阻擋來蝕刻無定形碳層24，則剩餘的器件隔離掩模27A和圖案化的抗反射塗層26B被同時去除，原因是剩餘的器件隔離掩模27A和圖案化的抗反射塗層26B對於無定形碳層24不具有特定的選擇性。結果，常常損壞無定形碳層24。但是，即使剩餘的器件隔離掩模27A和圖案化的抗反射塗層26B被蝕刻掉了，形成在無定形碳層24與抗反射塗層26之間的氧氮化矽層25也可減少對無定形碳層24的損壞，原因是氧氮化矽層25對於無定形碳層24具有選擇性。
參考圖4E，墊氮化物層23是使用圖案化的無定形碳層24B作為硬掩模在以下特定條件下進行蝕刻的約20mTorr或更少的壓力(如範圍從約3mTorr至約20mTorr)；兩者均以範圍約300W至約800W的相似水平施加的最高功率和最低功率；以及從CF4、CH2F2、O2、He及其混合中選擇的氣體。在這一點，蝕刻墊氮化物層23以具有蝕刻型面23A，該蝕刻型面基本上是垂直的，其角度範圍約為89度或更大(如在約89度至約90度的範圍中)。標號23B表示在以上蝕刻工藝之後的圖案化的墊氮化物層。
使用從前述組合中選擇的氣體，減少了聚合物的產生，並且因此墊氮化物層23可具有垂直的蝕刻型面。由於使用具有高選擇性的圖案化的無定形碳層24B作為蝕刻阻擋(即第二硬掩模)用於蝕刻墊氮化物層23，因此墊氮化物層23可具有垂直的蝕刻型面23A。
在墊氮化物層23的蝕刻期間，在圖案化的無定形碳層24之上的剩餘氧氮化矽層25C比墊氮化物層23具有更小的厚度，並且因此在蝕刻墊氮化物層23的同時去除剩餘的氧氮化矽層25C。
特別地，在墊氮化物層23上執行過蝕刻工藝以去除墊氮化物層23。特別地，執行過蝕刻工藝，直到襯底21蝕刻至範圍從約100至約200的深度L。更詳細地，由於過蝕刻墊氮化物層23，因而蝕刻墊氧化物層22，而且由於蝕刻墊氧化物層22而暴露的襯底21的部分亦蝕刻至上述深度L(即約100至約200)。標號22A表示在以上過蝕刻工藝之後的圖案化的墊氧化物層。
參考圖4F，使用在過蝕刻工藝之後剩餘的圖案化的無定形碳層24B作為蝕刻阻擋，襯底21的暴露部分蝕刻至範圍從約2,000至約3,000的預定深度。結果，形成上述溝槽28。形成溝槽28的這一蝕刻工藝特別地稱作「矽溝槽蝕刻工藝」。
針對矽溝槽蝕刻工藝，使用從Cl2/O2、HBr/O2和Hgr/Cl2/O2中選擇的混合氣體，而且在矽溝槽蝕刻工藝期間，可根據溝槽28的斜坡28A的形狀來調節壓力、最高功率、最低功率、氣體流速。在幾乎所有情況下，由於圖案化的無定形碳層24B具有高選擇性，因此圖案化的墊氮化物層23B不易受損。
換句話說，即使矽溝槽蝕刻工藝的工藝條件變化，圖案化的無定形碳層24B對於從Cl2/O2、HBr/O2和HBr/Cl2/O2中選擇的混合氣體也具有高選擇性。因此，圖案化的無定形碳層24B保留直到形成溝槽28為止，並且作為結果，圖案化的墊氮化物層23B不易損壞，而且可減少墊氮化物層23的蝕刻型面23A的變化。
例如，矽溝槽蝕刻工藝是在以下條件下進行的約20mTorr或更少的壓力(如範圍從約3mTorr至約20mTorr)；約300W至約800W的最高功率；約100W至約400W的最低功率；具有範圍從約50sccm至約200sccm流量的O2氣體；具有範圍從約10sccm至約100sccm流量的HBr氣體；具有範圍從約10sccm至約100sccm流量的Cl2氣體。在該條件下，圖案化的無定形碳層24B具有高選擇性。即使矽溝槽蝕刻工藝是通過改變壓力、最高功率、最低功率和蝕刻氣體流量來執行的，圖案化的無定形碳層24B仍然具有高選擇性。
參考圖4G，在形成溝槽28之後執行清洗工藝以去除剩餘的圖案化的無定形碳層24B。清洗工藝可以在直至形成溝槽28的順序工藝所在的同一室中原位地加以執行或者可在不同室中非原位地加以執行。清洗工藝亦使用如下等離子體，該等離子體單獨地利用O2氣體或者利用從O2/N2、N2/H2和O2/CF4中選擇的混合氣體。
在去除圖案化的無定形碳層24B之後，原位STI工藝完成。
參考圖4H，形成絕緣層29以填充溝槽28。下文中，絕緣層29將稱為「間隙填充絕緣層」。然後，在間隙填充絕緣層29上執行化學機械拋光(CMP)工藝以便隔離。然後執行剝離工藝，以去除圖案化的墊氮化物層23B。作為這些順序工藝的結果，形成溝槽型器件隔離結構。間隙填充絕緣層29包括高密度等離子體氧化物，並且剝離工藝是使用磷酸(H3PO4)溶液來進行的。
圖5是根據本發明實施例在原位STI方法之後作為結果的結構的顯微圖像。在此，相同的標號指示圖4A到4H中描述的相同元素。
在形成溝槽之後，無定形碳層24保留，並且墊氮化物層23因此不易受損。墊氮化物層23的蝕刻型面23A也是基本上垂直的。
在本發明實施例的基礎上，用於為器件隔離形成溝槽(即原位STI方法)的蝕刻工藝包括順序蝕刻抗反射塗層26、氧氮化矽層25、無定形碳層24、墊氮化物層23、墊氧化物層22和將形成溝槽28的襯底21的部分。原位執行這些順序蝕刻工藝。特別地，原位STI方法是使用TCP作為等離子體源在多晶矽蝕刻器執行的，而且這些順序蝕刻工藝是在同一多晶矽蝕刻室中順序執行的。
原位蝕刻減少了執行相關工藝的時間延遲，並且因此不產生原生氧化物層和聚合物，進一步造成溝槽深度沒有變化。同樣，使用無定形碳層作為硬掩模的原位STI方法使得有可能減少對墊氮化物層的損壞以及墊氮化物層傾斜蝕刻型面的產生，這二者常常是由用作蝕刻掩模的光敏材料的低選擇性而引起的。
如上所述，溝槽一般通過執行四個順序工藝而獲得，包括蝕刻墊氮化物層、形成溝槽、剝離光敏材料以及清洗殘留物。相比之下，根據本發明的溝槽可通過簡化的工藝來獲得，包括使用無定形碳層作為硬掩模的原位STI工藝以及清洗工藝。簡化的工藝縮短了周轉時間(TAT)，有助於成本降低。
根據本發明典型實施例的原位STI方法可克服使用標準光敏材料作為蝕刻掩模的常規STI方法的局限性。也就是說，有可能減少臨界尺度和深度的變化、對墊氮化物層的損壞以及墊氮化物層的傾斜蝕刻型面。結果，原位STI方法可實施至50nm級的半導體技術。
本申請包含與2005年11月12日提交的韓國專利申請第KR 2005-0108315號相關的主題內容，通過引用將其全部內容結合於此。
儘管已參照特定實施例描述了本發明，但是對本領域的技術人員顯而易見的是，可以在不脫離如所附權利要求限定的本發明的精神和範圍情況下對本發明進行各種改變和修改。
附圖標號列表11襯底12墊氧化物層13墊氮化物層14器件隔離掩模15溝槽16受損17傾斜21襯底22墊氧化物層23墊氮化物層23A垂直的蝕刻型面24無定形碳層24A蝕刻型面24B圖案化的無定形碳層25氮氧化矽層25B圖案化的氮氧化矽層25C剩餘的氮氧化矽層26抗反射塗層26A傾斜蝕刻型面26B圖案化的抗反射塗層27器件隔離掩模27A剩餘的器件隔離掩模28溝槽28A傾斜29間隙填充絕緣層
權利要求
1.一種用於在半導體器件中形成溝槽的方法，包括在襯底之上形成第一硬掩模，該第一硬掩模包括氧化物層和氮化物層；在所述第一硬掩模之上形成具有高選擇性的第二硬掩模；在所述第二硬掩模之上形成蝕刻阻擋層和抗反射塗層；在所述抗反射塗層之上形成光敏圖案；使用所述光敏圖案作為蝕刻阻擋，蝕刻所述抗反射塗層、所述蝕刻阻擋層和所述第二硬掩模；使用所述第二硬掩模作為蝕刻阻擋，蝕刻所述第一硬掩模和所述襯底以形成溝槽；以及去除所述第二硬掩模。
2.如權利要求1的方法，其中所述第二硬掩模包括無定形碳層。
3.如權利要求2的方法，其中對所述抗反射塗層、所述蝕刻阻擋層和所述第二硬掩模的蝕刻以及為形成所述溝槽而對所述第一硬掩模和所述襯底的蝕刻是在同一室中原位進行的。
4.如權利要求2的方法，其中對所述抗反射塗層、所述蝕刻阻擋層和所述第二硬掩模的蝕刻、為形成所述溝槽而對所述第一硬掩模和所述襯底的蝕刻以及所述第二硬掩模的去除是在同一室中原位執行的。
5.如權利要求2的方法，其中對所述抗反射塗層、所述蝕刻阻擋層和所述第二硬掩模的蝕刻以及為形成所述溝槽而對所述第一硬掩模和所述襯底的蝕刻是在同一室中原位執行的，而所述第二硬掩模的去除是在不同的室中非原位執行的。
6.如權利要求5的方法，其中所述抗反射塗層、所述蝕刻阻擋層和所述第二硬掩模的蝕刻以及所述第一硬掩模和所述襯底的蝕刻被原位執行時所在的所述室是多晶矽蝕刻室。
7.如權利要求1的方法，其中所述蝕刻阻擋層包括氧氮化矽層。
8.如權利要求1的方法，其中所述抗反射塗層、所述蝕刻阻擋層和所述第二硬掩模的蝕刻包括將所述抗反射塗層和所述蝕刻阻擋層蝕刻至具有以約80度或更少的角度傾斜的蝕刻型面。
9.如權利要求8的方法，其中所述第二硬掩模的蝕刻包括將所述第二硬掩模蝕刻至具有垂直的蝕刻型面。
10.一種用於在半導體器件中隔離器件的方法，包括在襯底之上順序地形成墊氧化物層和墊氮化物層；在所述墊氮化物層之上形成無定形碳層；在所述無定形碳層之上順序地形成蝕刻阻擋層和抗反射塗層；在所述抗反射塗層之上形成光敏圖案；使用所述光敏圖案作為蝕刻阻擋，順序地蝕刻所述抗反射塗層、所述蝕刻阻擋層和所述無定形碳層；使用所述無定形碳層作為蝕刻阻擋，順序地蝕刻所述墊氮化物層、所述墊氧化物層和所述襯底以形成溝槽；去除所述無定形碳層；形成絕緣層以填充所述溝槽；以及去除所述墊氮化物層。
11.如權利要求10的方法，其中對所述抗反射塗層、所述蝕刻阻擋層和所述無定形碳層的順序蝕刻以及為形成溝槽而對所述墊氮化物層、所述墊氧化物層和所述襯底的順序蝕刻是在同一室中原位執行的。
12.如權利要求10的方法，其中對所述抗反射塗層、所述蝕刻阻擋層和所述無定形碳層的順序蝕刻、為形成溝槽而對所述墊氮化物層、所述墊氧化物層和所述襯底的順序蝕刻以及所述無定形碳層的去除是在同一室中原位執行的。
13.如權利要求10的方法，其中對所述抗反射塗層、所述蝕刻阻擋層和所述無定形碳層的順序蝕刻以及為形成溝槽而對所述墊氮化物層、所述墊氧化物層和所述襯底的順序蝕刻是在同一室中原位執行的，而所述無定形碳層的去除是在不同的室中非原位執行的。
14.如權利要求13的方法，其中對所述抗反射塗層、所述蝕刻阻擋層和所述無定形碳層的順序蝕刻以及為形成溝槽而對所述墊氮化物層、所述墊氧化物層和所述襯底的順序蝕刻被原位執行時所在的所述室是多晶矽蝕刻室。
15.如權利要求10的方法，其中所述抗反射塗層的蝕刻包括在以下特定條件下將所述抗反射塗層蝕刻至具有以約80度或更少的角度傾斜的蝕刻型面約5mTorr至約40mTorr的壓力；至少兩倍於最低功率來施加的最高功率；以及CF4/CHF3/O2的混合氣體。
16.如權利要求15的方法，其中所述抗反射塗層的蝕刻包括使用範圍從約300W至約900W的最高功率和範圍從約20W至約400W的最低功率。
17.如權利要求15的方法，其中所述混合氣體中CHF3氣體的流量是所述混合氣體中CF4氣體的流量的至少約4倍。
18.如權利要求17的方法，其中所述CF4氣體的流量範圍從約5sccm至約20sccm；所述CHF3氣體的流量範圍從約20sccm至約120sccm；而所述O2氣體的流量範圍從約0sccm至約20sccm。
19.如權利要求10的方法，其中所述蝕刻阻擋層包括氧氮化矽層。
20.如權利要求19的方法，其中所述蝕刻阻擋層的蝕刻包括在以下特定條件下將所述蝕刻阻擋層蝕刻至具有以約80度或更少的角度傾斜的蝕刻型面約5mTorr至約40mTorr的壓力；至少約2倍至3倍於最低功率來施加的最高功率；以及選自於CF4/CHF3和CF4/CH2F2中的混合氣體。
21.如權利要求20的方法，其中所述蝕刻阻擋層的蝕刻包括使用範圍從約300W至約900W的最高功率和範圍從約20W至約400W的最低功率。
22.如權利要求20的方法，其中所述混合氣體中CH2F2氣體或CHF3氣體的流量是所述混合氣體中CF4氣體的流量的至少約2倍。
23.如權利要求22的方法，其中所述CF4氣體的流量範圍從約5sccm至約40sccm；所述CH2F2氣體的流量範圍從約10sccm至約80sccm；而所述CHF3氣體的流量範圍從約10sccm至約120sccm。
24.如權利要求10的方法，其中所述無定形碳層的蝕刻包括在以下特定條件下將所述無定形碳層蝕刻至具有基本上垂直的蝕刻型面約3mTorr至約20mTorr的壓力；約300W至約800W的最高功率；約100W至約500W的最低功率；以及從N2/O2、N2/O2/HBr/Cl2和N2/H2/CHF3中選擇的混合氣體。
25.如權利要求10的方法，其中所述墊氮化物層的蝕刻包括在以下特定條件下將所述墊氮化物層蝕刻至具有基本上垂直的蝕刻型面約3mTorr至約20mTorr的壓力；約300W至約800W的最高功率；約300W至約800W的最低功率；以及從CF4、CH2F2、O2、He及其混合中選擇的氣體。
26.如權利要求25的方法，其中所述墊氮化物層的蝕刻包括過蝕刻所述墊氮化物層以便蝕刻所述墊氧化物層和所述襯底的一部分。
27.如權利要求26的方法，其中所述襯底的該部分的蝕刻包括將所述襯底的該部分蝕刻至範圍從約100至約200的厚度。
28.如權利要求10的方法，其中所述溝槽的形成包括使用從Cl2/O2、HBr/O2和HBr/Cl2/O2中選擇的混合氣體。
29.如權利要求13的方法，其中所述無定形碳層的去除包括使用等離子體，所述等離子體使用O2氣體或者從O2/N2、N2/H2和O2/CF4中選擇的混合氣體。
30.如權利要求10的方法，其中所述無定形碳層是通過在範圍從約300℃到約600℃的溫度執行化學氣相沉積(CVD)方法而形成的，其中所述無定形碳層具有範圍從約1,000至約5,000的厚度。
全文摘要
提供了一種用於使用具有高選擇性的硬掩模來形成溝槽的方法以及一種使用該方法的用於半導體器件的隔離方法。該方法包括在襯底之上形成第一硬掩模，該第一硬掩模包括氧化物層和氮化物層；在第一硬掩模之上形成具有高選擇性的第二硬掩模；在第二硬掩模之上形成蝕刻阻擋層和抗反射塗層；在抗反射塗層之上形成光敏圖案；使用光敏圖案作為蝕刻阻擋來蝕刻抗反射塗層、蝕刻阻擋層和第二硬掩模；使用第二硬掩模作為蝕刻阻擋來蝕刻第一硬掩模和襯底以形成溝槽；以及去除第二硬掩模。
文檔編號H01L21/70GK1963999SQ20061012755
公開日2007年5月16日 申請日期2006年9月12日 優先權日2005年11月12日
發明者金明玉 申請人:海力士半導體有限公司