本发明属于集成电路制造,尤其涉及一种优化半导体结构底部平整度的回刻方法。
背景技术:
1、在集成电路制造领域,刻蚀过程中,回刻(etch back)是一种广泛使用的工艺步骤,用于形成特定的结构。由于膜层沉积时以相同的厚度进行沉积,在槽等凹陷区域的填充过程中会在槽等凹陷位置形成尖角,进而影响回刻后底部的平整度。目前优化平整度的方式主要是采用化学机械研磨(cmp)进行平坦化处理,而cmp过程成本较高。如果使用光刻胶等固定膜层进行平坦化则需要调整刻蚀气体,易造成工艺波动对刻蚀效果产生影响。
2、因此,亟需一种低成本的实现回刻底部的平整度优化方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种优化半导体结构底部平整度的回刻方法。
2、本发明是这样实现的:
3、一种优化半导体结构底部平整度的回刻方法,所述方法包括以下步骤:
4、步骤一、在衬底上通过沉积刻蚀工艺形成待填充结构,在待填充结构之间以及待填充结构上层生长填充待回刻膜层,以实现包裹待填充结构。
5、步骤二、在已经生长完成的待回刻膜层上旋涂上具有流动性的平整化材料,形成平整化膜层;
6、所述具有流动性的平整化材料选择含硅的抗反射层材料si-arc;
7、步骤三、加热固化上述流动性的材料,使其最终形成平整的膜层平面。
8、步骤四、通过干法刻蚀工艺对上述平面进行刻蚀。
9、作为优选,步骤一中所述待填充结构为栅或者沟槽。
10、作为优选,步骤一中待回刻膜层的填充方式可以采用氧化扩散(diffusion)、物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)。
11、作为优选,步骤一中待回刻膜层高出待填充结构上层的厚度=(d/2)+a,d表示相邻待填充结构的间隙宽度,a>0表示厚度因子。
12、作为优选,步骤二中的含硅的抗反射层材料中硅的质量含量为10%-45%。
13、作为优选,步骤三中加热固化的温度为150℃~250℃,时间30s~90s。
14、作为优选,步骤四中干法刻蚀的工艺配方recipe采用待刻蚀材料的刻蚀工艺配方recipe。
15、作为优选,通过调整平整化材料的刻蚀速率vs-a,使得平整化材料的刻蚀速率vs-a等于待回刻材料的刻蚀速率vt;调整平整化材料的刻蚀速率vs-a的实现手段具体是:根据步骤四干法刻蚀的工艺配方recipe中的碳氟气体流量a和o2的流量b调整vs-a,调整平整化材料中si质量含量至u=(x2-x1)/500,v=(x4-x3)/500,其中x1表示使用涂有平整化材料的测试片dummy硅片测定50sccm碳氟气体时含20%si质量含量的平整化材料刻蚀速率,x2表示使用涂有平整化材料的测试片dummy硅片测定50sccm碳氟气体时含30%si质量含量的平整化材料刻蚀速率,x3表示使用涂有平整化材料的测试片dummy硅片测定50sccm o2时含20%si质量含量的平整化材料刻蚀速率,x4表示使用涂有平整化材料的测试片dummy硅片测定50sccm o2时含30%si质量含量的平整化材料刻蚀速率。
16、本发明采用旋涂si-arc来进行回刻平整度的调整,相比采用化学机械研磨来优化回刻平整度降低的工艺成本,且si-arc是光刻步骤中会使用到的材料,不需要额外的引入新材料,简单易行。
17、本发明可以通过改变旋涂si-arc的含si量来调整si-arc的致密度,进而调整si-arc和待回刻材料的选择比,具体来说,相比较于旋涂固定成分的流动性膜层含硅的抗反射层(si-arc)可以更好地优化回刻后底部的平整度,并且避免增加新的刻蚀工艺步骤,避免由于刻蚀工艺变动造成刻蚀最终形貌等刻蚀结果产生波动。
1.一种优化半导体结构底部平整度的回刻方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述方法,其特征在于步骤一中所述待填充结构为栅或者沟槽。
3.根据权利要求1所述方法,其特征在于步骤一中待回刻膜层的填充方式采用氧化扩散、物理气相沉积或化学气相沉积。
4.根据权利要求1所述方法,其特征在于步骤一中待回刻膜层高出待填充结构上层的厚度=(d/2)+a,d表示相邻待填充结构的间隙宽度,a>0表示厚度因子。
5.根据权利要求1所述方法,其特征在于步骤二中的含硅的抗反射层材料中硅的质量含量为10%-45%。
6.根据权利要求1所述方法,其特征在于步骤三中加热固化的温度为150℃~250℃,时间30s~90s。
7.根据权利要求1所述方法,其特征在于步骤四中干法刻蚀的工艺配方采用待刻蚀材料的刻蚀工艺配方。
8.根据权利要求1所述方法,其特征在于通过调整平整化材料的刻蚀速率vs-a,使得平整化材料的刻蚀速率vs-a等于待回刻材料的刻蚀速率vt。
9.根据权利要求1所述方法,其特征在于调整平整化材料的刻蚀速率vs-a的实现手段具体是:根据步骤四干法刻蚀的工艺配方中的碳氟气体流量a和o2的流量b调整vs-a,调整平整化材料中si质量含量至u=(x2-x1)/500,v=(x4-x3)/500,其中x1表示使用涂有平整化材料的测试硅片测定50sccm碳氟气体时含20%si质量含量的平整化材料刻蚀速率,x2表示使用涂有平整化材料的测试硅片测定50sccm碳氟气体时含30%si质量含量的平整化材料刻蚀速率,x3表示使用涂有平整化材料的测试硅片测定50sccm o2时含20%si质量含量的平整化材料刻蚀速率,x4表示使用涂有平整化材料的测试硅片测定50sccm o2时含30%si质量含量的平整化材料刻蚀速率。