專利名稱：一種90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溝槽刻蝕方法，特別是涉及采用不同犧牲層材料的90nm聚合物溝槽刻蝕與130nm輕化學(xué)物質(zhì)溝槽刻蝕混合生產(chǎn)的方法。
背景技術(shù)：
刻蝕是集成電路制造中的關(guān)鍵工藝之一，而且刻蝕設(shè)備的投資在整個(gè)芯片廠的設(shè)備投資中占有很大的比重，可以達(dá)到10％以上。因此如何提高單位設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率和使用率也是生產(chǎn)廠追求的目標(biāo)。
在半導(dǎo)體器件越來(lái)越微小化的過(guò)程中有兩種成熟的物質(zhì)作為犧牲層材料用于溝槽刻蝕前通孔的填充，一種是用作刻蝕阻擋層的有機(jī)的底層抗反射涂層(Bottom Anti-Reflective Coating，BARC)，另一種是用于犧牲層光吸收材料(Sacrificed Light Absorbing Material，SLAM)工藝的紫外光吸收氧化物(Deep Ultra Violet Light Absorbing Oxide，DUO)物質(zhì)。130nm技術(shù)采用BARC作為犧牲層材料并采用輕化學(xué)刻蝕方法進(jìn)行溝槽刻蝕已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)；而90nm聚合物溝槽刻蝕方法使用了DUO作為犧牲層材料，其作用和BARC一樣是保護(hù)犧牲材料，而且還有一個(gè)更顯著的特點(diǎn)是它的刻蝕速率和介電層的刻蝕速率很接近，可以形成比較好的溝槽輪廓，因此其刻蝕性能得到了發(fā)展。
其中輕化學(xué)物質(zhì)刻蝕(lean chemical etch recipe)是所用刻蝕反應(yīng)氣體中碳和氟的比例比較低，其特點(diǎn)是對(duì)不同的介質(zhì)刻蝕選擇性較差，比較不容易產(chǎn)生刻蝕缺陷；而聚合物刻蝕方法(polymerized chemical trench etchrecipe)是所用反應(yīng)氣體中碳和氟的比例比較高，其特點(diǎn)是能提高DUO對(duì)氧化物(oxide)的刻蝕選擇比。
通常，兩種工藝所用的材料的不同和刻蝕氣體不同在同一反應(yīng)腔里反應(yīng)，可能因?yàn)榉磻?yīng)產(chǎn)物的相互影響而產(chǎn)生刻蝕缺陷，從而影響產(chǎn)品的優(yōu)良率。
本發(fā)明提出了具有不同犧牲層材料的90nm聚合物溝槽刻蝕和130nm輕化學(xué)物質(zhì)溝槽刻蝕工藝混合生產(chǎn)的方法。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的是在同一機(jī)臺(tái)或同一刻蝕反應(yīng)腔中進(jìn)行具有不同犧牲層材料的90nm聚合溝槽刻蝕和130nm輕化學(xué)物質(zhì)溝槽刻蝕的混合生產(chǎn)，不影響130nm晶片的產(chǎn)品的性能，以提高單位機(jī)臺(tái)的產(chǎn)能。
根據(jù)本發(fā)明的一種90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)的方法，包括90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕，其特征在于，90nm溝槽刻蝕與130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)。
90nm溝槽刻蝕與30nm溝槽刻蝕在同一個(gè)機(jī)臺(tái)或同一個(gè)反應(yīng)腔中進(jìn)行?？梢允?0nm溝槽刻蝕在130nm溝槽刻蝕之后進(jìn)行，也可以是90nm溝槽刻蝕在130nm溝槽刻蝕之前進(jìn)行。
其中130nm溝槽刻蝕采用輕化學(xué)物質(zhì)刻蝕，用底層抗反射涂層(BottomAnti-reflective Coating，BARC)作為溝槽刻蝕前的犧牲層材料；而90nm溝槽刻蝕采用聚合刻蝕方法，用無(wú)機(jī)深紫外吸收氧化物(Deep Ultra VioletLight Absorbing Oxide，DUO)作為溝槽刻蝕前的犧牲層材料。
根據(jù)本發(fā)明的90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕的混合生產(chǎn)方法，對(duì)130nm溝槽刻蝕晶片的優(yōu)良率和電性能沒(méi)有影響。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是90nm刻蝕采用無(wú)機(jī)DUO犧牲層材料，由于其刻蝕速率和介電層的刻蝕速率很接近，對(duì)刻蝕工藝可以形成較好的溝槽輪廓。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是90nm刻蝕采用聚合刻蝕工藝，可提高DUO對(duì)SiO2的刻蝕選擇性。90nm和130nm刻蝕混合生產(chǎn)，提高了機(jī)臺(tái)的產(chǎn)能，而且對(duì)130nm晶片的良率和電性能沒(méi)有影響。
本發(fā)明還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，90nm和130nm的混合工藝，在同一個(gè)反應(yīng)腔里既可以生成90nm的產(chǎn)品又可以用來(lái)生產(chǎn)130nm的產(chǎn)品，可以為生產(chǎn)時(shí)優(yōu)化機(jī)臺(tái)的安排提供便利，也可以減少當(dāng)90nm產(chǎn)品產(chǎn)量很少或還處于試生產(chǎn)階段時(shí)的設(shè)備投入。


圖1是90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)時(shí)對(duì)130nm晶片進(jìn)行在線缺陷掃描結(jié)果。
圖2是90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)時(shí)對(duì)130nm晶片優(yōu)良率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
圖3是90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)時(shí)對(duì)130nm晶片的電性驗(yàn)收測(cè)試中Vc(通孔鏈的平均電阻)結(jié)果。
圖4是90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)時(shí)對(duì)130nm晶片的電性驗(yàn)收測(cè)試中Vk(Kelvin通孔的電阻)結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明，將90nm溝槽刻蝕與130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)；即90nm溝槽刻蝕與30nm溝槽刻蝕在同一個(gè)機(jī)臺(tái)或同一個(gè)反應(yīng)腔中進(jìn)行?？梢允?0nm刻蝕在130nm刻蝕之后進(jìn)行，也可以是90nm刻蝕在130nm刻蝕之前進(jìn)行。
其中130nm溝槽刻蝕采用輕化學(xué)物質(zhì)刻蝕，用底層抗反射涂層(BottomAnti-reflective Coating，BARC)作為溝槽刻蝕前的犧牲層材料；而90nm溝槽刻蝕采用聚合刻蝕方法，用無(wú)機(jī)深紫外吸收氧化物(Deep Ultra VioletLight Absorbing Oxide，DUO)作為溝槽刻蝕前的犧牲層材料。
根據(jù)本發(fā)明的90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕的混合生產(chǎn)方法，對(duì)130nm溝槽刻蝕晶片的優(yōu)良率和電性能沒(méi)有影響。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
本發(fā)明的130nm溝槽刻蝕工藝是比較成熟的，因此主要考察了90nm聚合溝槽刻蝕和130nm輕化學(xué)物質(zhì)溝槽刻蝕的混合生產(chǎn)對(duì)130nm溝槽刻蝕晶片的優(yōu)良率和電性能的影響。
首先將130nm溝槽刻蝕工藝晶片分成三組實(shí)施例1(BL)是90nm聚合物溝槽刻蝕和130nm輕化學(xué)物質(zhì)溝槽刻蝕在同一個(gè)刻蝕反應(yīng)腔中混合生產(chǎn)，其中130nm晶片加工是在90nm晶片加工之前進(jìn)行。
實(shí)施例2(S1)是90nm聚合物溝槽刻蝕和130nm輕化學(xué)物質(zhì)溝槽刻蝕在同一個(gè)刻蝕反應(yīng)腔中混合生產(chǎn)，其中130nm晶片加工是在90nm晶片加工之后進(jìn)行。
比較例(S2)是在沒(méi)有進(jìn)行90nm晶片加工的另外一個(gè)刻蝕反應(yīng)腔中進(jìn)行130nm輕化學(xué)物質(zhì)溝槽刻蝕。
然后對(duì)以上三組晶片的加工進(jìn)行在線缺陷掃描，其結(jié)果如圖1所示，圖中圓形盤為加工后的晶片，其中的類似叉形的不規(guī)則點(diǎn)表示缺陷(注其中實(shí)施例1的結(jié)果中方圓形點(diǎn)是經(jīng)過(guò)了缺陷原因分析留下的痕跡，可不予考慮)。
從圖1的缺陷掃描結(jié)果中可以看出不同方式加工的三批晶片的缺陷情況非常接近，而且均在可接受范圍，說(shuō)明90nm聚合物溝槽刻蝕和130nm輕化學(xué)物質(zhì)溝槽刻蝕混合進(jìn)行生產(chǎn)沒(méi)有產(chǎn)生使130nm晶片的缺陷增加的不良影響。
其次，對(duì)以上三批晶片分別進(jìn)行了優(yōu)良率(YIELD)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，其結(jié)果如圖2所示。圖中橫坐標(biāo)表示三個(gè)實(shí)施例，縱坐標(biāo)表示每一個(gè)實(shí)施例的優(yōu)良率分布和標(biāo)準(zhǔn)方差分布。
根據(jù)優(yōu)良率的平均值和標(biāo)準(zhǔn)方差經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)方法的計(jì)算，可以得知其結(jié)果是可比的。
三批晶片進(jìn)行了電性驗(yàn)收測(cè)試(Wafer Acceptance Test，WAT)也表明兩種不同工藝的混合不會(huì)影響WAT的結(jié)果。將兩個(gè)最具代表性的參數(shù)Vc(通孔鏈的平均電阻)和Vk(Kelvin通孔的電阻)拿來(lái)作比較。
Vc結(jié)果如圖3所示，其中橫坐標(biāo)表示Vc(通孔鏈的平均電阻)，縱坐標(biāo)表示Vc(通孔鏈的平均電阻)的韋伯分布。
Vk結(jié)果如圖4所示，其中橫坐標(biāo)表示Vk(Kelvin通孔的電阻)，縱坐標(biāo)表示Vk(Kelvin通孔的電阻)的韋伯分布。
從圖3中可以看出，實(shí)施例1、實(shí)施例2、比較例的通孔鏈的平均電阻分布范圍在0.24歐姆/通孔(OHM/VIA)，分布比例基本重合，說(shuō)明結(jié)果是可比。
從圖4中可以看出，實(shí)施例1、實(shí)施例2、比較例的Kelvin通孔的電阻分布范圍在0.56歐姆/通孔(OHM/VIA)，分布比例基本重合，說(shuō)明結(jié)果是可比。
因此，在90nm聚合物刻蝕之前和之后及未進(jìn)行90nm聚合物刻蝕時(shí)的130nm刻蝕的批量加工結(jié)果其WAT測(cè)試合格。證明90nm聚合物刻蝕方法與130nm刻蝕方法用在同一機(jī)臺(tái)的同一刻蝕反應(yīng)腔中混合生產(chǎn)是可行的，其結(jié)果提高了產(chǎn)能，降低了生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.一種90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)的方法，包括90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕，其特征在于，90nm溝槽刻蝕與130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求所述的90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)的方法，其特征在于，所述的90nm與130nm刻蝕是在同一個(gè)機(jī)臺(tái)或同一個(gè)刻蝕反應(yīng)腔中進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)的方法，其特征在于，所述的90nm刻蝕可以在130nm刻蝕之后進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)的方法，其特征在于，所述的90nm刻蝕可以在130nm刻蝕之前進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)的方法，其特征在于，所述的130nm刻蝕工藝采用輕化學(xué)物質(zhì)刻蝕。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)的方法，其特征在于，所述的130nm溝槽刻蝕，采用BARC(Bottomanti reflective coating)作為溝槽刻蝕前的犧牲層材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)的方法，其特征在于，所述的90nm溝槽刻蝕采用聚合物刻蝕方法。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)的方法，其特征在于，所述的90nm溝槽刻蝕，其犧牲層材料采用DUO(Deep ultra violet light absorbing oxide)材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)的方法，其特征在于，所述的90nm和130nm溝槽刻蝕的混合生產(chǎn)對(duì)130nm晶片的優(yōu)良率和電性能沒(méi)有影響。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種90nm溝槽刻蝕和130nm溝槽刻蝕混合生產(chǎn)的方法，即90nm溝槽刻蝕與130nm溝槽刻蝕在同一個(gè)刻蝕反應(yīng)腔混合生產(chǎn)的方法。其中90nm采用DUO作為犧牲層材料，采用聚合物刻蝕方法，而130nm采用BARC作為犧牲層材料，采用輕化學(xué)刻蝕方法。將此兩種工藝混合加工對(duì)130nm晶片的優(yōu)良率和電性能沒(méi)有影響。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1877794SQ20051002649
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月6日
發(fā)明者沈滿華, 鄭蓮晃 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司