[发明专利]多层结构的顶部膜层的去除方法

说明书

本发明公开了一种多层结构的顶部膜层的去除方法，包括步骤：步骤一、在半导体衬底上形成由多层结构形成的图形结构；步骤二、在多层结构的间隔区域中形成刻蚀速率小于顶部膜层的有机保护层，有机保护层保证将顶部膜层的表面露出以及将中间被保护膜层的侧面覆盖；步骤三、采用第一次湿法刻蚀工艺去除顶部膜层；步骤四、去除有机保护层。本发明能在去除顶部膜层过程中对底部的膜层进行保护，防止多层结构的底切或倒掉。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路的制造方法，特别是涉及一种多层结构的顶部膜层的去除方法。

背景技术

在集成电路生产中，随着技术节点的推进，关键线宽尺寸的缩小，需要使用复杂的膜层结构，例如在双重图形刻蚀工艺中，使用到的牺牲层就往往在5层以上。复杂膜层在刻蚀后形成较高的高宽比图形，多层结构顶部的牺牲层需要在后续工艺中使用湿法药液去除。

但是，多层结构顶部的牺牲层和多层结构的牺牲层下方的需要保留的膜层，往往是性质类似甚至相同的膜层。在使用化学药剂去除多层膜层结构顶部剩余牺牲层的时候，由于多层结构的侧面暴露出来了，就会不可避免的刻蚀多层结构中需要被保留的膜层，导致底部需要保留的有用膜层发生底切(undercut)，甚至被完全刻蚀导致多层膜层图形倒掉。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多层结构的顶部膜层的去除方法，能在去除顶部膜层过程中对底部的膜层进行保护，防止多层结构的底切或倒掉。

为解决上述技术问题，本发明的多层结构的顶部膜层的去除方法包括如下步骤：

步骤一、在半导体衬底上形成由多层结构形成的图形结构，所述多层结构的顶部膜层为需要去除的牺牲层，所述顶部膜层底部的所述多层结构中具有至少一层和所述顶部膜层刻蚀速率接近的中间被保护膜层；所述多层结构之间为间隔区域。

步骤二、在所述间隔区域中形成有机保护层，所述有机保护层的刻蚀速率小于所述顶部膜层的刻蚀速率。

所述有机保护层保证将所述顶部膜层的表面露出，所述有机保护层的顶部表面保证高于最高的所述中间被保护膜层的顶部表面，使所述有机保护层从侧面对各所述中间被保护膜层进行保护。

步骤三、采用第一次湿法刻蚀工艺去除所述顶部膜层；在所述第一次湿法刻蚀工艺中所述有机保护层的厚度保持不变；或者，在所述第一次湿法刻蚀工艺中，所述有机保护层会消耗，在所述第一次湿法刻蚀工艺之后，剩余的所述有机保护层的顶部表面要保证高于最高的所述中间被保护膜层的顶部表面。

步骤四、去除所述有机保护层。

进一步的改进是，所述半导体衬底为硅衬底。

进一步的改进是，所述多层结构的各膜层都为介质层。

进一步的改进是，所述顶部膜层的材料包括：氧化硅，氮化硅，氮氧化硅。

进一步的改进是，所述中间被保护膜层的材料和所述顶部膜层的材料的刻蚀速率趋于相同。

进一步的改进是，所述有机保护层的材料包括光刻胶(PR)，有机介电层(OrganicDielectric Layer，ODL)。

进一步的改进是，步骤二中所述有机保护层采用涂布的方式在所述间隔区域中形成所述有机保护层。

进一步的改进是，在所述涂布工艺完成之后进行所述有机保护层的表面处理工艺，所述表面处理工艺保证使所述顶部膜层的表面露出。

进一步的改进是，所述表面处理工艺采用双氧水(DIO3)溶液进行处理。

进一步的改进是，步骤四中采用干法刻蚀工艺去除所述有机保护层。

进一步的改进是，在去除所述有机保护层之后还包括进行一次清洗工艺，用以去除所述半导体衬底表面的缺陷。