15－50纳米线宽多晶硅栅的刻蚀方法

摘要

一种纳米线宽多晶硅栅的刻蚀方法，主要步骤为：(1)采用电子束光刻或光学光刻结合胶的灰化处理工艺和硬掩膜修整技术，获得15－50纳米线宽的硬SiO₂掩膜图形；(2)以SiO₂作硬掩膜，利用CF₄、Cl₂、HBr、O₂等气体，采用4步反应离子刻蚀工艺，可以获得陡直的多晶硅栅刻蚀剖面。多晶硅栅对其下的SiO₂栅介质的刻蚀选择比远大于500∶1，对物理厚度为1.3纳米的SiO₂栅介质无损伤。

主权项

1.一种纳米线宽多晶硅栅的反应离子刻蚀方法，制出的栅宽为15-50纳米，其主要步骤为：步骤1：在多晶硅膜上形成15-50纳米线宽的SiO2硬掩膜图形a)在超薄栅介质上淀积多晶硅膜，然后淀积正硅酸乙酯热分解SiO2薄膜；b)用准分子激光或电子束曝光，光刻形成胶栅图形；c)胶的灰化，用氧等离子体对胶进行各向同性的刻蚀，射频功率30-100瓦，工作压力200-800mτ，反应气体氧气，流量20-80sccm，稀释气体氦气，流量30-120sccm，电极间距1-2厘米，电极温度30-40℃；d)用CF4气体氟化和烘烤；e)各向异性地反应离子刻蚀正硅酸乙酯热分解SiO2薄膜；采用的刻蚀气体为四氟化碳氟里昂-14/三氟甲烷/氩气，CF4流量6-30sccm，CHF3流量20-150sccm，Ar流量150-360sccm，工作压力100-300mτ，射频功率200-400瓦，电极间距1-2厘米，电极温度0℃。f)用湿法化学去胶和清洗；于120℃，用体积比为H2SO4∶H2O2＝4-6∶1的溶液去胶，时间10分钟；同一溶液清洗；于60℃用体积比为NH4OH∶H2O2∶H2O＝0.7-0.9∶1∶4-6的溶液清洗5分钟；热N2气氛中甩干；g)室温下湿法化学腐蚀，腐蚀液为40％的氢氟酸/异丙醇/H2O＝0.4-0.6％∶0.01-0.04％∶1，达到要求的15-50纳米线宽TEOS SiO2硬掩膜图形止；步骤2：采用CF4腐蚀气体去除多晶硅表面的自然氧化物，CF4气体流量50-150sccm，功率250-350瓦，工作压力650-850mτ，电极间距0.7-1.0厘米，电极温度30-40℃；步骤3：主刻蚀-1，采用Cl2/HBr混合气体，刻蚀掉多晶硅总厚度的80-90％；其中Cl2/HBr＝60-100sccm/30-50sccm，射频功率250-350瓦，工作压力200-300mτ；步骤4：主刻蚀-2，采用Cl2/HBr/O2混合气体，刻蚀至终点触发止；Cl2/HBr/O2＝60-80sccm/45-65sccm/2.5-3.5sccm，射频功率120-140瓦，工作压力240-280mτ；步骤5：过刻蚀，采用Cl2/HBr/O2＝40-80sccm/70-120sccm/2.5-3.5sccm混合气体，射频功率120-140瓦，工作压力240-280mτ。