相变材料层的光刻方法与流程

本发明涉及半导体集成电路制造领域，尤其涉及一种相变材料层的光刻方法。

背景技术：

1、在半导体集成电路的制造中，尤其是在相变存储器的制造中，对gst(相变材料)层的光刻的要求越来越高。如图4所示，在现有技术中，gst层91的蚀刻通常要在gst层91上依次形成tin(氮化钛)层92，sin(氮化硅)层93，碳hm(掩模)层94，sio2(二氧化硅)层97，arc层(抗反射层)95，以及pr(光阻)层96，从而形成积层体900。然后对pr层96进行光刻，从而形成图案化pr层。再通过图案化pr层依次对arc层95，sio2层97，碳hm层94，sin层93，tin层92以及gst层91进行刻蚀，从而形成图案化gst层。

2、其中，arc层95的作用是，在光刻工艺中吸收反射光，提高光刻精度。sio2层97的作用是，在碳hm层94的蚀刻工艺中作为掩模。因为pr层96和arc层95都比较软，无法作为碳hm层94的蚀刻工艺中的掩模，所以必须在arc层95下形成一层sio2层97，用sio2层97作为掩模对碳hm层94进行蚀刻。通常是采用cvd(化学气相沉积)工艺形成sio2层97，但是这样形成的sio2层97的u％(厚度均匀性)不好，这会影响光刻时的pr层96和arc层95的cd(特征尺寸)的一致性(uniformity)，从而影响最终的gst层的cd一致性。另外，在蚀刻sio2层97时会产生一些生成物，这些生成物最终会落在gst层上，造成缺陷。

3、为了解决这一问题，pct/cn2023/123136公布了一种新的积层体800，如图5所示，积层体800包括从下至上依次形成的gst层801，tin层802，sin层803，碳hm层804，shb层(sirich hard maskbottom arc，含硅抗反射层)805，以及pr层806。也就是用shb层805代替了原来的arc层95和sio2层97。shb层805可以起到抗反射的作用，并且其含有硅，硬度比较大，因此可以作为刻蚀碳hm层804的掩模进行蚀刻。这样就不用在碳hm层804上再形成sio2层了。并且，shb层805的u％比较好，因此会提高最终的gst层的cd一致性。另外，因为没有了sio2层，所以就不会出现在蚀刻sio2层时产生的生成物，也就不会落在gst层上造成缺陷。这样也减少了最终的gst层上的缺陷。

4、但是这样的积层体800也存在问题，例如，在之后的光刻工艺中，需要对pr层806进行光刻，从而形成图案化pr层816，如图6所示。然后还要对图案化pr层816进行检测，以确认图案化pr层816是否满足工艺要求。如果不能满足工艺要求，则需要进行光刻重工，即，将图案化pr层816去除，然后再重新涂布一层pr，并重新进行光刻。

5、现有技术的光刻重工方法如图7所示，首先是图案化pr层去除步骤s801，通常是采用灰化工艺(ashing)去除图案化pr层816。灰化工艺是利用氧等离子体与pr中的高分子化合物发生聚合物反应，从而生成易挥发性的反应物，最终去除pr。在原来的技术中，积层体900的pr层96下面是sio2层97，这时采用灰化工艺不会有什么问题。但是对于积层体800，其pr层806下面是shb层805，由于shb层805本身的特性，在采用灰化工艺后，会产生一些颗粒物817。如图7所示，这些颗粒物817会附着在shb层805上，这会对后面的步骤造成影响。

6、在随后进行的shb层去除步骤s802中，通常会采用刻蚀的方法去除shb层805，但是附着在shb层805上的颗粒物817会使其下方的shb层805不能被刻蚀，从而形成shb残余物815，如图9所示。

7、在随后进行的碳hm层去除步骤s803中，通常会采用灰化工艺去除碳hm层4。碳hm层4被去除之后，颗粒物817和shb残余物815会落到sin层803上，并且在经过随后进行的光刻重工步骤s804之后，颗粒物817和shb残余物815仍然会留在晶圆上，这会对产品的电性造成影响，导致产品的良率降低。

8、因此，业界亟需一种不会对产品的电性造成影响，能够提高产品良率的gst层的光刻方法。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种不会对产品的电性造成影响，能够提高产品良率的gst层的光刻方法。

2、本发明的gst层的光刻方法包括：

3、积层体形成步骤，在半导体衬底上形成积层体，所述积层体包括从下至上依次形成的相变材料层，氮化钛层，氮化硅层，第一碳掩模层，第一含硅抗反射层，以及第一光阻层；

4、光刻步骤，对所述第一光阻层进行曝光显影，形成第一图案化光阻层，并对所述第一图案化光阻层进行检测，以确认所述第一图案化光阻层是否满足工艺要求；

5、湿法光阻去除步骤，如果不满足所述工艺要求，则向所述第一图案化光阻层喷洒溶剂，从而去除所述第一图案化光阻层；

6、含硅抗反射层去除步骤，对所述第一含硅抗反射层进行蚀刻，从而去除所述第一含硅抗反射层；

7、第一碳掩模层去除步骤，采用灰化工艺，去除所述第一碳掩模层；以及

8、光刻重工步骤，在所述氮化硅层上依次形成第二碳掩模层，第二含硅抗反射层，以及第二光阻层，然后对所述第二光阻层进行曝光显影，形成第二图案化光阻层。

9、通过本发明的gst层的光刻方法，不会对产品的电性造成影响，能够提高产品良率。

技术特征：

1.一种相变材料层的光刻方法，包括：

技术总结本发明提供一种GST层的光刻方法，属于半导体集成电路制造领域。本发明的方法包括：积层体形成步骤；光刻步骤；湿法光阻去除步骤，如果不满足工艺要求，则向第一图案化光阻层喷洒溶剂，从而去除第一图案化光阻层；含硅抗反射层去除步骤，对第一含硅抗反射层进行蚀刻，从而去除第一含硅抗反射层；第一碳掩模层去除步骤，采用灰化工艺，去除第一碳掩模层；以及光刻重工步骤，在氮化硅层上依次形成第二碳掩模层，第二含硅抗反射层，以及第二光阻层，然后对第二光阻层进行曝光显影，形成第二图案化光阻层。通过本发明的方法，不会对产品的电性造成影响，能够提高产品良率。技术研发人员：陈庆鸿,邱宗钰,杜超,王志远受保护的技术使用者：北京时代全芯存储技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2