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一種通孔刻蝕方法

文檔序號:8382407閱讀:798來源:國知局
一種通孔刻蝕方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及平板顯示裝置制造領(lǐng)域,具體涉及一種通孔的刻蝕方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著平板顯示技術(shù)的快速發(fā)展,器件的密集程度和工藝的復雜程度不斷增加,對 工藝過程的嚴格控制變得更為重要。其中,通孔作為多層金屬層間互聯(lián)W及器件有源區(qū)與 外界電路之間的連接通道,在器件結(jié)構(gòu)組成中具有重要作用。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中,常采用干法刻蝕工藝進行通孔的刻蝕。干法刻蝕包括物理干法刻蝕 和化學干法刻蝕。物理干法刻蝕是等離子體中的正離子在電場作用下加速,垂直轟擊待刻 蝕膜層表面進行刻蝕的工藝;物理干法刻蝕沿電場方向的刻蝕速率較大,是非等向性刻蝕, 可W將通孔的側(cè)壁刻蝕為斜面,使得形成在通孔上方并通過通孔與刻蝕終止層連接的膜層 能夠平滑延伸,W增加膜層的平整度,避免膜層斷裂的現(xiàn)象發(fā)生;但是,正離子轟擊的力度 大,刻蝕速率高的同時,膜層裂紋較多,容易造成刻蝕終止層的過刻蝕現(xiàn)象?;瘜W干法刻蝕 是等離子體中的自由基與待刻蝕膜層發(fā)生化學反應,進行刻蝕的工藝;化學干法刻蝕對刻 蝕終止層的損傷小,但是刻蝕速率慢,各方向刻蝕速率一致,所刻蝕的通孔側(cè)壁不能形成斜 面。
[0004] 針對上述物理干法刻蝕和化學干法刻蝕的優(yōu)缺點,現(xiàn)有技術(shù)中常采用物理干法刻 蝕與化學干法刻蝕同時進行,并在物理干法刻蝕過程中采用終點檢測裝置監(jiān)控終止層的刻 蝕狀態(tài)的刻蝕方法。雖然有終點檢測裝置監(jiān)控終止層的刻蝕狀態(tài),但是在正離子的轟擊下, 自由基在膜層中的滲透速率加快,終止層容易出現(xiàn)過刻蝕的現(xiàn)象;即,即使終點檢測裝置監(jiān) 控到刻蝕終止層時,反饋至物理和化學干法刻蝕儀器,中止物理和化學干法刻蝕,但化學干 法刻蝕中自由基滲透速度加快,沿轟擊后膜層中產(chǎn)生的裂紋滲透深度較深,仍處于刻蝕狀 態(tài),使得刻蝕終止層出現(xiàn)過刻蝕現(xiàn)象,嚴重影響膜層的性能。
[000引另外,由于通孔所占器件表面積的比例過小,即刻蝕終止層占器件表面積的比例 過小,導致移除通孔內(nèi)的刻蝕終止層時,被解離的刻蝕終止層材料的粒子數(shù)過少,從而造成 產(chǎn)生的終點檢測信號過小,且過小的終點檢測信號易受環(huán)境影響,對物理干法刻蝕工藝中 的終點檢測過程而言,不易獲得精準的檢測數(shù)據(jù)。為此,為了達到有效刻蝕深度,通常會對 刻蝕終止層進行過刻蝕。特別是刻蝕終止層上還設(shè)置有絕緣層的情況下,為了保證刻蝕終 止層與其他層或外界電路之間的有效導通,一般會設(shè)定過刻蝕終止層厚度的10~30%,不 僅會損傷終止層的膜層特性,還會影響器件的性能。如圖1所示,在薄膜晶體管的制備過程 中,W半導體層3為刻蝕終止層,需要開設(shè)兩個貫通層間絕緣層6和柵極絕緣層4的通孔, W便于源\漏極與半導體層3的接觸連接。為了保證有效接觸,現(xiàn)有技術(shù)常常對半導體層 3進行過刻蝕處理,嚴重影響了器件的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為此,本發(fā)明所要解決的問題一是現(xiàn)有通孔刻蝕工藝容易造成刻蝕終止層過刻蝕 的現(xiàn)象;
[0007] 二是現(xiàn)有通孔刻蝕工藝中刻蝕終止層不易檢測,所采用的過刻蝕刻蝕終止層的方 法極易損傷膜層特性,從而影響器件性能的問題;針對上述問題提供一種膜層損傷小的通 孔刻蝕方法。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0009] 本發(fā)明所述一種通孔刻蝕方法,包括如下步驟:
[0010]S1、在待刻蝕襯底表面涂布光刻膠層,通過光刻工藝形成通孔圖案,按通孔深度將 襯底沿厚度方向依次分為第一刻蝕層、第二刻蝕層W及刻蝕終止層,第一刻蝕層靠近光刻 膠層設(shè)置,第一刻蝕層與第二刻蝕層的厚度等于通孔深度;
[0011]S2、采用物理干法刻蝕工藝按照所述通孔圖案對所述第一刻蝕層進行刻蝕;
[0012] S3、采用化學干法刻蝕(CDE)工藝按照所述通孔圖案對所述第二刻蝕層進行刻蝕。
[0013] 步驟S2所述物理干法刻蝕步驟中同時采用終點檢測裝置進行終點檢測停止。
[0014] 所述物理干法刻蝕為反應離子刻蝕(RIE)。
[0015] 所述終點檢測裝置為電泳沉積(EPD)、激光干涉、反射圖譜或發(fā)射光譜終點檢測裝 置中的一種。
[0016] 所述第一刻蝕層與所述第二刻蝕層的厚度比為2:1~5:1。
[0017] 所述襯底為單層材料襯底或多種不同材料形成堆疊結(jié)構(gòu)的襯底。
[001引所述通孔的孔徑為2~5ym。
[0019] 所述通孔的深度為100~500nm。
[0020] 步驟S3之后還包括除去所述光刻膠層的步驟。
[0021] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有W下優(yōu)點:
[0022] 1、本發(fā)明所述的一種通孔刻蝕方法,將傳統(tǒng)的物理干法刻蝕和化學干法刻蝕相結(jié) 合并分兩步進行;在通孔的刻蝕過程中,先采用物理干法刻蝕工藝,然后再進行化學干法刻 蝕進行補刻蝕,不但可W避免物理干法刻蝕中常出現(xiàn)的過刻蝕現(xiàn)象,而且利用物理干法刻 蝕工藝可W實現(xiàn)快速刻蝕、非等向刻蝕,在通孔中形成傾斜側(cè)壁;有效避免了膜層的損傷。
[0023] 2、本發(fā)明所述的一種通孔刻蝕方法,在物理干法刻蝕步驟之后還進行化學干法刻 蝕工藝,即使為了保證有效刻蝕深度,在物理干法刻蝕過程中無需設(shè)定過刻蝕深度,有效保 護了刻蝕終止層,避免膜層損傷。
[0024] 3、本發(fā)明所述的一種通孔刻蝕方法,此方法既不會造成過刻蝕現(xiàn)象,也不會影響 刻蝕膜層和刻蝕終止層的膜層特性,從而可W保證所制備的半導體器件的性能,提高產(chǎn)品 的良率。
【附圖說明】
[0025] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解,下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合 附圖,對本發(fā)明作進一步詳細的說明,其中
[0026] 圖la-化是現(xiàn)有技術(shù)中通孔刻蝕方法流程圖;
[0027] 圖2a-2d是本發(fā)明實施例1所述通孔刻蝕方法流程圖;
[002引圖3是本發(fā)明實施1所述通孔刻蝕方法刻蝕得到的通孔掃描電鏡圖片;
[0029] 圖4是對比例1中所述通孔刻蝕方法刻蝕得到的通孔掃描電鏡圖片;
[0030] 圖5是本發(fā)明實施例2所述通孔刻蝕方法所制備出的通孔示意圖。
[0031] 圖中附圖標記表示為;1-基板、2-緩沖層、3-半導體層、4-柵極絕緣層、5-柵極 層、6-層間絕緣層、7-通孔、71-通孔過刻蝕部分、100-襯底、11-第一刻蝕層、12-第二刻蝕 層、13-刻蝕終止層、14-光刻膠層、15-刻蝕層。
【具體實施方式】
[0032] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚,下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實 施方式作進一步地詳細描述。
[0033] 本發(fā)明可許多不同的形式實施,而不應該被理解為限于在此闡述的實施例。 相反,提供該些實施例,使得本公開將是徹底和完整的,并且將把本發(fā)明的構(gòu)思充分傳達給 本領(lǐng)域技術(shù)人員,本發(fā)明將僅由權(quán)利要求來限定。在附圖中,為了清晰起見,會夸大層和孔 徑的尺寸和相對尺寸。
[0034] 反應離子刻蝕設(shè)備購自東京電子有限公司(TCL),型號為RIE;電泳沉積終點檢測 裝置購自VerityInvestmentInc,型號為SD1024G;化學干法刻蝕設(shè)備購自芝浦機電有限 公司(Shibaura),儀器型號為CDE802 ;光刻膠購自安智電子材料集團(AZ),型號為SR-210。
[0035] 實施例1
[0036] 本實施例提供一種通孔刻蝕方法,包括如下步驟:
[0037] S1、如圖2a所示,在待刻蝕襯底100表面涂布光刻膠層14,通過光刻工藝形成通孔 圖案,按通孔深度將
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