CN100369215C - 一种去除暴露区域聚合物的解吸附工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种去除暴露区域聚合物的解吸附工艺，分为两个阶段：第一阶段加反向电压；第二阶段分两步：第一步进行气体冲洗，第二步用该气体启辉，其中，第二阶段所用气体选自He、Ar、N2中的任一种，用上电极射频电压启辉。本发明所述的解吸附工艺可以有效去除暴露区域的聚合物，简化了刻蚀工艺，提高了生产效率，不用再进行湿法清洗，可防止湿法清洗方法对硅片和图形的腐蚀，保证了器件的性能。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅干法刻蚀工艺，具体地，涉及一种去除暴露区域(openarea)聚合物的解吸附(Dechuck)工艺。
背景技术
在深亚微米多晶硅干法刻蚀工艺中，形成一个完整的栅极结构，一般需要依次经过硬掩膜开启、去胶、自然二氧化硅层开启(BT)、多晶硅主刻蚀(ME)、过刻蚀(OE)等几个工艺步骤。
刻蚀工艺结束后，一般有一个解吸附流程，以解除静电卡盘(ESC)对硅片的吸附作用。解吸附分为两个阶段：第一阶段加反向电压；第二阶段分两步：第一步进行气体冲洗；第二步用该气体启辉。第二阶段的具体工艺参数为：第一步：气体冲洗阶段，通氧气200sccm，摆阀设置为全开状态，时间1s；第二步：气体启辉阶段，压力设置为60mTorr，通氧气200sccm，上电极电压500W进行启辉，时间3s。
在实际操作中，第二个阶段的启辉过程会对硅片表面造成一定的影响，在暴露区域表面形成聚合物，参见附图1，2。
在暴露区域表面形成聚合物的主要原因是：解吸附过程中采用的气体O2与刻蚀生成物(如溴化物、氯化物等)结合形成了聚合物，压力越高，聚合物越难被抽走，从而聚积在暴露区域表面。
为避免解吸附步骤中在暴露区域表面形成聚合物的现象，目前有两种常用方法解决此问题。
第一种方法是在解吸附步骤中只进行电极电压反接的操作。此方法可以消除静电卡盘对硅片的吸附作用，但是过刻蚀步中的残余气体(如HBr、HeO)会在解吸附步骤中对刻蚀剖面产生不良影响，出现微沟道(microtrench)现象，参见图3。
第二种方法是在刻蚀工艺结束后对刻蚀后硅片进行湿法清洗，以去除硅片表面的聚合物。该方法一次装入一个盒式硅片(25片)，在装有不同清洗剂的清洗槽中轮流浸泡，每次浸泡后采用超净水喷淋，然后进入下一个清洗槽，最后采用氮气吹干或加热烘干。典型流程为：浓硫酸(120℃)→水洗→氨水+双氧水→水洗→氢氟酸→水洗→吹干/烘干。此方法存在下列缺陷：需要人工操作，劳动量大，操作环境危险；工艺复杂，清洗时间长，生产效率低；清洗溶剂长期浸泡容易造成对硅片过腐蚀，或留下水痕，影响器件性能；清洗剂、超净水消耗量大，生产成本高。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种去除暴露区域聚合物的解吸附工艺。
(二)技术方案
本发明所述的去除暴露区域处聚合物的解吸附工艺，分为两个阶段：第一阶段加反向电压，第二阶段分两步：第一步进行气体冲洗，第二步用该气体启辉，其特征在于第二阶段所用气体选自He、Ar、N2中的任一种，用上电极射频电压启辉。
本发明所述的解吸附工艺，第二阶段工艺参数设置为：第一步中摆阀设置成全开的状态，气体流量为50-500sccm，以避免使用O2与刻蚀产物形成聚合物；第二步中腔室压力为20-60mTorr，以便迅速抽走残余的刻蚀产物；上电极采用的功率为100-200W，以避免对图形的不良影响；时间为1-10s。
优选地，第二阶段的工艺参数设置为：第一步中气体流量为100-300sccm；第二步中腔室压力为20-40mTorr，上电极功率为100-200W，时间为1-5s。
更优选地，解吸附工艺的工艺参数设置为：第一步中气体流量为200sccm，第二步中腔室压力为30mTorr，上电极功率为200W，时间为2s。
(三)有益效果
采用本发明所述的解吸附工艺可以有效去除暴露区域的聚合物，简化了刻蚀工艺，提高了生产效率，不用再进行湿法清洗，可防止湿法清洗方法对硅片和图形的腐蚀，保证了器件的性能。
附图说明
图1采用常规解吸附工艺，在暴露区域表面产生聚合物；
图2采用常规解吸附工艺，在暴露区域表面产生聚合物；
图3采用只加反向电压的解吸附工艺，产生微沟道现象；
图4采用本发明所述的解吸附工艺，有效去除了暴露区域表面的聚合物；
图5采用本发明所述的解吸附工艺，有效去除了暴露区域表面的聚合物。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
在完成自然二氧化硅层开启、多晶硅主刻蚀、过刻蚀的刻蚀过程后，立即在北方微电子公司ICP等离子体刻蚀机(PM2)中进行以下解吸附流程：
第一阶段：加反向电压1200V；
第二阶段：第一步进行He的清洗过程，摆阀设置为全开状态，He气体流量为200sccm，通气时间为2s；第二步进行含有He的启辉过程：腔室压力设置为30mTorr，He气体流量为200sccm，上电极RF的功率设置为200W进行启辉，时间为2s。
采用此工艺有效去除了暴露区域表面的聚合物。
实施例2
在完成自然二氧化硅层开启、多晶硅主刻蚀、过刻蚀的刻蚀过程后，立即在北方微电子公司ICP等离子体刻蚀机(PM2)中进行以下解吸附流程：
第一阶段：加反向电压1200V；
第二阶段：第一步进行Ar的清洗过程，摆阀设置为全开状态，Ar气体流量为50sccm，通气时间为5s；第二步进行含有Ar的启辉过程：腔室压力设置为20mTorr，Ar气体流量为50sccm，上电极RF的功率设置为200W进行启辉，时间为5s。
采用此工艺有效去除了暴露区域表面的聚合物。
实施例3
在完成BT、ME、OE的刻蚀过程后，立即在北方微电子公司ICP等离子体刻蚀机(PM2)中进行以下解吸附流程：
第一阶段：加反向电压1200V；
第二阶段：第一步进行N2的清洗过程，摆阀设置为全开状态，N2气体流量为500sccm，通气时间为5s；第二步进行含有N2的启辉过程：腔室压力设置为60mTorr，N2气体流量为500sccm，上电极RF的功率设置为100W进行启辉，时间为3s。
采用此工艺有效去除了暴露区域表面的聚合物。
Claims (5)
1.一种去除暴露区域聚合物的解吸附工艺，分为两个阶段：第一阶段加反向电压，第二阶段分两步：第一步进行气体冲洗，第二步用该气体启辉，其特征在于第二阶段所用气体选自He、Ar、N2中的任一种，用上电极射频电压启辉。
2.如权利要求1所述的解吸附工艺，其特征在于第二阶段所用气体为He。
3.如权利要求1或2所述的解吸附工艺，其特征在于第二阶段工艺参数设置为：第一步中气体流量为50-500sccm；第二步中腔室压力为20-60mTorr，上电极功率为100-200W，工艺时间为1-10s。
4.如权利要求1或2所述的解吸附工艺，其特征在于第二阶段工艺参数设置为：第一步中气体流量为100-300sccm；第二步中腔室压力为20-40mTorr，上电极功率为100-200W，工艺时间为1-5s。
5.如权利要求1或2所述的解吸附工艺，其特征在于第二阶段工艺参数设置为：第一步中气体流量为200sccm；第二步中腔室压力为30mTorr，上电极功率为200W，工艺时间为2s。
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