CN105097486B - 一种多晶硅蚀刻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多晶硅蚀刻方法，其包括：提供在基底上依次形成有多晶硅层和光刻胶图形的晶圆；将所述晶圆放入蚀刻腔体，以光刻胶图形为掩膜干法蚀刻多晶硅层，在干法蚀刻多晶硅层的过程中会在所述光刻胶图形的侧壁上形成聚合物；向所述刻蚀腔体内通入具有离子轰击特性和反应活性的混合气体，以对干法蚀刻时形成的聚合物进行电浆处理；从所述刻蚀腔体内取出电浆处理后的晶圆，去除光刻胶图形。与现有技术相比，本发明中的多晶硅蚀刻方法可以在蚀刻腔体内清除在干法蚀刻多晶硅时产生的聚合物，无需增加可去除聚合物的湿法清洗步骤，从而简化了工艺流程，提高了产品单位产出。
Description
【技术领域】
本发明涉及蚀刻技术领域，特别涉及一种多晶硅蚀刻方法。
【背景技术】
多晶硅蚀刻作为形成栅极的关键工艺，对蚀刻形貌、线宽、下底的厚度都有着非常严格的要求。目前，普遍采用离子激发(Ion-Assisted)反应机制进行蚀刻，即离子轰击和自由基化学反应并行的模式，通过控制这两种蚀刻模式所占比例的变化对形貌进行调整。
为了得到垂直、光滑的多晶硅蚀刻形貌，Ion-Assist反应势必要采用较大比例的离子轰击反应模式，大量的离子轰击使光阻侧壁发生硬化，其和蚀刻反应气体生成的副产物(如HBr(溴化氢)与Si(硅)反应生成的SiBr4(四溴化硅))结合形成致密的聚合物(polymer)，该聚合物在经过后续的干法去胶和湿法去胶后依然不能去除，表面收缩形成卷皮聚合物。请参考图1所示，其为现有技术中多晶硅蚀刻步骤后及后续各个步骤后晶圆(Wafer)表面聚合物的状况。其中，图1(a)为多晶硅蚀刻后晶圆表面形貌，图1(b)为干法去胶后晶圆表面形貌，图1(c)为湿法去胶后晶圆表面形貌，可以看出即使经过干法去胶+湿法去胶(也可称为湿法清洗)，聚合物依然不能去除干净，影响后续步骤工艺能力，导致低良率。
为了消除卷皮聚合物现象，现行方法通过增加湿法清洗步骤，延长湿法清洗时间来尽量减轻此问题，比如，目前清洗工艺流程为：干法蚀刻→氢氟酸漂洗→干法去胶→湿法去胶，但即使在目前清洗流程下，仍然会存在以下问题：1、由于增加了湿法清洗步骤(比如，氢氟酸漂洗)，延长了湿法清洗时间，工艺流程相对复杂，产品单位产出低；2、由于酸液循环使用清洗能力会变弱，因此，仍然会偶发卷皮聚合物去不净现象。
因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种多晶硅蚀刻方法，其不仅可以对多晶硅进行蚀刻，而且还可以有效解决卷皮聚合物难以去除的问题。
为了解决上述问题，本发明提供一种多晶硅蚀刻方法，其包括：提供在基底上依次形成有多晶硅层和光刻胶图形的晶圆；将所述晶圆放入蚀刻腔体，以光刻胶图形为掩膜干法蚀刻多晶硅层，在干法蚀刻多晶硅层的过程中会在所述光刻胶图形的侧壁上形成聚合物；向所述刻蚀腔体内通入具有离子轰击特性和反应活性的混合气体，以对干法蚀刻时形成的聚合物进行电浆处理；从所述刻蚀腔体内取出电浆处理后的晶圆，去除光刻胶图形。
进一步的，所述混合气体包括氩气和氧气。
进一步的，在进行所述电浆处理时，氩气和氧气的体积比为2:1-4:1。
进一步的，在进行所述电浆处理时，反应温度为50℃-70℃，反应时间为30s-50s。
进一步的，在电浆处理过程中，所述氩气在所述刻蚀腔体内形成氩离子，所述氧气在所述刻蚀腔体内形成氧原子自由基，所述氩离子被用来轰击所述聚合物，所述氧原子自由基被用来与所述聚合物反应，以最终去除所述聚合物。
进一步的，通过泵将氩离子击碎的聚合物和氧原子自由基与所述聚合物的反应物从所述刻蚀腔体内及时排出。
进一步的，所述去除光刻胶图形包括干法去胶和湿法去胶。
与现有技术相比，本发明中的多晶硅蚀刻方法可以在蚀刻腔体内清除在干法蚀刻多晶硅时产生的聚合物，无需增加可去除聚合物的湿法清洗步骤，缩短了湿法清洗时间，从而简化了工艺流程，提高了产品单位产出。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为现有技术中多晶硅蚀刻步骤后及后续各个步骤后晶圆表面聚合物的状况；
图2为本发明中的多晶硅蚀刻方法在一个实施例中的流程示意图；
图3-图6为本发明中的多晶硅蚀刻方法在一个实施例中的各个步骤对应的纵剖面图；
图7为本发明中以氩气Ar和氧气O2对晶圆进行电浆处理的示意图；
图8为采用现有技术和本发明中的多晶硅蚀刻方法后聚合物的去除效果对比图。
【具体实施方式】
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
请参考图2所示，其为本发明中的多晶硅蚀刻方法在一个实施例中的流程示意图。图3-图6为本发明中的多晶硅蚀刻方法在一个实施例中的各个步骤对应的纵剖面图。如图2所示，所述多晶硅蚀刻方法200包括如下步骤。
步骤210，结合图3所示，提供在基底上依次形成有多晶硅层和光刻胶图形的晶圆(Wafer)。换句话说，所述晶圆包括基底310、形成于所述基底上的多晶硅层320和形成于所述多晶硅层320上的光刻胶图形330。所述基底310可以为单纯的硅基底，也可以为已形成一定结构的基底，如可以在硅基底表面已形成氧化硅层。另外，在本发明的其他实施例中，所述基底310还可以由其他材料制成，比如，由锗材料、砷化镓材料或者碳化硅材料等。所述光刻胶图形330用于定义所述多晶硅层320的蚀刻位置。
步骤220，结合图4所示，将所述晶圆放入蚀刻腔体，以光刻胶图形330为掩膜干法蚀刻多晶硅层320，在干法蚀刻多晶硅层320的过程中会在所述光刻胶图形320的侧壁上形成聚合物340。
在一个实施例中，在蚀刻腔体内通入蚀刻气体，以所述光刻胶图形330为掩膜，通过干法蚀刻工艺蚀刻所述多晶硅层320。由于现有的干法蚀刻工艺普遍采用离子激发(Ion-Assisted)反应机制，即离子轰击和自由基化学反应并行的模式，通过控制这两种蚀刻模式所占比例的变化对蚀刻形貌进行调整，为了得到垂直、光滑的多晶硅蚀刻形貌，Ion-Assist(离子激发)反应势必要采用较大比例的离子轰击反应模式，大量的离子轰击使光阻侧壁(即光刻胶图形330的侧壁)发生硬化，其和蚀刻反应气体生成的副产物(如蚀刻气体HBr与Si反应生成的SiBr4)结合形成致密的聚合物340。也就是说，所述晶圆经干法蚀刻多晶硅步骤后，其表面会形成有聚合物340。图4中仅仅是示意性的示出了聚合物340。
步骤230，结合图5所示，干法蚀刻结束后，通入混合气体，对干法蚀刻中晶圆上产生的聚合物340进行电浆处理。具体反应原理为：干法蚀刻结束后，在蚀刻腔体中加入离子轰击特性较强结合反应活性较大的混合气体(如Ar和O2)，利用能量源给予混合气体能量以形成具备轰击特性较强且反应活性较大的电浆液(其又称等离子体)，对晶圆表面进行清洗，以去除聚合物340。
以Ar(氩气)和O2(氧气)为例，其生成电浆的反应式如下：
AR+e-→AR+(离子轰击源)+2e-，
O2+e-→2O*(自由基，反应活性较大)+e-。
也就是说，所述AR(氩气)在所述刻蚀腔体内形成AR+(氩离子)，所述O2(氧气)在所述刻蚀腔体内形成2O*(氧原子自由基)。
请参考图7所示，其为本发明中以Ar和O2对晶圆进行电浆处理的示意图。具备轰击特性的AR+(氩离子)被用来轰击聚合物340以将晶圆表面的聚合物340键结打开，2O*(氧原子自由基)被用来和聚合物340(Polymer)及部分光刻胶(PR)330发生反应，生成CO2(二氧化碳)等气体物质。由于此时干法蚀刻步骤已经结束，不会继续产生致密的聚合物，且被击碎的聚合物及其他副产物可很快被泵(pump)抽走(即电浆处理的反应物及其副产物被抽排)，因此，晶圆表面的聚合物340很快会被去除干净。
在一个实施例中，通入蚀刻腔体中的Ar(氩气)和O2(氧气)的体积比为2:1-4:1。反应温度为50℃-70℃，反应时间为30s-50s。
步骤240，从所述刻蚀腔体内取出电浆处理后的晶圆，去除光刻胶图形330。在一个实施例中，去除光刻胶包括：干法去胶和湿法去胶，去胶工艺可以采用现有技术中熟知的工艺，在此不再赘述。
请参考图8所示，其为采用现有技术和本发明中的多晶硅蚀刻方法后聚合物的去除效果对比图。其中，图8(a)为采用现有多晶硅蚀刻方法(比如，干法蚀刻→干法去胶→湿法去胶)后晶圆的表面形貌，图8(b)为采用本发明多晶硅蚀刻方法(比如，干法蚀刻→Ar/O2电浆处理→干法去胶→湿法去胶)后晶圆的表面形貌，从该对比图中可明显看出，本发明中的多晶硅蚀刻方法可以有效的除去干法蚀刻多晶硅时在光阻侧壁上产生的聚合物，并且本发明中的多晶硅蚀刻方法可以在蚀刻腔体内清除该聚合物，不需要将晶圆从蚀刻腔取出，同时无需增加可去除聚合物的湿法清洗步骤，缩短的湿法清洗时间，从而简化了工艺流程，提高了产品单位产出。
需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。
Claims (4)
1.一种多晶硅蚀刻方法，其特征在于，其包括：
提供在基底上依次形成有多晶硅层和光刻胶图形的晶圆；
将所述晶圆放入蚀刻腔体，以光刻胶图形为掩膜干法蚀刻多晶硅层，在干法蚀刻多晶硅层的过程中会在所述光刻胶图形的侧壁上形成聚合物，所述聚合物为卷皮状聚合物；
向所述蚀刻腔体内通入具有离子轰击特性和反应活性的混合气体，所述混合气体包括氩气和氧气，以氩气为主要气体，以对干法蚀刻时形成的聚合物进行电浆处理；从所述蚀刻腔体内取出电浆处理后的晶圆，去除光刻胶图形；
在进行所述电浆处理时，氩气和氧气的体积比为2:1-4:1，
在电浆处理过程中，所述氩气在所述蚀刻腔体内形成氩离子，所述氧气在所述蚀刻腔体内形成氧原子自由基，所述氩离子被用来轰击所述聚合物，所述氧原子自由基被用来与所述聚合物反应，以去除所述聚合物。
2.根据权利要求1所述的多晶硅蚀刻方法，其特征在于，在进行所述电浆处理时，反应温度为50℃-70℃，反应时间为30s-50s。
3.根据权利要求1所述的多晶硅蚀刻方法，其特征在于，通过泵将氩离子击碎的聚合物和氧原子自由基与所述聚合物的反应物，从所述蚀刻腔体内及时排出。
4.根据权利要求1所述的多晶硅蚀刻方法，其特征在于，所述去除光刻胶图形包括干法去胶和湿法去胶。
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| US7374696B2 (en) * | 2003-02-14 | 2008-05-20 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for removing a halogen-containing residue |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1848383A (zh) * | 2005-12-02 | 2006-10-18 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种去除多晶硅刻蚀工艺中残留聚合物的方法 |
| CN1851850A (zh) * | 2005-12-02 | 2006-10-25 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种硅片卸载工艺 |
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