CN107845574B - 半导体上刻蚀去除氧化物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种半导体上刻蚀去除氧化物的方法，所述方法包括：步骤S14：进行第一次刻蚀，含有氢卤酸的第一气体在等离子体形态对半导体衬底上需要去除的氧化物的主要厚度层进行刻蚀；步骤S16：进行第二次刻蚀，含有氢卤酸的第二气体在非等离子体形态对所述半导体衬底上所述氧化物的剩余厚度层进行刻蚀直至所述氧化物为图案化。本发明的方法，处理速度快，缩短处理时间，提高生产率，降低设备投资成本，同时可以提高光刻工艺的余量，提高产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体制造工艺方法，具体涉及一种半导体上刻蚀去除氧化物的方法。
背景技术
为了生产具有不同厚度的栅极氧化物，需要对相对厚的氧化物的部分用光刻胶(PR，Photo Resist)掩蔽，并且蚀刻相对薄的部分，然后去除光刻胶；目前，使用非等离子体形态的氟化氢(HF)化学品(多指溶液)或氟化氢(HF)气体来蚀刻未被光刻胶覆盖的部分的氧化物。
如图1所示，使用HF化学品使用湿刻蚀工艺刻蚀半导体衬底103上未被光刻胶101覆盖的部分的氧化物102，当使用HF化学品时，HF可能在光刻胶101下部渗透并导致工艺故障，从而导致产品余量减少。如图2所示，在使用非等离子体形态的HF气体使用干刻蚀工艺刻蚀半导体衬底103上未被光刻胶101覆盖的部分的氧化物102时，由于使用非等离子体形态的HF气体循环过程多，处理时间长。
发明内容
为解决上述的问题，本发明实施例提供一种提高产品余量并减少处理时间的半导体上刻蚀去除氧化物的方法。
为达到上述目的，本发明实施例提供的一种半导体上刻蚀去除氧化物的方法，所述方法包括：
步骤S14：进行第一次刻蚀，含有氢卤酸的第一气体在等离子体形态对半导体衬底上需要去除的氧化物的主要厚度层进行刻蚀；
步骤S16：进行第二次刻蚀，含有氢卤酸的第二气体在非等离子体形态对所述半导体衬底上所述氧化物的剩余厚度层进行刻蚀直至所述氧化物为图案化。
在一种可实施方式中，所述步骤S14之前还包括：
步骤S10：形成一层所述氧化物在所述半导体衬底上；
步骤S12：形成所需图案的光刻胶在所述氧化物上，且所述光刻胶作为掩膜覆盖在需要保留的所述氧化物上。
在一种可实施方式中，所述氧化物在距离所述半导体衬底的表面1～100nm时关闭等离子体的生成，以停止第一次刻蚀并进行第二次刻蚀。
在一种可实施方式中，所述步骤S16中第二次刻蚀的速率低于所述步骤S14中第一次刻蚀的速率。
在一种可实施方式中，所述第一气体和所述第二气体具有相同气体成分。
在一种可实施方式中，所述第一气体和所述第二气体为含有氢卤酸与氨气(NH3)的混合气体。
在一种可实施方式中，所述氢卤酸为氟化氢(HF)。
在一种可实施方式中，所述第一气体和所述第二气体的组成还包括氩气(Ar)、八氟环丁烷(C4F8)、氧气(O2)、三氟甲烷(CHF3)、二氟甲烷(CH2F2)、一氧化碳(CO)、氢气(H2)、四氟化碳(CF4)、四氯化硅(SiCl4)、氯气(Cl2)、三氟化氮(NF3)以及六氟化硫(SF6)任意一种或者上述的多种组合。
在一种可实施方式中，所述步骤S14中所述氧化物形成至少两种不同厚度的氧化物层。
本发明实施例的方法处理氧化物的速度快，缩短处理时间，提高生产效率，降低设备投资成本，同时采用氢卤酸在等离子体形态和非等离子体形态结合的方式提高光刻工艺的余量，提高产品质量。
附图说明
在附图中，除非另外指定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。
图1为现有技术中采用湿法刻蚀工艺效果示意图。
图2为现有技术中采用干法刻蚀工艺效果示意图。
图3为本发明实施例的一种半导体上刻蚀去除氧化物的方法流程图。
图4为本发明实施例的另一种半导体上刻蚀去除氧化物的方法流程图。
图5为本发明实施例中刻蚀工艺效果示意图。
附图标号说明：
101光刻胶，
102氧化物，
103半导体衬底。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
实施例1
如图3所示，并结合图5，本发明实施例1提供的一种半导体上刻蚀去除氧化物的方法，包括：
步骤S14：进行第一次刻蚀，含有氢卤酸的第一气体在等离子体形态对半导体衬底103上需要去除的氧化物102的主要厚度层进行刻蚀；
步骤S16：进行第二次刻蚀，含有氢卤酸的第二气体在非等离子体形态对所述半导体衬底103上所述氧化物102进行刻蚀直至所述氧化物为图案化。
本实施例中将半导体衬底103上需要去除的氧化物102使用含有但不局限氢卤酸的第一气体的等离子体形态对氧化物102进行第一次刻蚀，使用等离子体形态进行刻蚀时，刻蚀速度快，在露出所述半导体衬底103之前关闭等离子体的生成，以防止腐蚀所述半导体衬底103，再使用含有但不局限氢卤酸的第二气体的非等离子体形态进行第二次刻蚀，第二次刻蚀使用气体进行刻蚀，刻蚀速度慢于第一次刻蚀的速度，同时第二次刻蚀要缓慢均匀进行，直到所述半导体衬底103上的完全氧化物102为图案化之前停止通入第二气体且剩余的第二气体足够使氧化物102图案化。
本实施例中第一刻蚀使用第一气体在等离子体形态刻蚀处理速度快，缩短处理时间，同时在未露出半导体衬底103之前关闭等离子体防止较低的衬底侵蚀，同时使用的第二气体在非等离子体形态下刻蚀，减缓刻蚀速度提高刻蚀精细度，提高了光刻工艺的余量，保证产品生产效率和质量。
实施例2
如图4所示，并结合图5，本发明实施例2提供的一种半导体上刻蚀去除氧化物的方法，包括：
步骤S10：形成一层所述氧化物在所述半导体衬底上；
步骤S12：形成所需图案的光刻胶在所述氧化物上，且所述光刻胶作为掩膜覆盖在需要保留的所述氧化物上；
步骤S14：进行第一次刻蚀，含有氢卤酸的第一气体在等离子体形态对半导体衬底103上需要去除的氧化物102的主要厚度层进行刻蚀；
步骤S16：进行第二次刻蚀，含有氢卤酸的第二气体在非等离子体形态对所述半导体衬底103上所述氧化物102进行刻蚀直至所述氧化物为图案化。
本实施例中在所述半导体衬底103上形成一层氧化物，同时使用光刻胶101在氧化物102上形成所需图案且光刻胶作为掩膜覆盖在需要保留的氧化物102上，将需要去除的氧化物102使用含有但不局限氢卤酸的第一气体在等离子体形态进行第一次刻蚀，在露出半导体衬底103之前关闭第一气体的等离子体形态生成，使用含有但不局限氢卤酸的第二气体在非等离子体形态进行第二次刻蚀使第一次刻蚀剩余的氧化物102为图案化；
本实施例中第一刻蚀使用第一气体的等离子体形态处理速度快，缩短处理时间，同时在未露出半导体衬底103之前关闭等离子体生成，防止较低的硅侵蚀，同时使用非等离子体形态的第二气体刻蚀，第二次刻蚀缓慢刻蚀提高刻蚀精细度，提高了光刻工艺的余量，保证产品生产效率和质量。
实施例3
结合图5，本发明实施例3提供的一种半导体上刻蚀去除氧化物的方法，包括：
形成两层或者两层以上所述氧化物102在所述半导体衬底103上；
形成所需图案的光刻胶101在所述氧化物102上，且所述光刻胶101作为掩膜覆盖在需要保留的所述氧化物102上；
进行第一次刻蚀，含有氟化氢(HF)和氨气(NH3)的第一气体在等离子体型态对半导体衬底103上需要去除的氧化物102的主要厚度层进行刻蚀；在距离所述半导体衬底103的表面1～100nm时关闭等离子体生成，以停止第一次刻蚀；
进行第二次刻蚀，含有HF和NH3的第二气体在非等离子体形态对所述半导体衬底103上所述氧化物102进行刻蚀直至所述氧化物为图案化。
本实施例中在所述半导体衬底103上形成两层或者两层以上氧化物，同时使用光刻胶101在氧化物102上形成所需图案且光刻胶作为掩膜覆盖在需要保留的氧化物102上，将需要去除的氧化物102使用含有但不局限HF和NH3的第一气体在等离子体形态进行第一次刻蚀，且第一次刻蚀以高刻蚀速率进行，在距离所述半导体衬底103的表面1～100nm时关闭等离子体生成，以停止第一次刻蚀，使用含有但不局限HF和NH3的第二气体在非等离子体形态进行第二次刻蚀完全去除第一次刻蚀剩余的氧化物102，使其为图案化；
本实施例中第一刻蚀使用含有HF和NH3第一气体的等离子体处理速度快，由于NH3具备还原性，与HF联合使用加快刻蚀速度，缩短处理时间，同时在未露出半导体衬底103之前关闭等离子体生成防止较低的硅侵蚀，同时使用非等离子体形态且含有HF和NH3的第二气体刻蚀，减缓刻蚀速度提高刻蚀精细度，提高了光刻工艺的余量，保证产品生产效率和质量。
基于实施例1-2，在另一具体实施例中所述步骤S16中第二次刻蚀的速率小于所述步骤S14中第一次刻蚀的速率，使用第一次刻蚀使用高刻蚀速率进行刻蚀能够缩短处理时间，提高生产效率，第二次刻蚀使用低刻蚀速率进行刻蚀提高刻蚀精细度，保证产品质量。
基于实施例1-2，在另一具体实施例中第一气体和第二气体为含有氢卤酸和氨气(NH3)成分的同种气体；所述的氢卤酸为氟化酸(HF)；使用含有HF和NH3的气体提高刻蚀效率同时刻蚀时产生的产物易清除。
基于实施例1-2，在另一具体实施例中在距离所述半导体衬底103的表面1～100nm时关闭等离子体生成，以停止第一次刻蚀；在距离所述半导体衬底103表面1～100nm时关闭等离子体生成，以停止第一次刻蚀防止半导体衬底103较低的硅被侵蚀。
基于实施例1-2，在另一具体实施例中所述氧化物形成为至少两种不同厚度的氧化物102；所述半导体衬底103形成低厚度氧化的部分中除去氧化物102。
基于实施例1-3，在另一具体实施例中第一气体和第二气体具有相同气体成分；使用同种气体降低成本。
基于实施例1-3，在另一具体实施例中所述的第一气体和第二气体为含有氢卤酸与氨气(NH3)的混合气体，所述的混合气体还包括氩气(Ar)、八氟环丁烷(C4F8)、氧气(O2)、三氟甲烷(CHF3)、二氟甲烷(CH2F2)、一氧化碳(CO)、氢气(H2)、四氟化碳(CF4)、四氯化硅(SiCl4)、氯气(Cl2)、三氟化氮(NF3)以及六氟化硫(SF6)任意一种或者上述的多种组合。
实施例中使用含有多种化学气体进行刻蚀，提高刻蚀效率同时刻蚀时产生的产物易清除，提高生产效率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种半导体上刻蚀去除氧化物的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S14：进行第一次刻蚀，含有氢卤酸的第一气体在等离子体形态对半导体衬底上需要去除的氧化物的主要厚度层进行刻蚀，所述氧化物在距离所述半导体衬底的上表面1～100nm时关闭等离子体的生成，以停止第一次刻蚀；所述半导体衬底上所述氧化物的剩余厚度层仍覆盖在所述半导体衬底的上表面；
步骤S16：进行第二次刻蚀，含有氢卤酸的第二气体在非等离子体形态对所述半导体衬底上所述氧化物的剩余厚度层进行刻蚀直至所述氧化物为图案化且局部裸露出所述半导体衬底上表面。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S14之前还包括：
步骤S10：形成一层所述氧化物在所述半导体衬底上；
步骤S12：形成所需图案的光刻胶在所述氧化物上，且所述光刻胶作为掩膜覆盖在需要保留的所述氧化物上。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S16中第二次刻蚀的速率低于所述步骤S14中第一次刻蚀的速率。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一气体和所述第二气体具有相同气体成分。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一气体和第二气体为含有氢卤酸与氨气(NH3)的混合气体。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氢卤酸为氟化氢(HF)。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一气体和所述第二气体的组成还包括氩气(Ar)、八氟环丁烷(C4F8)、氧气(O2)、三氟甲烷(CHF3)、二氟甲烷(CH2F2)、一氧化碳(CO)、氢气(H2)、四氟化碳(CF4)、四氯化硅(SiCl4)、氯气(Cl2)、三氟化氮(NF3)以及六氟化硫(SF6)任意一种或者上述的多种组合。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S14中所述氧化物形成为至少两种不同厚度的氧化物层。
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