CN117219506A - 一种消除刻蚀负载效应的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种消除刻蚀负载效应的方法，所述方法包括：在所述二氧化硅层将所述第一刻蚀区的第一目标区域刻蚀去除；其中，所述第一目标区域的厚度小于所述二氧化硅层的厚度；在所述二氧化硅层表面涂覆感光材料，并进行曝光和显影，使所述第一刻蚀区的第一目标区域和第二刻蚀区的第二目标区域露出；沿所述第一目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层进行刻蚀，并沿所述第二目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层刻蚀进行刻蚀，得到目标晶圆。本申请通过一次掩膜阻挡第二刻蚀区，先刻蚀第一刻蚀区一定深度再将所有区域露出进行干法刻蚀规避补偿负载效应造成的刻蚀深度差别的影响。
Description
技术领域
本申请涉及半导体领域，特别是一种消除刻蚀负载效应的方法。
背景技术
SiC材料由于其禁带宽度大，临界击穿场强大，热导率高等优异的物理化学特性，在高温、高压、高功率器件应用领域具有极大的优势和应用前景。JBS（Junction BarrierSchottky，结势垒肖特基二极管）便是高功率器件的典型代表。
干法刻蚀是制备SiC功率器件的关键工艺之一。对于SiC JBS器件在P+注入之前，我们通常需要将不需要注入的地方用SiO2硬掩模保护起来，通过干法刻蚀将需要注入的地方露出，此外我们的器件终端结构如FLR（Floating Field Limiting Ring，场限环）和最大的主结以及JBS的核心区域均在同一块设计图案的光刻版上。然而，对于同一个设计图案内，不同的开窗尺寸会导致刻蚀速率产生差别，导致掩膜刻蚀的深度产生一定的差别。这种现象我们称为微观负载效应（Micro loading effect）。我们知道干法刻蚀主要利用产生的等离子体中的离子或游离基与材料发生化学反应实现刻蚀材料的目的，因此等离子体中的离子或游离基在图形密集的（Dense）区域和在图形稀疏的（ISO）区域反应消耗和供给失衡，导致刻蚀速率产生差别。这种现象的产生会导致Dense区域刻蚀深度低于ISO区域，最终影响器件电性参数，这是我们不愿意看到的。因此需要选择一种有效的方式来消除SiC JBS P+注入掩膜开窗刻蚀的负载效应至关重要。
发明内容
鉴于所述问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分的解决所述问题的一种消除刻蚀负载效应的方法，包括：
一种消除刻蚀负载效应的方法，用于在外延片表面进行干法刻蚀，所述外延片表面设有二氧化硅层，所述外延片包括第一刻蚀区和第二刻蚀区；
所述方法包括：
在所述二氧化硅层将所述第一刻蚀区的第一目标区域刻蚀去除；其中，所述第一目标区域的厚度小于所述二氧化硅层的厚度；
在所述二氧化硅层表面涂覆感光材料，并进行曝光和显影，使所述第一刻蚀区的第一目标区域和第二刻蚀区的第二目标区域露出；
沿所述第一目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层进行刻蚀，并沿所述第二目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层进行刻蚀，得到目标晶圆。
进一步地，所述在所述二氧化硅层将所述第一刻蚀区的第一目标区域刻蚀去除的步骤，包括：
在所述二氧化硅层的表面涂覆感光材料；
通过曝光和显影将除所述第一目标区域表面外的所述感光材料留下，并将所述第一目标区域表面的所述感光材料去除；
对所述二氧化硅层内部的第一目标区域进行刻蚀。
进一步地，所述对所述二氧化硅层内部的第一目标区域进行刻蚀的步骤，包括：
通过第一刻蚀条件刻蚀所述二氧化硅层内的第一目标区域；其中，所述第一目标区域的厚度为0.16um。
进一步地，所述第一刻蚀条件为：
温度为20℃；
通入晶圆背面的He为14Torr；
腔室的气压为200mTorr，等离子体离子源RF为600W；
通入的主刻蚀气体为CF4，气体的流量为15sccm；
通入起抑制作用的气体为CHF3，气体的流量为50sccm；
增加离子轰击作用改善均匀性的气体Ar，流量为100sccm；
总处理时间为5s。
进一步地，所述在所述二氧化硅层表面涂覆感光材料，并进行曝光和显影，使所述第一刻蚀区的第一目标区域和第二刻蚀区的第二目标区域露出的步骤，包括：
在所述二氧化硅层的表面涂覆感光材料；
对所述感光材料进行曝光，使除所述第一目标区域和所述第一目标区域表面之外的所述感光材料固化，并使除所述第二目标区域和所述第二目标区域之外的所述感光材料固化；
通过显影去除未固化的所述感光材料，露出所述第一刻蚀区的第一目标区域和第二刻蚀区的第二目标区域。
进一步地，所述沿所述第一目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层进行刻蚀，并沿所述第二目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层进行刻蚀的步骤，包括：
通过第二刻蚀条件沿所述第一目标区域的方向对未被所述感光材料覆盖的所述二氧化硅层进行刻蚀；
通过第三刻蚀条件沿所述第二目标区域的方向对未被所述感光材料覆盖的所述二氧化硅层进行刻蚀。
进一步地，所述第二刻蚀条件与所述第三刻蚀条件相同，其中，所述第二刻蚀条件为：
温度为20℃；
通入晶圆背面的He为14Torr；
腔室的气压为200mTorr，等离子体离子源RF为600W；
通入的主刻蚀气体为CF4，气体的流量为15sccm；
通入起抑制作用的气体为CHF3，气体的流量为50sccm；
增加离子轰击作用改善均匀性的气体Ar，流量为100sccm；
总处理时间为50s。
进一步地，所述感光材料为光刻胶或干膜。
进一步地，所述方法还包括：
通过RCA标准湿法清洗，去除所述外延片表面的自然氧化层以及颗粒和沾污。
本申请具有以下优点：
在本申请的实施例中，相对于现有刻蚀过程中会出现负载效应的问题，本申请提供了两次光刻掩膜与两次刻蚀结合的解决方案，具体为：在所述二氧化硅层将所述第一刻蚀区的第一目标区域刻蚀去除；其中，所述第一目标区域的厚度小于所述二氧化硅层的厚度；在所述二氧化硅层表面涂覆感光材料，并进行曝光和显影，使所述第一刻蚀区的第一目标区域和第二刻蚀区的第二目标区域露出；沿所述第一目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层进行刻蚀，并沿所述第二目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层刻蚀进行刻蚀，得到目标晶圆。本申请通过一次掩膜阻挡第二刻蚀区，先刻蚀第一刻蚀区一定深度再将所有区域露出进行干法刻蚀规避补偿负载效应造成的刻蚀深度差别的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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他的附图。
图1是本申请一实施例提供的一种消除刻蚀负载效应的方法的步骤流程图；
图2是本申请一实施例提供的一种消除刻蚀负载效应的方法的步骤S100的示意图；
图3是本申请一实施例提供的现有的刻蚀方法的刻蚀结构示意图；
图4是本申请一实施例提供的一种消除刻蚀负载效应的方法的步骤S112的结构示意图；
图5是本申请一实施例提供的一种消除刻蚀负载效应的方法的步骤S113的结构示意图；
图6是本申请一实施例提供的一种消除刻蚀负载效应的方法的进行第一次刻蚀后，去除二氧化硅层表面的感光材料的结构示意图；
图7是本申请一实施例提供的一种消除刻蚀负载效应的方法的步骤S121的结构示意图；
图8是本申请一实施例提供的一种消除刻蚀负载效应的方法的步骤S123的结构示意图；
图9是本申请一实施例提供的一种消除刻蚀负载效应的方法的步骤S130的结构示意图；
图10是本申请一实施例提供的一种消除刻蚀负载效应的方法的第一刻蚀区的SEM图；
图11是本申请一实施例提供的一种消除刻蚀负载效应的方法的第二刻蚀区的SEM图。
具体实施方式
为使本申请的所述目的、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申请作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
发明人通过分析现有技术发现：国内外的相关研究者开展了一系列关于抑制负载效应的相关研究。基于现存的问题与上述研究现状分析，解决负载效应的大致从以下两个方面去解决。
从干法刻蚀条件方面考虑。业界也有一些研究者通过从干法刻蚀的原理上下手，例如增加等离子体中的离子或游离基的密度，降低反应腔室的压力或者增加反应刻蚀气体的流量等在一定程度上原则上可以抑制负载效应。但是该方式需要调整到一个合适的条件，从根本上彻底解决负载效应带来的困扰，这极大考验了干法刻蚀相关工艺工程师的设备调试能力，且需要花费大量的人力物力财力。
从干法刻蚀工艺方面考虑。公开号CN104658882A公开了控制浅沟槽深度微负载效应的刻蚀方法。该方法包括如下步骤；对进入工艺腔室的晶圆进行掩膜层刻蚀的刻蚀工艺，直至晶圆上的开口接触到晶圆的基底硅；向工艺腔室中通入沉积气体，进行沉积反应，在晶圆上沉积一层对后续刻蚀起阻挡作用的类聚合物膜层；向工艺腔室中通入惰性气体，在等离子体激发条件下对类聚合物膜层进行处理；对晶圆进行浅沟槽刻蚀工艺直至预设深度。其有效减小或者消除沟槽刻蚀中刻蚀深度微负载效应。该方式在图形尺寸小的区域和图形尺寸大的区域都沉积上了一层类聚合物膜层，较理想的认为可以直接保留图形尺寸大的区域类聚合物膜层。
CN103295883A公开了改善关键尺寸负载效应的方法，应用于多晶硅的硬掩膜刻蚀工艺中，提供一具有多晶硅层的衬底，且该多晶硅层的上表面覆盖有硬掩膜层；在所述硬掩膜层上表面形成光阻图案，以该光阻图案为掩膜对所述硬掩膜层进行干法刻蚀，形成具有孤立区域和密集区域的硬掩膜图案；灰化去除光阻图案；采用各向同性的等离子体对所述孤立区域和所述密集区域同时进行刻蚀速率不同的干法刻蚀，以形成新硬掩膜图案，该新硬掩膜图案的孤立区域和密集区域的关键尺寸趋于一致。该方法与上面一个方法类似，只是将类聚合物膜换成了光刻胶。另外一方面，光刻胶旋涂上去并不能理想化的保留在斜坡上，且该专利的603上方也会覆有光刻胶，阻挡了刻蚀的正常进行。
基于以上问题与研究现状，参照图1，示出了本申请一实施例提供的一种消除刻蚀负载效应的方法；
所述方法包括：
S110、在所述二氧化硅层将所述第一刻蚀区的第一目标区域刻蚀去除；其中，所述第一目标区域的厚度小于所述二氧化硅层的厚度；
S120、在所述二氧化硅层表面涂覆感光材料，并进行曝光和显影，使所述第一刻蚀区的第一目标区域和第二刻蚀区的第二目标区域露出；
S130、沿所述第一目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层进行刻蚀，并沿所述第二目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层刻蚀进行刻蚀，得到目标晶圆。
在本申请的实施例中，相对于现有刻蚀过程中会出现负载效应的问题，本申请提供了两次光刻掩膜与两次刻蚀结合的解决方案，具体为：在所述二氧化硅层将所述第一刻蚀区的第一目标区域刻蚀去除；其中，所述第一目标区域的厚度小于所述二氧化硅层的厚度；在所述二氧化硅层表面涂覆感光材料，并进行曝光和显影，使所述第一刻蚀区的第一目标区域和第二刻蚀区的第二目标区域露出；沿所述第一目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层进行刻蚀，并沿所述第二目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层刻蚀进行刻蚀，得到目标晶圆。本申请通过一次掩膜阻挡第二刻蚀区，先刻蚀第一刻蚀区一定深度再将所有区域露出进行干法刻蚀规避补偿负载效应造成的刻蚀深度差别的影响。
下面，将对本示例性实施例中一种消除刻蚀负载效应的方法作进一步的说明。
需要说明的是，在本发明任一实施例中，选取从外厂采购的外延片，外延片一般为N掺杂，掺杂浓度为1e16cm-2，外延层厚度为5um。
如图9所示，所述外延片设有JBS区、主结区和FLR区，其中，JBS区和FLR区均为Dense区，即本发明所述的第一刻蚀区；主结区为ISO区，即本发明所述的第二刻蚀区。在常规刻蚀过程中，等离子体中的离子或游离基在Dense区和在ISO区反应消耗和供给失衡，刻蚀速率产生差别，导致Dense区刻蚀深度低于ISO区。因此，本发明采用两次光刻掩膜与两次刻蚀结合的方式，其中一次掩膜阻挡ISO区域先刻蚀Dense区域一定深度，再将所有区域露出进行干法刻蚀规避上述问题。
在本申请一实施例中，在步骤S110之前，还包括：
S100、通过RCA标准湿法清洗，去除所述外延片表面的自然氧化层以及颗粒和沾污。
作为一种示例，通过RCA标准湿法（即1号标准液SC1和2号标准液SC2。1号标准液化学配料为：NH4OH：H2O2：H2O (1:1:5)，2号标准液化学配料为：HCL：H2O2：H2O(1:1:6)，通常使用加热到75～85℃）清洗，将外延片表面的自然氧化层以及颗粒和沾污去除。如图2所示，随后通过PECVD机台生长约1.6um SiO2至SiC外延片上。
沉积掩膜层SiO2除了使用PECVD生长外，也可以通过LPCVD等方式获得。此外也能使用如D-Poly，Si3N4作为掩膜层。
如所述步骤S110所述，在所述二氧化硅层将所述第一刻蚀区的第一目标区域刻蚀去除；其中，所述第一目标区域的厚度小于所述二氧化硅层的厚度。
在本发明一实施例中，可以结合下列描述进一步说明步骤S110所述“在所述二氧化硅层将所述第一刻蚀区的第一目标区域刻蚀去除；其中，所述第一目标区域的厚度小于所述二氧化硅层的厚度”的具体过程。
步骤S111、在所述二氧化硅层的表面涂覆感光材料；
步骤S112、通过曝光和显影将除所述第一目标区域表面外的所述感光材料留下，并将所述第一目标区域表面的所述感光材料去除；
步骤S113、对所述二氧化硅层内部的第一目标区域进行刻蚀。
在本发明一实施例中，可以结合下列描述进一步说明步骤S111和步骤S112的具体过程。
需要说明的是，所述感光材料为光刻胶或干膜，他们都可以用于半导体制程中的光刻过程。其中，光刻胶在暴露于紫外线或其他形式的辐射后，其化学性质会发生改变，这使得它可以被用作模板，用于在硅片上形成微小的图案。这些图案后续会被转化为电路。干膜是一种预制的光刻胶膜，可以直接贴在印制电路板上，然后通过光刻过程形成图案。
作为一种示例，通过匀胶显影机旋涂约1.3um型号为AZ5214的光刻胶至晶圆上。通过光刻机对所述感光材料进行曝光和显影，对所述第一目标区域外进行阻挡自曝光，使得所述第一目标区域表面外的所述感光材料发生光固化反应，而所述第一刻蚀区的第一目标区域表面的所述感光材料不发生光固化反应。其中，所述第一目标区域为对应于所述第一刻蚀区内若干纵向延伸的柱状结构。具体地，所述第一目标区域表面的所述感光材料不发生光固化反应，因此可以将未发生光聚合反应的所述感光材料（即所述第一目标区域表面的所述感光材料）被冲洗掉，露出所述第一目标区域，使得在后续工艺步骤中方便对所述第一目标区域进行处理。
在本发明一实施例中，可以结合下列描述进一步说明步骤S113的具体过程。
如下列步骤所述，通过第一刻蚀条件刻蚀所述二氧化硅层内的第一目标区域；其中，所述第一目标区域的厚度为0.16um。
作为一种示例，若直接使用干法刻蚀机台将露出的第一目标区域的SiO2刻蚀掉，由于负载效应的存在，将会出现图3所示形貌。主结区域已经刻蚀到SiC表面，但是其他注入区域未刻蚀到位，若继续刻蚀，主结位置将出现过刻蚀的问题。因此，我们需要通过两次光刻的方式来抵消刻蚀的负载效应。
参照图4，通过光刻机曝光，并通过匀胶显影机显影将SiC JBS注入Dense区域和FLR注入Dense区域露出，主结ISO区域即所述第二刻蚀区依然为光刻胶遮挡。通过涂覆感光材料并曝光显影形成刻蚀窗口，便于对所述第一目标区域进行刻蚀去除。具体地，通过快速化学腐蚀将所述第一目标区域刻蚀去除。可根据所述感光材料选择适合的腐蚀溶液，在本实施例中，通过硫酸去胶液去除SiO2上方的光刻胶。将产品浸入去胶液中，观察腐蚀情况，待所述第一目标区域腐蚀掉后立即取出，并用清水洗涤去除所述腐蚀溶液。刻蚀完成后，将剩余所述感光材料去除。具体的，通过去胶剂去除所述剩余已固化的所述感光材料。
需要说明的是，硫酸去胶液的组成成分以及作用条件为：SPM 10min，120℃+SPM5min，120℃+SC1 10min，80℃（其中SPM为H2SO4：H2O2=5：1配制而成的溶液，SC1为NH4OH:H2O2:H2O=1:1:5配制而成的溶液）。其中两次SPM清洗的作用有区别，第一次SPM清洗是去除光刻胶，第二次SPM清洗是由于去胶后晶圆比较脏不能直接SC1清洗，因此需要第二SPM清洗去除残胶以及颗粒沾污。
在一具体实现中，先使用刻蚀机台刻蚀所述第一目标区域中露出区域的SiO2，经过多次摸底实验，刻蚀的CD尺寸与负载效应的深度差存在一定的比例关系。例如主结CD为25um，JBS注入Dense区域的CD为2.5um，两个位置的深度差基本上也成比例关系约为0.16um。发明人经过拉偏实验，使用相同的刻蚀条件，对不同CD关键尺寸的区域进行刻蚀，分别量测得到其刻蚀深度，从而反映出各区域的刻蚀速率，0.16um是针对这一光刻版多次实验得出的两个区域的刻蚀深度差。因此本发明使用干法刻蚀机台，在第一刻蚀条件下刻蚀露出区域的SiO2厚度约为0.16um，如图5所示。
其中，所述第一刻蚀条件为：
温度为20℃；
通入晶圆背面的He为14Torr；在干法刻蚀作业过程中He一直作用于晶圆背面，降低作业过程中晶圆表面被离子轰击导致的温度；
腔室的气压为200mTorr，等离子体离子源RF为600W；
通入的主刻蚀气体为CF4，气体的流量为15sccm；
通入起抑制作用的气体为CHF3，气体的流量为50sccm；
增加离子轰击作用改善均匀性的气体Ar，流量为100sccm；
总处理时间为5s。
如所述步骤S120所述，在所述二氧化硅层表面涂覆感光材料，并进行曝光和显影，使所述第一刻蚀区的第一目标区域和第二刻蚀区的第二目标区域露出。
在本发明一实施例中，可以结合下列描述进一步说明步骤S120所述“在所述二氧化硅层表面涂覆感光材料，并进行曝光和显影，使所述第一刻蚀区的第一目标区域和第二刻蚀区的第二目标区域露出”的具体过程。
步骤S121、在所述二氧化硅层的表面涂覆感光材料；
步骤S122、对所述感光材料进行曝光，使除所述第一目标区域和所述第一目标区域表面之外的所述感光材料固化，并使除所述第二目标区域和所述第二目标区域之外的所述感光材料固化；
步骤S123、通过显影去除未固化的所述感光材料，露出所述第一刻蚀区的第一目标区域和第二刻蚀区的第二目标区域。
作为一种示例，在对所述第一刻蚀区完成第一次刻蚀后，参照图6，去除掉第一次固化的感光材料，然后开始第二次刻蚀。在第二次刻蚀中，如图7所示，再次通过匀胶显影机旋涂约1.3um的光刻胶至晶圆上表面。如图8所示，通过光刻机对所述光刻胶进行曝光，通过匀胶显影机进行显影，此时将所有需要刻蚀区域露出，包括JBS区域（Dense区域），主结区域（ISO区域），FLR区域（Dense区域）。具体地，对所述第一目标区域外和所述第二目标区域外进行阻挡自曝光，使得所述第一目标区域表面外的所述感光材料和所述第二目标区域外的所述感光材料发生光固化反应，而所述第一刻蚀区的第一目标区域和所述第二刻蚀区的第二目标区域的所述感光材料不发生光固化反应。其中，所述第二目标区域为对应于所述第二刻蚀区内纵向延伸的柱状结构。
所述第一目标区域的所述感光材料和所述第二目标区域的所述感光材料不发生光固化反应，因此可以将未发生光聚合反应的所述感光材料（即所述第一目标区域和所述第二目标区域的所述感光材料）被冲洗掉，露出所述第一目标区域和所述第二目标区域，使得在后续工艺步骤中方便对所述第一目标区域和所述第二目标区域进行处理。
如所述步骤S130所述，沿所述第一目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层进行刻蚀，并沿所述第二目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层进行刻蚀，得到目标晶圆。
在本发明一实施例中，可以结合下列描述进一步说明步骤S130所述“沿所述第一目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层进行刻蚀，并沿所述第二目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层进行刻蚀”的具体过程。
如下列步骤所述，通过第二刻蚀条件沿所述第一目标区域的方向对未被所述感光材料覆盖的所述二氧化硅层进行刻蚀；
如下列步骤所述，通过第三刻蚀条件沿所述第二目标区域的方向对未被所述感光材料覆盖的所述二氧化硅层进行刻蚀。
作为一种示例，在第二次刻蚀中，同时采用第二刻蚀条件和第三刻蚀条件，对露出的所需要刻蚀区域，包括JBS区域（Dense区域），主结区域（ISO区域），FLR区域（Dense区域），同时进行刻蚀。具体地，再次使用刻蚀机台刻蚀掉无光刻胶覆盖位置的SiO2硬掩模。如图9所示。在第二刻蚀条件下，将所述第一刻蚀区未被光刻胶覆盖的二氧化硅层全部刻蚀掉，即第一刻蚀区中露出区域的SiO2；同时在第三刻蚀条件下，将所述第二刻蚀区未被光刻胶覆盖的二氧化硅层全部刻蚀掉，即第二刻蚀区中露出区域的SiO2。
其中，所述第二刻蚀条件与所述第三刻蚀条件相同，所述第二刻蚀条件为：
温度为20℃；
通入晶圆背面的He为14Torr；
腔室的气压为200mTorr，等离子体离子源RF为600W；
通入的主刻蚀气体为CF4，气体的流量为15sccm；
通入起抑制作用的气体为CHF3，气体的流量为50sccm；
增加离子轰击作用改善均匀性的气体Ar，流量为100sccm；
总处理时间为50s。
参照图10和图11，为基于本方法实际流片的结构。其中，图10为JBS区域（Dense区域）的SEM图，图11为主结区域（ISO区域） 的SEM图。可以看出，通过本发明的方法刻蚀的Dense区域和ISO区域的刻蚀深度相同。
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种消除刻蚀负载效应的方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (9)
1.一种消除刻蚀负载效应的方法，用于在外延片表面进行干法刻蚀，其特征在于，所述外延片表面设有二氧化硅层，所述外延片包括第一刻蚀区和第二刻蚀区；
所述方法包括：
在所述二氧化硅层将所述第一刻蚀区的第一目标区域刻蚀去除；其中，所述第一目标区域的厚度小于所述二氧化硅层的厚度；
在所述二氧化硅层表面涂覆感光材料，并进行曝光和显影，使所述第一刻蚀区的第一目标区域和第二刻蚀区的第二目标区域露出；
沿所述第一目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层进行刻蚀，并沿所述第二目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层进行刻蚀，得到目标晶圆。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述二氧化硅层将所述第一刻蚀区的第一目标区域刻蚀去除的步骤，包括：
在所述二氧化硅层的表面涂覆感光材料；
通过曝光和显影将除所述第一目标区域表面外的所述感光材料留下，并将所述第一目标区域表面的所述感光材料去除；
对所述二氧化硅层内部的第一目标区域进行刻蚀。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述二氧化硅层内部的第一目标区域进行刻蚀的步骤，包括：
通过第一刻蚀条件刻蚀所述二氧化硅层内的第一目标区域；其中，所述第一目标区域的厚度为0.16um。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一刻蚀条件为：
温度为20℃；
通入晶圆背面的He为14Torr；
腔室的气压为200mTorr，等离子体离子源RF为600W；
通入的主刻蚀气体为CF4，气体的流量为15sccm；
通入起抑制作用的气体为CHF3，气体的流量为50sccm；
增加离子轰击作用改善均匀性的气体Ar，流量为100sccm；
总处理时间为5s。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述二氧化硅层表面涂覆感光材料，并进行曝光和显影，使所述第一刻蚀区的第一目标区域和第二刻蚀区的第二目标区域露出的步骤，包括：
在所述二氧化硅层的表面涂覆感光材料；
对所述感光材料进行曝光，使除所述第一目标区域和所述第一目标区域表面之外的所述感光材料固化，并使除所述第二目标区域和所述第二目标区域之外的所述感光材料固化；
通过显影去除未固化的所述感光材料，露出所述第一刻蚀区的第一目标区域和第二刻蚀区的第二目标区域。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沿所述第一目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层进行刻蚀，并沿所述第二目标区域的方向将剩余的所述二氧化硅层进行刻蚀的步骤，包括：
通过第二刻蚀条件沿所述第一目标区域的方向对未被所述感光材料覆盖的所述二氧化硅层进行刻蚀；
通过第三刻蚀条件沿所述第二目标区域的方向对未被所述感光材料覆盖的所述二氧化硅层进行刻蚀。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二刻蚀条件与所述第三刻蚀条件相同，其中，所述第二刻蚀条件为：
温度为20℃；
通入晶圆背面的He为14Torr；
腔室的气压为200mTorr，等离子体离子源RF为600W；
通入的主刻蚀气体为CF4，气体的流量为15sccm；
通入起抑制作用的气体为CHF3，气体的流量为50sccm；
增加离子轰击作用改善均匀性的气体Ar，流量为100sccm；
总处理时间为50s。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述感光材料为光刻胶或干膜。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过RCA标准湿法清洗，去除所述外延片表面的自然氧化层以及颗粒和沾污。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6291357B1 (en) * | 1999-10-06 | 2001-09-18 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for etching a substrate with reduced microloading |
| CN101730930A (zh) * | 2007-06-04 | 2010-06-09 | 朗姆研究公司 | 在蚀刻高纵横比结构中降低微负载的方法 |
| US20120129349A1 (en) * | 2010-11-23 | 2012-05-24 | Yun-Seung Kang | Method of forming patterns for semiconductor device |
| CN102779780A (zh) * | 2012-07-25 | 2012-11-14 | 上海华力微电子有限公司 | 一种形成无负载效应大尺寸沟槽的方法 |
| CN104658882A (zh) * | 2013-11-25 | 2015-05-27 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 控制浅沟槽深度微负载效应的刻蚀方法 |
| CN106501899A (zh) * | 2015-09-07 | 2017-03-15 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种二氧化硅的刻蚀方法 |
| US20180151344A1 (en) * | 2013-03-14 | 2018-05-31 | Asm Ip Holding B.V. | Si PRECURSORS FOR DEPOSITION OF SiN AT LOW TEMPERATURES |
| CN109110726A (zh) * | 2018-07-03 | 2019-01-01 | 北京大学 | 一种提高高深宽比钨合金刻蚀均匀性的方法 |
| CN111524800A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-08-11 | 华虹半导体(无锡)有限公司 | 场板的制备方法 |
-
2023
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6291357B1 (en) * | 1999-10-06 | 2001-09-18 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for etching a substrate with reduced microloading |
| CN101730930A (zh) * | 2007-06-04 | 2010-06-09 | 朗姆研究公司 | 在蚀刻高纵横比结构中降低微负载的方法 |
| US20120129349A1 (en) * | 2010-11-23 | 2012-05-24 | Yun-Seung Kang | Method of forming patterns for semiconductor device |
| CN102779780A (zh) * | 2012-07-25 | 2012-11-14 | 上海华力微电子有限公司 | 一种形成无负载效应大尺寸沟槽的方法 |
| US20180151344A1 (en) * | 2013-03-14 | 2018-05-31 | Asm Ip Holding B.V. | Si PRECURSORS FOR DEPOSITION OF SiN AT LOW TEMPERATURES |
| CN104658882A (zh) * | 2013-11-25 | 2015-05-27 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 控制浅沟槽深度微负载效应的刻蚀方法 |
| CN106501899A (zh) * | 2015-09-07 | 2017-03-15 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种二氧化硅的刻蚀方法 |
| CN109110726A (zh) * | 2018-07-03 | 2019-01-01 | 北京大学 | 一种提高高深宽比钨合金刻蚀均匀性的方法 |
| CN111524800A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-08-11 | 华虹半导体(无锡)有限公司 | 场板的制备方法 |
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