CN1848384A - 一种硅栅刻蚀的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硅栅刻蚀的方法，包括BT步、主刻步和过刻步，其特征在于，该方法还包括在主刻步和过刻步之间单独加入惰性气体，释放聚集在硅片上的电荷。该方法能够在不改变硬件设计的前提下，仅通过在栅刻蚀工艺中主刻工艺步骤后加入惰性气体，释放聚集在硅片上的电荷以达到消除微沟道效应的目的，满足先进栅刻蚀工艺的需要。这种方法简单易行，不仅避免了系统硬件设计所增加的变数、保证工艺的稳定性；还可以避免系统升级、节约大笔开支。

Description

一种硅栅刻蚀的方法
技术领域
本发明涉及一种硅栅刻蚀方法，具体来说，涉及一种深亚微米硅栅刻蚀的方法。
背景技术
集成电路通常把0.8-0.35μm称为亚微米，0.25μm及其以下称为深亚微米，0.05μm及其以下称为纳米级。深亚微米制造的关键技术主要包括光刻技术、等离子体刻蚀技术、离子注入技术、铜互连技术等。
众所周知，气态等离子技术广泛应用于集成电路制造领域，特别是在栅极等薄膜的刻蚀、介质材料的刻蚀、光阻材料的去除等领域得到了成功的应用。但是，尽管等离子技术为半导体制造业所广泛接受，该技术的应用仍然不断的面临相当数量的挑战。值得指出的是，大量的生产/研发数据表明，在制造工艺过程中，要保证工艺气体在半导体硅片表面实现均匀分布是非常困难的，而硅片表面均匀的气流分布则是实现均匀稳定的气态等离子技术的关键要素。
由气体动力学可知，气体的流动性与气体本身的物理特性有关：气体分子量越小，气体流量越小，在真空环境下的流动性越好，越容易形成均匀的气体分布。而从上面对刻蚀工艺各主要步骤的叙述可以发现，作为刻蚀工艺重要步骤的主刻步总体气体流量大，同时，混合气体主要由大分子量的Cl2和HBr组成，因此总体的气体流动性差，特别是在进行300mm硅片刻蚀工艺时，由于硅片尺寸的增加，在硅片表面形成均匀的气流分布就变得更加的困难。
在栅刻蚀工艺中，大分子量的Cl2和HBr组成的主刻蚀一步易产生电荷累积效应，会造成微沟道效应。微沟道效应与线条的高宽比成正比，因此在深亚微米栅刻蚀工艺中此现象较为严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种在不改变硬件设计的条件下，能够解决刻蚀过程中微沟道现象的产生，保证刻蚀工艺的顺利进行的栅刻蚀方法。
本发明所提供的硅栅刻蚀的方法，包括BT步、主刻步和过刻步，其特征在于，该方法还包括在主刻步和过刻步之间单独加入惰性气体，释放聚集在硅片上的电荷。
其中所述的惰性气体是He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn中的一种或多种。
所述的BT步中所使用的气体为CF4、CHF3、C2F6、C4F8、Cl2中的一种或多种，所述的主刻步中所使用的气体为HBr、Cl2、He和O2的混合气体，所述的过刻步中所使用的气体为HBr、He和O2的混合气体。
在BT步、主刻步和过刻步中所使用的各种气体之间用量比例没有特别的要求。
各种惰性气体之间用量比例没有特别的要求。
C4F8的各种同分异构体均能实现本发明的发明目的。
其中，对于200～300mm反应室，BT步气体流量为10～200sccm；主刻步气体总流量为100～350sccm，其中，Cl2为0～200sccm，HBr为5～300sccm，O2为0～50sccm；主刻步完成后惰性气体总流量为0～500sccm，过刻步气体的总流量为100～500sccm，其中，HBr为5～500sccm，He为0～300sccm，O2为0～50sccm。
本发明所提供的方法，能够在不改变硬件设计的前提下，仅通过在栅刻蚀工艺中主刻(Mainetch)工艺步骤后加入惰性气体，释放聚集在硅片上的电荷以达到消除微沟道效应的目的，满足先进栅刻蚀工艺的需要。这种方法简单易行，不仅避免了系统硬件设计所增加的变数、保证工艺的稳定性；还可以保证其它工艺参数不发生改变；同时避免系统升级、节约大笔开支。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
在200mm刻蚀腔室内，在主刻步完成后通入200sccm He。
在Nmc等离子体刻蚀机上，具体工艺如下：
初刻蚀：350W/BP40W/10mT/100sccm CF4/5Sec。
主刻蚀：350W/BP40W/7mT/30sccm Cl2/160sccm HBr/
        10sccm HeO2/OES。
New：   350W/BP0W/80mT/200sccm He/5Sec。
过刻蚀：250W/BP80W/80mT/160sccm HBr/10sccm He/
        10sccm HeO2/40Sec。
我们对刻蚀后的硅片进行剖片，通过电子扫描显微镜可以看出，在新的工艺条件下，线条剖面无微沟道现象。
实施例2：
按照实施例1所述的方法，不同之处在于，在主刻步完成后通入150sccm He、20sccm Ne。
我们对刻蚀后的硅片进行剖片，通过电子扫描显微镜可以看出，在新的工艺条件下，线条剖面无微沟道现象。
实施例3：
按照实施例1所述的方法，不同之处在于，在主刻步完成后通入300sccm Ar。
我们对刻蚀后的硅片进行剖片，通过电子扫描显微镜可以看出，在新的工艺条件下，线条剖面无微沟道现象。
实施例4：
按照实施例1所述的方法，不同之处在于，在主刻步完成后通入100sccm He、100sccm Ar。
我们对刻蚀后的硅片进行剖片，通过电子扫描显微镜可以看出，在新的工艺条件下，线条剖面无微沟道现象。

Claims (5)

1、一种硅栅刻蚀的方法，包括BT步、主刻步和过刻步，其特征在于，该方法还包括在主刻步和过刻步之间单独加入惰性气体，释放聚集在硅片上的电荷。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的惰性气体是He、Ne、Ar中的一种或多种。
3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的BT步中所使用的气体为CF4、CHF3、C2F6、C4F8、Cl2中的一种或多种。
4、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的过刻步中所使用的气体为HBr、He和O2的混合气体。
5、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的主刻步中所使用的气体为HBr、Cl2、He和O2的混合气体。
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