干法刻蚀方法
阅读：83发布：2020-05-11
专利汇可以提供干法刻蚀方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种干法 刻蚀 方法，在完成第一主刻蚀步骤之后，继续进行第一附加刻蚀步骤，所述第一附加刻蚀步骤中采用第一惰性气体，惰性气体难以离 化成 等离子体 ，从而在第一附加刻蚀步骤中将基本不发生刻蚀；此外，由于第一附加刻蚀步骤采用第一附加刻蚀射频功率，从而，在第一主刻蚀步骤完成后，采用的第一主刻蚀射频功率也不需要衰减到零瓦，即减小了第一主刻蚀射频功率衰减所引起的不期望的刻蚀，最终，减小了不期望的刻蚀，提高了刻蚀 精度 。，下面是干法刻蚀方法专利的具体信息内容。
1.一种干法刻蚀方法，其特征在于，包括：依次进行的第一主刻蚀步骤和第一附加刻蚀步骤，其中，
所述第一主刻蚀步骤采用第一主刻蚀射频功率及第一刻蚀气体；
所述第一附加刻蚀步骤采用第一附加刻蚀射频功率及第一惰性气体。
2.如权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述第一主刻蚀射频功率与所述第一附加刻蚀射频功率相同。
3.如权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述第一附加刻蚀射频功率小于所述第一主刻蚀射频功率。
4.如权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述第一附加刻蚀步骤的工艺时间为0.1s～2s。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的干法刻蚀方法，其特征在于，在所述第一主刻蚀步骤之前，还包括：
第一稳定步骤，所述第一稳定步骤提供第一准备刻蚀气体。
6.如权利要求5所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述第一准备刻蚀气体与所述第一刻蚀气体相同。
7.如权利要求6所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述第一准备刻蚀气体与所述第一刻蚀气体的流量相同。
8.如权利要求1至4中的任一项所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述第一惰性气体与所述第一刻蚀气体的流量相同。
9.如权利要求1至4中的任一项所述的干法刻蚀方法，其特征在于，在所述第一附加刻蚀步骤之后，还包括：依次进行的第二主刻蚀步骤和第二附加刻蚀步骤，其中，所述第二主刻蚀步骤采用第二主刻蚀射频功率及第二刻蚀气体；
所述第二附加刻蚀步骤采用第二附加刻蚀射频功率及第二惰性气体。
10.如权利要求9所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述第二主刻蚀射频功率与所述第二附加刻蚀射频功率相同。
11.如权利要求9所述的干法刻蚀方法，其特征在于，在所述第一附加刻蚀步骤之后，且第二主刻蚀步骤之前，还包括：
第二稳定步骤，所述第二稳定步骤提供第二准备刻蚀气体。
12.如权利要求11所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述第二准备刻蚀气体与所述第二刻蚀气体相同。
13.如权利要求9所述的干法刻蚀方法，其特征在于，在所述第二附加刻蚀步骤之后，还包括：依次进行的第三主刻蚀步骤和第三附加刻蚀步骤，其中，
所述第三主刻蚀步骤采用第三主刻蚀射频功率及第三刻蚀气体；
所述第三附加刻蚀步骤采用第三附加刻蚀射频功率及第三惰性气体。
14.如权利要求13所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述第三主刻蚀射频功率与所述第三附加刻蚀射频功率相同。
15.如权利要求13所述的干法刻蚀方法，其特征在于，在所述第二附加刻蚀步骤之后，且第三主刻蚀步骤之前，还包括：
第三稳定步骤，所述第三稳定步骤提供第三准备刻蚀气体。
16.如权利要求15所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述第三准备刻蚀气体与所述第三刻蚀气体相同。
干法刻蚀方法
技术领域
背景技术
[0002] 自从集成电路问世以来，电路集成已经有了巨大的增长。因为所有元件都被集成在一块硅片上，集成电路已经具有可互连许多元件、成本低廉、可靠性高等特点。集成电路制造通过在硅片上制作电子器件，然后淀积介质层和导电层等互连材料把器件连接起来，从而，可以在硅片上制成许多有功能的微芯片。通常，互连材料淀积在硅片表面，然后有选择地去除它，就形成了所需的微芯片。这一有选择性地去除材料的工艺过程，就叫做刻蚀。刻蚀分为干法刻蚀和湿法刻蚀。其中，干法刻蚀通过在反应腔室内通入刻蚀气体，采用射频功率(RF)把刻蚀气体离化成等离子体，将硅片置于所述等离子体中进行刻蚀的工艺。具体的，硅片表面形成有图案化的光刻胶以保护硅片表面不需要刻蚀的部分，等离子体通过光刻胶中开出的窗口，与硅片曝露出的部分发生物理或化学反应，从而去掉硅片曝露出的表面材料。干法刻蚀是亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要的方法。
[0003] 干法刻蚀采用射频功率，把刻蚀气体离化成等离子体来达到与曝露材料表面快速物理化学反应的目的，但是在该刻蚀工艺步骤结束后，如果下一步骤为不开射频功率的步骤，即下一步骤中射频功率为零，则该步骤的射频功率需要有个衰减(ramp down)到零的过程。
[0004] 请参考图1，其为现有工艺中射频功率衰减时的功率大小与时间的关系示意图。如图1所示，通常1600W的射频功率衰减到零大约需要6秒的时间，由于射频功率不为零，在该6秒的过程中依然还有刻蚀气体供应，从而增加了6秒的工艺所不期望的刻蚀。其他不同功率也会有类似的产生不期望的刻蚀的情况。由此，严重影响了干法刻蚀的刻蚀精度，通常将导致刻蚀图形具有5nm～10nm的过刻蚀，从而降低了集成电路产品的可靠性，随着集成电路工艺尺寸的越来越小，此问题也越来越突出了。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种干法刻蚀方法，以解决现有的干法刻蚀工艺中刻蚀精度低的问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种干法刻蚀方法，包括：依次进行的第一主刻蚀步骤和第一附加刻蚀步骤，其中，所述第一主刻蚀步骤采用第一主刻蚀射频功率及第一刻蚀气体；所述第一附加刻蚀步骤采用第一附加刻蚀射频功率及第一惰性气体。
[0007] 可选的，在所述的干法刻蚀方法中，所述第一主刻蚀射频功率与所述第一附加刻蚀射频功率相同。
[0008] 可选的，在所述的干法刻蚀方法中，所述第一附加刻蚀射频功率小于所述第一主刻蚀射频功率。
[0009] 可选的，在所述的干法刻蚀方法中，所述第一附加刻蚀步骤的工艺时间为0.1s～2s。
[0010] 可选的，在所述的干法刻蚀方法中，在所述第一主刻蚀步骤之前，还包括：第一稳定步骤，所述第一稳定步骤提供第一准备刻蚀气体。
[0011] 可选的，在所述的干法刻蚀方法中，所述第一准备刻蚀气体与所述第一刻蚀气体相同。
[0012] 可选的，在所述的干法刻蚀方法中，所述第一准备刻蚀气体与所述第一刻蚀气体的流量相同。
[0013] 可选的，在所述的干法刻蚀方法中，所述第一惰性气体与所述第一刻蚀气体的流量相同。
[0014] 可选的，在所述的干法刻蚀方法中，在所述第一附加刻蚀步骤之后，还包括：依次进行的第二主刻蚀步骤和第二附加刻蚀步骤，其中，所述第二主刻蚀步骤采用第二主刻蚀射频功率及第二刻蚀气体；所述第二附加刻蚀步骤采用第二附加刻蚀射频功率及第二惰性气体。
[0015] 可选的，在所述的干法刻蚀方法中，所述第二主刻蚀射频功率与所述第二附加刻蚀射频功率相同。
[0016] 可选的，在所述的干法刻蚀方法中，在所述第一附加刻蚀步骤之后，且第二主刻蚀步骤之前，还包括：第二稳定步骤，所述第二稳定步骤提供第二准备刻蚀气体。
[0017] 可选的，在所述的干法刻蚀方法中，所述第二准备刻蚀气体与所述第二刻蚀气体相同。
[0018] 可选的，在所述的干法刻蚀方法中，在所述第二附加刻蚀步骤之后，还包括：依次进行的第三主刻蚀步骤和第三附加刻蚀步骤，其中，所述第三主刻蚀步骤采用第三主刻蚀射频功率及第三刻蚀气体；所述第三附加刻蚀步骤采用第三附加刻蚀射频功率及第三惰性气体。
[0019] 可选的，在所述的干法刻蚀方法中，所述第三主刻蚀射频功率与所述第三附加刻蚀射频功率相同。
[0020] 可选的，在所述的干法刻蚀方法中，在所述第二附加刻蚀步骤之后，且第三主刻蚀步骤之前，还包括：第三稳定步骤，所述第三稳定步骤提供第三准备刻蚀气体。
[0021] 可选的，在所述的干法刻蚀方法中，所述第三准备刻蚀气体与所述第三刻蚀气体相同。
[0022] 在本发明提供的干法刻蚀方法中，当第一主刻蚀射频功率与第一附加刻蚀射频功率相同时，在第一主刻蚀步骤中将不发生射频功率衰减，从而将避免不期望的刻蚀产生，而在第一主刻蚀步骤之后的第一附加刻蚀步骤中，由于所述第一附加刻蚀步骤中采用第一惰性气体，惰性气体难以离化成等离子体，从而在第一附加刻蚀步骤中将基本不发生刻蚀，最终，减小了不期望的刻蚀，提高了刻蚀精度；
[0023] 而当第一附加刻蚀射频功率小于第一主刻蚀射频功率时，在第一主刻蚀步骤中将发生射频功率衰减，即第一主刻蚀射频功率需要衰减到第一附加刻蚀射频功率，相对于现有技术中第一主刻蚀射频功率需要衰减至零瓦，减小了第一主刻蚀射频功率需要衰减的量，从而减少了发生不期望的刻蚀的时间，即减小了不期望的刻蚀的量，而在第一主刻蚀步骤之后的第一附加刻蚀步骤中，由于所述第一附加刻蚀步骤中采用第一惰性气体，惰性气体难以离化成等离子体，从而在第一附加刻蚀步骤中将基本不发生刻蚀，最终，减小了不期望的刻蚀，提高了刻蚀精度。附图说明
[0024] 图1是现有工艺中射频功率衰减时的功率大小与时间的关系示意图；
[0025] 图2是本发明实施例的干法刻蚀方法的流程示意图；
[0026] 图3是本发明实施例的干法刻蚀方法的流程时序图；
[0027] 图4是本发明实施例中射频功率衰减时的功率大小与时间的关系示意图。
具体实施方式
[0028] 以下结合附图和具体实施例对本发明提供的干法刻蚀方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0029] 本发明的核心思想在于，提供一种干法刻蚀方法，在完成第一主刻蚀步骤之后，继续进行第一附加刻蚀步骤，所述第一附加刻蚀步骤中采用第一惰性气体，惰性气体难以离化成等离子体，从而在第一附加刻蚀步骤中将基本不发生刻蚀；此外，由于第一附加刻蚀步骤采用第一附加刻蚀射频功率，从而，在第一主刻蚀步骤完成后，采用的第一主刻蚀射频功率也不需要衰减到零，即减小了第一主刻蚀射频功率衰减所引起的不期望的刻蚀，最终，减小了不期望的刻蚀，提高了刻蚀精度。
[0030] 现以0.18微米工艺中，形成侧墙(Spacer)的干法刻蚀方法为例。现有的0.18微米工艺中，成侧墙(Spacer)的干法刻蚀方法主要包括稳定步骤及主刻蚀步骤，而主刻蚀步骤之后会有一个射频功率衰减至零的过程，从而产生不期望的刻蚀，往往将导致5nm～10nm的过刻蚀，降低了刻蚀精度，从而降低了产品的可靠性。
[0031] 请参考图2和图3，以对本发明实施例提供的0.18微米工艺中，形成侧墙的干法刻蚀方法做具体阐述。其中，图2为本发明实施例的干法刻蚀方法的流程示意图；图3为本发明实施例的干法刻蚀方法的流程时序图。如图2和图3所示，本实施例中，所述干法刻蚀方法具体包括如下步骤：
[0032] 步骤S210：第一稳定步骤，所述第一稳定步骤提供第一准备刻蚀气体；
[0033] 步骤S220：第一主刻蚀步骤，所述第一主刻蚀步骤采用第一主刻蚀射频功率，及第一刻蚀气体；
[0034] 步骤S230：第一附加刻蚀步骤，所述第一附加刻蚀步骤采用第一附加刻蚀射频功率，及第一惰性气体；
[0035] 步骤S240：第二稳定步骤，所述第二稳定步骤提供第二准备刻蚀气体；
[0036] 步骤S250：第二主刻蚀步骤，所述第二主刻蚀步骤采用第二主刻蚀射频功率，及第二刻蚀气体；
[0037] 步骤S260：第二附加刻蚀步骤，所述第二附加刻蚀步骤采用第二附加刻蚀射频功率，及第二惰性气体；
[0038] 步骤S270：第三稳定步骤，所述第三稳定步骤提供第三准备刻蚀气体；
[0039] 步骤S280：第三主刻蚀步骤，所述第三主刻蚀步骤采用第三主刻蚀射频功率，及第三刻蚀气体；
[0040] 步骤S290：第三附加刻蚀步骤，所述第三附加刻蚀步骤采用第三附加刻蚀射频功率，及第三惰性气体。
[0041] 当然，在进行干法刻蚀工艺前，硅片上形成有栅极结构，在所述栅极结构上形成有氮化硅层和二氧化硅层。接着，进行本实施例提供的干法刻蚀工艺，刻蚀去除部分氮化硅层和二氧化硅层，以在所述栅极结构两侧形成侧墙。
[0042] 首先，执行步骤S210，第一稳定步骤，所述第一稳定步骤提供第一准备刻蚀气体。本步骤为不开射频功率的步骤，在本实施例中，所述第一准备刻蚀气体为CO、C4F8气体，其流量分别为100sccm和8sccm，本步骤的工艺时间为30s。在本实施例中，在此步过程中，还提供一稳定的工艺压力，具体为60mt。本发明对所述第一准备刻蚀气体及其流量以及本步骤的工艺时间并不限定，本领域技术人员可对具体的刻蚀气体及其流量以及本步骤的工艺时间做出不同的选择。
[0043] 接着，执行步骤S220，第一主刻蚀步骤，所述第一主刻蚀步骤采用第一主刻蚀射频功率，及第一刻蚀气体。在本实施例中，所述第一主刻蚀射频功率为1600w，所述第一准备刻蚀气体为CO、C4F8气体，其流量分别为100sccm和8sccm。在第一稳定步骤中所通入的第一准备刻蚀气体与本步骤中所通入的第一刻蚀气体为相同的气体，即通过第一稳定步骤预通入一定量的第一刻蚀气体，进一步的，通入气体的流量相同。本步骤的工艺时间为15s，即希望进行15s的干法刻蚀工艺。同时，本步骤不改变在第一稳定步骤中所提供的工艺压力。本发明对所述第一刻蚀气体及其流量、本步骤中的第一主刻蚀射频功率的大小以及本步骤的工艺时间并不限定，本领域技术人员可对具体的刻蚀气体及其流量、射频功率的大小以及本步骤的工艺时间做出不同的选择。
[0044] 接着，执行步骤S230，第一附加刻蚀步骤，所述第一附加刻蚀步骤采用第一附加刻蚀射频功率，及第一惰性气体。优选的，所述第一附加刻蚀射频功率的大小与所述第一主刻蚀射频功率的大小相同，即在本实施例中，所述第一附加刻蚀射频功率优选为1600w。此外，本步骤的工艺时间优选为0.1s～2s，在本实施例中，所述工艺时间为1s。同时，本步骤不改变在第一稳定步骤中所提供的工艺压力。在本实施例中，所述第一惰性气体为氩气，在本发明的其他实施例中，也可以选择其他惰性气体，例如本领域中常用的氮气、氦气等。优选的，所述第一惰性气体的流量与第一刻蚀气体的流量相同，在本实施例中，为108sccm。
[0045] 由于惰性气体难以离化成等离子体，从而在第一附加刻蚀步骤中将基本不发生刻蚀；此外，由于第一附加刻蚀步骤采用第一附加刻蚀射频功率，从而，在第一主刻蚀步骤完成后，采用的第一主刻蚀射频功率也不需要衰减到零瓦，即减小了第一主刻蚀射频功率衰减所引起的不期望的刻蚀，最终，减小了不期望的刻蚀，提高了刻蚀精度。
[0046] 特别地，当所述第一附加刻蚀射频功率的大小与所述第一主刻蚀射频功率的大小相同时，将避免由于第一主刻蚀射频功率衰减所引起的不期望的刻蚀，更进一步提高了刻蚀精度。
[0047] 在本实施例中，为了精确刻蚀，还包括后续步骤S240至S290，在本发明的其他实施例中，也可只包括第一稳定步骤、第一主刻蚀步骤及第一附加刻蚀步骤；或者只包括第一主刻蚀步骤及第一附加刻蚀步骤。
[0048] 接着，执行步骤S240，第二稳定步骤，所述第二稳定步骤提供第二准备刻蚀气体。本步骤为不开射频功率的步骤，在本实施例中，所述第二准备刻蚀气体为CF4、CHF3、O2气体，其流量分别为45sccm、10sccm和10sccm，本步骤的工艺时间为30s。在本实施例中，在此步过程中，还提供一稳定的工艺压力，具体为50mt。本发明对所述第二准备刻蚀气体及其流量以及本步骤的工艺时间并不限定，本领域技术人员可对具体的刻蚀气体及其流量以及本步骤的工艺时间做出不同的选择。
[0049] 执行步骤S250，第二主刻蚀步骤，所述第二主刻蚀步骤采用第二主刻蚀射频功率，及第二刻蚀气体。在本实施例中，所述第二主刻蚀射频功率为500w；所述第二刻蚀气体为CF4、CHF3、O2气体，其流量分别为45sccm、10sccm和10sccm；本步骤的工艺时间为10s。同时，本步骤不改变在第二稳定步骤中所提供的工艺压力。本发明对所述第二刻蚀气体及其流量、本步骤中的第二主刻蚀射频功率的大小以及本步骤的工艺时间并不限定，本领域技术人员可对具体的刻蚀气体及其流量、射频功率的大小以及本步骤的工艺时间做出不同的选择。
[0050] 执行步骤S260，第二附加刻蚀步骤，所述第二附加刻蚀步骤采用第二附加刻蚀射频功率，及第二惰性气体。在本实施例中，所述第二附加刻蚀射频功率为500w；所述第二惰性气体为氩气，其流量为65sccm；本步骤的工艺时间为1s。同时，本步骤不改变在第二稳定步骤中所提供的工艺压力。本发明对所述第二惰性气体及其流量、本步骤中的第二附加刻蚀射频功率的大小以及本步骤的工艺时间并不限定，本领域技术人员可对具体的惰性气体及其流量、射频功率的大小以及本步骤的工艺时间做出不同的选择。
[0051] 接着，执行步骤S270，第三稳定步骤，所述第三稳定步骤提供第三准备刻蚀气体。本步骤为不开射频功率的步骤，在本实施例中，所述第三准备刻蚀气体为O2、CH3F气体，其流量分别为40sccm和12sccm；本步骤的工艺时间为30s。在本实施例中，在此步过程中，还提供一稳定的工艺压力，具体为40mt。本发明对所述第三准备刻蚀气体及其流量以及本步骤的工艺时间并不限定，本领域技术人员可对具体的刻蚀气体及其流量以及本步骤的工艺时间做出不同的选择。
[0052] 执行步骤S280，第三主刻蚀步骤，所述第三主刻蚀步骤采用第三主刻蚀射频功率，及第三刻蚀气体。在本实施例中，所述第三主刻蚀射频功率为200w；所述第三刻蚀气体为O2、CH3F气体，其流量分别为40sccm和12sccm；本步骤的工艺时间为50s。同时，本步骤不改变在第三稳定步骤中所提供的工艺压力。本发明对所述第三刻蚀气体及其流量、本步骤中的第三主刻蚀射频功率的大小以及本步骤的工艺时间并不限定，本领域技术人员可对具体的刻蚀气体及其流量、射频功率的大小以及本步骤的工艺时间做出不同的选择。
[0053] 最后，执行步骤S290，第三附加刻蚀步骤，所述第三附加刻蚀步骤采用第三附加刻蚀射频功率，及第三惰性气体。在本实施例中，所述第三附加刻蚀射频功率为200w；所述第三惰性气体为氩气，其流量为52sccm；本步骤的工艺时间为1s。同时，本步骤不改变在第三稳定步骤中所提供的工艺压力。本发明对所述第三惰性气体及其流量、本步骤中的第三附加刻蚀射频功率的大小以及本步骤的工艺时间并不限定，本领域技术人员可对具体的惰性气体及其流量、射频功率的大小以及本步骤的工艺时间做出不同的选择。
[0054] 请参考图4，其为本发明实施例中射频功率衰减时的功率大小与时间的关系示意图。如图4所示，在完成附加刻蚀步骤之后，即第一附加刻蚀步骤、第二附加刻蚀步骤及第三附加刻蚀步骤之后，均有一个射频功率衰减的过程，但由于在附加刻蚀步骤中采用了惰性气体，从而基本不发生不期望的刻蚀。因此，提高了干法刻蚀工艺的刻蚀精度，精确控制了在栅极两侧形成的侧墙尺寸。
[0055] 在本发明的其他实施例中，并不需要执行上述步骤S210至S290中的每一步，只需在每一主刻蚀步骤之后，执行一附加刻蚀步骤，便能提高干法刻蚀工艺的刻蚀精度。
[0056] 上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
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