[發明專利]化學干法蝕刻方法和半導體器件的形成方法

有效

• 申請號: 201310261309.1
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103346066B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 張程;包中誠
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/3065;H01L21/311
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種化學干法蝕刻方法和半導體器件的形成方法。

背景技術

在半導體制造領域，蝕刻工藝是一種有選擇性的去除材料的工藝過程。蝕刻工藝主要分為干法蝕刻和濕法蝕刻這兩種。其中，干法蝕刻是亞微米、深亞微米尺寸下蝕刻器件的最主要方法，其是把晶圓表面暴露于氣態中產生的等離子體，等離子體通過晶圓上被圖形化的掩模中開出的窗口，與硅片發生反應，從而去除暴露的表面材料。

具體地，干法蝕刻又分為三種：物理性蝕刻、化學性蝕刻和物理化學性蝕刻。其中：物理性蝕刻又稱為濺射蝕刻，一般利用惰性氣體在強電場下轟擊硅片表面，方向性很強，可以做到各向異性蝕刻，且不能進行選擇性蝕刻；化學性蝕刻（以下稱為化學干法蝕刻）利用等離子體產生的反應元素（自由基和反應原子）與晶圓表面的物質發生反應，反應中產生的揮發性生成物被真空泵抽走，從而實現蝕刻目的；物理化學性蝕刻則兼顧物理性蝕刻和化學性蝕刻的雙重作用。

化學干法蝕刻的應用領域主要在坡面多晶硅蝕刻（Slope poly etch）、有源多晶硅回蝕（Source poly etch back）、記憶多晶硅蝕刻（Memory poly etch）、多晶硅細脈蝕刻（Poly stringer etch）、氮化物細脈蝕刻（Nitride stringer etch）以及功率器件的底部圓形蝕刻（Bottom rounding etch）等。

更多關于化學干法蝕刻的工藝可以參考公開號為102496561A、公開日為2012年6月13日的中國專利申請。

現有技術中化學干法蝕刻多采用化學干法蝕刻機（Chemical Dry Etch，CDE）實現。CDE設備中都包括石英玻璃管，蝕刻氣體通入該石英玻璃管中，從而蝕刻氣體與石英玻璃管通過微波（Microwave）電離出正、負離子，這些正、負離子和晶圓進行反應，從而實現對晶圓的刻蝕。

但是，在采用上述CDE設備進行蝕刻的過程中，容易發生蝕刻速率隨意下降（random drop），甚至晶圓報廢（scrap）的現象。此外，石英玻璃管也容易發生破裂（broken）的情況。

因此，在進行化學干法蝕刻時，如何提高蝕刻速率，保證晶圓的良率，且避免石英玻璃管發生破裂就成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種化學干法蝕刻方法和半導體器件的形成方法，可以避免CDE設備中的石英玻璃管發生破裂，且可以提高蝕刻速率和晶圓的良率。

為解決上述問題，本發明提供一種化學干法蝕刻方法，包括：

提供化學干法蝕刻機，所述化學干法蝕刻機包括石英玻璃管；

對所述石英玻璃管進行脫羥處理；

采用所述化學干法蝕刻機進行干法蝕刻。

可選的，所述脫羥處理包括：采用氫氟酸對所述石英玻璃管進行清洗。

可選的，所述氫氟酸的體積百分比大于或等于10%且小于或等于80%。

可選的，所述脫羥處理的時間大于或等于10分鐘且小于或等于30分鐘。

可選的，在采用氫氟酸對所述石英玻璃管進行清洗之后且在進行干法蝕刻之前，所述方法還包括：采用去離子水清洗所述石英玻璃管。

可選的，在采用去離子水清洗所述石英玻璃管之后且在進行干法蝕刻之前，所述方法還包括：對所述石英玻璃管進行烘干處理。

可選的，所述烘干處理的溫度包括80℃～110℃，時間包括30分鐘～100分鐘。

可選的，所述脫羥處理包括：將所述石英玻璃管在1000℃～1200℃的環境中放置2小時～4小時。

可選的，進行所述干法蝕刻包括：坡面多晶硅蝕刻、有源多晶硅回蝕、記憶多晶硅蝕刻、多晶硅細脈蝕刻、氮化物細脈蝕刻或功率器件的底部圓形蝕刻中的一種或多種。

為了解決上述問題，本發明還提供了一種包括上述化學干法蝕刻方法的半導體器件的形成方法。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：在采用化學干法蝕刻機進行干法蝕刻之前，先對化學干法蝕刻機中的石英玻璃管進行脫羥處理，從而可以減少或去除石英玻璃管表面或內部的羥基自由基含量，避免形成在石英玻璃管中形成氣泡，最終在采用脫羥處理之后的化學干法蝕刻機進行干法蝕刻時，可以避免CDE設備中的石英玻璃管發生破裂，可以提高晶圓的良率，且可以提高蝕刻速率的穩定性。

進一步的，可以通過采用氫氟酸對所述石英玻璃管進行清洗的方式實現脫羥處理，氫氟酸可以置換出石英玻璃管表面或內部的羥基自由基，且不會與石英玻璃管發生反應，從而工藝簡單，成本低。