[發(fā)明專(zhuān)利]控制淺溝槽深度微負(fù)載效應(yīng)的刻蝕方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310606952.3
• 申請(qǐng)日: 2013-11-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104658882A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 符雅麗;李國(guó)榮;楊盟
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/02
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/02;H01L21/306
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 陳振

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備制造領(lǐng)域，尤其涉及一種控制淺溝槽深度微負(fù)載效應(yīng)的刻蝕方法。

背景技術(shù)

一般的，對(duì)于晶圓上不同開(kāi)口尺寸的溝槽刻蝕，刻蝕完成后的深度是存在一定差異的，這種微負(fù)載效應(yīng)（Micro-loading?effect）是和刻蝕過(guò)程的副產(chǎn)物揮發(fā)速度隨著刻蝕深寬比的不同而導(dǎo)致的。近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)的遞進(jìn)，對(duì)于溝槽刻蝕的深度負(fù)載效應(yīng)的控制要求越來(lái)越高。特別對(duì)于淺溝槽隔離刻蝕（Shallow?Trench?Isolation-ETching，STI-ET）,這種負(fù)載效應(yīng)會(huì)影響到半導(dǎo)體器件的電性結(jié)果。由于反應(yīng)物消耗和擴(kuò)散的基本物理原理的存在，這種負(fù)載效應(yīng)很難通過(guò)普通的刻蝕過(guò)程的工藝參數(shù)的簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)根除，特別當(dāng)節(jié)點(diǎn)繼續(xù)微縮時(shí)，該負(fù)載效應(yīng)也持續(xù)增大，給刻蝕工藝帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)技術(shù)中對(duì)晶圓進(jìn)行溝槽刻蝕之后，產(chǎn)生的微負(fù)載效應(yīng)如圖1所示。

針對(duì)傳統(tǒng)工藝中的上述問(wèn)題，有人提出了改進(jìn)方案。在淺溝槽刻蝕進(jìn)行到一定深度之后，通過(guò)選擇性地在寬開(kāi)口區(qū)域生長(zhǎng)硅來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載效應(yīng)的彌補(bǔ)，后續(xù)進(jìn)行淺溝槽刻蝕，達(dá)到目標(biāo)深度。但此改進(jìn)方案工序繁雜，不僅包括刻蝕工序，而且包括外延生長(zhǎng)等一系列工序，特別其需要選擇性進(jìn)行外延生長(zhǎng)的方法過(guò)于繁冗。且其大大延長(zhǎng)了加工生產(chǎn)周期，增加了生產(chǎn)成本。

綜上所述，如何提供一種簡(jiǎn)單有效的減小溝槽刻蝕微負(fù)載效應(yīng)的刻蝕方法是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種能夠有效降低晶圓溝槽刻蝕深度微負(fù)載效應(yīng)的刻蝕方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的提供的一種控制淺溝槽深度微負(fù)載效應(yīng)的刻蝕方法，包括以下步驟：

對(duì)進(jìn)入工藝腔室的晶圓進(jìn)行掩膜層刻蝕的刻蝕工藝，直至所述晶圓上的開(kāi)口接觸到所述晶圓的基底硅；

向所述工藝腔室中通入沉積氣體，進(jìn)行沉積反應(yīng)，在所述晶圓上沉積一層對(duì)后續(xù)刻蝕起阻擋作用的類(lèi)聚合物膜層；

向所述工藝腔室中通入惰性氣體，在等離子體激發(fā)條件下對(duì)所述類(lèi)聚合物膜層進(jìn)行處理；

對(duì)所述晶圓進(jìn)行淺溝槽刻蝕工藝直至預(yù)設(shè)深度。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述對(duì)后續(xù)刻蝕起阻擋作用的類(lèi)聚合物膜層為具有碳和氫成分的類(lèi)聚合物膜層。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述對(duì)后續(xù)刻蝕起一定阻擋作用的類(lèi)聚合物膜層為SiO₂類(lèi)膜層。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述類(lèi)聚合物膜層的厚度為10埃～300埃。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括以下步驟：

將殘留在所述晶圓的光阻灰化去除。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述沉積氣體為CH₄或者SiH₄和O₂的組合。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述惰性氣體為Ar和/或He。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述類(lèi)聚合物膜層的厚度通過(guò)沉積時(shí)間進(jìn)行控制。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，向所述工藝腔室中通入惰性氣體，在等離子體激發(fā)條件下對(duì)所述類(lèi)聚合物膜層進(jìn)行處理，包括以下步驟：

向所述工藝腔室中通入惰性氣體；

在等離子體激發(fā)條件下對(duì)所述類(lèi)聚合物膜層進(jìn)行處理；

利用終點(diǎn)檢測(cè)法抓取所述晶圓的小尺寸開(kāi)口區(qū)域暴露基底硅的瞬間，結(jié)束當(dāng)前步驟，完成對(duì)所述類(lèi)聚合物膜層處理的步驟。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述對(duì)進(jìn)入工藝腔室的晶圓進(jìn)行掩膜層刻蝕的刻蝕工藝，直至所述晶圓上的開(kāi)口接觸到所述晶圓的基底硅的工藝步驟的工藝條件為：源功率為400～700W，偏壓功率為100～300W，氣壓為3mt～10mt，刻蝕時(shí)間每步為10～40s，主氣體為CF₄和CH₂F₂，流量為50～350sccm，輔氣體為O₂，Ar，He，除氧氣外的輔氣體流量為50～150sccm，氧氣流量為5～30sccm;

所述向所述工藝腔室中通入沉積氣體，進(jìn)行沉積反應(yīng)，在所述晶圓上沉積一層對(duì)后續(xù)刻蝕起阻擋作用的類(lèi)聚合物膜層的工藝步驟的工藝條件為：源功率為100～1000W，偏壓功率為0W～50W，沉積氣體流量為10～500sccm，工藝氣壓為1～100mT，工藝時(shí)間為10～60s；

所述向所述工藝腔室中通入惰性氣體，在等離子體激發(fā)條件下對(duì)所述類(lèi)聚合物膜層進(jìn)行處理的工藝步驟的工藝條件為：源功率為100～1000W，偏壓功率為50W～300W，Ar流量為10～500sccm，He流量為10～500sccm，工藝氣壓為1～100mT，工藝時(shí)間為10-60s；