[發(fā)明專利]用于SiConi蝕刻的反應(yīng)腔及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410357214.4
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104078399A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷通;易海蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01J37/32
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，具體涉及一種用于SiConi蝕刻的反應(yīng)腔及用于SiConi的刻蝕方法。

背景技術(shù)

集成電路可通過在基板表面上制造復(fù)雜圖案化材料層的工藝而得以形成。在基板上制作圖案化材料需要一些用于移除暴露的材料的受控方法。化學(xué)蝕刻用于各種目的，包含將光阻中的圖案轉(zhuǎn)移至下方層中、薄化多個(gè)層、或是薄化已存在于基板上的特征結(jié)構(gòu)的側(cè)向尺寸。

SiConi蝕刻通常用于晶圓金屬沉積前的預(yù)清洗，其作用是去除基板表面的氧化硅，降低接觸電阻。SiConi蝕刻是一種遠(yuǎn)端等離子體輔助的干式蝕刻工藝，該工藝包含讓基板同時(shí)暴露于等離子體副產(chǎn)物下。SiConi蝕刻對于氧化硅層大部分為共形的且具有選擇性的，但是不論硅是非晶硅、結(jié)晶硅或多晶硅，都不會輕易地蝕刻硅。選擇性對于諸如淺溝槽隔離(shallow?trench?isolation,STI)與層間介電層(inter-layer?dielectric,ILD)凹槽形成之類的應(yīng)用提供了優(yōu)點(diǎn)。

在基板材料被移除時(shí)，SiConi工藝所產(chǎn)生的固態(tài)副產(chǎn)物會生長在基板表面上。由于所形成的刻蝕副產(chǎn)物為固態(tài)，會覆蓋在基板表面阻擋進(jìn)一步蝕刻，因此需提高外界溫度從而使固態(tài)副產(chǎn)物升華，進(jìn)而將固態(tài)副產(chǎn)物抽出反應(yīng)腔。

圖1為現(xiàn)有的用于SiConi刻蝕反應(yīng)腔的結(jié)構(gòu)示意圖，包括反應(yīng)腔4，反應(yīng)腔4內(nèi)設(shè)有一晶圓基座2，晶圓基座2上設(shè)有用于夾持晶圓1且可升降的夾持件6，基板1的上方設(shè)有加熱板3，反應(yīng)腔4的頂壁上設(shè)有用于離解等離子體的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)5(remote?plasma?system，RPS)，遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)5與輸氣管道8連接為晶圓1提供刻蝕劑，反應(yīng)腔4的側(cè)壁上設(shè)有真空泵管道7，所述真空泵管道7用于抽離反應(yīng)腔4內(nèi)的被氣化的刻蝕副產(chǎn)物。其中，晶圓基座2溫度保持在0℃～50℃，加熱板3的溫度保持在150℃～200℃。

現(xiàn)有的用于SiConi的刻蝕方法包括以下步驟：S1、提供一待刻蝕的晶圓1，放置在晶圓基座2上，所述晶圓基座2的溫度保持在0℃～50℃且遠(yuǎn)離所述加熱板3；S2、遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)5向晶圓1表面輸送刻蝕劑；S3、當(dāng)晶圓1表面產(chǎn)生固態(tài)刻蝕副產(chǎn)物，所述夾持件6將晶圓1上升至接近加熱板3的位置，所述加熱板3的溫度保持在150℃～200℃，在高溫的作用下使固態(tài)刻蝕副產(chǎn)物揮發(fā)；S4、真空泵管道7將被氣化的刻蝕副產(chǎn)物抽離出反應(yīng)腔4；S5、所述夾持件6將晶圓1下降至遠(yuǎn)離加熱板3的位置；S6、重復(fù)步驟S2至S5一次或多次，直至完成SiConi蝕刻。

現(xiàn)有的用于SiConi刻蝕反應(yīng)腔通過夾持件6做升降運(yùn)動使晶圓1接近或遠(yuǎn)離所述加熱板3，使晶圓1在低溫下刻蝕，在高溫下?lián)]發(fā)刻蝕副產(chǎn)物，重復(fù)升降運(yùn)動使晶圓1完成SiConi蝕刻。但現(xiàn)有的用于SiConi刻蝕反應(yīng)腔及方法只能對單枚晶圓進(jìn)行刻蝕工藝，單位時(shí)間內(nèi)處理晶圓的產(chǎn)量低，處理晶圓的時(shí)間長，經(jīng)濟(jì)效益不高，因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員需對現(xiàn)有的SiConi刻蝕反應(yīng)腔及方法進(jìn)行改進(jìn)，增加晶圓產(chǎn)能，提高經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種SiConi刻蝕反應(yīng)腔及方法，增加晶圓產(chǎn)能，提高經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：提供一種用于SiConi蝕刻的反應(yīng)腔，包括反應(yīng)腔、兩組晶圓基座、輸氣管道以及旋轉(zhuǎn)架；其中，

所述晶圓基座沿反應(yīng)腔的圓周方向上均勻分布，一組晶圓基座為相同溫度值的低溫基座，一組晶圓基座為相同溫度值的高溫基座，每組晶圓基座的數(shù)量為兩個(gè)或三個(gè)，所述低溫基座與所述高溫基座交替排列圍成一圈,所述低溫基座的溫度范圍為0℃～50℃，所述高溫基座的溫度范圍為150℃～200℃；

所述輸氣管道設(shè)置在各晶圓基座的上方并與其一一對應(yīng)，所述輸氣管道為低溫基座上的晶圓輸送刻蝕劑，為高溫基座上的晶圓輸送揮發(fā)劑；

所述旋轉(zhuǎn)架順著同一方向旋轉(zhuǎn)，包括依次固定連接的旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)臂和若干用于夾持晶圓的夾持件，所述旋轉(zhuǎn)軸帶動所述旋轉(zhuǎn)臂使所述晶圓旋轉(zhuǎn)至相鄰晶圓基座；

所述反應(yīng)腔的腔壁上設(shè)有裝載口及卸載口，所述裝載口對應(yīng)所述低溫基座，所述卸載口對應(yīng)所述高溫基座；所述晶圓通過機(jī)械手傳送至所述裝載口，完成刻蝕工藝后，由機(jī)械手從所述卸載口將所述晶圓取出反應(yīng)腔。

優(yōu)選的，所述低溫基座上方的輸氣管道連接遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)，所述遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)用于離解等離子體以形成刻蝕劑。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔連接真空泵，所述真空泵將反應(yīng)腔內(nèi)呈氣態(tài)的刻蝕副產(chǎn)物抽離出反應(yīng)腔。