[發(fā)明專利]硅片的刻蝕方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011281017.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN112466749A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱海云;蔣中偉;王京
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/3065
• 分類號(hào): H01L21/3065
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;王婷

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N硅片的刻蝕方法，包括交替執(zhí)行的以下步驟：主刻蝕步驟：向半導(dǎo)體工藝設(shè)備的工藝腔室內(nèi)通入主刻蝕氣體，以對(duì)所述硅片進(jìn)行刻蝕，直至獲得具有指定深寬比的溝槽或通孔；輔刻蝕步驟：向所述工藝腔室內(nèi)通入輔刻蝕氣體，以繼續(xù)對(duì)執(zhí)行了所述主刻蝕步驟的硅片進(jìn)行刻蝕，所述輔刻蝕氣體中至少含有一種能夠與硅反應(yīng)生成不揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物的氣體，且所述輔刻蝕氣體對(duì)硅片的刻蝕速率小于所述主刻蝕氣體對(duì)硅片的刻蝕速率；其中，在不同的主刻蝕步驟中，所述指定深寬比不同。應(yīng)用本申請(qǐng)，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中高深寬比的深硅刻蝕容易出現(xiàn)側(cè)壁形貌粗糙、不平整的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種的硅片的刻蝕方法。

背景技術(shù)

等離子體刻蝕工藝被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制備過程中。等離子體的各向異性刻蝕特性使得集成電路元器件的尺寸得以進(jìn)一步縮小，從而為集成電路后來幾十年的持續(xù)繁榮打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

而隨著集成電路元器件尺寸的不斷縮小，摩爾定律(集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目在大約每經(jīng)過24個(gè)月便會(huì)增加一倍)的極限越來越近，人們?cè)噲D在硅片的垂直方向上制造更多的空間，從而放置更多的電子元器件。應(yīng)用高深寬比刻蝕工藝可以制備更加精細(xì)的微納結(jié)構(gòu)，但是在高深寬比刻蝕工藝如深槽硅的刻蝕中，刻蝕孔側(cè)壁從頂部到底部的鈍化存在不均勻的特性，這很容易出現(xiàn)側(cè)壁形貌粗糙、不平整的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種硅片的刻蝕方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中高深寬比的深硅刻蝕容易出現(xiàn)側(cè)壁形貌粗糙、不平整的問題。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種硅片的刻蝕方法，包括交替執(zhí)行的以下步驟：

主刻蝕步驟：向半導(dǎo)體工藝設(shè)備的工藝腔室內(nèi)通入主刻蝕氣體，以對(duì)所述硅片進(jìn)行刻蝕，直至獲得具有指定深寬比的溝槽或通孔；

輔刻蝕步驟：向所述工藝腔室內(nèi)通入輔刻蝕氣體，以繼續(xù)對(duì)執(zhí)行了所述主刻蝕步驟的硅片進(jìn)行刻蝕，所述輔刻蝕氣體中至少含有一種能夠與硅反應(yīng)生成不揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物的氣體，且所述輔刻蝕氣體對(duì)硅片的刻蝕速率小于所述主刻蝕氣體對(duì)硅片的刻蝕速率；

其中，在不同的主刻蝕步驟中，所述指定深寬比不同。

可選地，所述主刻蝕氣體中包括至少一種能夠與硅反應(yīng)生成不揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物的氣體，且所述輔刻蝕氣體與硅反應(yīng)生成不揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物的速率大于所述主刻蝕氣體與硅反應(yīng)生成不揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物的速率。

可選地，當(dāng)所述溝槽的深寬比達(dá)到預(yù)設(shè)深寬比時(shí)，再執(zhí)行一次所述輔刻蝕步驟和所述主刻蝕步驟，獲得具有目標(biāo)深度的溝槽或者獲得通孔。

可選地，所述指定深寬大于等于N-1：1且小于等于N：1，其中，N為主刻蝕步驟的次序號(hào)。

可選地，所述預(yù)設(shè)深寬比大于等于3：1且小于等于5：1。

可選地，所述輔刻蝕步驟的執(zhí)行時(shí)長(zhǎng)大于等于2s且小于等于3s。

可選地，所述輔刻蝕氣體包括氧氣、溴化氫、四氟化硅及四氯化硅中的一種或多種；所述主刻蝕氣體包括六氟化硫，還包括氧氣、溴化氫、四氟化硅及四氯化硅中的一種或多種；且所述主刻蝕氣體和所述輔刻蝕氣體之間滿足以下關(guān)系中的至少一者：

所述主刻蝕氣體中的氧氣的流量小于所述輔刻蝕氣體中的氧氣的流量；

所述主刻蝕氣體中的溴化氫的流量小于所述輔刻蝕氣體中的溴化氫的流量；

所述主刻蝕氣體中的四氟化硅的流量小于所述輔刻蝕氣體中的四氟化硅的流量。

可選地，所述主刻蝕氣體包括六氟化硫、氧氣、溴化氫及四氟化硅，且六氟化硫、氧氣、溴化氫及四氟化硅的流量比為(1.7-2.3):(1.3-1.7):(13-17):1。