[發明專利]一種減少金屬膜層等離子體刻蝕損傷的方法

在審

• 申請號: 202310426638.0
• 申請日: 2023-04-11
• 公開（公告）號: CN116417337A
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 汪之涵;和巍巍;傅俊寅;張良關;張學強
• 申請（專利權）人: 深圳基本半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065;H01L21/3213
• 代理公司: 深圳國新南方知識產權代理有限公司 44374
• 代理人: 李小東

本發明涉及半導體制造領域，公開了一種減少金屬膜層等離子體刻蝕損傷的方法。該方法包括：在碳化硅表面上形成有含有第一光刻圖案的二氧化硅薄膜，在碳化硅表面上依次濺射金屬鈦層、氮化鈦層以及金屬鋁層，形成金屬膜層；在金屬膜層上涂敷第一層光刻膠，經曝光、顯影后，形成第二光刻圖案；利用等離子刻蝕機根據第二光刻圖案對金屬層進行第一次刻蝕，得到第一刻蝕圖案；采用惰性氣體的等離子體轟擊第一次蝕刻后的碳化硅材料；利用等離子刻蝕機根據第一光刻圖案以及第二光刻圖案對轟擊后的碳化硅材料進行第二次蝕刻，得到目標刻蝕圖案。通過上述方式，本發明能夠減少刻蝕圖案底部電荷堆積，從而減小金屬膜層等離子體刻蝕對柵氧層的損傷。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別是涉及一種減少金屬膜層等離子體刻蝕損傷的方法。

背景技術

在碳化硅器件制備中，快速、精確且低損傷的碳化硅刻蝕技術是必不可少的。由于碳化硅材料的化學穩定性好，碳化硅材料僅能在高溫情形下溶于磷酸或堿性溶液中，且腐蝕的速率極其緩慢。因此，碳化硅材料的刻蝕一般采用干法刻蝕而不采用濕法刻蝕。其中，干法刻蝕是利用等離子體在晶圓表面產生物理反應和/或化學反應來實現刻蝕，能實現圖形的精準轉換和更好的側壁形貌控制，在半導體生產工藝中變得越來越重要。隨著器件尺寸減小，柵氧層厚度變薄，等離子體刻蝕損傷對柵氧層的影響日益受到關注。在干法刻蝕中，等離子體刻蝕損傷可能包含表面物理損傷、光子輻射損傷、等離子體充電損傷的一種或幾種。

上述等離子體刻蝕損傷會引起界面缺陷、柵氧化層退化、閾值電壓漂移和漏極電流下降等問題，導致器件的可靠性降低或者失效。

發明內容

本發明提供一種減少金屬膜層等離子體刻蝕損傷的方法，能夠減少刻蝕圖案底部電荷堆積，從而減小金屬膜層等離子體刻蝕對柵氧層的損傷，降低柵氧層被擊穿的風險，提高碳化硅器件的電性能。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種減少金屬膜層等離子體刻蝕損傷的方法，包括：。

在碳化硅表面上形成有含有第一光刻圖案的二氧化硅薄膜，在所述碳化硅表面上依次濺射金屬鈦層、氮化鈦層以及金屬鋁層，形成金屬膜層；

在所述金屬膜層上涂敷第一層光刻膠，經曝光、顯影后，形成第二光刻圖案；

利用等離子刻蝕機根據所述第二光刻圖案對所述金屬層進行第一次刻蝕，得到第一刻蝕圖案；

采用惰性氣體的等離子體轟擊第一次蝕刻后的碳化硅材料，以減少所述第一刻蝕圖案底部的電荷堆積；

利用所述等離子刻蝕機根據所述第一光刻圖案以及所述第二光刻圖案對轟擊后的所述碳化硅材料進行第二次蝕刻，得到目標刻蝕圖案。

根據本發明的一個實施例，在所述采用惰性氣體的等離子體轟擊第一次蝕刻后的碳化硅材料，以減少所述第一刻蝕圖案底部的電荷堆積的步驟中；

所述惰性氣體包括氦氣和/或氬氣。

根據本發明的一個實施例，當所述惰性氣體包括氦氣和氬氣時，所述氦氣的流量為0-200sccm，所述氬氣的流量為100-400sccm，轟擊的上射頻功率為100-600W，下射頻功率為5-50W，轟擊時間為5-50s。

根據本發明的一個實施例，所述氦氣的流量為30-100sccm，所述氬氣的流量為150-300sccm，所述上射頻功率為200-500W，所述下射頻功率為10-30W，所述轟擊時間為10-35s。

根據本發明的一個實施例，所述氦氣的流量為50sccm，所述氬氣的流量為250sccm，所述上射頻功率為350W，所述下射頻功率為15W，所述轟擊時間為25s。

根據本發明的一個實施例，在所述利用所述等離子刻蝕機根據所述第一光刻圖案以及所述第二光刻圖案對轟擊后的所述碳化硅材料進行第二次蝕刻，得到目標刻蝕圖案之后，還包括：