氮化硅高深寬比孔的循環(huán)刻蝕方法
【專利摘要】一種氮化硅薄膜高深寬比孔的循環(huán)刻蝕方法，步驟一通過干法等離子體工藝采用碳氟基氣體進(jìn)行氮化硅薄膜的刻蝕并形成孔，同時(shí)生成聚合物沉積在所述孔的底部及側(cè)壁；步驟二再向刻蝕腔體內(nèi)通入氧化性氣體及稀釋性氣體，既可控制深孔側(cè)壁上的碳氟聚合物的沉積量、又可去除已沉積在深孔底部的聚合物以保證刻蝕可以繼續(xù)進(jìn)行，重復(fù)進(jìn)行上述兩步驟直至所述孔的刻蝕形貌達(dá)到要求。當(dāng)增加步驟一中的碳氟基氣體從而增加聚合物的量時(shí)，孔的形貌為略傾斜；當(dāng)增加步驟二中的氧化性氣體時(shí)，孔的形貌為陡直；通過將參數(shù)調(diào)節(jié)到介于上述二者之間時(shí)，即可根據(jù)需求而獲得不同的孔的刻蝕形貌。
【專利說明】氮化硅高深寬比孔的循環(huán)刻蝕方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種氮化硅薄膜高深寬比孔的循環(huán)刻蝕方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮化硅在超大規(guī)模半導(dǎo)體集成電路制造中有廣泛的用途，諸如刻蝕阻擋層，電絕緣介質(zhì)層，抗反射層，或者作為刻蝕其他半導(dǎo)體材料的硬掩摸，等等。
[0003]對于氧化硅、氮化硅薄膜的孔刻蝕，一般采用碳氟基氣體如CF4、CHF3> CH2F2, CH3F,C4F8等來刻蝕，側(cè)壁表面的陡直度是其中關(guān)鍵的參數(shù)。陡直度的控制主要在于調(diào)節(jié)聚合物的量，即O2和碳氟基化合物反應(yīng)后側(cè)壁上沉積的量的多少而定。對于高深寬比孔刻蝕來說，這個(gè)結(jié)果依賴于反應(yīng)氣體的中性原子或自由基及離子濃度的量，當(dāng)然同時(shí)腔體本身的參數(shù)也是極重要的，如射頻功率、腔體壓力的大小等。
[0004]高深寬比孔的介質(zhì)一般由二氧化硅制備而成，通常采取一步刻蝕方法。其大體步驟是:在定義好孔的關(guān)鍵尺寸(簡稱CD)后打開掩摸，轉(zhuǎn)入氧化硅薄膜的刻蝕。通過氧化性氣體如02、C0等的搭配，以獲得足夠的刻蝕速度與聚合物量，并且不至于發(fā)生刻蝕停止。當(dāng)前，在flash方面，氧化硅的深孔刻蝕已經(jīng)達(dá)到了 40: I以上的深寬比，隨之亦出現(xiàn)了許多新的問題，如ARDE (深寬比依賴效應(yīng))、由于掩摸或光阻荷電導(dǎo)致的離子軌跡畸變引起的深孔異變，比較典型的如弧形(bow)效應(yīng)。
[0005]氮化硅孔刻蝕在半導(dǎo)體集成電路制造中涉及的還不多，只有一些較少的應(yīng)用，如在DRAM。從材料上來講，氮化硅的生長、制備一般采用PECVD及LPCVD的方式，其與氧化硅相比，氮化硅的鍵能較低，易于打開，所以氮化硅刻蝕更多的依賴于化學(xué)反應(yīng)，而非高能離子的轟擊。由于氮化硅在采用碳氟基氣體刻蝕時(shí)，易于產(chǎn)生聚合物，并且在深孔中難于去除，極易影響深孔的陡直度及⑶的大小。因此，當(dāng)需要制備深寬比為5: I (⑶在IOOnm左右)以上的深孔時(shí)，聚合物在側(cè)壁沉積的量的多少至關(guān)重要，它決定刻蝕的形貌及反應(yīng)的進(jìn)程。如果聚合物太少，則難以獲得理想的刻蝕形貌，并且選擇比低，難以控制孔的關(guān)鍵尺寸CD的大?。蝗欢?，如果深孔中沉積太多的碳氟聚合物薄膜，則將對側(cè)壁及底部起到化學(xué)抑制劑的作用，會(huì)導(dǎo)致刻蝕中止。
[0006]因此，需要一種能夠控制深孔中碳氟聚合物沉積量的氮化硅薄膜的孔刻蝕方法。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種氮化硅薄膜高深寬比孔的循環(huán)刻蝕方法，既可控制深孔側(cè)壁上的碳氟聚合物的沉積量、又可去除已沉積在深孔底部的聚合物以保證刻蝕可以繼續(xù)進(jìn)行，進(jìn)而能夠調(diào)節(jié)孔的刻蝕形貌。
[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:
[0009]一種氮化硅高深寬比孔的循環(huán)刻蝕方法，首先將已經(jīng)形成半導(dǎo)體所需圖形的氮化硅薄膜的半導(dǎo)體器件放入刻蝕腔體內(nèi)，接著還包括如下步驟:步驟一、向所述刻蝕腔體內(nèi)通入碳氟基氣體，采用干法等離子體工藝進(jìn)行氮化硅薄膜的刻蝕并形成孔，同時(shí)生成碳氟聚合物沉積在所述孔的底部及側(cè)壁。步驟二、關(guān)閉步驟一的氣體，再向所述刻蝕腔體內(nèi)通入氧化性氣體，采用等離子體處理工藝去除所述孔的底部及側(cè)壁上的碳氟聚合物。重復(fù)進(jìn)行上述兩步驟，直至所述孔的刻蝕形貌達(dá)到要求。
[0010]所述步驟二中，所述孔的底部的碳氟聚合物被所述氧化性氣體轟擊并反應(yīng)掉，而所述側(cè)壁上的碳氟聚合物則會(huì)保留一部分。
[0011]當(dāng)增加步驟一中的碳氟基氣體流量從而增加聚合物的量、同時(shí)降低步驟二中的氧化性氣體流量時(shí)，所述孔的形貌為略傾斜；當(dāng)降低步驟一中的碳氟基氣體流量從而減少聚合物的量、同時(shí)增加步驟二中的氧化性氣體流量時(shí)，所述孔的形貌為陡直；通過將參數(shù)調(diào)節(jié)到介于上述二者之間時(shí)，即可根據(jù)需求而獲得不同的孔的刻蝕形貌。
[0012]所述步驟一在通入碳氟基氣體的同時(shí)還通入用于提升刻蝕速度的氧化性氣體、和/或通入用于形成穩(wěn)定的等離子體的稀釋性氣體；所述步驟二在通入氧化性氣體的同時(shí)還通入用于形成穩(wěn)定的等離子體的稀釋性氣體。
[0013]所述碳氟基氣體選自CHF3、CH2F2及CH3F中至少其一；所述氧化性氣體選自CO、O2中至少其一；所述稀釋性氣體為Ar。
[0014]刻蝕陡直形貌的高深寬比孔時(shí)，采用LAM Exelan HPt的刻蝕設(shè)備，采用雙射頻系統(tǒng)，高頻系統(tǒng)為27MHz，低頻系統(tǒng)為2MHz，步驟一，腔體壓力保持在80mt，30sccm CH2F2，高低頻功率選擇1000W/200W ;步驟二，腔體壓力保持在90mt，20sccm 02，高低頻功率選擇1000W/200W ;或者:
[0015]刻蝕陡直形貌的高深寬比孔時(shí)，采用中微半導(dǎo)體Prim0-DRIE的刻蝕設(shè)備，采用雙射頻系統(tǒng)，高頻系統(tǒng)為27MHz，低頻系統(tǒng)為2MHz，其中步驟一，腔體壓力保持在lO-lOOmt，優(yōu)選50mt，90sccm CH2F2, 500sccm Ar，高低頻功率選擇800W/1200W ;步驟二，腔體壓力保持在lO-lOOmt，優(yōu)選 50mt，120sccm 02，高低頻功率選擇 800W/1000W。
[0016]刻蝕略傾斜形貌的高深寬比孔時(shí)，采用LAM Exelan HPt的刻蝕設(shè)備，采用雙射頻系統(tǒng)，高頻系統(tǒng)為27MHz，低頻系統(tǒng)為2MHz，步驟一，腔體壓力保持在80mt，將CH2F2的流量增大到35SCCm，高低頻功率選擇1000W/200W ;步驟二，腔體壓力保持在90mt，將02的流量降低到15sccm，高低頻功率選擇1000W/200W ;或者:
[0017]刻蝕略傾斜形貌的高深寬比孔時(shí)，采用中微半導(dǎo)體Primo-DRIE的刻蝕設(shè)備，采用雙射頻系統(tǒng)，高頻系統(tǒng)為27MHz，低頻系統(tǒng)為2MHz，步驟一，腔體壓力保持在80mt，將CH2F2的流量增大到lOOsccm，高低頻功率選擇1000W/200W ;步驟二，腔體壓力保持在90mt，將02的流量降低到lOOsccm。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，步驟一還通入8sccm 02,以及500sccm Ar;步驟二還通入500sccm Ar。
[0019]所述半導(dǎo)體器件為單層結(jié)構(gòu)，步驟一的刻蝕停止在硅襯底上；或者所述半導(dǎo)體器件為多層結(jié)構(gòu)，步驟一的刻蝕停止在介電層之上或之下。介電層的材質(zhì)可以是氧化硅、硅或其他襯底。
[0020]本發(fā)明通過首先對氮化硅薄膜刻蝕并形成高深寬比孔、然后再對孔中聚合物去除這樣兩個(gè)步驟的多次循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對氮化硅深孔的各向異性及快速刻蝕，既可控制深孔側(cè)壁上的碳氟聚合物的沉積量、又可去除已沉積在深孔底部的聚合物以保證刻蝕可以繼續(xù)進(jìn)行，進(jìn)而能夠調(diào)節(jié)孔的刻蝕形貌。本方法適用于諸如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器等半導(dǎo)體器件中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0022]圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的氮化硅薄膜刻蝕的循環(huán)曲線圖；
[0023]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的單層氮化硅薄膜的高深寬比孔的陡直刻蝕形貌截面圖；
[0024]圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的單層氮化硅薄膜的高深寬比孔的略傾斜刻蝕形貌截面圖；
[0025]圖5本發(fā)明實(shí)施例三的多層結(jié)構(gòu)氮化硅薄膜的高深寬比孔的刻蝕形貌截面圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖并以【具體實(shí)施方式】為例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知曉的是，本發(fā)明不限于所列出的【具體實(shí)施方式】，只要符合本發(fā)明的精神，都應(yīng)該包括于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0027]本發(fā)明的基本原理可參見圖1的流程圖；本發(fā)明的方法將傳統(tǒng)的一步刻蝕分解為兩步循環(huán)刻蝕:步驟一，采用干法等離子體工藝、使用碳氟基氣體如CHF3、CH2F2及CH3F等，對氮化硅薄膜進(jìn)行刻蝕并形成深孔，同時(shí)生成碳氟聚合物薄膜沉積在孔的側(cè)壁及底部，從而對氮化硅形成各向異性的刻蝕；然后步驟二，采用氧化性氣體02、C0以及以及可選地還通入稀釋性氣體如Ar，用于去除已沉積在孔的底部和側(cè)壁尤其是底部的聚合物，從而使得刻蝕可以繼續(xù)進(jìn)行。
[0028]通過這樣兩個(gè)步驟的不斷循環(huán)，就可以調(diào)節(jié)聚合物的量，既可在深孔側(cè)壁沉積足量的聚合物以獲得理想的刻蝕形貌，又能保證深孔底部沉積的碳氟聚合物薄膜不過多而導(dǎo)致刻蝕中止。
[0029]如圖2是為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中氮化硅薄膜刻蝕的循環(huán)曲線圖，以CH2F2用作碳氟基氣體為例，X軸為同步的時(shí)間軸，其中下圖示意了若干個(gè)循環(huán)周期中循環(huán)交替的步驟一通入CH2F2與步驟二通入O2的流量，上圖中的實(shí)線代表了深孔底部沉積的聚合物厚度隨通入O2的變化曲線，而虛線則代表側(cè)壁上沉積的聚合物厚度隨通入O2的變化曲線。圖2中的一個(gè)周期即lcycle，可設(shè)定為10秒(對應(yīng)通入O2)+20秒(對應(yīng)通入CH2F2)。通過對比可以看出，通入O2時(shí)，深孔底部沉積的聚合物厚度、以及側(cè)壁上沉積的聚合物厚度都在減薄，尤其是底部沉積的聚合物減薄較為明顯；而通入CH2F2時(shí)，深孔底部沉積的聚合物厚度、以及側(cè)壁上沉積的聚合物厚度都在增厚。
[0030]本發(fā)明的氮化硅薄膜兩步循環(huán)刻蝕而獲得高深寬比孔的方法，首先將已經(jīng)形成半導(dǎo)體所需圖形的氮化硅薄膜的器件放入刻蝕腔體(圖中未示)，然后包括如下二個(gè)步驟:
[0031]步驟一、采用干法等離子體工藝進(jìn)行氮化硅薄膜的刻蝕，向刻蝕腔體中通入碳氟基氣體，根據(jù)具體需要還可通入氧化性氣體、稀釋性氣體以調(diào)節(jié)刻蝕速度及聚合物的厚度；其中碳氟基氣體是主刻蝕氣體，氧化性氣體用于提升刻蝕速度及去除刻蝕過程中生成的聚合物量，稀釋性氣體用于激發(fā)等離子體，形成穩(wěn)定的等離子體及調(diào)控刻蝕速度。在這一過程中，碳氟基氣體會(huì)刻蝕氮化硅薄膜并形成深孔，同時(shí)也會(huì)在孔側(cè)壁及底部沉積聚合物薄膜，即一邊刻蝕一邊沉積聚合物，兩者同時(shí)進(jìn)行，只是刻蝕占主導(dǎo)地位。[0032]步驟二、關(guān)閉上述氣體，通入氧化性氣體、以及可選地還通入稀釋性氣體，采用氧化性氣體如O2等離子體處理工藝進(jìn)行孔中聚合物的去除，使得底部的聚合物被O2轟擊并反應(yīng)掉，而側(cè)壁上則會(huì)保留一部分。
[0033]重復(fù)進(jìn)行上述步驟一和步驟二，直至高深寬比孔的刻蝕形貌及孔徑大小及深度達(dá)到要求。
[0034]本發(fā)明中，碳氟基氣體可從CHF3XH2F2及CH3F中選擇；氧化性氣體可從C0、02中進(jìn)行選擇；稀釋性氣體為Ar。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，碳氟基氣體、以及氧化性氣體以及稀釋性氣體的選擇可以分別在上述范圍內(nèi)只選其一，也可以都選；在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，則分別只選其一。
[0035]本發(fā)明步驟一中的碳氟基氣體CHF3、CH2F2及CH3F除了具有刻蝕氮化硅的作用外，更重要的是能夠產(chǎn)生較多的含碳氟的聚合物薄膜并沉積在孔側(cè)壁及底部，從而對氮化硅形成各向異性的刻蝕。步驟二中的氧化性氣體co、o2的主要作用是去除已沉積在底部的聚合物，從而使得刻蝕可以繼續(xù)進(jìn)行；同時(shí)氧化性氣體對于已沉積在側(cè)壁上的聚合物也有去除作用，可用于調(diào)節(jié)側(cè)壁上沉積的碳氟聚合物的量。
[0036]本發(fā)明的氮化硅薄膜高深寬比孔的循環(huán)刻蝕方法，可以根據(jù)需要刻蝕出深孔的不同形貌，而不改變所刻蝕孔在其他方面的形貌特征。當(dāng)增加步驟一中的碳氟基氣體從而增加聚合物的量時(shí)，可產(chǎn)生略傾斜的深孔；當(dāng)增加步驟二中的氧化性氣體時(shí)，可形成較為陡直的深孔。因此，通過調(diào)節(jié)刻蝕設(shè)備的相應(yīng)參數(shù)，將參數(shù)調(diào)節(jié)到介于上述二者之間時(shí)，即可根據(jù)需求而獲得不同的深孔刻蝕形貌。
[0037]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對上述方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0038]實(shí)施例一、在單層氮化硅薄膜上刻蝕陡直形貌的高深寬比孔
[0039]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的單層氮化硅薄膜的高深寬比孔的陡直刻蝕形貌截面圖。該實(shí)施例首先要在已經(jīng)形成基本半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的襯底上采用PECVD沉積上一層氮化硅薄膜21，采用光阻作為掩摸20(視不同工藝節(jié)點(diǎn)的要求，有時(shí)可能還需要加上硬掩摸)，光刻出所需圖形。然后在刻蝕腔體內(nèi)通入刻蝕氣體，采用射頻功率激發(fā)，待等離子體穩(wěn)定后，進(jìn)行本發(fā)明的兩個(gè)步驟的氮化硅刻蝕工藝。
[0040]本實(shí)施例一中，首先在步驟一通入碳氟基刻蝕氣體CH2F2進(jìn)行氮化硅薄膜的孔刻蝕并形成深孔，為了提升刻蝕速度也可同時(shí)通入一些O2 ；在這一刻蝕過程中，側(cè)壁表面及深孔底部也將沉積上一層聚合物薄膜。然后，轉(zhuǎn)入步驟二進(jìn)行O2等離子體處理工藝，使得底部的聚合物被O2轟擊并反應(yīng)掉，而側(cè)壁上則會(huì)保留一部分，從而可以保證圖2所示的陡直刻蝕形貌。
[0041]由于刻蝕設(shè)備廠商眾多，本發(fā)明的參數(shù)設(shè)定以LAM Exelan HPt的刻蝕設(shè)備為例。采用雙射頻系統(tǒng)，高頻系統(tǒng)為27MHz主要用來產(chǎn)生等離子體，調(diào)節(jié)等離子體密度；低頻系統(tǒng)為2MHz用于增強(qiáng)離子能量及轟擊強(qiáng)度，提升刻蝕方向性。步驟一，腔體壓力保持在80mt，30sccm CH2F2，在其他實(shí)施例中，這時(shí)還可通入氧化性氣體及稀釋性氣體調(diào)節(jié)刻蝕速度及聚合物的厚度，如8sccm 02 , 500sccm Ar，高低頻功率選擇1000W/200W。步驟二，腔體壓力保持在 90mt，20sccm O2，高低頻功率選擇 1000W/200W，500sccm Ar。
[0042]在其他實(shí)施例中，也可采用中微半導(dǎo)體Primo-DRIE的刻蝕設(shè)備，其中步驟一，腔體壓力保持在IO-1OOmt,優(yōu)選50mt,90sccm CH2F2, 500sccmAr,高低頻功率選擇800W/1200W。步驟二，腔體壓力保持在lO-lOOmt，優(yōu)選50mt，120sccm 02，高低頻功率選擇800W/1000W,從而刻蝕出陡直的形貌。
[0043]實(shí)施例二、在單層氮化硅薄膜上刻蝕略傾斜形貌的高深寬比孔
[0044]圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的單層氮化硅薄膜的高深寬比孔的略傾斜刻蝕形貌截面圖。因?yàn)閷τ诟呱顚挶鹊目涛g孔，圖2所示的陡直的形貌會(huì)為后續(xù)的填充帶來相當(dāng)挑戰(zhàn)。有時(shí)候?yàn)榱穗S后的工藝，需要將底部的尺寸做的小一些，做出略傾斜的結(jié)果。實(shí)施例二同樣首先要在已經(jīng)形成基本半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的襯底上采用PECVD沉積上一層氮化硅薄膜31，采用光阻作為掩摸30(視不同工藝節(jié)點(diǎn)的要求，有時(shí)可能還需要加上硬掩摸)，光刻出所需圖形。然后在刻蝕腔體內(nèi)通入刻蝕氣體，采用射頻功率激發(fā)，待等離子體穩(wěn)定后，進(jìn)行兩個(gè)步驟的氮化硅刻蝕工藝。
[0045]圖4的實(shí)施例二與實(shí)施例一不同之處在于，要在步驟一中通過調(diào)節(jié)碳氟基氣體CH2F2的流量，如采用LAM Exelan HPt的刻蝕設(shè)備的話，增大到35sCCm ;如采用中微半導(dǎo)體Primo-DRIE的刻蝕設(shè)備的話,增大到lOOsccm,以此來增強(qiáng)聚合物在側(cè)壁的沉積。同時(shí)降低步驟二中的O2的流量,如采用LAM Exelan HPt的刻蝕設(shè)備的話，降低到15sccm ;如采用中微半導(dǎo)體Primo-DRIE的刻蝕設(shè)備的話,則降低到lOOsccm,使得側(cè)向刻蝕降低，O2對于已沉積在側(cè)壁上的聚合物的去除作用也隨之減少；而底部沉積的聚合物可以在低頻高功率下被轟擊掉，所以不影響各向異性的刻蝕。最終，形成如圖4所示略傾斜的刻蝕形貌。
[0046]通過實(shí)施例一和二的對比可見，當(dāng)增加步驟一中的碳氟基氣體流量從而增加聚合物的量、同時(shí)降低步驟二中的氧化性氣體流量時(shí)，所述孔的形貌為略傾斜；當(dāng)降低步驟一中的碳氟基氣體流量從而減少聚合物的量、同時(shí)增加步驟二中的氧化性氣體流量時(shí)，所述孔的形貌為陡直；通過將參數(shù)調(diào)節(jié)到介于上述二者之間時(shí)，即可根據(jù)需求而獲得不同的孔的刻蝕形貌。
[0047]實(shí)施例三、在多層結(jié)構(gòu)氮化硅薄膜上刻蝕高深寬比孔
[0048]圖5本發(fā)明實(shí)施例三的多層結(jié)構(gòu)氮化硅薄膜的高深寬比孔的刻蝕截面圖。實(shí)施例三首先要在已經(jīng)形成多層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的器件表面，采用PECVD沉積上一層氮化硅薄膜41，采用光阻作為掩摸40 (視不同工藝節(jié)點(diǎn)的要求，有時(shí)可能還需要加上硬掩摸)，光刻出所需圖形。然后在刻蝕腔體內(nèi)通入刻蝕氣體，采用射頻功率激發(fā)，待等離子體穩(wěn)定后，進(jìn)行兩個(gè)步驟的氮化硅刻蝕工藝。
[0049]工藝參數(shù)可以參照上述示例。根據(jù)要求可以停止在介電層42之上或之下。本實(shí)施例與實(shí)施例一和實(shí)施例二不同的是，實(shí)施例一與實(shí)施例二是單層結(jié)構(gòu)，步驟一的刻蝕停止在硅襯底上，而實(shí)施例三涉及的是多層結(jié)構(gòu)，步驟一的刻蝕停止在介電層42之上或之下，介電層42的材質(zhì)可以是氧化硅或其他材料。
[0050]應(yīng)該注意的是上述實(shí)施例是示例而非限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)很多替代實(shí)施例而不脫離附后的權(quán)利要求書的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種氮化硅高深寬比孔的循環(huán)刻蝕方法，首先將已經(jīng)形成半導(dǎo)體所需圖形的氮化硅薄膜的半導(dǎo)體器件放入刻蝕腔體內(nèi)，其特征在于，所述方法接著還包括如下步驟: 步驟一、向所述刻蝕腔體內(nèi)通入碳氟基氣體，采用干法等離子體工藝進(jìn)行氮化硅薄膜的刻蝕并形成孔，同時(shí)生成碳氟聚合物沉積在所述孔的底部及側(cè)壁； 步驟二、關(guān)閉步驟一的氣體，再向所述刻蝕腔體內(nèi)通入氧化性氣體，采用等離子體處理工藝去除所述孔的底部及側(cè)壁上的碳氟聚合物； 重復(fù)進(jìn)行上述兩步驟，直至所述孔的刻蝕形貌達(dá)到要求。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟二中，所述孔的底部的碳氟聚合物被所述氧化性氣體轟擊并反應(yīng)掉，而所述側(cè)壁上的碳氟聚合物則會(huì)保留一部分。
3.如權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，當(dāng)增加步驟一中的碳氟基氣體流量從而增加聚合物的量、同時(shí)降低步驟二中的氧化性氣體流量時(shí)，所述孔的形貌為略傾斜；當(dāng)降低步驟一中的碳氟基氣體流量從而減少聚合物的量、同時(shí)增加步驟二中的氧化性氣體流量時(shí)，所述孔的形貌為陡直；通過將參數(shù)調(diào)節(jié)到介于上述二者之間時(shí)，即可根據(jù)需求而獲得不同的孔的刻蝕形貌。
4.如權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述步驟一在通入碳氟基氣體的同時(shí)還通入用于提升刻蝕速度的氧化性氣體、和/或通入用于形成穩(wěn)定的等離子體的稀釋性氣體；所述步驟二在通入氧化性氣體的同時(shí)還通入用于形成穩(wěn)定的等離子體的稀釋性氣體。
5.如權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，所述碳氟基氣體選自CHF3、CH2F2及CH3F中至少其一；所述氧化性氣體選自CO、O2中至少其一；所述稀釋性氣體為Ar。
6.如權(quán)利要求5所述方法，其特征在于，刻蝕陡直形貌的高深寬比孔時(shí)，采用LAMExelan HPt的刻蝕設(shè)備，采用雙射頻系統(tǒng)，高頻系統(tǒng)為27MHz，低頻系統(tǒng)為2MHz，步驟一，腔體壓力保持在80mt，30sccm CH2F2,高低頻功率選擇1000W/200W ;步驟二，腔體壓力保持在90mt,20sccm O2，高低頻功率選擇1000W/200W ;或者: 刻蝕陡直形貌的高深寬比孔時(shí)，采用中微半導(dǎo)體Pr i mo-DRIE的刻蝕設(shè)備，采用雙射頻系統(tǒng)，高頻系統(tǒng)為27MHz，低頻系統(tǒng)為2MHz，其中步驟一，腔體壓力保持在lO-lOOmt，優(yōu)選50mt，90sccm CH2F2，500sccmAr,高低頻功率選擇800W/1200W ;步驟二，腔體壓力保持在lO-lOOmt，優(yōu)選 50mt，120sccm 02，高低頻功率選擇 800W/1000W。
7.如權(quán)利要求5所述方法，其特征在于，刻蝕略傾斜形貌的高深寬比孔時(shí)，采用LAMExelan HPt的刻蝕設(shè)備，采用雙射頻系統(tǒng)，高頻系統(tǒng)為27MHz，低頻系統(tǒng)為2MHz，步驟一，腔體壓力保持在80mt，將CH2F2的流量增大到35sccm，高低頻功率選擇1000W/200W ;步驟二，腔體壓力保持在90mt，將O2的流量降低到15SCCm，高低頻功率選擇1000W/200W ;或者: 刻蝕略傾斜形貌的高深寬比孔時(shí)，采用中微半導(dǎo)體Pr i mo-DR I E的刻蝕設(shè)備，采用雙射頻系統(tǒng)，高頻系統(tǒng)為27MHz，低頻系統(tǒng)為2MHz，步驟一，腔體壓力保持在80mt，將CH2F2的流量增大到lOOsccm，高低頻功率選擇1000W/200W ;步驟二，腔體壓力保持在90mt，將O2的流量降低到lOOsccm。
8.如權(quán)利要求6或7所述方法,其特征在于,步驟一還通入8sccmO2,以及500sccm Ar;步驟二還通入500sccm Ar。
9.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件為單層結(jié)構(gòu)，步驟一的刻蝕停止在硅襯底上；或者所述半導(dǎo)體器件為多層結(jié)構(gòu)，步驟一的刻蝕停止在介電層之上或之下。
10.如權(quán)利要求9所述方法，其特征在于，所述介電層的材質(zhì)可以是氧化硅、硅或其他襯底?！?br> 【文檔編號】H01L21/311GK103578973SQ201210265970
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月29日
【發(fā)明者】孟令款 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所