專利名稱:干法刻蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及集成電路制造工藝領(lǐng)域,特別涉及一種干法刻蝕方法。
背景技術(shù):
自從集成電路問世以來,電路集成已經(jīng)有了巨大的增長。因為所有元件都被集成在一塊硅片上,集成電路已經(jīng)具有可互連許多元件、成本低廉、可靠性高等特點。集成電路制造通過在硅片上制作電子器件,然后淀積介質(zhì)層和導電層等互連材料把器件連接起來, 從而,可以在硅片上制成許多有功能的微芯片。通常,互連材料淀積在硅片表面,然后有選擇地去除它,就形成了所需的微芯片。這一有選擇性地去除材料的工藝過程,就叫做刻蝕。 刻蝕分為干法刻蝕和濕法刻蝕。其中,干法刻蝕通過在反應(yīng)腔室內(nèi)通入刻蝕氣體,采用射頻功率(RF)把刻蝕氣體離化成等離子體,將硅片置于所述等離子體中進行刻蝕的工藝。具體的,硅片表面形成有圖案化的光刻膠以保護硅片表面不需要刻蝕的部分,等離子體通過光刻膠中開出的窗口,與硅片曝露出的部分發(fā)生物理或化學反應(yīng),從而去掉硅片曝露出的表面材料。干法刻蝕是亞微米尺寸下刻蝕器件的最主要的方法。干法刻蝕采用射頻功率,把刻蝕氣體離化成等離子體來達到與曝露材料表面快速物理化學反應(yīng)的目的,但是在該刻蝕工藝步驟結(jié)束后,如果下一步驟為不開射頻功率的步驟,即下一步驟中射頻功率為零,則該步驟的射頻功率需要有個衰減(ramp down)到零的過程。請參考圖1,其為現(xiàn)有工藝中射頻功率衰減時的功率大小與時間的關(guān)系示意圖。如圖1所示,通常1600W的射頻功率衰減到零大約需要6秒的時間,由于射頻功率不為零,在該6秒的過程中依然還有刻蝕氣體供應(yīng),從而增加了 6秒的工藝所不期望的刻蝕。其他不同功率也會有類似的產(chǎn)生不期望的刻蝕的情況。由此,嚴重影響了干法刻蝕的刻蝕精度,通常將導致刻蝕圖形具有5nm IOnm的過刻蝕,從而降低了集成電路產(chǎn)品的可靠性,隨著集成電路工藝尺寸的越來越小,此問題也越來越突出了。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種干法刻蝕方法,以解決現(xiàn)有的干法刻蝕工藝中刻蝕精度低的問題。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種干法刻蝕方法,包括依次進行的第一主刻蝕步驟和第一附加刻蝕步驟,其中,所述第一主刻蝕步驟采用第一主刻蝕射頻功率及第一刻蝕氣體;所述第一附加刻蝕步驟采用第一附加刻蝕射頻功率及第一惰性氣體。可選的,在所述的干法刻蝕方法中,所述第一主刻蝕射頻功率與所述第一附加刻蝕射頻功率相同??蛇x的,在所述的干法刻蝕方法中,所述第一附加刻蝕射頻功率小于所述第一主刻蝕射頻功率??蛇x的,在所述的干法刻蝕方法中,所述第一附加刻蝕步驟的工藝時間為0. Is 2s??蛇x的,在所述的干法刻蝕方法中,在所述第一主刻蝕步驟之前,還包括第一穩(wěn)定步驟,所述第一穩(wěn)定步驟提供第一準備刻蝕氣體??蛇x的,在所述的干法刻蝕方法中,所述第一準備刻蝕氣體與所述第一刻蝕氣體相同??蛇x的,在所述的干法刻蝕方法中,所述第一準備刻蝕氣體與所述第一刻蝕氣體的流量相同??蛇x的,在所述的干法刻蝕方法中,所述第一惰性氣體與所述第一刻蝕氣體的流量相同??蛇x的,在所述的干法刻蝕方法中,在所述第一附加刻蝕步驟之后,還包括依次進行的第二主刻蝕步驟和第二附加刻蝕步驟,其中,所述第二主刻蝕步驟采用第二主刻蝕射頻功率及第二刻蝕氣體;所述第二附加刻蝕步驟采用第二附加刻蝕射頻功率及第二惰性氣體??蛇x的,在所述的干法刻蝕方法中,所述第二主刻蝕射頻功率與所述第二附加刻蝕射頻功率相同??蛇x的,在所述的干法刻蝕方法中,在所述第一附加刻蝕步驟之后,且第二主刻蝕步驟之前,還包括第二穩(wěn)定步驟,所述第二穩(wěn)定步驟提供第二準備刻蝕氣體??蛇x的,在所述的干法刻蝕方法中,所述第二準備刻蝕氣體與所述第二刻蝕氣體相同??蛇x的,在所述的干法刻蝕方法中,在所述第二附加刻蝕步驟之后,還包括依次進行的第三主刻蝕步驟和第三附加刻蝕步驟,其中,所述第三主刻蝕步驟采用第三主刻蝕射頻功率及第三刻蝕氣體;所述第三附加刻蝕步驟采用第三附加刻蝕射頻功率及第三惰性氣體??蛇x的,在所述的干法刻蝕方法中,所述第三主刻蝕射頻功率與所述第三附加刻蝕射頻功率相同??蛇x的,在所述的干法刻蝕方法中,在所述第二附加刻蝕步驟之后,且第三主刻蝕步驟之前,還包括第三穩(wěn)定步驟,所述第三穩(wěn)定步驟提供第三準備刻蝕氣體??蛇x的,在所述的干法刻蝕方法中,所述第三準備刻蝕氣體與所述第三刻蝕氣體相同。在本發(fā)明提供的干法刻蝕方法中,當?shù)谝恢骺涛g射頻功率與第一附加刻蝕射頻功率相同時,在第一主刻蝕步驟中將不發(fā)生射頻功率衰減,從而將避免不期望的刻蝕產(chǎn)生,而在第一主刻蝕步驟之后的第一附加刻蝕步驟中,由于所述第一附加刻蝕步驟中采用第一惰性氣體,惰性氣體難以離化成等離子體,從而在第一附加刻蝕步驟中將基本不發(fā)生刻蝕,最終,減小了不期望的刻蝕,提高了刻蝕精度;而當?shù)谝桓郊涌涛g射頻功率小于第一主刻蝕射頻功率時,在第一主刻蝕步驟中將發(fā)生射頻功率衰減,即第一主刻蝕射頻功率需要衰減到第一附加刻蝕射頻功率,相對于現(xiàn)有技術(shù)中第一主刻蝕射頻功率需要衰減至零瓦,減小了第一主刻蝕射頻功率需要衰減的量,從而減少了發(fā)生不期望的刻蝕的時間,即減小了不期望的刻蝕的量,而在第一主刻蝕步驟之后的第一附加刻蝕步驟中,由于所述第一附加刻蝕步驟中采用第一惰性氣體,惰性氣體難以離化成等離子體,從而在第一附加刻蝕步驟中將基本不發(fā)生刻蝕,最終,減小了不期望的刻蝕,提高了刻蝕精度。
圖1是現(xiàn)有工藝中射頻功率衰減時的功率大小與時間的關(guān)系示意圖;圖2是本發(fā)明實施例的干法刻蝕方法的流程示意圖;圖3是本發(fā)明實施例的干法刻蝕方法的流程時序圖;圖4是本發(fā)明實施例中射頻功率衰減時的功率大小與時間的關(guān)系示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的干法刻蝕方法作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書,本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是,附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例,僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。本發(fā)明的核心思想在于,提供一種干法刻蝕方法,在完成第一主刻蝕步驟之后,繼續(xù)進行第一附加刻蝕步驟,所述第一附加刻蝕步驟中采用第一惰性氣體,惰性氣體難以離化成等離子體,從而在第一附加刻蝕步驟中將基本不發(fā)生刻蝕;此外,由于第一附加刻蝕步驟采用第一附加刻蝕射頻功率,從而,在第一主刻蝕步驟完成后,采用的第一主刻蝕射頻功率也不需要衰減到零,即減小了第一主刻蝕射頻功率衰減所引起的不期望的刻蝕,最終,減小了不期望的刻蝕,提高了刻蝕精度。現(xiàn)以0. 18微米工藝中,形成側(cè)墻(Spacer)的干法刻蝕方法為例?,F(xiàn)有的0. 18 微米工藝中,成側(cè)墻(Spacer)的干法刻蝕方法主要包括穩(wěn)定步驟及主刻蝕步驟,而主刻蝕步驟之后會有一個射頻功率衰減至零的過程,從而產(chǎn)生不期望的刻蝕,往往將導致5nm IOnm的過刻蝕,降低了刻蝕精度,從而降低了產(chǎn)品的可靠性。請參考圖2和圖3,以對本發(fā)明實施例提供的0. 18微米工藝中,形成側(cè)墻的干法刻蝕方法做具體闡述。其中,圖2為本發(fā)明實施例的干法刻蝕方法的流程示意圖;圖3為本發(fā)明實施例的干法刻蝕方法的流程時序圖。如圖2和圖3所示,本實施例中,所述干法刻蝕方法具體包括如下步驟步驟S210 第一穩(wěn)定步驟,所述第一穩(wěn)定步驟提供第一準備刻蝕氣體;步驟S220 第一主刻蝕步驟,所述第一主刻蝕步驟采用第一主刻蝕射頻功率,及第一刻蝕氣體;步驟S230 第一附加刻蝕步驟,所述第一附加刻蝕步驟采用第一附加刻蝕射頻功率,及第一惰性氣體;步驟S240 第二穩(wěn)定步驟,所述第二穩(wěn)定步驟提供第二準備刻蝕氣體;步驟S250 第二主刻蝕步驟,所述第二主刻蝕步驟采用第二主刻蝕射頻功率,及第二刻蝕氣體;步驟S260 第二附加刻蝕步驟,所述第二附加刻蝕步驟采用第二附加刻蝕射頻功率,及第二惰性氣體;步驟S270 第三穩(wěn)定步驟,所述第三穩(wěn)定步驟提供第三準備刻蝕氣體;步驟S280 第三主刻蝕步驟,所述第三主刻蝕步驟采用第三主刻蝕射頻功率,及第三刻蝕氣體;步驟S290 第三附加刻蝕步驟,所述第三附加刻蝕步驟采用第三附加刻蝕射頻功
率,及第三惰性氣體。當然,在進行干法刻蝕工藝前,硅片上形成有柵極結(jié)構(gòu),在所述柵極結(jié)構(gòu)上形成有氮化硅層和二氧化硅層。接著,進行本實施例提供的干法刻蝕工藝,刻蝕去除部分氮化硅層和二氧化硅層,以在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成側(cè)墻。首先,執(zhí)行步驟S210,第一穩(wěn)定步驟,所述第一穩(wěn)定步驟提供第一準備刻蝕氣體。 本步驟為不開射頻功率的步驟,在本實施例中,所述第一準備刻蝕氣體為CO、C4F8氣體,其流量分別為lOOsccm和8SCCm,本步驟的工藝時間為30s。在本實施例中,在此步過程中,還提供一穩(wěn)定的工藝壓力,具體為60mt。本發(fā)明對所述第一準備刻蝕氣體及其流量以及本步驟的工藝時間并不限定,本領(lǐng)域技術(shù)人員可對具體的刻蝕氣體及其流量以及本步驟的工藝時間做出不同的選擇。接著,執(zhí)行步驟S220,第一主刻蝕步驟,所述第一主刻蝕步驟采用第一主刻蝕射頻功率,及第一刻蝕氣體。在本實施例中,所述第一主刻蝕射頻功率為1600w,所述第一準備刻蝕氣體為C0、C4F8氣體,其流量分別為lOOsccm和Ssccm。在第一穩(wěn)定步驟中所通入的第一準備刻蝕氣體與本步驟中所通入的第一刻蝕氣體為相同的氣體,即通過第一穩(wěn)定步驟預(yù)通入一定量的第一刻蝕氣體,進一步的,通入氣體的流量相同。本步驟的工藝時間為15s,即希望進行1 的干法刻蝕工藝。同時,本步驟不改變在第一穩(wěn)定步驟中所提供的工藝壓力。 本發(fā)明對所述第一刻蝕氣體及其流量、本步驟中的第一主刻蝕射頻功率的大小以及本步驟的工藝時間并不限定,本領(lǐng)域技術(shù)人員可對具體的刻蝕氣體及其流量、射頻功率的大小以及本步驟的工藝時間做出不同的選擇。接著,執(zhí)行步驟S230,第一附加刻蝕步驟,所述第一附加刻蝕步驟采用第一附加刻蝕射頻功率,及第一惰性氣體。優(yōu)選的,所述第一附加刻蝕射頻功率的大小與所述第一主刻蝕射頻功率的大小相同,即在本實施例中,所述第一附加刻蝕射頻功率優(yōu)選為1600w。此外, 本步驟的工藝時間優(yōu)選為0. Is 2s,在本實施例中,所述工藝時間為Is。同時,本步驟不改變在第一穩(wěn)定步驟中所提供的工藝壓力。在本實施例中,所述第一惰性氣體為氬氣,在本發(fā)明的其他實施例中,也可以選擇其他惰性氣體,例如本領(lǐng)域中常用的氮氣、氦氣等。優(yōu)選的,所述第一惰性氣體的流量與第一刻蝕氣體的流量相同,在本實施例中,為lOSsccm。由于惰性氣體難以離化成等離子體,從而在第一附加刻蝕步驟中將基本不發(fā)生刻蝕;此外,由于第一附加刻蝕步驟采用第一附加刻蝕射頻功率,從而,在第一主刻蝕步驟完成后,采用的第一主刻蝕射頻功率也不需要衰減到零瓦,即減小了第一主刻蝕射頻功率衰減所引起的不期望的刻蝕,最終,減小了不期望的刻蝕,提高了刻蝕精度。特別地,當所述第一附加刻蝕射頻功率的大小與所述第一主刻蝕射頻功率的大小相同時,將避免由于第一主刻蝕射頻功率衰減所引起的不期望的刻蝕,更進一步提高了刻蝕精度。在本實施例中,為了精確刻蝕,還包括后續(xù)步驟S240至S290,在本發(fā)明的其他實施例中,也可只包括第一穩(wěn)定步驟、第一主刻蝕步驟及第一附加刻蝕步驟;或者只包括第一主刻蝕步驟及第一附加刻蝕步驟。接著,執(zhí)行步驟S240,第二穩(wěn)定步驟,所述第二穩(wěn)定步驟提供第二準備刻蝕氣體。本步驟為不開射頻功率的步驟,在本實施例中,所述第二準備刻蝕氣體為CF4、CHF3、02氣體, 其流量分別為45sccm、IOsccm和lOsccm,本步驟的工藝時間為30s。在本實施例中,在此步過程中,還提供一穩(wěn)定的工藝壓力,具體為50mt。本發(fā)明對所述第二準備刻蝕氣體及其流量以及本步驟的工藝時間并不限定,本領(lǐng)域技術(shù)人員可對具體的刻蝕氣體及其流量以及本步驟的工藝時間做出不同的選擇。執(zhí)行步驟S250,第二主刻蝕步驟,所述第二主刻蝕步驟采用第二主刻蝕射頻功率, 及第二刻蝕氣體。在本實施例中,所述第二主刻蝕射頻功率為500w ;所述第二刻蝕氣體為 CF4, CHF3> O2氣體,其流量分別為4kccm、IOsccm和IOsccm ;本步驟的工藝時間為10s。同時,本步驟不改變在第二穩(wěn)定步驟中所提供的工藝壓力。本發(fā)明對所述第二刻蝕氣體及其流量、本步驟中的第二主刻蝕射頻功率的大小以及本步驟的工藝時間并不限定,本領(lǐng)域技術(shù)人員可對具體的刻蝕氣體及其流量、射頻功率的大小以及本步驟的工藝時間做出不同的選擇。執(zhí)行步驟S260,第二附加刻蝕步驟,所述第二附加刻蝕步驟采用第二附加刻蝕射頻功率,及第二惰性氣體。在本實施例中,所述第二附加刻蝕射頻功率為500w ;所述第二惰性氣體為氬氣,其流量為65sCCm;本步驟的工藝時間為Is。同時,本步驟不改變在第二穩(wěn)定步驟中所提供的工藝壓力。本發(fā)明對所述第二惰性氣體及其流量、本步驟中的第二附加刻蝕射頻功率的大小以及本步驟的工藝時間并不限定,本領(lǐng)域技術(shù)人員可對具體的惰性氣體及其流量、射頻功率的大小以及本步驟的工藝時間做出不同的選擇。接著,執(zhí)行步驟S270,第三穩(wěn)定步驟,所述第三穩(wěn)定步驟提供第三準備刻蝕氣體。 本步驟為不開射頻功率的步驟,在本實施例中,所述第三準備刻蝕氣體為02、CH3F氣體,其流量分別為40SCCm和12SCCm ;本步驟的工藝時間為30s。在本實施例中,在此步過程中,還提供一穩(wěn)定的工藝壓力,具體為40mt。本發(fā)明對所述第三準備刻蝕氣體及其流量以及本步驟的工藝時間并不限定,本領(lǐng)域技術(shù)人員可對具體的刻蝕氣體及其流量以及本步驟的工藝時間做出不同的選擇。執(zhí)行步驟S280,第三主刻蝕步驟,所述第三主刻蝕步驟采用第三主刻蝕射頻功率, 及第三刻蝕氣體。在本實施例中,所述第三主刻蝕射頻功率為200w ;所述第三刻蝕氣體為 02、CH3F氣體,其流量分別為40sccm和12sccm ;本步驟的工藝時間為50s。同時,本步驟不改變在第三穩(wěn)定步驟中所提供的工藝壓力。本發(fā)明對所述第三刻蝕氣體及其流量、本步驟中的第三主刻蝕射頻功率的大小以及本步驟的工藝時間并不限定,本領(lǐng)域技術(shù)人員可對具體的刻蝕氣體及其流量、射頻功率的大小以及本步驟的工藝時間做出不同的選擇。最后,執(zhí)行步驟S290,第三附加刻蝕步驟,所述第三附加刻蝕步驟采用第三附加刻蝕射頻功率,及第三惰性氣體。在本實施例中,所述第三附加刻蝕射頻功率為200w ;所述第三惰性氣體為氬氣,其流量為52sCCm ;本步驟的工藝時間為Is。同時,本步驟不改變在第三穩(wěn)定步驟中所提供的工藝壓力。本發(fā)明對所述第三惰性氣體及其流量、本步驟中的第三附加刻蝕射頻功率的大小以及本步驟的工藝時間并不限定,本領(lǐng)域技術(shù)人員可對具體的惰性氣體及其流量、射頻功率的大小以及本步驟的工藝時間做出不同的選擇。請參考圖4,其為本發(fā)明實施例中射頻功率衰減時的功率大小與時間的關(guān)系示意圖。如圖4所示,在完成附加刻蝕步驟之后,即第一附加刻蝕步驟、第二附加刻蝕步驟及第三附加刻蝕步驟之后,均有一個射頻功率衰減的過程,但由于在附加刻蝕步驟中采用了惰性氣體,從而基本不發(fā)生不期望的刻蝕。因此,提高了干法刻蝕工藝的刻蝕精度,精確控制了在柵極兩側(cè)形成的側(cè)墻尺寸。在本發(fā)明的其他實施例中,并不需要執(zhí)行上述步驟S210至S290中的每一步,只需在每一主刻蝕步驟之后,執(zhí)行一附加刻蝕步驟,便能提高干法刻蝕工藝的刻蝕精度。上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述,并非對本發(fā)明范圍的任何限定,本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾,均屬于權(quán)利要求書的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種干法刻蝕方法,其特征在于,包括依次進行的第一主刻蝕步驟和第一附加刻蝕步驟,其中,所述第一主刻蝕步驟采用第一主刻蝕射頻功率及第一刻蝕氣體;所述第一附加刻蝕步驟采用第一附加刻蝕射頻功率及第一惰性氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的干法刻蝕方法,其特征在于,所述第一主刻蝕射頻功率與所述第一附加刻蝕射頻功率相同。
3.如權(quán)利要求1所述的干法刻蝕方法,其特征在于,所述第一附加刻蝕射頻功率小于所述第一主刻蝕射頻功率。
4.如權(quán)利要求1所述的干法刻蝕方法,其特征在于,所述第一附加刻蝕步驟的工藝時間為0. Is 2s。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的干法刻蝕方法,其特征在于,在所述第一主刻蝕步驟之前,還包括第一穩(wěn)定步驟,所述第一穩(wěn)定步驟提供第一準備刻蝕氣體。
6.如權(quán)利要求5所述的干法刻蝕方法,其特征在于,所述第一準備刻蝕氣體與所述第一刻蝕氣體相同。
7.如權(quán)利要求6所述的干法刻蝕方法,其特征在于,所述第一準備刻蝕氣體與所述第一刻蝕氣體的流量相同。
8.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的干法刻蝕方法,其特征在于,所述第一惰性氣體與所述第一刻蝕氣體的流量相同。
9.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的干法刻蝕方法,其特征在于,在所述第一附加刻蝕步驟之后,還包括依次進行的第二主刻蝕步驟和第二附加刻蝕步驟,其中,所述第二主刻蝕步驟采用第二主刻蝕射頻功率及第二刻蝕氣體;所述第二附加刻蝕步驟采用第二附加刻蝕射頻功率及第二惰性氣體。
10.如權(quán)利要求9所述的干法刻蝕方法,其特征在于,所述第二主刻蝕射頻功率與所述第二附加刻蝕射頻功率相同。
11.如權(quán)利要求9所述的干法刻蝕方法,其特征在于,在所述第一附加刻蝕步驟之后, 且第二主刻蝕步驟之前,還包括第二穩(wěn)定步驟,所述第二穩(wěn)定步驟提供第二準備刻蝕氣體。
12.如權(quán)利要求11所述的干法刻蝕方法,其特征在于,所述第二準備刻蝕氣體與所述第二刻蝕氣體相同。
13.如權(quán)利要求9所述的干法刻蝕方法,其特征在于,在所述第二附加刻蝕步驟之后, 還包括依次進行的第三主刻蝕步驟和第三附加刻蝕步驟,其中,所述第三主刻蝕步驟采用第三主刻蝕射頻功率及第三刻蝕氣體;所述第三附加刻蝕步驟采用第三附加刻蝕射頻功率及第三惰性氣體。
14.如權(quán)利要求13所述的干法刻蝕方法,其特征在于,所述第三主刻蝕射頻功率與所述第三附加刻蝕射頻功率相同。
15.如權(quán)利要求13所述的干法刻蝕方法,其特征在于,在所述第二附加刻蝕步驟之后, 且第三主刻蝕步驟之前,還包括第三穩(wěn)定步驟,所述第三穩(wěn)定步驟提供第三準備刻蝕氣體。
16.如權(quán)利要求15所述的干法刻蝕方法,其特征在于,所述第三準備刻蝕氣體與所述第三刻蝕氣體相同。
全文摘要
本發(fā)明提供一種干法刻蝕方法,在完成第一主刻蝕步驟之后,繼續(xù)進行第一附加刻蝕步驟,所述第一附加刻蝕步驟中采用第一惰性氣體,惰性氣體難以離化成等離子體,從而在第一附加刻蝕步驟中將基本不發(fā)生刻蝕;此外,由于第一附加刻蝕步驟采用第一附加刻蝕射頻功率,從而,在第一主刻蝕步驟完成后,采用的第一主刻蝕射頻功率也不需要衰減到零瓦,即減小了第一主刻蝕射頻功率衰減所引起的不期望的刻蝕,最終,減小了不期望的刻蝕,提高了刻蝕精度。
文檔編號H01L21/311GK102254812SQ20111018610
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者汪新學, 王偉軍 申請人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司