刻蚀方法技术

本发明专利技术提供一种刻蚀方法，包括：向反应腔室内通入第一催化气体、第二催化气体和工艺气体，使第一催化气体和第二催化气体均参与反应，以对待加工工件进行刻蚀；以及去除在待加工工件上形成的固态产物。本发明专利技术提供的刻蚀方法能够在刻蚀后，降低刻蚀量的差异，以及碗型现象和沟槽型现象的产生，并且能够降低工艺时间，提高工艺效率和产能。

Etching method

【技术实现步骤摘要】
刻蚀方法
本专利技术涉及半导体制造工艺
，具体地，涉及一种刻蚀方法。
技术介绍
近年来，随着集成电路集成度的提高，晶体管的尺寸越来越小，随之而来的短沟道效应、漏感应势垒效应、热载流子效应等多维及非线性效应越来越突显。因此与平面的金氧半场效晶体管(MOSFET)相比，具有更好的沟道控制能力，进而具有更快的开关速度及更高的电流密度的鳍式场效应晶体管(FinFET)备受关注。如图1-图4所示，在鳍式场效应晶体管器件制备工艺中很关键的一道工序为浅沟道隔离(STI)刻蚀。刻蚀后形成裸露出一定高度的鳍(Fin)1，鳍1的高度会影响栅控电压，因此要求刻蚀后所有鳍1裸露出的高度一致，然而，实际工艺中很难保证刻蚀后鳍1裸露的高度完全一致，易出现刻蚀量的差异(loading)，且如图所示，刻蚀后鳍1侧壁处会残留一些未反应的二氧化硅(siliconoxide)2形成碗型(footing)，或这如图所示，过刻蚀一些二氧化硅2形成沟槽型(trench)，这些现象会严重影响器件的性能。因此，开发一种高效的降低鳍式场效应晶体管中浅沟道隔离刻蚀后碗型现象和沟槽型现象的工艺，至关重要。在目前的浅沟道隔离刻蚀工艺中，比较主流的为氟化氢(HF)气相刻蚀，但是，氟化氢气相刻蚀速率比较慢，通常会引入催化气体，加速反应的进行，现有技术中，包括有将氟化氢和甲醇混合进行刻蚀工艺，以及将氟化氢和氨气混合进行刻蚀工艺。但是，在氟化氢和甲醇混合进行刻蚀工艺中，对于二氧化硅2的掺杂情况，密度等比较敏感，对于掺杂磷(P)或砷(As)的N阱(N-Well)刻蚀速率较慢，刻蚀效果较好，但是对于掺杂硼(B)的P阱(P-Well)刻蚀速率较快，导致出现如图1和图3所示，鳍1内的刻蚀量高于鳍1外的刻蚀量，形成正刻蚀量的差异(正loading)，且易出现碗型现象。而在氟化氢和氨气混合进行刻蚀工艺中，会形成固态产物，其对二氧化硅2的掺杂情况，密度都不敏感，但是当固态产物的厚度达到一定程度后，刻蚀速率将达到饱和，无法继续刻蚀，需要对固态产物进行高温升华，而在固态产物升华后，会导致出现如图2所示，鳍1内的刻蚀量低于鳍1外的刻蚀量，形成负刻蚀量的差异(负loading)，且每次固态生成物的厚度达到一定程度后，都需要先对其进行高温升华，再进行刻蚀反应，导致工艺时间增加，工艺效率和产能降低。另外，由于鳍1侧壁处形成的固态产物少，刻蚀速率较快，易形成如图4所示的沟槽型现象。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种刻蚀方法，其能够在刻蚀后，降低刻蚀量的差异，以及碗型现象和沟槽型现象的产生，并且能够降低工艺时间，提高工艺效率和产能。为实现本专利技术的目的而提供一种刻蚀方法，包括：向反应腔室内通入第一催化气体、第二催化气体和工艺气体，使所述第一催化气体和所述第二催化气体均参与反应，以对待加工工件进行刻蚀；以及去除在所述待加工工件上形成的固态产物。优选的，向反应腔室内通入第一催化气体、第二催化气体和工艺气体的步骤，进一步包括：向所述反应腔室内同时通入所述第一催化气体和所述第二催化气体；等待第一预定时间后向所述反应腔室内通入所述工艺气体。优选的，向反应腔室内通入第一催化气体、第二催化气体和工艺气体的步骤，进一步包括：向所述反应腔室内通入所述第一催化气体和所述第二催化气体中的其中一种催化气体；等待第二预定时间后同时向所述反应腔室内通入所述工艺气体和另一种催化气体；或者等待第二预定时间后，向所述反应腔室内通入另一种催化气体或所述工艺气体，等待第三预定时间后再向所述反应腔室内通入所述工艺气体或另一种催化气体。优选的，所述第一催化气体为醇类气体；所述第二催化气体为氨气；所述工艺气体为氟化氢。优选的，在去除在所述待加工工件上形成的固态产物的步骤之前，还包括：向所述反应腔室内通入吹扫气体进行吹扫；在向所述反应腔室内通入吹扫气体的同时，向所述反应腔室内通入氨气。优选的，所述吹扫气体包括氮气或惰性气体。优选的，所述第一催化气体为甲醇，甲醇与氨气在所述刻蚀工艺中的流量比例的取值范围为4：1-100：1。优选的，甲醇的流量的取值范围为50sccm-2000sccm。优选的，氨气的流量的取值范围为2sccm-500sccm。优选的，氟化氢的流量的取值范围为10sccm-500sccm；工艺压力的范围为1Torr-200Torr；待加工件的温度的范围为10℃-90℃。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的刻蚀方法，通过向反应腔室内通入第一催化气体、第二催化气体和工艺气体，使第一催化气体和第二催化气体均参与反应，以对待加工工件进行刻蚀，并在刻蚀后去除在待加工工件上形成的固态产物，以得到所需要的加工工件，在刻蚀过程中，借助第一催化气体和第二催化气体的共同作用，与只使用一种催化气体相比较，通过第一催化气体与第二催化气体相互弥补，使待加工工件各处的刻蚀深度趋于一致，避免碗型现象和沟槽型现象的产生，并且两种催化气体共同作用能够加快刻蚀速率，从而能够降低工艺时间，提高工艺效率和产能。附图说明图1为现有技术中晶圆在刻蚀后出现正刻蚀量的差异的示意图；图2为现有技术中晶圆在刻蚀后出现负刻蚀量的差异的示意图；图3为现有技术中晶圆在刻蚀后出现碗型现象的示意图；图4为现有技术中晶圆在刻蚀后出现沟槽型现象的示意图；图5为本专利技术提供的刻蚀方法的第一种具体过程的流程框图；图6为本专利技术提供的刻蚀方法的第二种具体过程的流程框图；图7为本专利技术提供的刻蚀方法的第三种具体过程的流程框图；图8为本专利技术提供的刻蚀方法的第四种具体过程的流程框图；图9为本专利技术提供的刻蚀方法的第五种具体过程的流程框图；图10为本专利技术提供的刻蚀方法的第六种具体过程的流程框图；图11为本专利技术提供的刻蚀方法中气体一种通入顺序的示意图；图12为本专利技术提供的刻蚀方法中气体另一种通入顺序的示意图；图13为利用本专利技术提供的刻蚀方法对晶圆刻蚀后晶圆的示意图。附图标记说明：1-鳍；2-二氧化硅；31-甲醇；32-氨气；33-氟化氢；34-吹扫气体。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的刻蚀方法进行详细描述。如图5-图12所示，在本实施例中，刻蚀方法包括以下步骤：S1，向反应腔室内通入第一催化气体、第二催化气体和工艺气体；S2，去除在待加工工件上形成的固态产物。使第一催化气体和第二催化气体均参与反应，与工艺气体共同对待加工工件进行刻蚀，借助第一催化气体和第二催化气体的共同作用，即通过第一催化气体与第二催化气体相互弥补，使待加工工件各处的刻蚀深度趋于一致。如图1-图4以及图12所示，以第一催化气体为甲醇31，第二催化气体为氨气32，工艺气体为氟化氢33，待加工工件上被刻蚀物为二氧化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刻蚀方法，其特征在于，包括：/n向反应腔室内通入第一催化气体、第二催化气体和工艺气体，使所述第一催化气体和所述第二催化气体均参与反应，以对待加工工件进行刻蚀；以及/n去除在所述待加工工件上形成的固态产物。/n

【技术特征摘要】
1.一种刻蚀方法，其特征在于，包括：
向反应腔室内通入第一催化气体、第二催化气体和工艺气体，使所述第一催化气体和所述第二催化气体均参与反应，以对待加工工件进行刻蚀；以及
去除在所述待加工工件上形成的固态产物。


2.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，向反应腔室内通入第一催化气体、第二催化气体和工艺气体的步骤，进一步包括：
向所述反应腔室内同时通入所述第一催化气体和所述第二催化气体；
等待第一预定时间后向所述反应腔室内通入所述工艺气体。


3.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，向反应腔室内通入第一催化气体、第二催化气体和工艺气体的步骤，进一步包括：
向所述反应腔室内通入所述第一催化气体和所述第二催化气体中的其中一种催化气体；
等待第二预定时间后同时向所述反应腔室内通入所述工艺气体和另一种催化气体；或者等待第二预定时间后，向所述反应腔室内通入另一种催化气体或所述工艺气体，等待第三预定时间后再向所述反应腔室内通入所述工艺气体或另一种催化气体。


4.根据权利要求1-3任意一项所述的刻蚀方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓娟，郑波，马振国，吴鑫，王春，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11