用于半导体加工的原子层刻蚀方法技术

一种用于半导体加工的原子层刻蚀方法，包括：表面原子沉积步骤：向反应腔室中通入刻蚀气体以使所述刻蚀气体与晶圆的表面原子结合；表面修复步骤：通入修复气体以使所述修复气体吸附所述表面原子，其中，所述修复气体所包括的成分与制成所述晶圆的部分元素相同；调节用于承载所述晶圆的下电极的温度来调节所述晶圆的温度，借以移动所述表面原子使得所述晶圆的表面平坦化；表面原子脱附步骤：提高所述表面原子的能量以使所述表面原子脱附所述晶圆，借以刻蚀所述晶圆。本发明专利技术在表面原子沉积和表面原子脱附之后加入表面原子修复，借此修复粗糙的表面形貌，避免因为持续对粗糙的表面形貌进行刻蚀而造成局部形貌刻蚀不足或者过度刻蚀的问题。

Atomic layer etching for semiconductor fabrication

【技术实现步骤摘要】
用于半导体加工的原子层刻蚀方法
本专利技术是有关半导体领域，详细来说，是有关一种用于半导体加工的原子层刻蚀方法。
技术介绍
随着集成电路工艺的发展，集成电路的尺寸逐渐缩小，进而对于工艺过程中的形貌控制精度要求越来越高。因此，可能需要对材料形貌进行原子层级精度的图形化刻蚀。针对这种需求，基于表面自限制效应的原子层刻蚀技术得到了广泛的研究和应用。在原子层刻蚀技术中，会对晶圆反复的进行表面原子沉积和表面原子脱附来达到原子层刻蚀的效果。然而，在每次表面原子沉积和表面原子脱附步骤中，相当于在晶圆表面形成相对粗糙的表面形貌。若持续对相对粗糙的表面形貌进行刻蚀，可能导致后续步骤出现局部形貌刻蚀不足或者过度刻蚀的问题。
技术实现思路
本专利技术提出一种用于半导体加工的原子层刻蚀方法来解决
技术介绍
中的问题，例如，在原子层刻蚀技术中若持续对相对粗糙的表面形貌进行刻蚀，可能导致后续步骤出现局部形貌刻蚀不足或者过度刻蚀的问题。依据本专利技术的一实施例，公开一种用于半导体加工的原子层刻蚀方法，包括：表面原子沉积步骤：向反应腔室中通入刻蚀气体以使所述刻蚀气体与晶圆的表面原子结合；表面修复步骤：通入修复气体以使所述修复气体吸附所述表面原子，其中，所述修复气体所包括的成分与制成所述晶圆的部分元素相同；调节用于承载所述晶圆的下电极的温度来调节所述晶圆的温度，借以移动所述表面原子使得所述晶圆的表面平坦化；表面原子脱附步骤：提高所述表面原子的能量以使所述表面原子脱附所述晶圆，借以刻蚀所述晶圆。依据本专利技术的一实施例，所述表面原子沉积步骤具体包括：调节提供至所述下电极的偏置功率以调节所述刻蚀气体到达所述表面原子的能量。依据本专利技术的一实施例，通入所述修复气体以使所述修复气体吸附于所述表面原子包括：调节所述修复气体的流量，使所述流量大于等于50标准毫升/分钟(sccm)且小于等于500sccm。依据本专利技术的一实施例，通入所述修复气体以使所述修复气体吸附于所述表面原子还包括：调节射频源的射频功率，使所述射频功率大于等于100瓦特且小于等于3000瓦特。依据本专利技术的一实施例，所述晶圆由硅制成，且所述修复气体包括氯化硅。依据本专利技术的一实施例，调节用于承载所述晶圆的所述下电极的温度以移动所述表面原子，借以使所述晶圆的表面平坦化包括：调节所述下电极的温度以使所述晶圆的温度大于等于摄氏5度且小于等于摄氏100度。依据本专利技术的一实施例，调节所述下电极的温度以使所述晶圆的温度大于等于摄氏5度且小于等于摄氏100度包括：调节所述下电极的温度以使所述晶圆的温度大于等于摄氏38度且小于等于摄氏80度。依据本专利技术的一实施例，所述晶圆由氮化硅制成，且所述修复气体包括氮气。依据本专利技术的一实施例，所述晶圆由二氧化硅制成，所述修复气体包括氧气。依据本专利技术的一实施例，调节用于承载所述晶圆的所述下电极的温度以移动所述表面原子，借以使所述晶圆的表面平坦化包括：调节所述下电极的温度以使所述晶圆的温度大于等于摄氏30度且小于等于摄氏80度。依据本专利技术的一实施例，所述晶圆由砷化镓制成，所述修复气体包括砷原子。依据本专利技术的一实施例，调节用于承载所述晶圆的所述下电极的温度以移动所述表面原子，借以使所述晶圆的表面平坦化包括：调节所述下电极的温度以使所述晶圆的温度大于等于摄氏200度且小于等于摄氏600度。依据本专利技术的一实施例，所述表面原子沉积步骤具体包括：通过等离子体轰击及调节所述下电极的温度以使所述表面原子脱附所述晶圆，借以刻蚀所述晶圆。依据本专利技术的一实施例，通过等离子体轰击及调节所述下电极的温度以使所述表面原子脱附所述晶圆，借以刻蚀所述晶圆包括：提高所述偏置功率或所述射频功率以增加等离子体轰击的能量，借以对所述晶圆进行各向异性刻蚀；及提高所述下电极的温度以对所述晶圆进行各向同性刻蚀。依据本专利技术的一实施例，所述表面原子脱附步骤具体包括：通过激光或X射线照射所述晶圆或通过溶液与所述晶圆反应以使所述表面原子脱附所述晶圆，借以刻蚀所述晶圆。依据本专利技术的一实施例，在所述表面原子脱附步骤之后还包括：通入所述修复气体以使所述修复气体吸附于刻蚀后的晶圆的表面原子；及调节所述下电极的温度来调节所述刻蚀后的晶圆的温度，借以移动所述刻蚀后的晶圆的所述表面原子使得所述刻蚀后的晶圆的表面平坦化。依据本专利技术的一实施例，通入所述修复气体以使所述修复气体吸附于所述刻蚀后的晶圆的表面原子包括：调节所述修复气体的流量，使所述流量大于等于0标准毫升/分钟(sccm)且小于等于500sccm之间。依据本专利技术的一实施例，通入所述修复气体以使所述修复气体吸附于所述刻蚀后的晶圆的表面原子包括：调节射频源的射频功率，使所述射频功率大于等于0瓦特且小于等于3000瓦特。通过本专利技术所公开的原子层刻蚀方法，在表面原子沉积和表面原子脱附步骤之后都会加入表面原子修复步骤，借此修复粗糙的表面形貌，避免因为持续对粗糙的表面形貌进行刻蚀而造成的局部形貌刻蚀不足或者过度刻蚀的问题。附图说明图1是依据本专利技术一实施例之半导体加工设备的示意图。图2是依据本专利技术一实施例之用于半导体加工的原子层刻蚀方法的流程图。图3是依据本专利技术一实施例之表面原子沉积的示意图。图4A和图4B是依据本专利技术一实施例之表面修复的示意图。图5是依据本专利技术一实施例之表面原子脱附的示意图。图6是依据本专利技术一实施例之离子能和热能占比的示意图。图7A至图7C是依据本专利技术一实施例之刻蚀样貌的示意图。图8是依据本专利技术另一实施例之用于半导体加工的原子层刻蚀方法的流程图。图9A和图9B是依据本专利技术一实施例之表面修复的示意图。图10是依据本专利技术另一实施例之用于半导体加工的原子层刻蚀方法的流程图。具体实施方式以下揭示内容提供了多种实施方式或例示，其能用以实现本揭示内容的不同特征。下文所述之组件与配置的具体例子系用以简化本揭示内容。当可想见，这些叙述仅为例示，其本意并非用于限制本揭示内容。举例来说，在下文的描述中，将一第一特征形成于一第二特征上或之上，可能包括某些实施例其中所述的第一与第二特征彼此直接接触；且也可能包括某些实施例其中还有额外的组件形成于上述第一与第二特征之间，而使得第一与第二特征可能没有直接接触。此外，本揭示内容可能会在多个实施例中重复使用组件符号和/或标号。此种重复使用乃是基于简洁与清楚的目的，且其本身不代表所讨论的不同实施例和/或组态之间的关系。再者，在此处使用空间上相对的词汇，譬如「之下」、「下方」、「低于」、「之上」、「上方」及与其相似者，可能是为了方便说明图中所绘示的一组件或特征相对于另一或多个组件或特征之间的关系。这些空间上相对的词汇其本意除了图中所绘示的方位之外，还涵盖了装置在使用或操作中所处的多种不同方位。可能将所述设备放置于其他方位(如，旋转90度或处于其他方位)，而这些空间上相对的描述词汇就应该做相应的解释。虽然用以界定本申请较广范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于半导体加工的原子层刻蚀方法，其特征在于，包括：/n表面原子沉积步骤：向反应腔室中通入刻蚀气体以使所述刻蚀气体与晶圆的表面原子结合；/n表面修复步骤：通入修复气体以使所述修复气体吸附所述表面原子，其中，所述修复气体所包括的成分与制成所述晶圆的部分元素相同；调节用于承载所述晶圆的下电极的温度来调节所述晶圆的温度，借以移动所述表面原子使得所述晶圆的表面平坦化；/n表面原子脱附步骤：提高所述表面原子的能量以使所述表面原子脱附所述晶圆，借以刻蚀所述晶圆。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于半导体加工的原子层刻蚀方法，其特征在于，包括：
表面原子沉积步骤：向反应腔室中通入刻蚀气体以使所述刻蚀气体与晶圆的表面原子结合；
表面修复步骤：通入修复气体以使所述修复气体吸附所述表面原子，其中，所述修复气体所包括的成分与制成所述晶圆的部分元素相同；调节用于承载所述晶圆的下电极的温度来调节所述晶圆的温度，借以移动所述表面原子使得所述晶圆的表面平坦化；
表面原子脱附步骤：提高所述表面原子的能量以使所述表面原子脱附所述晶圆，借以刻蚀所述晶圆。


2.如权利要求1所述的原子层刻蚀方法，其特征在于，所述表面原子沉积步骤具体包括：
调节提供至所述下电极的偏置功率以调节所述刻蚀气体到达所述表面原子的能量。


3.如权利要求1所述的原子层刻蚀方法，其特征在于，通入所述修复气体以使所述修复气体吸附于所述表面原子包括：
调节所述修复气体的流量，使所述流量大于等于50标准毫升/分钟(sccm)且小于等于500sccm。


4.如权利要求1所述的原子层刻蚀方法，其特征在于，通入所述修复气体以使所述修复气体吸附于所述表面原子还包括：
调节射频源的射频功率，使所述射频功率大于等于100瓦特且小于等于3000瓦特。


5.如权利要求1所述的原子层刻蚀方法，其特征在于，所述晶圆由硅制成，所述修复气体包括氯化硅。


6.如权利要求5所述的原子层刻蚀方法，其特征在于，调节用于承载所述晶圆的所述下电极的温度以移动所述表面原子，借以使所述晶圆的表面平坦化包括：
调节所述下电极的温度以使所述晶圆的温度大于等于摄氏5度且小于等于摄氏100度。


7.如权利要求6所述的原子层刻蚀方法，其特征在于，调节所述下电极的温度以使所述晶圆的温度大于等于摄氏5度且小于等于摄氏100度包括：
调节所述下电极的温度以使所述晶圆的温度大于等于摄氏38度且小于等于摄氏80度。


8.如权利要求1所述的原子层刻蚀方法，其特征在于，所述晶圆由氮化硅制成，所述修复气体包括氮气。


9.如权利要求1所述的原子层刻蚀方法，其特征在于，所述晶圆由二氧化硅制成，所述修复气体包括氧气。


10.如权利要求8-9任一所述的原子层刻蚀方法，其特征在于，调节用于承载所述晶圆的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘珂，蒋中伟，
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