一种半导体刻蚀前去除颗粒的工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种半导体刻蚀前去除颗粒的工艺，即对硅片进行预处理的工艺，该工艺包括两个步骤：（１）颗粒激活；（２）颗粒去除。本发明专利技术的工艺能够在紧邻刻蚀工艺步骤前对硅片进行清洁处理，达到颗粒控制的最佳效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体刻蚀工艺的前处理过程，具体来说，涉及一种半导体刻蚀前去除颗粒的工艺。
技术介绍
目前在半导体工艺制造中，元器件的特征尺寸越来越小，所以，相应的对半导体的工艺要求也越来越高，其中，工艺过程中的颗粒(particle)的控制是控制期间成品率很关键的一个因素，是半导体工艺制造面临的很大的挑战。在多晶硅栅极刻蚀工艺中，一般包括以下三个步骤(1)BT(Breakthrough)，其主要作用是去除表面的自然的氧化层；(2)ME(Main etch)，即主刻蚀，其作用是刻蚀多晶硅，形成线条；(3)OE(Over etch)，即过刻蚀，其作用是对刻蚀后的表面进行吹扫。这三个步骤连续进行的，其中压力最大的是OE，但是也只不过不到100mT，工艺气体也是很纯净的，所以，颗粒的控制，在很大程度上是由工艺前的情况决定的。现有技术一般是在刻蚀工艺前对硅片进行湿法清洗。其缺点就是不能在紧邻工艺步骤开始前对硅片进行清洁处理，这样也就很难保证工艺过程中颗粒的控制效果。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的就是在这三个工艺步骤前对硅片进行一次针对颗粒的处理即在紧邻工艺步骤前对硅片进行清洁处理，达到颗粒控制的最佳效果。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术的专利技术人提供了一种半导体刻蚀前去除颗粒的工艺即对硅片进行预处理的工艺，该工艺包括以下两个步骤(1)颗粒激活步骤。该步骤工艺条件为腔室压力5-20mT，上电极功率50-800w，载气选自N2、Cl2、SF6、O2中的一种或几种，气体总流量5-600sccm，其中N2流量为5-100sccm、Cl2流量为5-100sccm、SF6流量为10-300sccm、O2流量为5-50sccm。该步骤优选的工艺条件为腔室压力5-15mT，上电极功率300-500w，载气为N2、Cl2、SF6、O2的混合气体，气体总流量为90-170sccm，其中N2流量为50-80sccm、Cl2流量为10-30sccm、SF6流量为20-40sccm、O2流量为10-20sccm。(2)颗粒去除步骤。该步骤工艺条件为腔室压力0.01-20mT，上电极功率50-800w，载气选自He、Ar、N2中的一种或几种，气体总流量30-900sccm，其中He流量为10-300sccm、Ar流量为10-300sccm、N2流量为10-300sccm。该步骤优选的工艺条件为腔室压力0.01-10mT，上电极功率400-500w，载气为N2和He的混合气体或N2和Ar的混合气体，气体总流量为40-80sccm，其中N2流量为10-30sccm、He或Ar流量为30-40sccm。步骤(1)的主要作用是激活颗粒，第二步的作用是在低气压等离子体的条件下将颗粒迅速的抽走。其中步骤(1)时间为2-30s，步骤(2)时间为5-30s。对硅片进行预处理后，再进行刻蚀，即BT、主刻和后刻步骤，这几步的工艺参数和常规技术的工艺参数相同。(三)有益效果通过对未经硅片预处理和经过国片预处理的栅极刻蚀工艺所得多晶硅片进行观察，可以看出后者所含颗粒数目明显减少。即本专利技术的工艺能够在紧邻刻蚀工艺步骤前对硅片进行清洁处理，达到颗粒控制的最佳效果。附图说明图1为未经硅片预处理刻蚀工艺所得多晶硅片的颗粒检测结果图；图2为经硅片预处理刻蚀工艺所得多晶硅片的颗粒检测结果图。颗粒检测所用仪器为KLA公司的Surfscan 6420Unpatterned WaferInspection(无图形硅片表面颗粒检测仪)，检测标准为尺寸在0.2um-3um的颗粒数少于25颗(200mm wafer etch)，图中上面圆形部分为颗粒在wafer上的具体分布情况，设定检测到的颗粒尺寸为0.2-3nm，不同颜色表示不同尺寸大小的颗粒。可以看出，图2中颗粒的情况优于图1中颗粒的情况，具体表现为图2中0.2-3nm的颗粒为8颗，图1中0.2-3nm的颗粒为28颗。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。以下实施例是在200mm硅片刻蚀机上进行的，可反映200nm工艺结果，需要说明的是，工艺具有向下兼容性，即能满足高端的200nm工艺时，低端的300nm工艺等完全能够满足要求，即本专利技术也适用于300mm硅片刻蚀机。实施例1在进行多晶硅片刻蚀工艺中，所用的设备是北方微电子基地设备工艺研究中心的PM2。所用多晶硅片的结构为二氧化硅100、多晶硅3050、硅片(substrate衬底)。刻蚀过程主要分为以下几步1.将硅片送到腔室内的静电卡盘表面；2.加静电卡盘电压，通过静电引力将硅片固定在静电卡盘表面；3.通工艺气体；4.摆阀调压到设定值；5.加上下电极，起辉； 6.刻蚀工艺开始，刻蚀工艺主要包括以下几步1)BT(Break through)，即自然氧化层的去除，工艺参数为腔室内压强7mT，上电极功率300W，下电极功率40W，流量为50sccm的CF4为载气，时间为5s，该步之前有一个BT stablestep，主要工艺参数为上下电极功率均为0，时间为10s，其他参数和BT一样；2)ME(main etch)，即主刻蚀，其作用是刻蚀多晶硅，形成线条，工艺参数为腔室内压强10mT，上电极功率350W，下电极功率40W，载气包括流量为190sccmHBr、5sccm的Cl2、15sccm的HeO2，刻蚀时间为终点检测控制，该步之前有一个ME stablestep，主要工艺参数为上下电极功率均为0，时间为10s，其他参数和ME一样；3)OE(Over etch)，即过刻蚀，其作用是对刻蚀后的表面进行吹扫，工艺参数为腔室内压强60mT，上电极功率350W，下电极功率40W，载气包括流量为150sccmHBr、15sccm的HeO2、100sccm的He，刻蚀时间40s，该步之前有一个OE stable step，主要工艺参数为上下电极功率均为0，时间为10s，其他参数和OE一样；7.刻蚀工艺完成后，进行硅片卸载工艺，即将ESC表明的残余电荷消除掉，以便硅片能够稳定的和静电卡盘表面分离；8.取片，刻蚀结束。在进行以上工艺后，检测标准为尺寸在0.2um-3um的颗粒数少于25颗(200mm wafer etch)，通过KLA公司的Surfscan 6420Unpatterned WaferInspection观察，如图1所示，可以看出硅片上的颗粒分布情况，图中下半部分为颗粒尺寸分布范围，具体为其中大于0.2um-3um的颗粒为28颗。实施例2按照实施例1所述的方法，不同之处在于，在BT步之前对硅片进行预处理的工艺(1)腔室压力8mT，上电极功率400w，载气为N260sccm、Cl210sccm、SF620sccm、O210sccm，气体总流量100sccm，时间为5s。(2)腔室压力1mT，上电极功率400w，载气为He30sccm、N220sccm，时间为10s。在进行以上工艺后，检测标准为尺寸在0.2um-3um的颗粒数少于25颗(200mm wafer etch)，通过KLA公司的Surfscan 6420Unpatterned WaferInspection观察，如图2所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体刻蚀前硅片预处理工艺，包括以下步骤：（１）颗粒激活；（２）颗粒去除。

【技术特征摘要】
1.一种半导体刻蚀前硅片预处理工艺，包括以下步骤(1)颗粒激活；(2)颗粒去除。2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤(1)的工艺条件为腔室压力5-20mT；上电极功率100-800w；载气选自N2、Cl2、SF6、O2中的一种或几种，气体总流量5-600sccm，该步骤时间为2-30s。3.如权利要求2所述的工艺，其特征在于载气气体总流量为80-120sccm。4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤(1)的载气为N2、Cl2、SF6、O2的混合气体，其中N2流量为5-100sccm，Cl2流量为5-100sccm，SF6流量为10-300sccm，O2流量为5-50sccm。5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤(1)的工艺条件为腔室压力5-15mT，上电极功率300-500w，载气为N2、Cl2、SF6、O2的混合气体，其中N2流量为50-80sccm，Cl2流量为10-30sccm，SF6流量为20-40sccm，O2...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣延栋，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]