减少微尘产生的等离子蚀刻方法技术

一种减少微尘产生的等离子蚀刻方法，适于在衬底中形成沟渠，其包括以一第一蚀刻条件，对一衬底进行一第一蚀刻步骤，以及以一第二蚀刻条件，对衬底进行第二蚀刻步骤，其中在第一蚀刻步骤与第二蚀刻步骤之间进行一转换步骤，于其中调整反应室压力条件、气体流量、等离子电源功率或反应室温度等环境参数至少其中之一，并使环境参数在蚀刻步骤与转换步骤之间的变化量小于１５％，以维持反应环境的稳定，并可由此避免微尘掉落。之后，在进行氧等离子清洁步骤时，使反应室压力提升为４０ｍＴｏｒｒ至８０ｍＴｏｒｒ，进而避免球型缺陷的产生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种等离子蚀刻方法，尤其涉及一种减少微尘产生并适于制作浅沟渠隔离结构(Shallow Trench Isolation，STI)的等离子蚀刻方法。
技术介绍
半导体工艺中，蚀刻主要是用以进行图案转印(pattern transfer)的应用。一般的作法是和光刻工艺(lithography)相互配合。首先在衬底上涂布一层光致抗蚀剂，再以一曝光程序将掩模上的图案在光致抗蚀剂上图案化，接着再以显影液去除未曝光的光致抗蚀剂，图案化的光致抗蚀剂接着再作为蚀刻掩模，并选择适当的湿式或干式蚀刻技术将部分衬底移除，最后再将图案化的光致抗蚀剂移除，即可将掩模上的图案转印到衬底上。在半导体工艺中的蚀刻工艺主要采取湿式蚀刻与干式蚀刻二种形式，以干式蚀刻来说，其是将反应室内反应气体离子化或解离以产生等离子，并使具有反应性的离子向晶片加速，通过离子与晶片表面的欲蚀刻材料间的化学反应以驱使蚀刻反应进行，如此可以选择性地移除晶片上欲蚀刻材料而于晶片上形成各种蚀刻图案。干式蚀刻的优点在于其所进行的蚀刻为非等向蚀刻，所以不会产生如湿式蚀刻的底切现象，所以对于一些在蚀刻之后必须维持良好轮廓的需求(例如深沟渠)，干式蚀刻是最佳的选择。在浅沟渠隔离结构(STI)工艺中，通常是使用干式蚀刻技术于衬底中蚀刻出沟渠。现有的浅沟渠隔离结构的沟渠蚀刻步骤，首先会在衬底(substrate)上依序形成垫氧化层(pad oxide)和氮化硅掩模层(Si3N4mask)。然后进行光刻步骤，定义出欲形成沟渠的区域，再依序以等离子蚀刻法来蚀刻氮化硅掩模层、垫氧化层和衬底，以在衬底中形成沟渠。在上述于衬底中形成沟渠的过程中，至少以不同的蚀刻参数进行两个以上蚀刻步骤，在两个蚀刻步骤之间，为了调整蚀刻条件，因此加入一稳定步骤(stable step)，现有的稳定步骤会直接将等离子关闭，因此造成反应环境的变化太大，而使得微尘容易产生。换言之，当等离子开启时，反应腔室的温度较高，而在等离子关闭时，反应腔室的温度将会冷却，因此在稳定步骤中(关闭等离子)，会使得先前在等离子蚀刻步骤中所产生的挥发性气体，有可能因为冷却而再次沉降下来而形成微尘。图1A到图1B所示的为一现有的等离子蚀刻方法中，产生的元件缺陷的示意图。如图1A所示，由于反应室温度降低，所以微尘110掉落在沟渠120中，而影响线路130的传导性质并造成电性失效。而且，在蚀刻步骤完成后，通常会再使用氧等离子清洁步骤，通常氧等离子可以去除来自反应腔室本身、工作人员以及前一等离子蚀刻步骤的残留物等污染源，以避免影响下一个等离子蚀刻步骤。但是，如图1B所示，在制作出的沟渠120上仍会发现球型缺陷(ball type defect)140，进而影响线路130的传导性质。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种，适于在衬底中形成沟渠，并可在多个蚀刻步骤间的转换步骤中，不必关闭等离子，可单纯通过调整反应室压力、气体流量、等离子电源功率或反应室温度等环境参数，并使环境参数的变化量小于15％，以提供一稳定的反应环境，进而避免微尘的产生。本专利技术的另一目的是提供一种，适于减少微尘产生并在衬底中形成沟渠，最后还进行氧等离子清洁步骤，并在此步骤中调整反应室压力条件为40mTorr至80mTorr，进而避免缺陷的产生。本专利技术提出一种，其适于减少微尘掉落，此方法例如是先于设定多个环境参数的一第一环境下，对一衬底进行一第一蚀刻步骤。接着，于设定上述环境参数的一第二环境下进行一转换步骤，其中第二环境的环境参数与第一环境的环境参数的变化量小于15％。然后，于设定上述环境参数的一第三环境下，对衬底进行一第二蚀刻步骤，其中第三环境的环境参数与第二环境的环境参数的变化量小于15％。本专利技术还提出一种，其适于减少微尘掉落并在一衬底中形成一沟渠，衬底上已形成一掩模层与一图案化光致抗蚀剂层，此图案化光致抗蚀剂层具有一开口暴露掩模层，此方法例如是先以图案化光致抗蚀剂层为掩模，进行一第一蚀刻步骤以移除部分掩模层。接着，以掩模层为掩模，进行一第二蚀刻步骤以移除部分衬底，以于衬底中形成沟渠。其中在第一蚀刻步骤与第二蚀刻步骤之间例如进行一第一转换步骤，在第一转换步骤中调整多个环境参数，使环境参数的变化量小于15％，以避免微尘产生。之后，进行一氧等离子清洁步骤，在氧等离子清洁步骤中调整一反应室压力条件为40mTorr至80mTorr。依照本专利技术优选实施例所述的一种，上述的环境参数例如为反应室压力条件、气体流量、等离子电源功率或反应室温度。依照本专利技术优选实施例所述的一种，其中在第二蚀刻步骤之后，还包括例如进行一氧等离子清洁步骤，此氧等离子清洁步骤中调整反应室压力条件为40mTorr至80mTorr，以避免缺陷的产生。依照本专利技术优选实施例所述的一种，其中以掩模层为掩模，进行第二蚀刻步骤，移除部分衬底，以于衬底中形成沟渠的步骤例如是先进行一第三蚀刻工艺，使沟渠顶部圆化，接着进行一第四蚀刻工艺，以加深沟渠深度，之后进行一第五蚀刻工艺，使沟渠底部圆化。其中在第三蚀刻步骤与第四蚀刻步骤之间例如进行一第二转换步骤，在第四蚀刻步骤与第五蚀刻步骤之间例如进行一第三转换步骤，在第二转换步骤与第三转换步骤中调整多个环境参数，使环境参数的变化量小于15％，以避免微尘产生。另外，上述的环境参数例如为反应室压力条件、气体流量、等离子电源功率或反应室温度。本专利技术因采用一种，在等离子蚀刻步骤之间加入转换步骤，以取代现有将等离子关闭的稳定步骤。此转换步骤并未将等离子关闭，并可通过控制反应室压力条件、气体流量、等离子电源功率或反应室温度等环境参数，使环境参数的变化量小于15％，以提供稳定的反应环境，进而避免微尘的产生。此外，还进行一氧等离子清洁步骤，在此氧等离子清洁步骤中调整氧气流量，使反应室压力提升为40mTorr至80mTorr，此方法可有效取代现有的氧等离子清洁步骤(反应室压力为15mTorr)，因此可有效清除等离子蚀刻过程中产生的残留物，进而避免缺陷的产生。为了让本专利技术的上述和其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明图1A和图1B所绘示的是一现有的等离子蚀刻方法中，产生的元件缺陷示意图；图2所绘示的为本专利技术优选实施例的一种的流程示意图；图3所绘示的为本专利技术优选实施例的一种制作沟渠的组成步骤；图4A至图4G所绘示的为本专利技术优选实施例的一种制作沟渠的流程剖面示意图。具体实施例方式图2所绘示的为本专利技术优选实施例的一种的流程示意图。请参照图2，本专利技术的至少包括蚀刻步骤210、转换步骤220、蚀刻步骤230以及氧等离子清洁步骤240。首先，利用一适当的蚀刻条件进行蚀刻步骤210，以对于衬底进行蚀刻。接着在进入到下一个蚀刻步骤230之前，会先进行一个转换步骤220，在此转换步骤220中不须关闭等离子，因此反应室温度不会冷却。然后，在蚀刻步骤230之后，再进行氧等离子清洁步骤240，以去除等离子蚀刻的残留物。如图2所示，蚀刻步骤210与蚀刻步骤230均使用等离子离子化气体，在不同的蚀刻条件下对于衬底进行蚀刻的动作，且在蚀刻步骤210与蚀刻步骤230之间，会加入一转换步骤220，值得注意的是，在转换步骤220时，等离子仍维持在开启状态，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少微尘产生的等离子蚀刻方法，包括：于设定多个环境参数的一第一环境下，对一衬底进行一第一蚀刻步骤；于设定该些环境参数的一第二环境下进行一转换步骤，其中该第二环境的该些环境参数与该第一环境的该些环境参数的变化量小于１５％； 以及于设定该些环境参数的一第三环境下，对该衬底进行一第二蚀刻步骤，其中该第三环境的该些环境参数与该第二环境的该些环境参数的变化量小于１５％。

【技术特征摘要】
1.一种减少微尘产生的等离子蚀刻方法，包括于设定多个环境参数的一第一环境下，对一衬底进行一第一蚀刻步骤；于设定该些环境参数的一第二环境下进行一转换步骤，其中该第二环境的该些环境参数与该第一环境的该些环境参数的变化量小于15％；以及于设定该些环境参数的一第三环境下，对该衬底进行一第二蚀刻步骤，其中该第三环境的该些环境参数与该第二环境的该些环境参数的变化量小于15％。2.如权利要求1所述的减少微尘产生的等离子蚀刻方法，其中该些环境参数包括反应室压力条件。3.如权利要求1所述的减少微尘产生的等离子蚀刻方法，其中该些环境参数包括气体流量。4.如权利要求1所述的减少微尘产生的等离子蚀刻方法，其中该些环境参数包括等离子电源功率。5.如权利要求1所述的减少微尘产生的等离子蚀刻方法，其中该些环境参数包括反应室温度。6.如权利要求1所述的减少微尘产生的等离子蚀刻方法，其中在该第二蚀刻步骤之后，还包括进行一氧等离子清洁步骤，在该氧等离子清洁步骤中调整该反应室压力条件为40mTorr至80mTorr。7.一种减少微尘产生的等离子蚀刻方法，其适于减少微尘掉落并在一衬底中形成一沟渠，该衬底上已形成一掩模层与一图案化光致抗蚀剂层，该图案化光致抗蚀剂层具有一开口暴露该掩模层，该方法包括以该图案化光致抗蚀剂层为掩模，进行一第一蚀刻步骤，移除部分该掩模层；以该掩模层为掩模，进行一第二蚀刻步骤，移除部分该衬底，以于该衬底中形成该沟渠，其中在该第一蚀刻步骤与该第二蚀刻步骤之间包括进行一第一转换步骤，在该第一转换步骤中调整多个环境参数，使该些环境参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：简俊贤，陈重吉，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]