高高宽比开口的蚀刻方法技术

本发明专利技术是关于一种高高宽比开口的蚀刻方法，该蚀刻方法包括：以具有高分子反应的电浆蚀刻条件非均向蚀刻材质层来形成开口，高分子反应会在该开口的侧壁及该开口底部形成高分子薄膜，此高分子薄膜会减缓电浆的蚀刻速率甚至发生蚀刻停止的情形，以另一电浆蚀刻条件非均向蚀刻位于开口底部的高分子薄膜至将位于该开口底部的高分子薄膜完全剥除为止，再继续以原来的电浆蚀刻条件继续非均向蚀刻此材质层至完成开口的蚀刻。本发明专利技术可以有效防止停止蚀刻的情形发生，更不会有蚀刻不干净的现象。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种形成高高宽比(High Aspect Ratio)开口(Opening)的蚀刻方法，特别是关于一种避免因蚀刻时产生的高分子薄膜导致蚀刻停止的蚀刻方法。早期的半导体制程，由于对积集度的要求不高，因此接触窗口的高宽比不高。随着半导体技术的进展，在先进的超大规模集成电路(Very Large Scale Integration；VLSI)制程上，对于积集度的要求越来越高，因而造成接触窗口的高宽比也越来越高。当半导体制程已步入毫微米的年代，由于半导体组件的尺寸越来越小，相对地在组件所欲形成开口的高宽比也越来越高，蚀刻的技术的困难度也相对的提高，例如深沟渠孔洞的制程裕度(Window)越来越小，深沟渠孔洞的前制程，深沟渠孔洞硬罩幕的孔洞也势必随的减小。另外，为了获得较佳的制程效果，深沟渠孔洞硬罩幕的蚀刻制程必须使用产生较多高分子反应的气体，例如，八氟化四碳/一氧化碳(C4F8/CO)，蚀刻时增加电浆中的碳氟比值，将部分蚀刻反应以高分子反应取代。利用蚀刻制程中的高分子反应可以再蚀刻开口的侧壁上产生一层高分子薄膜，这一层高分子薄膜可以保护开口的侧壁不受电浆的侵蚀，如此可增加电浆蚀刻的非均向性，并能保持开口较佳的轮廓。但是高分子薄膜不只沉积于开口的侧壁上，亦会沉积于开口的底部。在开口高宽比日增的情况下，相同蚀刻条件下沉积在开口底部的高分子薄膜厚度会较厚，此时，常会导致蚀刻停止(Etching Stop)的情形，也即高分子薄膜的蚀刻速率等于高分子薄膜的生成速率。一旦深沟渠孔洞硬罩幕的蚀刻制程发生蚀刻停止的情形将会导致无法进一步的蚀刻而导致蚀刻不干净的现象，这将导致后续的制程失效，而使半导体制程的良率大幅下降。因此，在制程裕度日渐缩减的半导体制程中，欲提高孔洞的高宽比且同时要保持蚀刻的裕度将难同时做到。有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种形成，特别是关于一种避免因蚀刻时产生的高分子薄膜导致蚀刻停止的蚀刻方法。本专利技术的又一目的在于提供一种形成，可以提高孔洞的高宽比且同时可以保持蚀刻的裕度。本专利技术的再一目的在于提供一种可以有效去除开口底部沉积的高分子薄膜而能使蚀刻继续进行的方法，且能保持沉积于开口侧壁的高分子薄膜，可以保护开口的侧壁不受电浆的侵蚀，保持开口较佳的轮廓。根据本专利技术的目的所提出的解决在高宽比开口的蚀刻制程中发生蚀刻停止的方法，在此以深沟渠孔洞硬罩幕的蚀刻制程为例，在基底上形成一氧化硅/氮化硅/氧化硅的结构，并以光阻定义出图样。在深沟渠孔洞硬罩幕的蚀刻制程为了形成较佳的开口的轮廓，必须使用产生较多高分子反应的气体，例如，八氟化四碳/一氧化碳。蚀刻过程中所生成的高分子会在开口侧壁及开口底部形成薄膜。若在底部形成的薄膜若过厚，则电浆对高分子薄膜的蚀刻速率等于高分子薄膜的生成速率，此时将导致蚀刻停止的情形发生。当此蚀刻停止的情形发生后，则在以八氟化四碳/一氧化碳为蚀刻气体的制程之后增加一个步骤。此步骤使用含氟气体/氩气/氧气为蚀刻气体，通入电浆发生器产生电浆，此电浆可以有效的清除位于开口底部的高分子薄膜，防止蚀刻停止的情形发生。其中，含氟气体可以为三氟甲烷。含氟气体/氩气的比例可以为0.05至0.5，氧气/氩气的比例可以为0.05至0.5，而含氟气体/氩气的较佳比例可以为0.1至0.3，氧气/氩气的比例可以为0.1至0.3。经过此一以含氟气体/氩气/氧气为蚀刻气体的蚀刻步骤后，不但能保持原有制程的成果，也可以有效防止停止蚀刻的情形发生，更不会有蚀刻不干净的现象。氟原子自由基在氧电浆清除蚀刻壁表面的高分子聚合物薄膜的步骤中存在有两种机制，第一种机制是利用氟原子自由基的高活性来破坏高分子聚合物薄膜的结构，使得高分子聚合物薄膜更易为氧电浆所清除。第二种机制是利用氟原子自由基与硅材质的高反应性，氟原子自由基会钻入高分子聚合物薄膜的下方和其下方的硅材质作用，而使得高分子聚合物薄膜自硅材质表面剥离。所以，在氧电浆中加入含氟气体可以有效的清除高分子聚合物薄膜。为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图作详细说明。图面说明附图说明图1、图2是理想的形成深沟渠孔洞硬罩幕方法的剖面示意图；图3是实际的深沟渠孔洞硬罩幕制程方法发生蚀刻停止情形的剖面示意图；图4是根据本专利技术较佳实施例所提供的去除高分子薄膜蚀刻方法的剖面示意图；图5是发生蚀刻停止情形的组件的扫描式显微镜图；以及图6是根据本专利技术所提供的去除高分子薄膜蚀刻方法处理后的组件的扫描显微镜图。附图标记说明100 基底102、106氧化硅层104 氮化硅层108 光阻层110 光阻开口112 开口114、116高分子薄膜118、120箭头请参照图1，在基底100上形成一氧化硅层102，形成氧化硅层102的方法包括化学气相沉积法或是热氧化法。在氧化硅层102之上形成氮化硅层104，形成氮化硅层104的方法包括化学气相沉积法。在氮化硅层104的上形成氧化硅层106，形成氧化硅层102的方法包括化学气相沉积法。在氧化硅层106的上涂布一层光阻，并以公知微影的制程图案化该层光阻，形成图案化光阻层108。光阻层108上包括了光阻开口110，此光阻开口110暴露出位于光阻层108下方的部分氧化硅层106。请参照图2，以光阻层108为罩幕，已非均向蚀刻法蚀刻曝露出来的部分氧化硅层106及在其下的氮化硅层104及氧化硅层102。理想的状况下，可以得到侧壁相当垂直轮廓相当佳的开口112，如图2所示。但在实际上为了得到完美轮廓的开口112，必须使用产生较多高分子反应的气体，例如，八氟化四碳/一氧化碳。蚀刻过程中所生成的高分子会在开口112侧壁形成高分子薄膜114及开口底部形成高薄膜116，高分子薄膜114可以保护开口112的侧壁不受电浆的侵蚀，如此可增加电浆蚀刻的非均向性，并能保持开口112较佳的轮廓。请参照图3。若在底部形成的薄膜若过厚，则电浆对高分子薄膜的蚀刻速率等于高分子薄膜的生成速率，此时将导致蚀刻停止的情形发生。请参照图4，当此蚀刻停止的情形发生后，则在蚀刻制程之后增加一个蚀刻的步骤。此步骤使用含氟气体/氩气/氧气为蚀刻气体，通入电浆发生器产生电浆，此电浆可以有效的清除位于开口112底部的高分子薄膜116，防止蚀刻停止的情形发生。其中，含氟气体可以为三氟甲烷。含氟气体/氩气的比例可以为0.05至0.5，氧气/氩气的比例可以为0.05至0.5，而含氟气体/氩气较佳比例可以为0.1至0.3，氧气/氩气的比例可以为0.1至0.3。经过此以含氟气体/氩气/氧气为蚀刻气体的蚀刻步骤后，不但能保持原有制程的成果，也可以有效防止停止蚀刻的情形发生，更不会有蚀刻不干净的现象。请参照图5，图5是发生蚀刻停止情形组件的扫描显微镜图；请参照图6，图6是根据本专利技术所提供的去除高分子薄膜蚀刻方法处理后组件的扫描显微镜图。从两图的比较可以发现，在蚀刻高高宽比的开口时会发生蚀刻停止的情形，如图5中箭头118所示。但经过本专利技术所提供的去除高分子薄膜蚀刻方法处理后，可以去除位于开口底部的高分子薄膜，如图6中箭头120所示。蚀刻开口的步骤即可继续进行，而达到原设计上所需要蚀刻的深度，而且整个开口的轮廓并未受到增加的蚀刻步骤的影响，依然保持相当好的轮廓。由上述本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高高宽比开口的蚀刻方法，其特征在于：其包括： 提供一基底； 形成第一氧化硅层于基底之上； 形成氮化硅层于第一氧化硅层之上； 形成第二氧化硅层于氮化硅层之上； 形成光阻层于第二氧化硅层之上； 图案化光阻层形成一光阻开口，光阻开口暴露出下方的部分第二氧化硅层； 以图案化知光阻层为罩幕，以第一电浆非均向蚀刻光阻开口暴露出的第二氧化硅层； 以图案化知光阻层为罩幕，以第一电浆非均向蚀刻氮化硅层，会于开口底部及开口侧壁形成高分子薄膜，位于开口底部及开口侧壁形成高分子薄膜会减缓第一电浆对氮化硅层的蚀刻速率； 一第二电浆非均向蚀刻去除位于开口底部的高分子薄膜层；以及 以基底为终止层，以第一电浆继续非均向蚀刻剩余的氮化硅层及第一氧化硅层。

【技术特征摘要】
1.一种高高宽比开口的蚀刻方法，其特征在于其包括提供一基底；形成第一氧化硅层于基底之上；形成氮化硅层于第一氧化硅层之上；形成第二氧化硅层于氮化硅层之上；形成光阻层于第二氧化硅层之上；图案化光阻层形成一光阻开口，光阻开口暴露出下方的部分第二氧化硅层；以图案化知光阻层为罩幕，以第一电浆非均向蚀刻光阻开口暴露出的第二氧化硅层；以图案化知光阻层为罩幕，以第一电浆非均向蚀刻氮化硅层，会于开口底部及开口侧壁形成高分子薄膜，位于开口底部及开口侧壁形成高分子薄膜会减缓第一电浆对氮化硅层的蚀刻速率；一第二电浆非均向蚀刻去除位于开口底部的高分子薄膜层；以及以基底为终止层，以第一电浆继续非均向蚀刻剩余的氮化硅层及第一氧化硅层。2.根据权利要求1所述的高高宽比开口的蚀刻方法，其特征在于其中第一电浆包括八氟化四碳/一氧化碳气体。3.根据权利要求1所述的高高宽比开口的蚀刻方法，其特征在于其中第二电浆包括含氟气体、氩气及氧气。4.根据权利要求3所述的高高宽比开口的蚀刻方法，其特征在于其中氟气体包括三氟甲烷。5.根据权利要求3所述的高高宽比开口的蚀刻方法，其特征在于其中氟气体与氩气的比例为0.05至0.5。6.根据权利要求3所述的高高宽比开口的蚀刻方法，其特征在于其中氧气与氩气的比例为0.05至0.5。7.根据权利要求3所述的高高宽比开口的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周全启，
申请(专利权)人：华邦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]