硅氧化物膜层表面氟元素处理方法、刻蚀方法技术

本发明专利技术提供一种硅氧化物膜层表面氟元素处理方法、刻蚀方法，采用含氯气体形成的等离子体对硅氧化物膜层表面进行处理，以降低硅氧化物膜层表面上的氟元素与硅氧化物膜层表面的结合能力；采用第一惰性气体形成的等离子体轰击处理后的硅氧化物膜层表面，以移除硅氧化物膜层表面的氯元素和氟元素。本发明专利技术提供的硅氧化物膜层表面氟元素处理方法、刻蚀方法，可以在原位处理晶圆的前提下，显著降低硅氧化物膜层的表面上的氟元素含量，从而可以保证刻蚀形貌和材料质量。形貌和材料质量。形貌和材料质量。

【技术实现步骤摘要】
硅氧化物膜层表面氟元素处理方法、刻蚀方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种硅氧化物膜层表面氟元素处理方法、刻蚀方法。

技术介绍

[0002]电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，ICP)刻蚀设备具有腔室真空度高、刻蚀精度高、形貌控制性强等优点，已经成为超大规模硅基集成电路器件制备中刻蚀多晶硅、硅介质层等硅材料的成熟技术设备。
[0003]随着未来先进硅基芯片的制程研发逐渐步入原子层级精度，对于刻蚀产物的控制和刻蚀元素残留的要求越来越严格。业内通常使用含氟类气体(例如CF类气体)作为刻蚀气体对晶圆(Wafer)上的氧化硅(oxide)膜层进行等离子体刻蚀(例如形成凹槽)，或者对位于该氧化硅膜层之上的其他膜层进行等离子体刻蚀以暴露出氧化硅膜层表面，但是，在刻蚀工艺完成后，可能在未被刻蚀的硅氧化物膜层表面上残留少量的氟元素(F)，这些F元素如果不立即清除可能会腐蚀硅氧化物膜层表面膜层表面，甚至钻蚀入硅氧化物膜层表面膜层内部，导致后续更难于清理，从而可能损伤刻蚀后的表面形貌和材料质量。此外，含氟氧化硅膜层在成膜后或在采用含氟类气体(例如CF类气体)刻蚀后，其表面上也存在有F元素，而这些F元素如果不立即清除也可能会含氟氧化硅膜层进行腐蚀，影响膜层稳定性。

技术实现思路

[0004]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，提出了一种硅氧化物膜层表面氟元素处理方法、刻蚀方法，其可以在原位处理晶圆的前提下，显著降低并控制硅氧化物膜层的表面上的氟元素含量，从而可以保证刻蚀工艺前后的膜层质量和形貌从而确保最终工艺的刻蚀形貌和材料质量。
[0005]为实现本专利技术的目的而提供一种硅氧化物膜层表面氟元素处理方法，包括：采用含氯气体形成的等离子体对所述硅氧化物膜层表面进行处理，以降低所述硅氧化物膜层表面上的氟元素与所述硅氧化物膜层表面的结合能力；
[0006]采用第一惰性气体形成的等离子体轰击处理后的所述硅氧化物膜层表面，以移除所述硅氧化物膜层表面的氯元素和氟元素。
[0007]可选的，所述采用第一惰性气体形成的等离子体轰击处理后的所述硅氧化物膜层表面，包括：
[0008]通过调节与离子动能相关的工艺参数，来降低由所述第一惰性气体形成的等离子体的离子动能，以避免损伤所述硅氧化物膜层的表面。
[0009]可选的，所述与离子动能相关的工艺参数包括：腔室气压、所述第一惰性气体的流量、下电极功率中的至少一种。
[0010]可选的，在所述采用含氯气体形成的等离子体对所述硅氧化物膜层表面进行处理之后，且在所述采用第一惰性气体形成的等离子体轰击处理后的所述硅氧化物膜层表面之
前，还包括：
[0011]向腔室通入吹扫气体，以去除所述腔室中的含氯气体。
[0012]可选的，所述采用含氯气体形成的等离子体对所述硅氧化物膜层表面进行处理，和所述采用第一惰性气体形成的等离子体轰击处理后的所述硅氧化物膜层表面，循环执行至少一次，且通过调节循环次数，来控制所述硅氧化物膜层表面上剩余的氟元素含量。
[0013]可选的，所述含氯气体包括氯气。
[0014]可选的，所述采用含氯气体形成的等离子体对所述硅氧化物膜层表面进行处理，包括：
[0015]在向腔室通入所述含氯气体的同时，向所述腔室通入第二惰性气体。
[0016]作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种刻蚀方法，包括：
[0017]提供一氧化硅膜层；
[0018]采用含氟气体形成的等离子体刻蚀氧化硅膜层；
[0019]采用本专利技术提供的上述硅氧化物膜层表面氟元素处理方法，移除未被刻蚀的所述氧化硅膜层表面的氟元素。
[0020]作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种刻蚀方法，包括：
[0021]提供一氧化硅膜层，且在所述氧化硅膜层上具有至少一个功能膜层；
[0022]采用含氟气体形成的等离子体刻蚀所述至少一个功能膜层，直至暴露出所述氧化硅膜层表面；
[0023]采用本专利技术提供的上述硅氧化物膜层表面氟元素处理方法，移除暴露出所述氧化硅膜层表面的氟元素。
[0024]作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种刻蚀方法，包括：
[0025]提供一含氟氧化硅膜层；
[0026]刻蚀所述含氟氧化硅膜层；
[0027]在所述刻蚀所述含氟氧化硅膜层之前和/或之后，采用本专利技术提供的上述硅氧化物膜层表面氟元素处理方法，移除所述含氟氧化硅膜层表面的氟元素。
[0028]本专利技术具有以下有益效果：
[0029]本专利技术提供的硅氧化物膜层表面氟元素处理方法，应用于在硅氧化物膜层表面存在氟元素的场景，该方法首先利用含氯气体形成的等离子体对硅氧化物膜层表面进行处理，以降低氟元素与硅氧化物膜层表面的结合能力，然后利用第一惰性气体形成的等离子体轰击处理后的硅氧化物膜层表面，以移除硅氧化物膜层表面的氯元素和氟元素，从而显著降低并控制硅氧化物膜层的表面上的氟元素含量，进而可以保证刻蚀形貌和材料质量。同时，本专利技术提供的硅氧化物膜层表面氟元素处理方法，可以原位处理晶圆，即，无需移动晶圆就可以对硅氧化物膜层表面氟元素进行处理，从而可以提高工艺效率。
[0030]本专利技术提供的刻蚀方法，其通过采用本专利技术提供的上述硅氧化物膜层表面氟元素处理方法，可以显著降低并控制硅氧化物膜层的表面上的氟元素含量，从而可以保证刻蚀形貌和材料质量；同时，可以原位处理晶圆，从而可以提高工艺效率。
附图说明
[0031]图1为本专利技术第一实施例提供的硅氧化物膜层表面氟元素处理方法的流程框图；
[0032]图2为本专利技术第二实施例提供的刻蚀方法的流程框图；
[0033]图3为本专利技术第二实施例提供的刻蚀方法的过程图；
[0034]图4为本专利技术第三实施例提供的刻蚀方法的流程框图；
[0035]图5为本专利技术第三实施例提供的刻蚀方法的过程图；
[0036]图6为本专利技术第四实施例提供的刻蚀方法的流程框图；
[0037]图7为本专利技术第四实施例提供的刻蚀方法的过程图；
[0038]图8为本专利技术第四实施例的一个变形实施例提供的刻蚀方法的流程框图；
[0039]图9为本专利技术第四实施例的一个变形实施例提供的刻蚀方法的过程图；
[0040]图10为采用本专利技术实施例提供的硅氧化物膜层表面氟元素处理方法之前和之后的氧化硅膜层表面的TEM测试结果的对比图；
[0041]图11为分别在完成步骤S1和步骤S3之后检测硅氧化物膜层表面的刻蚀量的对比图。
具体实施方式
[0042]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硅氧化物膜层表面氟元素处理方法进行详细描述。
[0043]第一实施例
[0044]请参阅图1，本专利技术实施例提供一种硅氧化物膜层表面氟元素处理方法，该方法应用于在硅氧化物膜层表面存在氟元素的场景，硅氧化物膜层例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅氧化物膜层表面氟元素处理方法，其特征在于，包括：采用含氯气体形成的等离子体对所述硅氧化物膜层表面进行处理，以降低所述硅氧化物膜层表面上的氟元素与所述硅氧化物膜层表面的结合能力；采用第一惰性气体形成的等离子体轰击处理后的所述硅氧化物膜层表面，以移除所述硅氧化物膜层表面的氯元素和氟元素。2.根据权利要求1所述的硅氧化物膜层表面氟元素处理方法，其特征在于，所述采用第一惰性气体形成的等离子体轰击处理后的所述硅氧化物膜层表面，包括：通过调节与离子动能相关的工艺参数，来降低由所述第一惰性气体形成的等离子体的离子动能，以避免损伤所述硅氧化物膜层的表面。3.根据权利要求2所述的硅氧化物膜层表面氟元素处理方法，其特征在于，所述与离子动能相关的工艺参数包括：腔室气压、所述第一惰性气体的流量、下电极功率中的至少一种。4.根据权利要求1所述的硅氧化物膜层表面氟元素处理方法，其特征在于，在所述采用含氯气体形成的等离子体对所述硅氧化物膜层表面进行处理之后，且在所述采用第一惰性气体形成的等离子体轰击处理后的所述硅氧化物膜层表面之前，还包括：向腔室通入吹扫气体，以去除所述腔室中的含氯气体。5.根据权利要求1
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4任意一项所述的硅氧化物膜层表面氟元素处理方法，其特征在于，所述采用含氯气体形成的等离子体对所述硅氧化物膜层表面进行处理，和所述采用第一惰性气体形成的等离子体轰击处理后的所述硅氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李银龙，刘珂，胡海洋，
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：