晶圆表面处理的方法技术

本发明专利技术提供一种晶圆表面处理方法，其包括：向反应腔室中分别通入反应气体和催化气体，并对所述反应气体和所述催化气体中的至少一者的分压和温度进行调控，以使刻蚀反应以指定密度发生在晶圆的待处理表面处；对所述晶圆进行热处理，以使刻蚀反应生成的固态生成物升华后，随气流排出所述反应腔室。本发明专利技术提供的晶圆表面处理方法，不使用等离子体刻蚀技术且无需掩膜板，从而能够避免等离子体轰击造成晶圆表面损伤，而且也能够使刻蚀工艺精度不受掩膜板尺寸限制。膜板尺寸限制。膜板尺寸限制。

【技术实现步骤摘要】
晶圆表面处理的方法


[0001]本专利技术涉及半导体加工
，特别涉及晶圆表面处理的方法。

技术介绍

[0002]材料进入纳米尺度后，由于尺寸效应而呈现了新的性能，因而受到了越来越多的关注。随着半导体技术的发展，特征尺寸越来越小，集成电路也进入了纳米时代。目前在集成电路中，纳米结构的形成主要依靠等离子体刻蚀。在光罩(photoresist)或掩膜板(mask)的限制下，通过各向异性刻蚀，可以进行纳米结构制备。满足不同技术节点的需求。但随着器件几何尺寸越来越小，器件性能对材料表面等离子体损伤越来越敏感。此外，模板的使用增加了工艺复杂性。因此，需要提供一种刻蚀工艺，在无模板的限制下，实现纳米结构的制备。
[0003]现有技术中主要以等离子体干法刻蚀和非等离子体气态干法刻蚀，其中，由于等离子体干法刻蚀是使用等离子刻蚀，这不可避免的会使表面有一定的离子注入，离子注入会导致纳米器件出现电损伤。而非等离子体气态干法刻蚀为各向同性刻蚀，不具备方向性，所以为了得到期望的晶圆表面，仍需要采用掩膜板进行刻蚀。

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，提供一种不使用等离子体刻蚀技术且无需掩膜板的晶圆表面处理的方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种晶圆表面处理方法，其包括以下步骤：
[0006]向反应腔室中分别通入反应气体和催化气体，并对所述反应气体和所述催化气体中的至少一者的分压和温度进行调控，以使刻蚀反应以指定密度发生在晶圆的待处理表面处；
[0007]对所述晶圆进行热处理，以使刻蚀反应生成的固态生成物升华后，随气流排出所述反应腔室。
[0008]可选的，所述向反应腔室中分别通入反应气体和催化气体包括：
[0009]向所述反应腔室中通入所述反应气体，在第一工艺条件下，使所述反应气体以指定密度吸附在所述晶圆的所述待处理表面上；
[0010]向所述反应腔室中通入所述催化气体，在第二工艺条件下，使所述催化气体催化所述反应气体与所述待处理表面进行刻蚀反应。
[0011]可选的，所述第一工艺条件包括：
[0012]所述反应气体的分压大于0Torr，小于等于5Torr，工艺温度大于等于90℃，且小于等于130℃。
[0013]可选的，所述第一工艺条件包括：
[0014]所述反应气体的分压大于等于0.2Torr，小于等于2Torr，工艺温度大于等于100℃，且小于等于120℃。
[0015]可选的，所述第一工艺条件还包括：
[0016]进气流量大于0sccm，且小于400sccm，工艺时间大于等于0.2s，且小于等于10s。
[0017]可选的，所述第二工艺条件与所述第一工艺条件相同。
[0018]可选的，所述反应气体包括氟化氢、氟气和氟化氙气体中的至少一者。
[0019]可选的，所述催化气体包括氨气、甲醇气体和水蒸气中的至少一者。
[0020]可选的，所述对所述晶圆进行热处理包括：
[0021]向所述反应腔室中通入保护气体；
[0022]对所述晶圆进行加热，以使附着在所述晶圆表面的所述固态生成物升华；
[0023]开启抽气装置，以抽出所述反应腔室中的气体。
[0024]可选的，所述保护气体为氮气或惰性气体。
[0025]本专利技术实施例的有益效果：
[0026]本专利技术实施例所提供的晶圆表面处理的方法，通过对反应气体和催化气体中的至少一者的分压和温度进行调控，以使反应气体分子和晶圆表面材料在催化气体分子的催化下发生刻蚀反应，且该刻蚀反应以指定密度发生在晶圆的待处理表面处，从而能够实现在不使用等离子体刻蚀技术且不使用掩膜板的条件下，对晶圆进行表面处理，进而能够避免等离子体轰击造成晶圆表面损伤；而由于各处刻蚀反应均为各个(或各簇)气体分子与晶圆的待处理表面发生的化学反应，因此上述晶圆表面处理方法能够实现分子级尺寸的刻蚀，从而在晶圆的待处理表面上刻蚀出分子级尺寸的孔洞，而不受掩膜板尺寸的限制。而且，刻蚀反应产生的固态生成物，可以通过对晶圆进行加热以使其升华来去除，从而保证晶圆表面的洁净度。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例1所提供的晶圆表面处理方法的流程图；
[0028]图2为本专利技术实施例1所提供的晶圆表面处理方法中步骤S1的流程图；
[0029]图3为晶圆表面的气体分子多种吸附情况的简化示意图；
[0030]图4为采用本专利技术实施例1所提供的晶圆表面处理方法进行处理的晶圆表面刻蚀形貌图；
[0031]图5为本专利技术实施例1所提供的晶圆表面处理方法中步骤S2的流程图。
具体实施方式
[0032]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，下面结合附图对本专利技术提供的晶圆表面处理的方法进行详细描述。
[0033]实施例1
[0034]请参考图1，本实施例提供一种晶圆表面处理方法，具体包括以下步骤：
[0035]步骤S1:向反应腔室中分别通入反应气体和催化气体，并对反应气体和催化气体中的至少一者的分压和温度进行调控，以使刻蚀反应以指定密度发生在晶圆的待处理表面处；
[0036]具体的，上述步骤S1中的“刻蚀反应以指定密度发生在晶圆的待处理表面处”是指：反应气体分子在催化气体分子的催化下与晶圆材料发生刻蚀反应，且各个(或各簇)气
体分子之间均存在一定的距离，以使在多个(或多簇)气体分子处发生的多处刻蚀反应之间也存在相应的距离，从而在晶圆的待处理表面上刻蚀出多个孔洞；而由于参与前述刻蚀反应的晶圆材料原子的尺寸是纳米级的，以如图4所示的二氧化硅晶圆为例，其中参与刻蚀反应的是硅原子，而硅原子的直径约为0.117nm，因此，使相互之间存在一定的距离的气体分子(簇)与晶圆的待处理表面的材料发生刻蚀反应，能够在晶圆的待处理表面上形成尺寸为纳米级的孔洞，即纳米孔洞。
[0037]而且，上述“对反应气体和催化气体中的至少一者的分压和温度进行调控”其中调控步骤包含三种调控方式，包括：仅对反应气体的分压和温度进行调控，仅对催化气体的分压和温度进行调控，或者，既对反应气体的分压和温度进行调控，也对催化气体的分压和温度进行调控。调控步骤和刻蚀反应可以分开进行，即先后通入反应气体和催化气体，并对至少一种气体进行调控，另外，也可以调控步骤和刻蚀反应同步进行，即同时通入反应气体和催化气体，并对至少一种气体进行调控。
[0038]步骤S2：对晶圆进行热处理，以使刻蚀反应生成的固态生成物升华后，随气流排出反应腔室。
[0039]具体的，上述步骤S2中，可以在固态生成物发生升华的过程中或在固态生成物全部升华为气体后，开启反应腔室的抽气装置，以使反应腔室内部的气体被抽出至反应腔室外部。
[0040]本实施例提供的晶圆表面处理方法，能够通过对反应气体和催化气体中的至少一者的分压和温度进行调控，以使反应气体分子和晶圆表面材料在催化气体分子的催化下发生刻蚀反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：向反应腔室中分别通入反应气体和催化气体，并对所述反应气体和所述催化气体中的至少一者的分压和温度进行调控，以使刻蚀反应以指定密度发生在晶圆的待处理表面处；对所述晶圆进行热处理，以使刻蚀反应生成的固态生成物升华后，随气流排出所述反应腔室。2.根据权利要求1所述的晶圆表面处理方法，其特征在于，所述向反应腔室中分别通入反应气体和催化气体包括：向所述反应腔室中通入所述反应气体，在第一工艺条件下，使所述反应气体以指定密度吸附在所述晶圆的所述待处理表面上；向所述反应腔室中通入所述催化气体，在第二工艺条件下，使所述催化气体催化所述反应气体与所述待处理表面进行刻蚀反应。3.根据权利要求2所述的晶圆表面处理方法，其特征在于，所述第一工艺条件包括：所述反应气体的分压大于0Torr，小于等于5Torr，工艺温度大于等于90℃，且小于等于130℃。4.根据权利要求3所述的晶圆表面处理方法，其特征在于，所述第一工艺条件包括：所述反应气体的分压大于等...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春，
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：