半导体工艺设备及其平坦化晶圆表面的方法技术

本申请公开一种半导体工艺设备及其平坦化晶圆表面的方法，属于半导体工艺技术。该方法包括：提供表面具有待平坦化膜层的待平坦化晶圆，待平坦化膜层具有不平坦表面；通过第一工艺气体对待平坦化膜层进行第一等离子体刻蚀，以使得不平坦表面平坦化；第一工艺气体的刻蚀气体用于刻蚀待平坦化膜层，并形成固体副产物附着在待平坦化膜层表面，第一工艺气体的轰击气体用于轰击待平坦化膜层表面及附着在待平坦化膜层表面的固体副产物，以使得待平坦化膜层的凸起处及附着在凸起处的固体副产物在溅射作用下部分填充在待平坦化膜层的凹陷处。本技术方案，其可通过等离子体刻蚀工艺对晶圆表面进行平坦化处理，以简化工艺流程、缩短工艺周期和降低工艺成本。短工艺周期和降低工艺成本。短工艺周期和降低工艺成本。

【技术实现步骤摘要】
半导体工艺设备及其平坦化晶圆表面的方法


[0001]本申请属于半导体工艺
，尤其涉及一种半导体工艺设备及其平坦化晶圆表面的方法。

技术介绍

[0002]目前集成电路元件大多数采用多层立体布线，这就需要在芯片制造工艺环节进行多次循环，在重复使用薄膜沉积后，自然产生台阶，造成晶圆表面局部或全域会出现凸起不平坦现象，这种问题的出现会直接影响芯片的性能，甚至会使得后续芯片制造工艺无法正常运行，此时，化学机械抛光技术应运而生，其主要工作工程为：抛光头将晶圆待抛光面压抵在粗糙的抛光垫上，借助抛光液腐蚀，微粒摩擦，抛光垫摩擦等耦合实现全局或局部的平坦化。可见，化学机械抛光技术作为目前主流的晶片全局或局部的平坦化处理技术，虽然在半导体制作中使用频率高，但是同时也造成了工艺流程复杂、工艺周期时间长以及工艺成本高等缺点。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种半导体工艺设备及其平坦化晶圆表面的方法，旨在解决现有技术采用化学机械抛光技术对晶圆表面进行平坦化处理存在工艺流程复杂、工艺周期时间长以及工艺成本高等缺点的技术问题。
[0004]第一方面，本申请实施例提供一种平坦化晶圆表面的方法，所述方法包括以下步骤：
[0005]提供待平坦化晶圆，所述待平坦化晶圆的表面具有待平坦化膜层，所述待平坦化膜层具有不平坦表面；
[0006]通过第一工艺气体对所述待平坦化膜层进行第一等离子体刻蚀，以使得所述不平坦表面平坦化；
[0007]其中，所述第一工艺气体包括第一刻蚀气体和轰击气体，所述第一刻蚀气体用于刻蚀所述待平坦化膜层，并形成固体副产物附着在所述待平坦化膜层表面，所述轰击气体用于轰击所述待平坦化膜层表面及附着在所述待平坦化膜层表面的所述固体副产物，以使得所述待平坦化膜层的凸起处及附着在所述凸起处的所述固体副产物在溅射作用下部分填充在所述待平坦化膜层的凹陷处。
[0008]可选的，在一些实施例中，所述通过第一工艺气体对所述待平坦化膜层进行第一等离子体刻蚀，以使得所述不平坦表面平坦化的步骤之后，还包括：
[0009]通过第二工艺气体对所述待平坦化膜层进行刻蚀到目标位置的第二等离子体刻蚀，以使得所述不平坦表面进一步平坦化。
[0010]可选的，在一些实施例中，所述待平坦化晶圆还包括衬底、形成在所述衬底内的沟槽结构和位于所述沟槽结构顶部的掩膜层，所述待平坦化膜层填充所述沟槽结构，且所述待平坦化膜层的顶面高于所述掩膜层的顶面；
[0011]在所述第一等离子体刻蚀之后，所述待平坦化膜层的顶面与所述掩膜层的顶面的高度差小于第一预定阈值；
[0012]在所述第二等离子体刻蚀之后，所述待平坦化膜层的顶面与所述掩膜层与所述沟槽结构顶部的交界处的高度差小于第二预定阈值。
[0013]可选的，在一些实施例中，所述第二工艺气体对所述待平坦化膜层的刻蚀速率大于对所述掩膜层的刻蚀速率。
[0014]可选的，在一些实施例中，所述待平坦化膜层为氮化硅层，所述第一刻蚀气体为含氢的碳氟类气体；和/或，所述刻蚀气体和所述轰击气体的气体流量比例为1：6～1：9。
[0015]可选的，在一些实施例中，所述待平坦化膜层为氮化硅层，所述掩膜层为二氧化硅层，所述第二工艺气体包括含氢的碳氟类气体和含氧气体。
[0016]可选的，在一些实施例中，所述含氢的碳氟类气体和所述含氧气体的流量比例为1.5：1～2.5：1。
[0017]可选的，在一些实施例中，所述含氢的碳氟类气体为二氟甲烷或三氟甲烷；所述含氧气体为氧气。
[0018]可选的，在一些实施例中，所述第二工艺气体还包括氦气。
[0019]第二方面，本申请实施例提供一种半导体工艺设备，包括反应腔室、进气组件、上电极组件、下电极组件、处理器以及存储器，所述存储器存储有程序，所述程序被所述处理器调用时，所述处理器控制所述进气组件、所述上电极组件以及所述下电极组件执行上述的平坦化晶圆表面的方法。
[0020]在本申请中，其在对因重复使用薄膜沉积后导致表面不平坦的待平坦化晶圆进行平坦化处理时，一方面通过第一工艺气体中的刻蚀气体与其待平坦化膜层的材料进行化学反应，以刻蚀该待平坦化膜层。如此，可通过等离子体刻蚀该待平坦化膜层时，该待平坦化膜层表面的凸起处和凹陷处存在反应速度差，来在一定程度上缓解该待平坦化膜层表面凸起不平坦现象。另一方面可通过第一工艺气体中的轰击气体在进行等离子刻蚀过程中形成带电粒子，以轰击该待平坦化膜层表面及附着在该待平坦化膜层表面的固体副产物，进而使得该待平坦化膜层的凸起处及附着在凸起处的固体副产物在溅射作用下部分填充在该待平坦化膜层的凹陷处，同样可在一定程度上缓解该待平坦化膜层表面凸起不平坦现象。可见，本申请技术方案通过等离子体刻蚀工艺替代化学机械抛光技术，对晶片表面进行平坦化处理，可简化工艺流程、缩短工艺周期以及降低工艺成本。
附图说明
[0021]下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其有益效果显而易见。
[0022]图1是本申请实施例提供的平坦化晶圆表面的方法的一种流程框图。
[0023]图2是本申请实施例提供的平坦化晶圆表面的方法的另一种流程框图。
[0024]图3是本申请实施例提供的待平坦化晶圆的结构示意图。
[0025]图4是本申请实施例提供的未平坦化处理时的待平坦化晶圆的电镜图。
[0026]图5是图4所示待平坦化晶圆进行第一等离子体刻蚀后的电镜图。
[0027]图6是图5所示待平坦化晶圆进行第二等离子体刻蚀后的电镜图。
[0028]图7是本申请实施例提供的半导体工艺设备的结构示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
[0030]目前集成电路元件大多数采用多层立体布线，这就需要在芯片制造工艺环节进行多次循环，在重复使用薄膜沉积后，自然产生台阶，造成晶圆表面局部或全域会出现凸起不平坦现象，这种问题的出现会直接影响芯片的性能，甚至会使得后续芯片制造工艺无法正常运行，此时，化学机械抛光技术应运而生，其主要工作工程为：抛光头将晶圆待抛光面压抵在粗糙的抛光垫上，借助抛光液腐蚀，微粒摩擦，抛光垫摩擦等耦合实现全局或局部的平坦化。可见，化学机械抛光技术作为目前主流的晶片全局或局部的平坦化处理技术，虽然在半导体制作中使用频率高，但是同时也造成了工艺流程复杂、工艺周期时间长以及工艺成本高等缺点。
[0031]基于此，有必要提供一种新的平坦化晶圆表面的方法的解决方案，以解决现有技术采用化学机械抛光技术对晶圆表面进行平坦化处理存在工艺流程复杂、工艺周期时间长以及工艺成本高等缺点的技术问题。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平坦化晶圆表面的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：提供待平坦化晶圆，所述待平坦化晶圆的表面具有待平坦化膜层，所述待平坦化膜层具有不平坦表面；通过第一工艺气体对所述待平坦化膜层进行第一等离子体刻蚀，以使得所述不平坦表面平坦化；其中，所述第一工艺气体包括刻蚀气体和轰击气体，所述第一刻蚀气体用于刻蚀所述待平坦化膜层，并形成固体副产物附着在所述待平坦化膜层表面，所述轰击气体用于轰击所述待平坦化膜层表面及附着在所述待平坦化膜层表面的所述固体副产物，以使得所述待平坦化膜层的凸起处及附着在所述凸起处的所述固体副产物在溅射作用下部分填充在所述待平坦化膜层的凹陷处。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过第一工艺气体对所述待平坦化膜层进行第一等离子体刻蚀，以使得所述不平坦表面平坦化的步骤之后，还包括：通过第二工艺气体对所述待平坦化膜层进行刻蚀到目标位置的第二等离子体刻蚀，以使得所述不平坦表面进一步平坦化。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待平坦化晶圆还包括衬底、形成在所述衬底内的沟槽结构和位于所述沟槽结构顶部的掩膜层，所述待平坦化膜层填充所述沟槽结构，且所述待平坦化膜层的顶面高于所述掩膜层的顶面；在所述第一等离子体刻蚀之后，所述待平坦化膜层的顶面与所述掩膜层的顶面的高度差小于第一预定阈值；在所述第二等离子体刻蚀之后，所述待平坦化膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冬涵，王京，蒋中伟，
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：