具半球形图形结构半导体器件的制造方法及半导体器件技术

本发明专利技术提供了一种具半球形图形结构半导体器件的制造方法及半导体器件，该制造方法包括：提供半导体衬底，基于纳米压印工艺在半导体衬底的表面形成覆盖半导体衬底表面的半球形掩膜；采用恒定流量比例的SF6与C4F8的混合气体在感应耦合等离子体刻蚀设备中对半球形掩膜执行干法刻蚀，以在半导体衬底表面形成沿平面上规则间隔排布的半球形图形结构。在本发明专利技术中，将SF6作为刻蚀气体而将C4F8作为保护气体，通过恒定流量比例的SF6与C4F8，以控制对半球形掩膜及半导体衬底实现各向同性刻蚀，通过C的沉积保护从而取得了半球形图形结构表面光滑的技术效果。的技术效果。的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
具半球形图形结构半导体器件的制造方法及半导体器件


[0001]本专利技术涉及制造半导体器件的等离子体刻蚀
，尤其涉及一种具半球形图形结构半导体器件的制造方法及半导体器件。

技术介绍

[0002]ICP刻蚀(即，电感耦合等离子体刻蚀)是一种被广泛使用的半导体器件干法刻蚀技术，可提供高速率、高选择比以及低损伤的刻蚀。等离子体能够在低气压下保持稳定，因此能够更好地在衬底材料表面可控地刻蚀出符合制程需求的半导体器件形貌。
[0003]目前主流半导体器件的衬底材料为硅，即，硅基晶圆。随着半导体制程的迭代升级，关键尺寸(CD)与图形尺寸被逐步降低，且对晶圆表面所形成的图形结构的保真度要求越来越高。传统的ICP刻蚀工艺为了解决这类问题，通常通过调整各项参数尽量降低图形损失来达到基本的设计与性能需求。在ICP刻蚀设备及采用的制程中通常需要引入刻蚀气体，刻蚀气体主要是Ar、CF4、SF6，其中，Ar的作用主要是增加粒子对衬底的物理轰击能量，CF4和SF6主要是通过F元素对衬底进行腐蚀，以达到刻蚀效果。前述气体组合的刻蚀速率快且选择比高，虽然能够快速的刻蚀出所需要的器件形貌，但是在半导体器件要求的关键尺寸(CD)与图形尺寸越来越小的趋势下，对刻蚀速率的要求并不高，而对晶圆表面的图形尺寸的保真度要求越来越高。传统的刻蚀工艺难以实现在晶圆表面所形成的半球形图形结构表面光滑的效果。
[0004]有鉴于此，有必要对现有技术中的对硅基晶圆等半导体衬底表面形成具半球形图形结构的半导体器件的制造方法予以改进，以解决上述问题。r/>
技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于揭示一种具半球形图形结构半导体器件的制造方法及半导体器件，用于解决在硅基半导体表面形成半球形图形结构的刻蚀所存在的半球形图形结构表面不光滑的技术问题。
[0006]为实现上述目的之一，本专利技术提供了一种具半球形图形结构半导体器件的制造方法，
[0007]包括以下步骤：
[0008]S1、提供半导体衬底，基于纳米压印工艺在半导体衬底的表面形成覆盖半导体衬底表面的半球形掩膜；
[0009]S2、采用恒定流量比例的SF6与C4F8的混合气体在感应耦合等离子体刻蚀设备中对所述半球形掩膜执行干法刻蚀，以在所述半导体衬底表面形成沿平面上规则间隔排布的半球形图形结构。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述SF6与C4F8的流量比例为5:1～7:1，并在干法刻蚀过程中向感应耦合等离子体刻蚀设备中通入He气。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1包括以下子步骤：
[0012]S11、于所述半导体衬底表面旋涂压印胶，依次置入热盘与冷盘中执行加热与冷却，以在所述半导体衬底表面形成压印胶层；
[0013]S12、旋涂软膜胶并于真空环境中加热固化，形成沿平面上规则间隔排布且呈凹陷状半球形的软膜；
[0014]S13、通过所述软膜压制所述半导体衬底表面的压印胶层，以由所述压印胶层形成覆盖半导体衬底表面的半球形掩膜。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述子步骤S11中旋转所述半导体衬底以在所述半导体衬底表面均匀涂覆形成厚度为4～5微米的压印胶，所述半导体衬底的转速为3000～3500rpm，压印胶的CP值为5～7；热盘的加热温度为90～100℃，热盘的加热时间为80～120秒；冷盘的冷却温度为20～25℃，冷盘的冷却时间为30～60秒。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述子步骤S12包括：
[0017]将软膜胶旋涂在软膜胶成形装置，待软膜胶均匀铺展后使用具半球形图形的掩模版压制所述软膜胶，在100～150秒内从一个标准大气压降低至250～300Pa，在120～150℃的温度下加热60～80秒，以在所述软膜胶的表面形成沿平面上规则间隔排布且呈凹陷状半球形结构的软膜。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述软膜胶由基本组分与固化剂组成，所述基本组分与固化剂的质量比为1:1，所述软膜胶的添加量标准为0.38～0.55g/cm2；所述基本组分选自环氧树脂、硫化物或者不饱和碳氢塑料中的一种或者任意几种的混合物，所述固化剂为有机锡化合物。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2中SF6的流量为25～35sccm，所述C4F8的流量为5sccm。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述子步骤S13包括：通过所述软膜压制所述半导体衬底表面的压印胶层，以由所述压印胶层在所述半导体衬底表面形成沿平面上规则间隔排布的半球形掩膜，使用紫外线对半球形掩膜曝光固化；
[0021]其中，所述软膜压制压印胶层所施加的压强为800～1500Pa，所述曝光固化中使用的紫外线波长为365nm，曝光固化时间为60～80秒。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，感应耦合等离子体刻蚀设备中执行干法刻蚀的工艺腔体中的压力为3～5mT，工艺腔体中上电极功率为150～1000瓦，工艺腔体中下电极功率为50～300瓦。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，步骤S2中对所述半球形掩膜执行干法刻蚀过程中还包括：将He气通过承托半导体衬底的载台吹向半导体衬底的背面，所述工艺腔体中He气的压力为3～6T。
[0024]基于相同专利技术思想，本专利技术还提供了一种半导体器件，包括：
[0025]半导体衬底，所述半导体衬底表面通过如上述任一项专利技术创造所述的具半球形图形结构半导体器件的制造方法在所述半导体衬底表面形成沿平面上规则间隔排布的半球形图形结构，所述半导体衬底为P型半导体或者N型半导体。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0027]在本专利技术中，采用恒定流量比例的SF6与C4F8的混合气体在感应耦合等离子体刻蚀设备中对所述半球形掩膜执行干法刻蚀，从而在所述半导体衬底表面形成沿平面上规则间
隔排布的半球形图形结构，在干法刻蚀过程中，将SF6作为刻蚀气体而将C4F8作为保护气体，通过恒定流量比例的SF6与C4F8，以控制对半球形掩膜及半导体衬底实现各向同性刻蚀，通过C的沉积保护以防止由半导体衬底在干法刻蚀过程中在半导体器件表面所形成的半球形图形结构表面呈现凹凸不平的现象，从而取得了半球形图形结构表面光滑的技术效果。
附图说明
[0028]图1为本专利技术具半球形图形结构半导体器件的制造方法的流程图；
[0029]图2为半导体衬底的断面图；
[0030]图3为图2所示出的半导体衬底的表面形成压印胶层后的断面图；
[0031]图4为软膜胶旋涂在软膜胶制作单元并使用具半球形图形的掩模版压制软膜胶，以在软膜胶的表面形成沿平面上规则间隔排布且呈凹陷状半球形结构的软膜的断面示意图；
[0032]图5为由图4所形成的软膜的断面图；
[0033]图6为通过图5的软膜压制图3中的压印胶层，以由压印胶层形成覆盖半导体衬底表面的半球形掩膜的断面示意图；
[0034]图7为图4所示出的形成压印胶层后的半导体衬底通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具半球形图形结构半导体器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、提供半导体衬底，基于纳米压印工艺在半导体衬底的表面形成覆盖半导体衬底表面的半球形掩膜；S2、采用恒定流量比例的SF6与C4F8的混合气体在感应耦合等离子体刻蚀设备中对所述半球形掩膜执行干法刻蚀，以在所述半导体衬底表面形成沿平面上规则间隔排布的半球形图形结构。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述SF6与C4F8的流量比例为5:1～7:1，并在干法刻蚀过程中向感应耦合等离子体刻蚀设备中通入He气。3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下子步骤：S11、于所述半导体衬底表面旋涂压印胶，依次置入热盘与冷盘中执行加热与冷却，以在所述半导体衬底表面形成压印胶层；S12、旋涂软膜胶并于真空环境中加热固化，形成沿平面上规则间隔排布且呈凹陷状半球形的软膜；S13、通过所述软膜压制所述半导体衬底表面的压印胶层，以由所述压印胶层形成覆盖半导体衬底表面的半球形掩膜。4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述子步骤S11中旋转所述半导体衬底以在所述半导体衬底表面均匀涂覆形成厚度为4～5微米的压印胶，所述半导体衬底的转速为3000～3500rpm，压印胶的CP值为5～7；热盘的加热温度为90～100℃，热盘的加热时间为80～120秒；冷盘的冷却温度为20～25℃，冷盘的冷却时间为30～60秒。5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述子步骤S12包括：将软膜胶旋涂在软膜胶成形装置，待软膜胶均匀铺展后使用具半球形图形的掩模版压制所述软膜胶，在100～150秒内从一个标准大气压降低至250～300Pa，在120～150℃的温度下加热60～80秒，以在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杨，戴益善，胡艳，孙清，刘凌峰，
申请(专利权)人：合肥芯昊半导体设备有限公司，
类型：发明
国别省市：