原子层级的等离子体刻蚀方法技术

一种原子层级的等离子体刻蚀方法，包括：提供单一元素的半导体衬底；通入刻蚀反应气体，等离子化后刻蚀反应气体与半导体衬底的表层原子发生反应生成化合物，刻蚀气体引入的原子与半导体衬底的表层原子的结合将使得半导体衬底的表层原子与其相邻层的原子的结合力大大降低，以至低于刻蚀气体引入的原子与半导体衬底的表层原子的结合力；采用溶液溶解刻蚀反应气体与半导体衬底的表层原子发生反应后所生成的化合物，得到被剥去一层原子的半导体衬底。采用本发明专利技术提供的技术方案，同样可以得到被剥去一层原子的半导体衬底，且避免了现有技术中需采用中性原子气体轰击，因此，对工艺条件要求低，易于实现且成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种。
技术介绍
由于集成电路的集成度迅速提高和元器件尺寸的不断减小，不少工艺的特征尺寸已达到纳米量级，某些器件的性能对尺寸非常敏感。因此，为了实现精确控制，目前行业中常用的工艺有原子层淀积(Atomic layer deposition, ALP)工艺,可以实现原子级别的控制。与淀积工艺相对地，还可以有(Plasma atomic layeretching, PALE)，由于可以一次剥离一层原子，因此可以精准控制刻蚀的厚度，可应用在对刻蚀尺寸要求高的半导体器件制造工艺中。图1所示为现有的原子层级的等离子体刻蚀工艺流程图，图2为每个步骤完成后的结构示意图。结合图1与图2，首先执行步骤S11，提供单一元素的半导体衬底10 ;图2中为了示意，采用了四层原子形成半导体衬底10。接着执行步骤S12，通入刻蚀反应气体11，等离子化后进行反应，所述刻蚀反应气体与所述半导体衬底10的表层原子101发生反应后生成化合物，所述刻蚀气体11引入的原子与所述半导体衬底10的表层原子101的结合将使得所述半导体衬底10的表层原子101与其相邻层原子102的结合力大大降低，以至于所述刻蚀气体11引入的原子与所述半导体衬底10的表层原子101结合力大于所述半导体衬底10的表层原子101与其相邻层的原子102的结合力。 然后执行步骤S13，采用中性原子气体12，例如He，轰击所述刻蚀反应气体11与所述半导体衬底10的表层原子101发生反应后所生成的化合物，由于刻蚀气体10引入的原子与所述半导体衬底10的表层原子101的结合力比所述半导体衬底10的表层原子101与其相邻层的原子102的结合力大，因此，轰击后，得到被剥去一层原子的半导体衬底10’。上述工艺重复多次，由于每次剥去一层原子层，因此，可以达到精确控制剥离的厚度。然而，上述过程中，需采用中性原子气体轰击，因此，该过程需要抽真空，对工艺实现条件要求比较苛刻,且中性原子的气体一般价格较高,因此,该工艺成本较高。随着半导体技术的发展，人们对提出了新的要求，所述新要求包括提出一种新的，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种新的，以克服现有技术中需要抽真空,且工艺成本较高问题。为达到上述目的，本专利技术提供一种，包括提供单一元素的半导体衬底；通入刻蚀反应气体，等离子化后进行反应，所述刻蚀反应气体与所述半导体衬底的表层原子发生反应后生成化合物，所述刻蚀气体引入的原子与所述半导体衬底的表层原子的结合使得所述半导体衬底的表层原子与次层原子的结合力降低，以至低于所述刻蚀气体引入的原子与所述半导体衬底的表层原子的结合力；采用溶液溶解所述刻蚀反应气体与所述半导体衬底的表层原子发生反应后所生成的化合物，得到被剥去一层原子的半导体衬底。可选地，所述半导体衬底的材质为硅。可选地，所述半导体衬底的材质为锗。可选地，所述刻蚀反应气体为Cl2、CF2或CF4中的至少一种。可选地，所述溶液为HP03/H20、CHC13、C6H6中的至少一种。可选地，采用溶液溶解所述刻蚀反应气体与所述半导体衬底的表层原子发生反应后所生成的化合物步骤中，使用超声波震荡。可选地，所述超声波频率为50 120kHz。可选地，所述溶液无法剥离所述半导体衬底未与所述刻蚀反应气体发生反应的次层原子。可选地，所述刻蚀方法进行多次。可选地，所述得到被剥去一层原子的半导体衬底步骤后，还进行对所述半导体衬底清洗的步骤。可选地，所述清洗步骤采用去离子水清洗。可选地，所述半导体衬底上形成有器件，所述刻蚀过程中，所述器件采用硬掩膜遮挡。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点采用溶液溶解所述刻蚀反应气体与所述半导体衬底的表层原子发生反应后所生成的化合物，得到被剥去一层原子的半导体衬底，避免了现有技术中需采用中性原子气体轰击，本专利技术的方案无需抽真空，工艺易实现，且本专利技术采用的溶液，例如HP03/H20、CHCl3或C6H6，相对中性原子的气体价格便宜，因此，成本较低；进一步地，采用溶液溶解所述刻蚀反应气体与所述半导体衬底的表层原子发生反应后所生成的化合物步骤中，使用超声波震荡，该超声波可以提供能量，加速表层化合物剥离；进一步地，所述超声波频率为50 120kHz，该超高频对半导体衬底损伤极小，适用于精密半导体器件的制造；进一步地，所述溶液无法剥离所述半导体衬底未与所述刻蚀反应气体发生反应的次层原子， 该方案使得表层原子被剥离后自发终止剥离次层原子(表层原子相邻层的原子)。附图说明图1是现有技术的流程示意图；图2是图1中每步流程执行完后对应的结构不意图；图3是本专利技术实施例提供的流程示意图；图4是图3中每步流程执行完后对应的结构不意图。具体实施例方式如
技术介绍
所述,现有的(Plasma atomic layeretching,PALE)需采用中性原子气体轰击，该过程需要抽真空，对工艺实现条件要求比较苛亥IJ，且中性原子的气体一般价格较高。针对上述问题，专利技术人提出一种，如图3所述，包括S21 :提供单一元素的半导体衬底；S22 :通入刻蚀反应气体，等离子化后进行反应，所述刻蚀反应气体与所述半导体衬底的表层原子发生反应后生成化合物，所述刻蚀气体引入的原子与所述半导体衬底的表层原子的结合将使得所述半导体衬底的表层原子与其相邻层的原子的结合力大大降低，以至低于所述刻蚀气体引入的原子与所述半导体衬底的表层原子的结合力；S23:采用溶液溶解所述刻蚀反应气体与所述半导体衬底的表层原子发生反应后所生成的化合物，得到被剥去一层原子的半导体衬底。采用溶液溶解所述刻蚀反应气体与所述半导体衬底的表层原子发生反应后所生成的化合物，得到被剥去一层原子的半导体衬底，避免了现有技术中需采用中性原子气体轰击，本专利技术的方案无需抽真空，工艺易实现，且本专利技术采用的溶液，例如HP03/H20、CHCl3或C6H6，相对中性原子的气体价格便宜，因此，成本较低。进一步地，采用溶液溶解所述刻蚀反应气体与所述半导体衬底的表层原子发生反应后所生成的化合物步骤中，使用超声波震荡，该超声波可以提供能量，加速表层化合物剥离。 更进一步地，所述超声波频率为50 120kHz，该超高频对半导体衬底损伤极小，适用于精密半导体器件的制造。进一步地，所述溶液无法剥离所述半导体衬底未与所述刻蚀反应气体发生反应的次层原子，该方案使得表层原子被剥离后自发终止剥离次层原子(表层原子相邻层的原子)。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。由于重在说明本专利技术的原理，因此，未按比例制图。以下结合图3与图4所示，详细介绍本实施例提供的。首先，执行步骤S21，提供单一元素的半导体衬底20 ;本实施例中，所述半导体衬底的材质为硅，也可以根据需要选择锗。类似地，图4中为了示意，采用了四层原子形成半导体衬底20。在具体实施过程中，所述半导体衬底上可以形成有器件(未图示)，后续刻蚀过程中，为避免受损伤，所述器件采用硬掩膜(未图示)遮挡。所述硬掩膜材质可以为SiN。接着，执行步骤S22，通入刻蚀反应气体21，等离子体化后进行反应，所述刻蚀反应气体21与所述半导体衬底20的表层原子201发生反应后所生成的化合物中，刻蚀气体21引入的原子与半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原子层级的等离子体刻蚀方法，其特征在于，包括：提供单一元素的半导体衬底；通入刻蚀反应气体，等离子化后进行反应，所述刻蚀反应气体与所述半导体衬底的表层原子发生反应后生成化合物，所述刻蚀气体引入的原子与所述半导体衬底的表层原子的结合使得所述半导体衬底的表层原子与次层的原子的结合力降低，以至低于所述刻蚀气体引入的原子与所述半导体衬底的表层原子的结合力；采用溶液溶解所述刻蚀反应气体与所述半导体衬底的表层原子发生反应后所生成的化合物，得到被剥去一层原子的半导体衬底。

【技术特征摘要】
1.一种原子层级的等离子体刻蚀方法，其特征在于，包括提供单一元素的半导体衬底；通入刻蚀反应气体，等离子化后进行反应，所述刻蚀反应气体与所述半导体衬底的表层原子发生反应后生成化合物，所述刻蚀气体引入的原子与所述半导体衬底的表层原子的结合使得所述半导体衬底的表层原子与次层的原子的结合力降低，以至低于所述刻蚀气体引入的原子与所述半导体衬底的表层原子的结合力；采用溶液溶解所述刻蚀反应气体与所述半导体衬底的表层原子发生反应后所生成的化合物，得到被剥去一层原子的半导体衬底。2.根据权利要求1所述的原子层级的等离子体刻蚀方法，其特征在于，所述半导体衬底的材质为硅。3.根据权利要求1所述的原子层级的等离子体刻蚀方法，其特征在于，所述半导体衬底的材质为锗。4.根据权利要求2所述的原子层级的等离子体刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀反应气体为Cl2、CF2或CF4中的至少一种。5.根据权利要求2或4所述的原子层级的等离子体刻蚀方法，其特征在于，所述溶液为HP03/H20、CHC13、C6H...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩秋华，隋运奇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：