[发明专利]高高宽比开口的蚀刻方法

说明书

本发明是关于一种形成高高宽比(High Aspect Ratio)开口(Opening)的蚀刻方法，特别是关于一种避免因蚀刻时产生的高分子薄膜导致蚀刻停止的蚀刻方法。

早期的半导体制程，由于对积集度的要求不高，因此接触窗口的高宽比不高。随着半导体技术的进展，在先进的超大规模集成电路(Very Large Scale Integration；VLSI)制程上，对于积集度的要求越来越高，因而造成接触窗口的高宽比也越来越高。当半导体制程已步入毫微米的年代，由于半导体组件的尺寸越来越小，相对地在组件所欲形成开口的高宽比也越来越高，蚀刻的技术的困难度也相对的提高，例如深沟渠孔洞的制程裕度(Window)越来越小，深沟渠孔洞的前制程，深沟渠孔洞硬罩幕的孔洞也势必随的减小。另外，为了获得较佳的制程效果，深沟渠孔洞硬罩幕的蚀刻制程必须使用产生较多高分子反应的气体，例如，八氟化四碳/一氧化碳(C4F8/CO)，蚀刻时增加电浆中的碳氟比值，将部分蚀刻反应以高分子反应取代。利用蚀刻制程中的高分子反应可以再蚀刻开口的侧壁上产生一层高分子薄膜，这一层高分子薄膜可以保护开口的侧壁不受电浆的侵蚀，如此可增加电浆蚀刻的非均向性，并能保持开口较佳的轮廓。但是高分子薄膜不只沉积于开口的侧壁上，亦会沉积于开口的底部。在开口高宽比日增的情况下，相同蚀刻条件下沉积在开口底部的高分子薄膜厚度会较厚，此时，常会导致蚀刻停止(Etching Stop)的情形，也即高分子薄膜的蚀刻速率等于高分子薄膜的生成速率。一旦深沟渠孔洞硬罩幕的蚀刻制程发生蚀刻停止的情形将会导致无法进一步的蚀刻而导致蚀刻不干净的现象，这将导致后续的制程失效，而使半导体制程的良率大幅下降。因此，在制程裕度日渐缩减的半导体制程中，欲提高孔洞的高宽比且同时要保持蚀刻的裕度将难同时做到。

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种形成高高宽比开口的蚀刻方法，特别是关于一种避免因蚀刻时产生的高分子薄膜导致蚀刻停止的蚀刻方法。

本发明的又一目的在于提供一种形成高高宽比开口的蚀刻方法，可以提高孔洞的高宽比且同时可以保持蚀刻的裕度。

本发明的再一目的在于提供一种可以有效去除开口底部沉积的高分子薄膜而能使蚀刻继续进行的方法，且能保持沉积于开口侧壁的高分子薄膜，可以保护开口的侧壁不受电浆的侵蚀，保持开口较佳的轮廓。

根据本发明的目的所提出的解决在高宽比开口的蚀刻制程中发生蚀刻停止的方法，在此以深沟渠孔洞硬罩幕的蚀刻制程为例，在基底上形成一氧化硅/氮化硅/氧化硅的结构，并以光阻定义出图样。在深沟渠孔洞硬罩幕的蚀刻制程为了形成较佳的开口的轮廓，必须使用产生较多高分子反应的气体，例如，八氟化四碳/一氧化碳。蚀刻过程中所生成的高分子会在开口侧壁及开口底部形成薄膜。若在底部形成的薄膜若过厚，则电浆对高分子薄膜的蚀刻速率等于高分子薄膜的生成速率，此时将导致蚀刻停止的情形发生。当此蚀刻停止的情形发生后，则在以八氟化四碳/一氧化碳为蚀刻气体的制程之后增加一个步骤。此步骤使用含氟气体/氩气/氧气为蚀刻气体，通入电浆发生器产生电浆，此电浆可以有效的清除位于开口底部的高分子薄膜，防止蚀刻停止的情形发生。其中，含氟气体可以为三氟甲烷。含氟气体/氩气的比例可以为0.05至0.5，氧气/氩气的比例可以为0.05至0.5，而含氟气体/氩气的较佳比例可以为0.1至0.3，氧气/氩气的比例可以为0.1至0.3。经过此一以含氟气体/氩气/氧气为蚀刻气体的蚀刻步骤后，不但能保持原有制程的成果，也可以有效防止停止蚀刻的情形发生，更不会有蚀刻不干净的现象。

氟原子自由基在氧电浆清除蚀刻壁表面的高分子聚合物薄膜的步骤中存在有两种机制，第一种机制是利用氟原子自由基的高活性来破坏高分子聚合物薄膜的结构，使得高分子聚合物薄膜更易为氧电浆所清除。第二种机制是利用氟原子自由基与硅材质的高反应性，氟原子自由基会钻入高分子聚合物薄膜的下方和其下方的硅材质作用，而使得高分子聚合物薄膜自硅材质表面剥离。所以，在氧电浆中加入含氟气体可以有效的清除高分子聚合物薄膜。

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图作详细说明。

图面说明：

图1、图2是理想的形成深沟渠孔洞硬罩幕方法的剖面示意图；

图3是实际的深沟渠孔洞硬罩幕制程方法发生蚀刻停止情形的剖面示意图；

图4是根据本发明较佳实施例所提供的去除高分子薄膜蚀刻方法的剖面示意图；