[发明专利]一种消除多晶硅刻蚀过程出现缝隙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺制程领域，特别是涉及一种消除多晶硅刻蚀过程中出现缝隙的方法。

背景技术

在集成电路制程工艺中，一般分为氧化、光刻和刻蚀、掺杂、退火和杂质再分布等步骤。

其中，光刻技术类似于照片的印相技术，光刻胶相当于相纸上的感光材料，光刻掩模相当于相片底片。光刻技术通过显影、定影、坚膜等步骤溶解掉光刻掩模上的一些区域，形成版图图形。刻蚀是将光刻掩模上的图形再转移到硅片上的技术。刻蚀的任务是将没有被光刻胶保护的硅片上层材料刻蚀掉。这些上层材料可能是二氧化硅、氮化硅、多晶硅等。

如今，在半导体封装厂中进行刻蚀一般可以使用两种机台，一种是等离子轰击为机理的机台(以下简称等离子轰击机台)，一种是气体刻蚀为机理的机台(以下简称气体刻蚀机台)。所述等离子轰击机台是干法刻蚀的一种，利用等离子轰击为原理将被轰击材料表面的原子轰出从而达到刻蚀的目的；所述气体刻蚀机台是利用气体均向性刻蚀进行纯化学反应刻蚀。

所述两种机台都存在一定的缺陷：等离子轰击机台在材料原子间键结合较弱的地方会加快刻蚀，从而产生缝隙，缝隙的产生会影响到整个器件的电性参数及可靠性测试。；气体刻蚀机台虽然不会导致缝隙产生，但是速度较慢，影响产能。

发明内容

为了解决上述多晶硅出现缝隙和刻蚀制程中效率不高的问题，提出一种消除多晶硅刻蚀过程出现缝隙的方法，能有效地消除缝隙并提高速度。

为了实现以上发明目的，本发明方法包括如下步骤：

步骤1.对多晶硅进行快速高温热退火；

步骤2.用等离子轰击机台对快速高温热退火后的多晶硅进行刻蚀。在本发明的另外实施例中，也能采用另外的设备和方法。

本发明通过快速高温热退火处理，加强多晶硅中心合拢位置的原子共价键，键结合的加强使多晶硅有一定的填洞能力，有效地解决了多晶硅刻蚀后出现缝隙的问题并提高了速度；本发明利用等离子轰击机台在保证产品性能的同时还大大提高了产量。

附图说明

图1是本发明方法的步骤流程图；

图2是等离子轰击的原理示意图；

图3是UMOS制程中多晶硅未刻蚀前剖面图；

图4是采用等离子轰击机台的UMOS制程中多晶硅刻蚀剖面图；

图5是采用本发明方法的UMOS制程中多晶硅刻蚀剖面图；

图6是VMOS制程中多晶硅未刻蚀前剖面图；

图7是采用等离子轰击机台的VMOS制程中多晶硅刻蚀剖面图；

图8是采用本发明方法的VMOS制程中多晶硅刻蚀剖面图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

本发明方法包括如下步骤：

步骤1.将多晶硅进行高温快速热退火。

所述快速热退火是冶金材料制程里非常常见的一种制程技术，目的是释放材料里因原子层错位错等缺陷所积累的内应力。具体原理就是将材料放置于适当的高温下一段时间，利用热能使材料原子进行晶格位置的重排，以降低材料内的缺陷密度。采用快速高温热退火可以减少或消除多晶硅在生长结合处键结的缺陷，以保证在离子轰击的时候蚀刻速度保持一致，也就不会出现缝隙了。在本发明中的高温热退火温度为950℃，作用时间为10s。

步骤2.用等离子轰击为机理的机台对高温热退火后的多晶硅进行刻蚀。

图2是等离子轰击的原理示意图。如图2所示，所述等离子体轰击蚀刻是干法时刻的一种，原理是利用等离子将原本中性的气体分子激发或解离成原子团、分子、正离子2和负离子。首先通过电源1对等离子施以电压，正离子2将被电源和电极板间的电位差所加速，从而轰击电极板表面的现象就叫等离子轰击。刻蚀时在电极板5和正离子2间放置入被轰击材料4，将离子对着被轰击材料4的表面进行轰击，就可以把被轰击掉部分3的原子轰击出来达到蚀刻的目的。等离子轰击机台的作用就是将被轰击掉部分3表面原子的键结完全破坏掉，将表面原子轰击出来。因此，采用等离子轰击机台，蚀刻速度较快。