[发明专利]减少等离子刻蚀工艺的残留电荷方法

说明书

技术领域

本发明属于刻蚀技术领域，尤其涉及等离子刻蚀工艺，具体涉及一种减少等离子刻蚀工艺的残留电荷方法。

背景技术

半导体工艺中，为了得到集成电路所需要的图形，必须将光刻胶上的图形转移到晶圆上，完成这一图形转换的方法之一就是将未被光刻胶掩蔽的部分通过选择性腐蚀去掉。干法刻蚀作为常用的刻蚀方式具有各向异性度好、尺寸细小的特点，常见的干法刻蚀方法包括等离子刻蚀，它利用特定的刻蚀气体、在一定的气压、刻蚀功率等条件下，在腔室中辉光放电产生等离子体，等离子体中的部分分子或者原子与被刻蚀物体发生离子化学反应，生产挥发性的产物。等离子刻蚀工艺大量应用于大规模集成电路制造中。

图1所示为等离子刻蚀详细示意图，11为待刻蚀晶圆，12为静电吸盘，二者置于刻蚀的腔室中。HV为静电吸盘吸附电压，RF为射频产生的等离子体，在干法刻蚀过程中，外腔体接地，静电吸盘通电吸附晶圆(图中术语为Chuck wafer)，HV取正负电压均可，从而在晶圆背面产生感应电荷，达到吸附晶圆的目的。而后启动射频RF，产生等离子体，当等离子体处于稳态以后，会在晶圆与等离子体之间产生一个暗区，暗区的形成是由于晶圆表面吸收电荷所致产生电场，此电场可引起对带电粒子的加速而产生蚀刻作用。当蚀刻工艺完成后，HV反向，使晶圆背面的感应电荷中和，时也减少了晶圆表面的残留电荷。其基本刻蚀过程为：

(1)晶圆置于静电吸盘，静电吸盘加第一HV电压使晶圆固定；

(2)按预先设定的等离子刻蚀的气体、时间、压强、功率等参数进行等离子刻蚀；

(3)刻蚀过程结束以后，静电吸盘通与第一HV电压极性相反的电压，进行放电，减少晶圆表面的残留电荷，与此同时，迅速关断等离子体刻蚀，即等离子刻蚀的功率变为0；

(4)HV电压置零，打开腔室、移开晶圆。

从图1和以上步骤可知，现有技术的刻蚀过程(3)中，等离子刻蚀的关断过程为一个迅速关断的过程，关断等离子刻蚀过程的刻蚀功率下降速率一般大于500W/S。因为在等离子刻蚀过程(2)中，晶圆表面会积累电荷，但由于等离子体的存在，电荷均处于动态平衡，不会对微电路产生严重损伤。当等离子体刻蚀突然关断时(关断速度过快)，等离子刻蚀的功率变为0，等离子体突然熄灭，晶圆表面电荷可能因为来不及中和而残留下来，且分布极不均匀且难以去除，必然对微电路产生损伤。

图2所示为残留电荷形成的电流副效应示意图，因为晶圆表面不均匀的残留电荷密度，而形成的各点电势差，将使得电荷可能通过晶圆衬底，沿电势变化方向移动，形成漏电流，这一漏电流将会对微电路造成损伤，称为残留电荷损伤。

在等离子刻蚀工艺中，残留电荷损伤作为主要副作用，如何在干法刻蚀之后消除晶圆表面的残留电荷，是迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种减少等离子刻蚀工艺的残留电荷的方法，以解决等离子刻蚀工艺中的离子损伤问题。为解决以上技术问题，本发明提供一种减少等离子刻蚀工艺的残留电荷的方法：在等离子刻过程结束以后，以平均速率不大于500W/S的下降速率关断等离子刻蚀。

根据本发明所提供的减少等离子刻蚀工艺的残留电荷的方法，其中，所述关断等离子刻蚀的下降速率范围是100W/S～500W/S。

根据本发明所提供的减少等离子刻蚀工艺的残留电荷的方法，其中一个实施例中，所述等离子刻蚀的关断以阶梯形式下降。所述阶梯之间的梯度相等。作为较佳技术方案，先下降的阶梯的梯度大于后下降的阶梯；所述阶梯中，先下降阶梯的维持时间小于后下降阶梯的维持时间。

根据本发明所提供的减少等离子刻蚀工艺的残留电荷的方法，其中，其中又一个实施例中，述等离子刻蚀的关断以线性形式下降。作为较佳技术方案，所述等离子刻蚀的关断以两个或两个以上不同下降速率的线性形式下降；先下降的线性形式的下降速率大于后下降的线性形式的下降速率。

根据本发明所提供的减少等离子刻蚀工艺的残留电荷的方法，其中，其中再一个实施例中，所述等离子刻蚀的关断以抛物线形式下降。作为较佳技术方案，所述抛物线的下降速率逐步变小。

本发明的技术效果是，将原有等离子刻蚀工艺结束过程中的瞬间关断等离子刻蚀采用相对较慢的等离子刻蚀关断代替，使晶圆表面的残余电荷在等离子关断过程中，能随着通过慢慢关断的等离子体而转移残留电荷至设备外腔体，达到减少等离子刻蚀工艺的残留电荷的目的，进一步避免离子损伤导致的可靠性问题。

附图说明

图1是等离子刻蚀详细示意图；

图2是残留电荷形成的电流副效应示意图；