[发明专利]控制浅沟槽深度微负载效应的刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体设备制造领域，尤其涉及一种控制浅沟槽深度微负载效应的刻蚀方法。

背景技术

一般的，对于晶圆上不同开口尺寸的沟槽刻蚀，刻蚀完成后的深度是存在一定差异的，这种微负载效应（Micro-loading effect）是和刻蚀过程的副产物挥发速度随着刻蚀深宽比的不同而导致的。近年来，随着半导体工艺节点的递进，对于沟槽刻蚀的深度负载效应的控制要求越来越高。特别对于浅沟槽隔离刻蚀（Shallow Trench Isolation-ETching，STI-ET）,这种负载效应会影响到半导体器件的电性结果。由于反应物消耗和扩散的基本物理原理的存在，这种负载效应很难通过普通的刻蚀过程的工艺参数的简单调节来实现根除，特别当节点继续微缩时，该负载效应也持续增大，给刻蚀工艺带来很大的挑战。传统技术中对晶圆进行沟槽刻蚀之后，产生的微负载效应如图1所示。

针对传统工艺中的上述问题，有人提出了改进方案。在浅沟槽刻蚀进行到一定深度之后，通过选择性地在宽开口区域生长硅来实现负载效应的弥补，后续进行浅沟槽刻蚀，达到目标深度。但此改进方案工序繁杂，不仅包括刻蚀工序，而且包括外延生长等一系列工序，特别其需要选择性进行外延生长的方法过于繁冗。且其大大延长了加工生产周期，增加了生产成本。

综上所述，如何提供一种简单有效的减小沟槽刻蚀微负载效应的刻蚀方法是一个亟待解决的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够有效降低晶圆沟槽刻蚀深度微负载效应的刻蚀方法。

为实现本发明目的提供的一种控制浅沟槽深度微负载效应的刻蚀方法，包括以下步骤：

对进入工艺腔室的晶圆进行掩膜层刻蚀的刻蚀工艺，直至所述晶圆上的开口接触到所述晶圆的基底硅；

向所述工艺腔室中通入沉积气体，进行沉积反应，在所述晶圆上沉积一层对后续刻蚀起阻挡作用的类聚合物膜层；

向所述工艺腔室中通入惰性气体，在等离子体激发条件下对所述类聚合物膜层进行处理；

对所述晶圆进行浅沟槽刻蚀工艺直至预设深度。

在其中一个实施例中，所述对后续刻蚀起阻挡作用的类聚合物膜层为具有碳和氢成分的类聚合物膜层。

在其中一个实施例中，所述对后续刻蚀起一定阻挡作用的类聚合物膜层为SiO₂类膜层。

在其中一个实施例中，所述类聚合物膜层的厚度为10埃～300埃。

在其中一个实施例中，还包括以下步骤：

将残留在所述晶圆的光阻灰化去除。

在其中一个实施例中，所述沉积气体为CH₄或者SiH₄和O₂的组合。

在其中一个实施例中，所述惰性气体为Ar和/或He。

在其中一个实施例中，所述类聚合物膜层的厚度通过沉积时间进行控制。

在其中一个实施例中，向所述工艺腔室中通入惰性气体，在等离子体激发条件下对所述类聚合物膜层进行处理，包括以下步骤：

向所述工艺腔室中通入惰性气体；

在等离子体激发条件下对所述类聚合物膜层进行处理；

利用终点检测法抓取所述晶圆的小尺寸开口区域暴露基底硅的瞬间，结束当前步骤，完成对所述类聚合物膜层处理的步骤。

在其中一个实施例中，所述对进入工艺腔室的晶圆进行掩膜层刻蚀的刻蚀工艺，直至所述晶圆上的开口接触到所述晶圆的基底硅的工艺步骤的工艺条件为：源功率为400～700W，偏压功率为100～300W，气压为3mt～10mt，刻蚀时间每步为10～40s，主气体为CF₄和CH₂F₂，流量为50～350sccm，辅气体为O₂，Ar，He，除氧气外的辅气体流量为50～150sccm，氧气流量为5～30sccm;

所述向所述工艺腔室中通入沉积气体，进行沉积反应，在所述晶圆上沉积一层对后续刻蚀起阻挡作用的类聚合物膜层的工艺步骤的工艺条件为：源功率为100～1000W，偏压功率为0W～50W，沉积气体流量为10～500sccm，工艺气压为1～100mT，工艺时间为10～60s；

所述向所述工艺腔室中通入惰性气体，在等离子体激发条件下对所述类聚合物膜层进行处理的工艺步骤的工艺条件为：源功率为100～1000W，偏压功率为50W～300W，Ar流量为10～500sccm，He流量为10～500sccm，工艺气压为1～100mT，工艺时间为10-60s；