[发明专利]对覆盖台阶的膜层的刻蚀方法、半导体器件及其形成方法

说明书

本发明提供了一种对覆盖台阶的膜层的刻蚀方法、半导体器件及其形成方法。通过引入轰击气体，从而可增强具选择比刻蚀气体混合物对待刻蚀膜层的垂向刻蚀强度，并减弱具选择比刻蚀气体混合物对待刻蚀膜层的侧向刻蚀强度，从而可有效改善待刻蚀膜层被侧向侵蚀的问题。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种对覆盖台阶的膜层的刻蚀方法、以及半导体器件及其形成方法。

背景技术

在半导体制造过程中，常常涉及膜层的刻蚀步骤，如此方可形成所需要的结构图形。具体的，通过将膜层形成在一衬底上，并在图形化工艺之后，执行刻蚀工艺以实现图形的转移。

然而，在形成膜层的之前，半导体衬底上通常已经形成有其他组件，从而导致膜层是形成在一个不平坦的表面上的。例如，当衬底上形成有台阶结构时，则所形成的膜层也相应地覆盖所述台阶结构，进而也呈现出高低起伏的表面状态，并且所形成的膜层中对应在台阶结构底部的部分也相应的具有一拐角。如此一来，在利用刻蚀气体执行刻蚀工艺时，由于刻蚀气体在膜层的拐角位置通常会具有更激烈离子碰撞，从而会导致膜层中对应在台阶结构底部的部分容易发生侧向侵蚀的问题。

进一步的，由侧向侵蚀产生的尺寸较大的缺口，常常会对后续工艺中所形成的其他膜层的品质造成影响。例如，在填充钝化材料以实现各个组件的相互分隔时，钝化材料无法完全填充该缺口，从而在钝化材料层中产生有空隙，当存在有空隙时则极易导致后续形成导电插塞时，相邻的导电插塞相互连接而产生短路的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对覆盖台阶的膜层的刻蚀方法，以解决现有的刻蚀方法中，由于侧向侵蚀而在待刻蚀膜层中对应在台阶结构底部的位置形成缺口的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种对覆盖台阶的膜层的刻蚀方法，包括：

提供一衬底，所述衬底上具有一台阶结构，所述台阶结构从所述衬底表面凸出，在所述衬底上形成有一待刻蚀膜层，所述待刻蚀膜层覆盖所述台阶结构的顶部和侧壁，并延伸覆盖所述衬底的表面；

形成一掩膜层在所述待刻蚀膜层上，所述掩膜层覆盖所述待刻蚀膜层中位于所述台阶结构顶部的部分，以使所述掩膜层的高度投影区和所述待刻蚀膜层中覆盖所述台阶结构顶部和侧壁的部分的高度投影区重叠；以及，

利用具选择比刻蚀气体混合物非等向性干式刻蚀所述待刻蚀膜层，以去除所述待刻蚀膜层中位于所述衬底表面上的部分，并保留所述待刻蚀膜层中覆盖所述台阶结构顶部和侧壁的部分，所述具选择比刻蚀气体混合物包括至少一种轰击气体，所述轰击气体等离子化后轰击并非等向性腐蚀所述待刻蚀膜层，以沿着垂直于所述衬底表面的方向消耗所述待刻蚀膜层。

可选的，所述具选择比刻蚀气体混合物还包括至少一种腐蚀气体，所述腐蚀气体等离子化后轰击并等向性腐蚀所述待刻蚀膜层。

可选的，所述轰击气体与所述待刻蚀膜层之间的化学反应速率小于所述腐蚀气体与所述待刻蚀膜层之间的化学反应速率。

可选的，所述待刻蚀膜层包括依次形成在所述衬底上的一第一导电层、一第二导电层和一遮蔽层，其中利用具选择比刻蚀气体混合物刻蚀所述待刻蚀膜层的步骤包括：

利用第一刻蚀气体混合物非等向性干式刻蚀所述待刻蚀膜层中的所述遮蔽层，以暴露出所述第二导电层；

利用第二刻蚀气体混合物非等向性干式刻蚀所述待刻蚀膜层中的所述第二导电层，以暴露出所述第一导电层；以及，

利用第三刻蚀气体混合物非等向性干式刻蚀所述待刻蚀膜层中的所述第一导电层，以完全去除所述待刻蚀膜层中未被所述掩膜层覆盖的部分；

在前述三道非等向性干式刻蚀后，部分的所述掩膜层仍覆盖于所述待刻蚀膜层中位于所述台阶结构顶部的部分。