蚀刻方法
【专利摘要】本发明提供一种蚀刻方法，包括下列步骤：提供一基板；形成一绝缘层于该基板上；形成一图案化罩幕层于该绝缘层上；以及导入一混合气体对该绝缘层进行蚀刻，用以在该绝缘层中形成一穿孔，其中该混合气体包括一第一氟碳气体与一氧气，且该第一氟碳气体与该氧气的比例介于2:1~2:3。
【专利说明】蚀刻方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体制备方法，特别涉及一种可有效改善接触孔CD值的蚀刻方法。
【背景技术】
[0002]为适应高集积度的需求，半导体元件的微型化已加速进行，因此，也就有了降低例如接触孔(contact hole)尺寸的需求。但形成接触孔的层间绝缘层须具备某一特定厚度，方能降低寄生电阻，因此，须以形成高深宽比的蚀刻方法进行接触孔的制作。
[0003]在经常作为层间绝缘层的氧化硅(silicon oxide)层的例子中，可利用低氟/碳比的氟碳气体进行干蚀刻，以形成具有高深宽比的接触孔。
[0004]在上述利用氟碳气体提升蚀刻选择比的方法中，会有一包含碳与氟原子的高分子膜沉积于接触孔底部，而此高分子膜可经由氧气等离子移除。
[0005]然而，以蚀刻方法制作接触孔的过程中，若氟碳气体与氧气之间的(流量)比例调整不佳，将影响蚀刻选择性，致蚀刻所形成接触孔的CD(criticaldimension)值(即，临界尺度)不佳，影响蚀刻效果。
[0006]因此，尝试以各种方式获取适当的氟碳气体与氧气之间的(流量)比例以制作高深宽比适度的接触孔是本领域技术人员一直以来持续努力的方向。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种蚀刻方法，包括下列步骤:提供一基板；形成一绝缘层于该基板上；形成一图案化罩幕层于该绝缘层上；以及导入一混合气体对该绝缘层进行蚀刻，以于该绝缘层中形成一穿孔，其中该混合气体包括一第一氟碳(fIuorocarbon)气体与一氧气，且该第一氟碳气体与该氧气的比例介于2:1~2: 3。
[0008]该基板为娃基板。
[0009]该绝缘层包括氧化硅、氮化硅或其组合。
[0010]该图案化罩幕层包括硼娃玻璃(borosilicate glass, BSG)、磷娃玻璃(phosphosilicate glass, PSG)、硼憐娃玻璃(boron-phosphosilicate glass, BPSG)或四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane, TE0S)。
[0011]通过反应性离子蚀刻(reactive ion etching, RIE)方法对该绝缘层进行蚀刻。
[0012]该第一氟碳气体优选为二氟甲烷(CH2F2)。
[0013]该蚀刻方法还包括导入一第二氟碳气体对该绝缘层进行蚀刻，其中该第二氟碳气体包括八氟环丁烷(C4F8)、八氟环戊烯(C5F8)或六氟丁二烯(C4F6)。
[0014]该第二氟碳气体与该氧气的流量比例介于1: f 3:10。
[0015]该第二氟碳气体与该第一氟碳气体的流量比例介于3:20、:20。
[0016]该穿孔为接触孔(contact hole)。[0017]在蚀刻层间绝缘层的方法中，本发明通过添加例如八氟环丁烷(C4F8)、八氟环戊烯(C5F8)或六氟丁二烯(C4F6)等氟/碳比大体低于2的氟碳(fluorocarbon)气体及调整混合气体中氟碳气体与氧气之间的(流量)比例至一特定比例，以获得适当蚀刻选择性，改善蚀刻所形成接触孔的⑶(critical dimension)值,达到良好蚀刻效果。
[0018]为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，作详细说明如下:
【专利附图】
【附图说明】[0019]图1为本发明实施例1中蚀刻接触孔的示意图；
[0020]图2为本发明实施例2中蚀刻接触孔的示意图；
[0021]图3为本发明实施例3中蚀刻接触孔的示意图；
[0022]图4为本发明实施例4中蚀刻接触孔的示意图；
[0023]图5为本发明实施例5中蚀刻接触孔的示意图。
【具体实施方式】
[0024]本发明提供一种蚀刻方法，包括下列步骤:
[0025]首先，提供一基板。在实施例中，上述基板可为硅基板。
[0026]之后，形成一绝缘层于基板上。在实施例中，可通过例如化学气相沉积(chemicalvapor deposition, CVD)方法形成一绝缘层于基板上。在实施例中，上述绝缘层可包括氧化硅、氮化硅或其组合。
[0027]接着，形成一图案化罩幕层于绝缘层上。在实施例中，可通过例如化学气相沉积(chemical vapor deposition, CVD)及蚀刻(图案化)方法形成图案化罩幕层于绝缘层上。在实施例中，上述图案化罩幕层可包括硼娃玻璃(borosilicateglass, BSG)、磷娃玻璃(phosphosilicate glass, PSG)、硼憐娃玻璃(boron-phosphosilicate glass, BPSG)或四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane, TE0S)。
[0028]之后，导入一混合气体对绝缘层进行蚀刻，以扁在绝缘层中形成一穿孔。在实施例中，可通过例如反应性离子蚀刻(reactive ion etching, RIE)方法对绝缘层进行蚀刻。在实施例中，上述混合气体可包括一第一氟碳(fluorocarbon)气体与一氧气。在实施例中，上述第一氟碳气体与氧气的比例大体介于2: f 2:3。在实施例中，上述第一氟碳气体可为二氟甲烷(CH2F2)15值得注意的是，本发明还包括导入一第二氟碳气体对绝缘层进行蚀刻。在实施例中，上述第二氟碳气体可包括八氟环丁烷(C4F8)、八氟环戊烯(C5F8)或六氟丁二烯(C4F6)15在实施例中，上述第一氟碳气体与氧气的流量比例大体介于2: f 4:1。在实施例中，上述第二氟碳气体与氧气的流量比例大体介于1:广3:10。在实施例中，上述第二氟碳气体与第一氟碳气体的流量比例大体介于3:20-5:20。在实施例中，上述穿孔可为接触孔(contact hole)。
[0029]在蚀刻层间绝缘层的方法中，本发明通过添加例如八氟环丁烷(C4F8)、八氟环戊烯(C5F8)或六氟丁二烯(C4F6)等氟/碳比大体低于2的氟碳(fluorocarbon)气体及调整混合气体中氟碳气体与氧气之间的(流量)比例至一特定比例，以获得适当蚀刻选择性，改善蚀刻所形成接触孔的CD值，达到良好蚀刻效果。
[0030]【实施例】[0031]【实施例1】
[0032]接触孔的制作(I)
[0033]首先，提供一娃基板。之后，通过化学气相沉积(chemical vapordeposition, CVD)方法形成一氮化娃层(厚度为251nm)于娃基板上。接着，通过化学气相沉积(CVD)及蚀刻(图案化)方法形成一图案化硼硅玻璃(borosilicate glass, BSG)罩幕层(厚度为230nm)于氮化娃层上。之后，导入由二氟甲烧(CH2F2)气体与氧气(O2)所组成的混合气体，通过反应性离子蚀刻(reactive ion etching, RIE)方法对氮化娃层进行蚀刻，以便在氮化娃层中形成一接触孔(contacthole)。上述反应性离子蚀刻(reactiveion etching, RIE)方法条件如下，腔体压力为40mTorr，蚀刻功率为650Ws/500Wb，二氟甲烷(CH2F2)气体流量为20sccm，氧气流量为lOsccm，氩气流量为200sccm，二氟甲烷(CH2F2)气体与氧气的比例为2:3。经上述蚀刻步骤后，有关硼硅玻璃(BSG)残留、接触孔上部CD值、接触孔下部⑶值、⑶差异值及硅基板损失(Si loss)等数值均记载于下表1，并同时参阅图1 (SEM图)，经上述蚀刻步骤后，所形成接触孔的示意图。
[0034]【实施例2】
[0035]接触孔的制作(2)
[0036]首先，提供一娃基板。之后，通过化学气相沉积(chemical vapordeposition, CVD)方法形成一氮化娃层(厚度为239nm)于娃基板上。接着，通过化学气相沉积(CVD)及蚀刻(图案化)方法形成一图案化四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane, TE0S)罩幕层(厚度为270nm)于氮化娃层上。之后，导入由二氟甲烧(CH2F2)气体与氧气(O2)所组成的混合气体，通过反应性离子蚀刻(reactive ion etching, RIE)方法对氮化娃层进行蚀刻，以便在氮化娃层中形成一接触孔(contacthole)。上述反应性离子蚀刻(reactiveion etching, RIE)方法条件如下，腔体压力为40mTorr，蚀刻功率为650Ws/500Wb，二氟甲烷(CH2F2)气体流量为20sccm，氧气流量为lOsccm，氩气流量为200sccm，二氟甲烷(CH2F2)气体与氧气的比例为2:2。经上述蚀刻步骤后，有关四乙氧基硅烷(TEOS)残留、接触孔上部⑶值、接触孔下部⑶值、⑶差异值及硅基板损失(Si loss)等数值均记载于下表1，并同时参阅图2 (SEM图)，经上述蚀刻步骤后，所形成接触孔的示意图。
[0037]【实施例3】
[0038] 接触孔的制作(3)
[0039]首先，提供一娃基板。之后，通过化学气相沉积(chemical vapordeposition, CVD)方法形成一氮化娃层(厚度为241nm)于娃基板上。接着，通过化学气相沉积(CVD)及蚀刻(图案化)方法形成一图案化四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane, TE0S)罩幕层(厚度为270nm)于氮化娃层上。之后，导入由二氟甲烧(CH2F2)气体与氧气(O2)所组成的混合气体，通过反应性离子蚀刻(reactive ion etching, RIE)方法对氮化娃层进行蚀刻，以便在氮化娃层中形成一接触孔(contacthole)。上述反应性离子蚀刻(reactiveion etching, RIE)方法条件如下，腔体压力为40mTorr，蚀刻功率为650Ws/500Wb，二氟甲烷(CH2F2)气体流量为20sccm，氧气流量为lOsccm，氩气流量为200sccm，二氟甲烷(CH2F2)气体与氧气的比例为2:1。经上述蚀刻步骤后，有关四乙氧基硅烷(TEOS)残留、接触孔上部⑶值、接触孔下部⑶值、⑶差异值及硅基板损失(Si loss)等数值均记载于下表1，并同时参阅图3 (SEM图)，经上述蚀刻步骤后，所形成接触孔的示意图。[0040]【实施例4】
[0041]接触孔的制作(4)
[0042]首先，提供一娃基板。之后，通过化学气相沉积(chemical vapordeposition, CVD)方法形成一氮化娃层(厚度为252nm)于娃基板上。接着,通过化学气相沉积(CVD)及蚀刻(图案化)方法形成一图案化四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane, TE0S)罩幕层(厚度为270nm)于氮化娃层上。之后，导入由二氟甲烧(CH2F2)气体、氧气(O2)与六氟丁二烯(C4F6)气体所组成的混合气体,通过反应性离子蚀刻(reactive ion etching, RIE)方法对氮化娃层进行蚀刻，以便在氮化娃层中形成一接触孔(contact hole)。上述反应性离子蚀刻(reactive ion etching, RIE)方法条件如下,腔体压力为35mTorr,蚀刻功率为650Ws/500Wb，二氟甲烷(CH2F2)气体流量为20sccm，氧气流量为5sccm，六氟丁二烯(C4F6)气体流量为5SCCm，氩气流量为200SCCm。经上述蚀刻步骤后，有关四乙氧基硅烷(TEOS)残留、接触孔上部CD值、接触孔下部CD值、CD差异值等数值均记载于下表1，并同时参阅图4(SEM图)，经上述蚀刻步骤后，所形成接触孔的示意图。
[0043]【实施例5】
[0044]接触孔的制作(5)
[0045]首先，提供一娃基板。之后，通过化学气相沉积(chemical vapordeposition, CVD)方法形成一氮化娃层于娃基板上。接着，通过化学气相沉积(CVD)及蚀刻(图案化)方法形成一图案化四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane, TE0S)罩幕层(厚度为270nm)于氮化硅层上。之后，导入由二氟甲烷(CH2F2)气体、氧气(O2)与八氟环戊烯(C5F8)气体所组成的混合气体,通过反应性离子蚀刻(reactiveion etching, RIE)方法对氮化娃层进行蚀刻，以便在氮化娃层中形成一接触孔(contact hole)。上述反应性离子蚀刻(reactive ion etching, RIE)方法条件如下,腔体压力为40mTorr,蚀刻功率为650Ws/500Wb，二氟甲烷(CH2F2)气体流量为20sccm，氧气流量为lOsccm，八氟环戊烯(C5F8)气体流量为3sccm,気气流量为200sccm。请参阅图5 (SEM图)，经上述蚀刻步骤后,所形成接触孔的示意图。[0046]表1
[0047]
【权利要求】
1.一种蚀刻方法，包括下列步骤: 提供一基板； 形成一绝缘层于所述基板上； 形成一图案化罩幕层于所述绝缘层上；以及 导入一混合气体对所述绝缘层进行蚀刻，用以在所述绝缘层中形成一穿孔，其中所述混合气体包括一第一氟碳气体与一氧气，且所述第一氟碳气体与所述氧气的比例介于2:1~2:30
2.如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，所述基板为硅基板。
3.如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，所述绝缘层包括氧化硅、氮化硅或其组合。
4.如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，所述图案化罩幕层包括硼硅玻璃、磷硅玻璃、硼磷硅玻璃或四乙氧基硅烷。
5.如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，通过反应性离子蚀刻方法对所述绝缘层进行蚀刻。
6.如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，所述第一氟碳气体为二氟甲烷。
7.如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，还包括导入一第二氟碳气体对所述绝缘层进行蚀刻，其中所述第二氟碳气体包括八氟环丁烷、八氟环戊烯或六氟丁二烯。
8.如权利要求7所述的蚀刻方法，其特征在于，所述第二氟碳气体与所述氧气的流量比例介于1:1~3:10。
9.如权利要求7所述的蚀刻方法，其特征在于，所述第二氟碳气体与所述第一氟碳气体的流量比例介于3:20~5:20。
10.如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，所述穿孔为接触孔。
【文档编号】H01L21/311GK103903978SQ201210579179
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月27日 优先权日:2012年12月27日
【发明者】陈逸男, 徐文吉, 叶绍文, 刘献文 申请人:南亚科技股份有限公司