控制多晶硅刻蚀侧壁角度的方法

文档序号:9580602阅读:1502来源:国知局
控制多晶硅刻蚀侧壁角度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子加工技术领域,特别是涉及一种控制多晶硅刻蚀侧壁角度的方法。
【背景技术】
[0002]目前,微电子工艺技术发展的非常快,而其中一个主要的特征尺寸就是沟道长度。在亚微米工艺的集成电路中,往往使用掺杂的多晶硅作为栅极控制部分。这是由于多晶石圭电极与半导体之间的功函数差较小,有利于降低MOSFET (Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应管)的阈值电压。同时,采用掺杂的多晶硅栅来代替常用的铝栅,能够承受比较高的热处理温度,并且还能够作为离子注入时的掩模版,以实现MOSFET中所说的栅极自对准技术并且其串联电阻小,从而提高器件的工作频率和速度。而多晶硅的刻蚀结果决定了后来的器件性能,是非常关键的技术。
[0003]刻蚀分为湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀在早期一直是集成电路制造工艺中图形转移的主要方法,它具有设备简单、成本低、选择性好的优点,但是由于其各向同性刻蚀及过刻蚀后横向刻蚀加速的特点,不适合于尺寸为2 μ m以下的VLSI (超大规模集成电路)。与湿法刻蚀相比,干法刻蚀具有以下优点:几何尺寸易于控制;可制作亚微米图形;提高集成电路成品率;安全性好及可实现全自动化。因此,目前多晶硅的刻蚀主要是采用干法刻蚀方式。
[0004]如图1所示,多晶硅的层状结构自下而上一般包括:硅基板、二氧化硅绝缘层、多晶硅层、掩模层。基于不同的应用,对多晶硅刻蚀形貌存在不同的要求。在声电类器件中,多晶硅刻蚀通常需要获得倾斜侧壁的形貌,以满足后续的其他工艺需求。
[0005]目前的多晶硅刻蚀一般是分三步进行刻蚀:自然氧化层开启刻蚀,主刻蚀,过刻蚀。其具体步骤为:采用CF4气体进行多晶硅自然氧化层开启刻蚀;采用HBr和C12进行多晶硅主刻蚀;采用HBr气体进行过刻蚀。其中主刻蚀的刻蚀速率快但对下层Si02选择比低,过刻蚀刻蚀速率慢但对下层Si02选择比高。得到的较典型的剖片扫描电镜结果如图2所示。目前的多晶硅刻蚀的刻蚀过程分为三步,工艺较复杂且主刻蚀和过刻蚀均采用HBr气体,这种气体的纵向刻蚀方向性好,刻蚀出的图形陡直,角度的调节不灵活,很难获得小角度的倾斜侧壁。

【发明内容】

[0006]基于上述刻蚀方法很难获得小角度的倾斜侧壁的问题,本发明提供了一种控制多晶硅刻蚀侧壁角度的方法,可获得小角度的倾斜侧壁。
[0007]本发明采用如下技术方案:
[0008]一种控制多晶硅刻蚀侧壁角度的方法,包括如下步骤:
[0009]对多晶硅层表面的掩膜层进行光刻工艺处理得到纵截面为梯形的沟槽;
[0010]对所述沟槽中暴露出来的多晶硅层进行干法刻蚀处理;[0011 ] 所述干法刻蚀处理包括如下步骤:
[0012]通入第一气体对所述暴露出来的多晶硅层进行主刻蚀处理直至被刻蚀的多晶硅层的剩余厚度达到预设值为止,所述第一气体包括F基气体;
[0013]通入第二气体对剩余的多晶硅层进行过刻蚀处理,所述第二气体包括HBr气体。
[0014]作为一种可实施方式,所述预设值为70nm至150nm。
[0015]作为一种可实施方式,所述的F基气体为CF4,所述CF4的流量为50SCCm至lOOsccm。
[0016]作为一种可实施方式,所述主刻蚀处理中上电极功率为100W至5000W,下电极功率为0W至50W。
[0017]作为一种可实施方式,所述主刻蚀处理中的压力为5mT至50mT。
[0018]作为一种可实施方式,所述HBr气体的流量为50sccm至200sccm。
[0019]作为一种可实施方式,所述过刻蚀处理中上电极功率为500W至2500W,下电极功率为0W至30W。
[0020]作为一种可实施方式,在所述主刻蚀处理中通入的第一气体中还包括02、Ar和He中的一种或多种。
[0021]作为一种可实施方式,所述过刻蚀处理中通入的第二气体还包括He02、02、Ar、He和队中的一种或多种。
[0022]作为一种可实施方式,所述对多晶硅层表面的掩膜层进行光刻工艺处理是通过负性胶曝光实现的。
[0023]本发明的有益效果是:本发明的控制多晶硅刻蚀侧壁角度的方法,分两步进行,第一步在掩膜层上形成截面为梯形的沟槽,第二步对多晶硅层进行分步刻蚀;采用F基气体对多晶硅层进行主刻蚀和采用HBr气体对多晶硅层进行过刻蚀,这样能够克服整体采用HBr气体刻蚀出的图形陡直,角度的调节不灵活的缺陷,获得倾斜角度较小的侧壁,进一步的主刻蚀处理中刻蚀速率较快,而在过刻蚀处理中刻蚀速率相对较慢,这样既提高了整体刻蚀速度,又保护了下层的Si02不被破坏。
【附图说明】
[0024]图1为多晶硅的整体结构图;
[0025]图2为目前的刻蚀方法得到的多晶硅的扫描电镜图;
[0026]图3为本发明的控制多晶硅刻蚀侧壁角度的方法的流程示意图;
[0027]图4为本发明的控制多晶硅刻蚀侧壁角度的方法中对多晶硅层表面的掩膜层进行光刻工艺处理后的示意图;
[0028]图5为本发明的控制多晶硅刻蚀侧壁角度的方法中对多晶硅层进行干法刻蚀处理后的意图;
[0029]图6为本发明的控制多晶硅刻蚀侧壁角度的方法得到的多晶硅的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0031]如图3所示,本发明的控制多晶硅刻蚀侧壁角度的方法包括如下步骤:
[0032]S100:对多晶硅层100表面的掩膜层200进行光刻工艺处理得到纵截面为梯形的沟槽210;所述梯形为上宽下窄,即靠近多晶硅层的一面比较窄,所述梯形的形状和尺寸根据实际需要确定。带有梯形沟槽的掩膜层有利于梯形图形在形貌上的延续,更有利于后续的刻蚀步骤中刻蚀出倾斜角度。本实施例中对掩膜层进行光刻工艺处理是通过负性胶曝光实现的。本实施例中的掩膜层为光刻胶掩膜层。本步骤处理后的多晶硅参见图4。
[0033]S200:对所述沟槽210中暴露出来的多晶硅层进行干法刻蚀处理。经过步骤S200处理后的多晶??圭的不意图见图5。
[0034]所述干法刻蚀处理包括如下步骤:
[0035]S210:对所述暴露出来的多晶娃层进行主刻蚀处理直至被刻蚀的多晶娃层的厚度为预设值为止;主刻蚀处理的时间可根据刻蚀速率进行计算
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