专利名称：一种在等离子体刻蚀室内刻蚀氧化硅层的方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及一种低刻蚀率等离子体刻蚀装置
背景技术：
在等离子体刻蚀工艺中，一些工艺，例如对光刻胶保护的氧化硅(Resistprotective oxide简称RP0)的刻蚀，由于光刻胶保护的氧化娃厚度过小，为了便于控制刻蚀的进度，保证良好的刻蚀均匀性，需要很低的刻蚀速率，通常要低于1000埃/分，以保证刻蚀工艺的稳定性。在传统的等离子体刻蚀室内，要达到很低的刻蚀速率，即控制刻蚀室内的等离子体浓度很低，主要通过两种途径来实现:一种是输入低流速的刻蚀气体，另一种是控制较低的射频功率，或者两者配合进行。低流速的气体输入很难控制，将常用的大于27兆赫兹的射频功率调节到所需射频也很难保证操作的可重复性，因此，低刻蚀速率和刻蚀工件的均匀性是刻蚀RPO工艺中亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种在等离子体刻蚀室内刻蚀氧化硅层的方法，所述的氧化硅层位于光刻胶掩膜层下方，厚度小于100纳米；所述的等离子体刻蚀室包括一上电极和一下电极，所述的下电极上设置一静电吸盘，所述静电吸盘上放置待处理晶片；所述下电极连接一射频电源，所述射频电源的频率为小于27兆赫兹，功率小于1000瓦；所述等离子体刻蚀室内反应气体中氟碳化合物和氧气含量的比例范围为1: 3-10: I。所述等离子体刻蚀室内还包括氩气，所述氩气进入等离子体刻蚀室的流速为200_2000sccmo所述的碳氟化合物包括CF4，所述CF4和氧化物含量范围比为1: 2-10: I。所述的碳氟化合物包括C4F8，所述C4F8和氧气含量范围比为1: 3-2:1。具体的，所述的下电极连接的射频功率频率为13.56兆赫兹。所述等离子体刻蚀室内的气压小于100毫托。所述的等离子体刻蚀室内的刻蚀速率低于1500埃/分钟。所述的等离子体刻蚀室内的刻蚀速率为500埃/分钟。所述的等离子体刻蚀室内的刻蚀速率为200埃/分钟。所述下电极温度控制在10° -50°，所述上电极温度控制在80° -150°。所述刻蚀氧化硅层的方法进一步包括刻蚀完氧化硅后去除光刻胶掩膜层的步骤，所需反应气体主要为含氧气体。通过采用本发明所述的在等离子体刻蚀室内刻蚀氧化硅的方法，优点在于:较低的射频功率使得等离子体刻蚀室内等离子体浓度较低，再配合对反应气体流速控制，使得光刻胶保护的氧化硅层的刻蚀速率较慢，便于对刻蚀过程的控制；同时采用低频率的射频电源，还可以保证等离子体分布较均匀，从而使得待刻蚀工件均匀度较好。本发明所述的等离子体刻蚀室内氧气含量较高，用于在刻蚀完氧化硅后除去光刻胶掩膜层。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1示出本发明所述的刻蚀氧化硅层的等离子体刻蚀室结构示意图；图2A示出本发明待刻蚀晶片在刻蚀前的结构示意图；图2B示出本发明待刻蚀晶片在刻蚀后的结构示意图。
具体实施例方式本实施例以较佳的方式描述了一种在等离子体刻蚀室内刻蚀氧化硅层的方法，如图1所示为刻蚀氧化硅层的等离子体刻蚀室100，包括一上电极I和一下电极2，下电极2上设置一静电吸盘4，静电吸盘4上放置待处理晶片3，待处理晶片3自上而下包括光刻胶掩膜层11、氧化硅层12、以及氧化硅层下方的半导体器件层13，半导体器件中包括多晶硅电极等材料层。本发明所述的低刻蚀率等离子体刻蚀室主要用来刻蚀光刻胶层保护的氧化娃层。等离子体刻蚀室100内的下电极2连接一射频电源5，射频电源5的频率小于27兆赫兹，功率小于1000瓦，本实施中射频电源的频率为13.56兆赫兹，功率为400瓦。由于RPO具有很薄的厚度，通常小于100纳米，刻蚀时需要有较慢的刻蚀速率才能对刻蚀过程进行较好的监视。本实施例通过采用频率较低的射频电源，使得等离子体刻蚀室内的等离子体浓度降低，从而放慢降低刻蚀速率，使等离子体刻蚀室100稳定可重复的对氧化硅层进行刻蚀。本发明中，刻蚀氧化硅层需要用氟碳化合物和少量氧化物气体，反应气体源110中的反应气体通过上电极进入等离子体刻蚀室进行等离子化，由于完成了氧化硅层的刻蚀后还需要用氧化物气体去除氧化硅层上方的光刻胶掩膜层，所以，反应气体中需要较高浓度的氧化物气体，可以控制碳氟化合物和氧化物的比例为1: 3-10: I ;所述的碳氟化合物可以包括CF4，所述CF4和氧化物含量范围比为1: 2-10: I。所述的碳氟化合物还可以包括C4F8，所述C4F8和氧化物含量范围比为1: 3-2: I。本实施例中碳氟化合物和氧化物的比例为3: 1.
所述等离子体刻蚀室内还需要通入一定量的氩气，所述氩气进入等离子体刻蚀室的流速为200-2000sccm。所述等离子体刻蚀室内的气压小于100毫托。所述的等离子体刻蚀室内的刻蚀速率低于1500埃/分钟。本实施例所述的等离子体刻蚀室内的刻蚀速率为500埃/分钟。实验证明等离子体刻蚀室内的刻蚀速率可达200埃/分钟，从而实现对低刻蚀率工艺的有效控制。本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种在等离子体刻蚀室内刻蚀氧化硅层的方法，其特征在于:所述的氧化硅层位于光刻胶掩膜层下方，厚度小于100纳米； 所述的等离子体刻蚀室包括一上电极和一下电极，所述的下电极上设置一静电吸盘，所述静电吸盘上放置待处理晶片； 所述下电极连接一射频电源，所述射频电源的频率为小于27兆赫兹，功率小于1000瓦； 所述等离子体刻蚀室内反应气体中氟碳化合物和氧化物含量的比例范围为I: 3-10: I。
2.根据权利要求1所述的在等离子体刻蚀室内刻蚀氧化硅层的方法，其特征在于:所述的下电极连接的射频功率频率为13.56兆赫兹。
3.根据权利要求1所述的在等离子体刻蚀室内刻蚀氧化硅层的方法，其特征在于:所述等离子体刻蚀室内还包括氩气，所述氩气进入等离子体刻蚀室的流速为200-2000sCCm。
4.根据权利要求1所述的在等离子体刻蚀室内刻蚀氧化硅层的方法，其特征在于:所述等离子体刻蚀室内的气压小于100毫托。
5.根据权利要求1所述的在等离子体刻蚀室内刻蚀氧化硅层的方法，其特征在于:所述的碳氟化合物包括CF4，所述CF4和氧化物含量范围比为1: 2-10: I。
6.根据权利要求1所述的在等离子体刻蚀室内刻蚀氧化硅层的方法，其特征在于:所述的碳氟化合物包括C4F8，所述C4F8和氧化物含量范围比为1: 3-2:1。
7.根据权利要求1所述的在等离子体刻蚀室内刻蚀氧化硅层的方法，其特征在于:所述的等离子体刻蚀室内的刻蚀速率低于1500埃/分钟。
8.根据权利要求1所述的在等离子体刻蚀室内刻蚀氧化硅层的方法，其特征在于:所述的等离子体刻蚀室内的刻蚀速率为500埃/分钟。
9.根据权利要求1所述的在等离子体刻蚀室内刻蚀氧化硅层的方法，其特征在于:所述的等离子体刻蚀室内的刻蚀速率为200埃/分钟。
10.根据权利要求1所述的在等离子体刻蚀室内刻蚀氧化硅层的方法，其特征在于:所述刻蚀氧化硅层的方法进一步包括刻蚀完氧化硅层后去除光刻胶掩膜层的步骤，所需反应气体主要为含氧气体。
全文摘要
本发明公开了一种在等离子体刻蚀室内刻蚀氧化硅层的方法，将等离子体刻蚀室的下电极连接一射频电源，所述射频电源的频率为小于27兆赫兹，功率小于1000瓦并控制等离子体刻蚀室内反应气体中氟碳化合物和氧化物含量的比例范围为1∶3-10∶1使得等离子体刻蚀室内等离子体浓度较低，再配合对反应气体流速控制，使得光刻胶保护的氧化硅层的刻蚀速率较慢，便于对刻蚀过程的控制；同时采用低频率的射频电源，还可以保证等离子体分布较均匀，从而使得待刻蚀工件均匀度较好。
文档编号H01L21/311GK103187264SQ20111044996
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者王兆祥, 杜若昕, 刘俊良, 刘志强 申请人:中微半导体设备(上海)有限公司