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。
技术实现要素：
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。
可选的，所述第一刻蚀气体混合物、所述第二刻蚀气体混合物和所述第三刻蚀气体混合物均包括所述轰击气体。
可选的，所述第三刻蚀气体混合物包括第三腐蚀气体，对所述第一导电层相较于所述第三腐蚀气体对所述第二导电层的刻蚀选择比大于等于4:1。
可选的，所述待刻蚀膜层的所述遮蔽层的材料包含氧化硅，所述第一刻蚀气体混合物包括第一腐蚀气体，所述第一腐蚀气体包括四氟化碳气体；所述待刻蚀膜层的所述第二导电层的材料包含钨，所述第二刻蚀气体混合物包括第二腐蚀气体，所述第二腐蚀气体包括六氟化硫气体；所述待刻蚀膜层的所述第一导电层的材料包含多晶硅，所述第三刻蚀气体混合物包括第三腐蚀气体，所述第三腐蚀气体包括四氟化碳气体。
可选的，所述待刻蚀膜层中对应在所述台阶结构底部的部分形成一拐角，所述待刻蚀膜层还包括一形成在所述衬底上的介质层，所述第一导电层、所述第二导电层和所述遮蔽层依次形成在所述介质层上；在利用所述第三刻蚀气体混合物非等向性干式刻蚀所述第一导电层之后，进一步利用所述第三刻蚀气体混合物刻蚀所述介质层，并使所述介质层在对应所述拐角的位置受到侧向侵蚀；其中，
所述介质层的侧向侵蚀尺寸为所述遮蔽层在所述台阶结构侧壁的外缘边界至所述介质层在所述台阶结构侧壁的外缘边界并投射在所述衬底上的宽度尺寸，所述侧向侵蚀尺寸小于等于30nm。
可选的，所述轰击气体包括含氯气体。其中，所述轰击气体中的含氯气体包括氯气或氯化硼气体。
可选的，所述待刻蚀膜层中对应在所述台阶结构底部的部分形成一拐角，利用所述具选择比刻蚀气体混合物刻蚀所述待刻蚀膜层时，部分所述具选择比刻蚀气体混合物在所述待刻蚀膜层的所述拐角位置侧向侵蚀所述待刻蚀膜层中覆盖所述台阶结构侧壁的部分，所述侧向侵蚀尺寸小于所述遮蔽层覆盖在所述台阶结构的侧面的厚度的二分之一。
可选的，所述待刻蚀膜层的侧向侵蚀尺寸为所述待刻蚀膜层包覆所述台阶结构的外缘边界至所述待刻蚀膜层在所述台阶结构底部的底缘边界并投射在所述衬底上的宽度尺寸，所述侧向侵蚀尺寸小于等于30nm。
本发明还提供了一种半导体器件的形成方法，用于解决现有的形成方法中，在其刻蚀待刻蚀膜层时由于侧向侵蚀而形成有缺口，由于缺口的存在不利于后续膜层的填充而导致在钝化层中产生有空隙，当存在有该空隙时，则极易导致后续形成的多个导电插塞之间容易发生短路的问题。
具体的，本发明提供的半导体器件的形成方法，包括：
提供一衬底，所述衬底上定义有一器件区和一位于所述器件区外围的外围区，在所述器件区的衬底上形成有一台阶结构，所述台阶结构从所述衬底表面凸出，在所述外围区的衬底上形成有多个焊垫；
形成一传导材料层在所述衬底上，所述传导材料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传导材料层上，所述掩膜层覆盖所述传导材料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传导材料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；
利用具选择比刻蚀气体混合物非等向性刻蚀所述传导材料层，以去除所述传导材料层中位于所述衬底表面上的部分，并保留所述传导材料层中覆盖所述台阶结构顶部和侧壁的部分以构成一传导层，所述具选择比刻蚀气体混合物包括轰击气体，所述轰击气体轰击所述传导材料层，以沿着垂直于所述衬底表面的方向消耗所述传导材料层；
形成一钝化层在所述衬底上，所述钝化层覆盖所述器件区中的所述传导层，以及覆盖所述外围区中的所述焊垫，所述钝化层填充所述传导层与所述衬底之间的拐角区域；
嵌入多个导电插塞在所述钝化层中，多个所述导电插塞分别与所述器件区中的所述传导层连接以及和所述外围区中的所述焊垫连接。
可选的，所述传导材料层中对应在所述台阶结构底部的部分形成一拐角，利用所述具选择比刻蚀气体混合物刻蚀所述传导材料层时，部分所述具选择比刻蚀气体混合物在所述传导材料层的所述拐角位置侧向侵蚀所述传导材料层中覆盖所述台阶结构侧壁的部分。
可选的，所述半导体器件为电容器，所述传导材料层包括依次形成在所述衬底上的一电容介质层和一电极导电层；其中，在利用所述具选择比刻蚀气体混合物进行刻蚀时，所述传导材料层中的所述电容介质层在对应所述拐角位置受到侧向侵蚀。
可选的，所述传导材料层中的所述电容介质层受到侧向侵蚀的尺寸为所述电极导电层在所述台阶结构侧壁的外围边界至所述电容介质层在所述台阶结构侧壁的外围边界并投射在所述衬底上的宽度尺寸，所述侧向侵蚀的尺寸小于等于30nm。
可选的，在形成所述传导材料层之后，在所述焊垫的侧壁上还形成有残留层；在利用具选择比刻蚀气体混合物非等向性刻蚀所述传导材料层以形成所述传导层之后，还包括利用所述具选择比刻蚀气体混合物进一步刻蚀未被所述传导层覆盖的所述残留层。
本发明的又一目的在于提供一种半导体器件，包括：
一衬底，所述衬底上定义有一器件区和一位于所述器件区外围的外围区，在所述器件区的衬底上形成有一台阶结构，所述台阶结构从所述衬底表面凸出，在所述外围区的衬底上形成有多个焊垫；
一传导层，形成在所述器件区中并覆盖所述台阶结构的顶部和侧壁，并且所述传导层中覆盖所述台阶结构侧壁的部分延伸至所述台阶结构的底部，以和所述衬底的表面连接；
一钝化层，所述钝化层覆盖所述器件区中的所述传导层，以及覆盖所述外围区中所述焊垫，并且所述钝化层填充所述传导层与所述衬底之间的连接角区域；以及，
多个导电插塞，嵌入在所述钝化层中，多个所述导电插塞分别与所述器件区中的所述传导层连接，以及和所述外围区中的所述焊垫连接。
可选的，所述传导层中靠近所述衬底的部分中形成有缺口，所述缺口在平行于衬底表面的方向上的宽度尺寸小于等于30nm。
可选的，所述半导体器件为电容器，所述传导层包括依次形成在所述衬底上的一电容介质层和一电极导电层；其中，相对于所述电极导电层在所述台阶结构侧壁的底部外围边界，所述电容介质层在所述台阶结构侧壁的底部外围边界更靠近所述台阶结构，由所述电极导电层在所述台阶结构侧壁的底部外围边界至所述电容介质层在所述台阶结构侧壁的底部外围边界之间的空间构成所述传导层中的所述缺口。
可选的，所述半导体器件还包括一掩蔽层，所述掩蔽层覆盖所述传导层中在所述台阶结构侧壁的部分；并且，所述传导层的所述缺口在平行于所述衬底表面的方向上的宽度尺寸小于所述遮蔽层在所述台阶结构侧面的厚度尺寸的二分之一。
在本发明提供的对覆盖台阶的膜层的刻蚀方法中，由于具选择比刻蚀气体混合物中具有轰击气体，所述轰击气体轰击待刻蚀膜层，以沿着垂直于衬底表面的方向消耗待刻蚀膜层，因此能够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。如此一来，即可有效改善待刻蚀膜层的侧向侵蚀的问题，避免待刻蚀膜层在台阶结构的底部产生缺口，进而确保后续形成的钝化层的品质。
尤其是，针对覆盖台阶的膜层而言，由于其存在拐角因此在采用传统的刻蚀方法时，其侧向刻蚀的问题更为严重。而采用本发明提供的刻蚀方法，在改善待刻蚀膜层对应在拐角位置上的侧向侵蚀的问题时尤为明显。
附图说明
图1a～1e为一种半导体器件的形成方法；
图2为本发明一实施例中的对覆盖于台阶结构上的膜层的刻蚀方法的流程示意图；
图3、图4和图5a～图5c为本发明一实施例中的半导体器件的形成方法中在对覆盖于台阶结构上的膜层的刻蚀过程中的结构示意图；
图6和图7为本发明一实施例中的半导体器件的形成方法中在制备钝化层和导电插塞时的结构示意图。
其中，附图标记如下：
10-衬底；11-台阶结构；
20-待刻蚀膜层；21-刻蚀后的膜层；
21a-缺口；30-掩膜层；
50-钝化层；50a-空隙；
51-钝化材料层；50b-裂纹；
61/62-导电插塞；100-衬底；
101-焊垫；110-台阶结构；
200-待刻蚀膜层；200a-拐角；
210-介质层；220-第一导电层；
230-第二导电层；240-遮蔽层；
201-传导层；201a-缺口；
300-掩膜层；410-第一刻蚀气体混合物；
420-第二刻蚀气体混合物；430-第三刻蚀气体混合物；
500-钝化层；610/620-导电插塞；
s100～s300-步骤。
具体实施方式
如背景技术所述，针对覆盖台阶的膜层的刻蚀过程中，在膜层中覆盖台阶结构底部的部分常常会发生侧向侵蚀的问题，从而影响刻蚀后的膜层的形貌。例如，使刻蚀后的膜层在对应于台阶结构底部的位置上会形成有空隙，所述空隙的存在不利于后续钝化层的填充。
图1a～1e为一种半导体器件的形成方法，在所述半导体器件的形成过程中，包括对覆盖台阶的膜层的刻蚀过程，以及后续的钝化层的填充过程。以下参考图1a～图1e所示，对现有的一种半导体器件的形成方法进行详细说明。步骤一，参考图1a所示，提供一衬底10，所述衬底10上具有一台阶结构11，所述台阶结构11从所述衬底表面凸出，在所述衬底10形成有一带刻蚀膜层20，所述待刻蚀膜层20覆盖所述台阶结构11的顶部和侧壁，并从所述台阶结构11的底部延伸覆盖所述衬底10的表面。
步骤二，继续参考图1a所示，形成一掩膜层30在所述待刻蚀膜层20上，所述掩膜层30覆盖所述待刻蚀膜层20中位于所述台阶结构11顶部的部分，以使所述掩膜层30的高度投影区和所述待刻蚀膜层20中覆盖所述台阶结构11顶部和侧壁的部分的高度投影区重叠。
步骤三，结合图1a和图1b所示，利用刻蚀气体刻蚀所述待刻蚀膜层20，以去除所述待刻蚀膜层20中位于所述衬底表面上的部分，并形成刻蚀后的膜层21。
目前，在刻蚀所述待刻蚀膜层20时，通常会采用具有腐蚀性质的气体腐蚀所述待刻蚀膜层20，如此即能够快速地刻蚀所述待刻蚀膜层。然而，由于待刻蚀膜层20覆盖台阶结构11，因此在对应于台阶结构11的底部相应的具有一拐角(图中虚线框所示)，所述刻蚀气体在所述拐角位置具有强烈的离子碰撞，从而使所述刻蚀气体不仅会垂向刻蚀(沿着垂直于衬底的表面方向刻蚀)，同时还发生水平刻蚀(沿着平行于衬底的表面方向刻蚀)，进而侧向刻蚀所述待刻蚀膜层20中覆盖所述台阶结构侧壁的部分。
即，在执行刻蚀工艺之后，刻蚀后的膜层21中对应在台阶结构11底部位置上会形成有一缺口21a，所述缺口21a的尺寸例如可达到30nm～200nm之间(此处所述的“缺口21a的尺寸”指的是，所述缺口21a在平行于衬底表面的方向上的宽度尺寸)。可见，由于侧向刻蚀所形成的缺口21a的尺寸较大，这不仅仅影响了刻蚀后的膜层21的形貌，并且还会对后续的工艺造成不利的影响。
具体参考图1c所示，形成一钝化材料层51在所述衬底10上，所述钝化材料层51覆盖所述刻蚀后的膜层21和衬底的表面。其中，由于刻蚀后的膜层21a在对应于台阶结构底部的位置上具有一尺寸较大的缺口21a，从而导致钝化材料层51无法完全填充所述缺口，进而使所述钝化材料层51在所述缺口的位置上形成空隙50a。
接着结合图1c和图1d所示，利用化学机械研磨工艺平坦化所述钝化材料层，以形成一钝化层50。在执行化学机械研磨的过程中，需要对所述钝化材料层51施加较大的压力，在此过程中，位于钝化材料层51中的空隙50a极易因为积压而在钝化材料层51中形成裂纹50b，进一步影响了所形成的钝化层50的品质。
当刻蚀后的膜层21为传导层时，那么通常还会形成导电插塞，以引出所述传导层。具体参考图1e所示，嵌入多个导电插塞在所述钝化层50中，多个所述导电插塞中，导电插塞61与传导层连接，导电插塞62与其组件连接。
如图1e所示，当所述钝化层50中形成有裂纹50b时，则很可能会导致相邻的导电插塞短路的问题，进而会影响后续所形成的半导体器件的性能。
可见，如何改善刻蚀过程中的侧向侵蚀的问题(尤其是，针对覆盖台阶的膜层具有更大的侧向侵蚀问题)尤为重要，以避免由于侧向侵蚀而带来的连锁反应。
为此，本发明提供了一种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。
即，本发明提供的刻蚀方法中，通过引入轰击气体，从而在刻蚀待刻蚀膜层时，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，并缓解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。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的对覆盖台阶的膜层的刻蚀方法及半导体器件的形成方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图2为本发明一实施例中的对覆盖于台阶结构上的膜层的刻蚀方法的流程示意图，图3、图4和图5a～图5c为本发明一实施例中的半导体器件的形成方法中在对覆盖于台阶结构上的膜层的刻蚀过程中的结构示意图。
首先，执行步骤s100，具体参考图3所示，提供一衬底100，所述衬底100上具有一台阶结构110，所述台阶结构110从所述衬底表面凸出，在所述衬底100形成有一带刻蚀膜层200，所述待刻蚀膜层200覆盖所述台阶结构110的顶部和侧壁，并从所述台阶结构110的底部延伸覆盖所述衬底100的表面。
由于所述衬底100上存在有台阶结构110，因此所述待刻蚀膜层200中覆盖所述台阶结构110的部分，也相应地从所述衬底100的表面上凸出。其中，所述待刻蚀膜层200中覆盖所述台阶结构110侧壁的部分构成侧壁部分，所述待刻蚀膜层200中覆盖所述衬底表面的部分构成待刻蚀部分，以及，所述待刻蚀膜层200中对应在所述台阶结构底部的部分形成一拐角200a(如图中虚线框部分所示)，所述侧壁部分和所述待刻蚀部分在台阶结构110底部的拐角200a位置相互连接。
进一步的，所述待刻蚀膜层可以为单层结构或多层结构。其中，在形成具有多层堆叠层的待刻蚀膜层时，可均利用沉积工艺依次形成各个堆叠层在所述衬底上。此外，可根据具体需要形成的半导体器件以及待刻蚀膜层200在所形成的半导体器件中所起的作用，而选择相应的材质形成所述待刻蚀膜层200。
例如，本实施例中，以待刻蚀掩膜层用于构成电容器的电容介质层和电极板为例进行解释说明。具体参考图3所示，本实施例中，所述待刻蚀膜层200包括4层堆叠层。进一步的，所述待刻蚀膜层200包括依次形成在衬底100上的介质层210、第一导电层220、第二导电层230和遮蔽层240。所述遮蔽层240覆盖在所述第二导电层230上，以避免第二导电层230暴露出。
其中，所述介质层210例如可以为氧化钛层(tio)和氧化锆(zro)层中的一种或其组合；所述第一导电层220例如可以为多晶硅层，所述第二导电层230例如为金属层，所述金属层可进一步为钨(w)层；以及，所述遮蔽层240例如为氧化硅层(sio)。
继续参考图3所示，本实施例中以形成存储器的电容器的电极板为例，其中，所述电容器可进一步为筒状结构的电容器，此时所述台阶结构110例如为已经形成有下电极板之后的所构成的结构。随着半导体技术的不断发展，为能够有效提高电容器的电容值，筒状结构的电容器中其筒的高度也越来越高，即所述台阶结构110的高度逐渐增加。当利用传统的刻蚀方法对覆盖下电极板的上电极板的进行刻蚀时，将进一步导致上电极板中靠近下电极板下方的侧壁部分更容易遭受到强烈的电浆离子碰撞，进而导致上电极板的轮廓受到严重的侧向侵蚀。如此一来，经由后续制程之后，极易发生导线短路的现象，该部分在将后续进行详细说明。
进一步的，所述衬底100上分别定义有一器件区aa’和位于所述器件区aa’外围的外围区bb’，所述器件区aa’用于形成出存储器的电容器，所述外围区bb’上形成外围电路。具体的，在所述外围区bb’的衬底上还形成有多个焊垫101，以用于引出所述外围电路，并且在所述焊垫101的侧壁上还可进一步形成有残留层(图中未示出)，所述残留层例如为在形成下电极时相应的形成在所述焊垫101上的部分下电极材料等
接着，执行步骤s200，具体参考图4所示，形成一掩膜层300在所述待刻蚀膜层200上，所述掩膜层300覆盖所述待刻蚀膜层200中位于所述台阶结构110顶部的部分，以使所述掩膜层300的高度投影区和所述待刻蚀膜层200中覆盖所述台阶结构110顶部和侧壁的部分的高度投影区重叠。
可以理解为，掩膜层300在垂直于所述衬底表面的方向上覆盖所述待刻蚀膜层200中位于所述台阶结构顶部和侧壁的部分，并使所述待刻蚀膜层200的侧壁部分在平行于所述衬底表面的方向上暴露出，以及使所述待刻蚀膜层200的待刻蚀部分(即，延伸覆盖所述衬底表面的部分)在垂直于所述衬底表面的方向上暴露出。
本实施例中，所述掩膜层300覆盖器件区aa’并暴露出外围区bb’，以利于后续通过刻蚀工艺，去除待刻蚀膜层200中位于外围区bb’中的部分，使剩余的待刻蚀膜层200仅位于器件区aa’中，以构成电容器的上电极板。
接着，执行步骤s300，具体参考图5a～5c所示，利用具选择比刻蚀气体混合物刻蚀所述待刻蚀膜层200，以去除所述待刻蚀膜层200中位于所述衬底表面上的部分，并保留所述待刻蚀膜层200中覆盖所述台阶结构顶部和侧壁的部分。其中，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。
进一步的，在该刻蚀过程中利用干法刻蚀工艺刻蚀未被掩膜层300覆盖的部分。其中，由于具选择比刻蚀气体混合物中具有轰击气体，所述轰击气体能够沿着垂直于衬底表面的方向垂向轰击待刻蚀膜层200，进而垂向去除所述待刻蚀膜层200，如此，即可有效避免待刻蚀膜层发生侧向侵蚀的问题。
可选的方案中，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腐蚀所述待刻蚀膜层。进一步的，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。
本实施例中，虽然具选择比刻蚀气体混合物中具有部分腐蚀气体，然而由于轰击气体的引入，从而大大减少了腐蚀气体的含量比，从而可在一定程度上提高对待刻蚀膜层的刻蚀速率，同时有效控制待刻蚀膜层的侧向侵蚀的问题。
而在传统的刻蚀过程中，为提高待刻蚀膜层200的去除效率，因此会采用大量的腐蚀气体刻蚀所述待刻蚀膜层200，由于腐蚀气体不仅能够通过轰击膜层的方式去除膜层，同时还能够与膜层发生化学反应以进一步通过腐蚀的方式去除膜层，因此有利于加速去除待刻蚀膜层。然而，所述腐蚀气体在腐蚀待刻蚀膜层200时，为等向性刻蚀过程，因此大量的腐蚀气体容易导致所述待刻蚀膜层200的侧向侵蚀的问题。
尤其是，所述待刻蚀膜层200覆盖台阶结构110，从而使待刻蚀膜层200中位于台阶结构110底部的部分形成有拐角200a，而拐角200a部分会受到强烈的腐蚀气体碰撞，使腐蚀气体进一步与待刻蚀膜层200中的所述拐角位置侧向侵蚀所述待刻蚀膜层200中覆盖所述台阶结构110侧壁的部分，从而使待刻蚀膜层200中的部分侧壁被侵蚀。然而，本发明中，通过引入轰击气体，该轰击气体能够通过轰击的方式去除所述待刻蚀膜层(即，所述轰击气体在刻蚀待刻蚀膜层时，为非等向性刻蚀过程)，如此，即可削弱腐蚀气体对待刻蚀膜层200的侧壁部分的腐蚀强度，有效改善了待刻蚀膜层200的侧壁部分被侧向侵蚀的问题。
进一步的，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。即，所述轰击气体与待刻蚀膜层之间的反应速率较小，甚至不与所述待刻蚀膜层发生反应，使轰击气体主要是通过轰击的方式去除膜层，以有效改善膜层的侧向刻蚀的问题。
具体的，所述轰击气体例如可以为含氯气体，所述含氯气体可进一步为氯气或氯化硼(bcl3)等。此外，所述腐蚀气体可根据所述待刻蚀膜层的具体材质选择相应的气体。
例如，本实施例中，所述待刻蚀膜层用于构成电容器的电容介质层和上极板。具体的，待刻蚀膜层中的介质层用于构成电容器的电容介质层，至少第一导电层和第二导电层用于构成电容器的上极板。其中，所述待刻蚀膜层200包括4层堆叠层，优选的方案中，可根据每一个堆叠层的具体材质分别采用不同的刻蚀气体混合物执行刻蚀工艺。如此，即可改善每一堆叠层的侧向侵蚀的问题，以整体解决待刻蚀膜层的侧向侵蚀的问题。
以下结合图5a～图5c，对本实施例中具有多个堆叠层的待刻蚀膜层的刻蚀步骤进行详细说明。
第一步骤，具体参考图5a所示，利用第一刻蚀气体混合物410非等向性干式刻蚀所述待刻蚀膜层200中的遮蔽层240，以暴露出所述第二导电层230。
其中，所述第一刻蚀气体混合物410中也可包括有轰击气体，所述轰击气体用于轰击去除部分所述遮蔽层。在掩膜层300的掩膜作用下，使遮蔽层中位于所述掩膜层300正下方的部分(即，遮蔽层中覆盖在台阶结构顶部和侧壁上的部分)被保留。并且，刻蚀后的遮蔽层240中覆盖台阶结构侧壁的部分被完整的保留，即，刻蚀后的遮蔽层240中对应在台阶结构底部上的部分没有因为侧向侵蚀而被消耗，或者被消耗的量较少可忽略不计。
进一步的，所述第一刻蚀气体混合物410还可包括第一腐蚀气体，所述第一腐蚀气体根据所述遮蔽层240的具备材质选择，以利用第一腐蚀气体能够与遮蔽层240发生化学反应，以腐蚀所述遮蔽层240，从而加快对遮蔽层240的刻蚀速率。例如，本实施例中，遮蔽层240为氧化硅层，那么所述第一腐蚀气体包括氟基气体，所述氟基气体例如可以为四氟化碳(cf4)气体。
此外，所述第一刻蚀气体混合物410中还可进一步包括氧气(o2)和惰性气体等，所述惰性气体例如为氩气(ar)。具体的，所述第一刻蚀气体混合物的各个组分的含量百分比中，轰击气体(例如氯气)的含量可介于5％～15％，氟基气体(例如四氟化碳)的含量可介于35％～45％，以及惰性气体(例如氩气)的含量例如介于35％～45％，以及氧气的含量例如介于5％-15％。
当然，所述第一刻蚀气体也可以不包含轰击气体，此时所述第一刻蚀气体混合物的各个组分的含量百分比中，例如为：氟基气体(例如四氟化碳)的含量介于30％～45％，以及惰性气体(例如氩气)的含量介于55％～70％。
第二步骤，具体参考图5b所示，利用第二刻蚀气体混合物420非等向性干式刻蚀所述待刻蚀层中的第二导电层230，并暴露出所述第一导电层230。其中，在刻蚀所述第二导电层230时，可利用低射频功率的等离子体刻蚀工艺，以增强等离子的垂向轰击能力，进一步改善侧向腐蚀的问题。
类似的，第二刻蚀气体混合物420中也包括轰击气体，从而使第二导电层230中位于掩膜层300正下方的部分被保留，以及避免第二导电层230中位于台阶结构110底部的部分受到侧向侵蚀的问题。应当说明的是，此时刻蚀后的第二导电层230也可理解为是构成待刻蚀膜层中的侧壁部分的一部分。
进一步的，所述第二刻蚀气体混合物420还包括第二腐蚀气体，所述第二腐蚀气体根据所述第二导电层230的具备材质选择，以利用第二腐蚀气体能够与第二导电层230发生化学反应，从而加快对第二导电层230的刻蚀速率。例如，本实施例中，第二导电层230为钨层，那么所述第二腐蚀气体例如可以为六氟化硫(sf6)气体。
优选的方案中，所述第二刻蚀气体混合物420还可进一步包括惰性气体，所述惰性气体例如为氮气(n2)。其中，所述第二刻蚀气体混合物的各个组分的含量百分比中，轰击气体(例如氯气)的含量可介于20％～35％，六氟化硫的含量介于35％～65％，以及惰性气体(例如氮气)的含量介于15％～30％。
此外，所述第二刻蚀气体混合物420中还可进一步包括四氟化碳(cf4)气体。
第三步骤，具体参考图5c所示，利用第三刻蚀气体混合物430非等向性干式刻蚀所述待刻蚀层中的第一导电层220。
其中，第三刻蚀气体混合物430中也包括轰击气体，从而使第一导电层220中位于掩膜层300正下方的部分被保留，以及避免第一导电层220中位于台阶结构110底部的部分受到侧向侵蚀的问题。其中，独一刻蚀气体混合物410、第二刻蚀气体混合物420和第三刻蚀气体混合物430中的轰击气体可以采用相同的气体构成，例如可均包括含氯气体，所述含氯气体可进一步为氯气或氯化硼气体等。
应当说明的是，此时刻蚀后的第一导电层220中非对应在台阶结构顶部的部分也可理解为是构成待刻蚀膜层中的侧壁部分的一部分。
进一步的，所述第三刻蚀气体混合物430还包括第三腐蚀气体，所述第三腐蚀气体可根据所述第一导电层220的具备材质选择。此外，为进一步避免刻蚀后的第二导电层230比第三刻蚀气体混合物430中的第三腐蚀气体侵蚀，因此，所述第三腐蚀气体优选采用与所述刻蚀后的第二导电层230不会发生化学反应的气体，或者与刻蚀后的第二导电层230的化学反应速率较小的气体。即，所述第三腐蚀气体对所述第一导电层220相较于所述第三腐蚀气体对所述第二导电层220的刻蚀选择比大于等于4:1，以使第三腐蚀气体与第二导电层230的化学反应速率小于第三腐蚀气体与第一导电层220的化学反应速率。例如，本实施例中，第一导电层220为多晶硅层，第二导电层230为钨层，那么，所述第三腐蚀气体例如可以采用四氟化碳(cf4)气体。
即，在刻蚀第一导电层220时，屏除了第二腐蚀气体(其可以与第二导电层230发生反应)，从而使第三刻蚀气体混合物对第一导电层220和第二导电层230之间具备较大的刻蚀选择比，如此，即可在确保对第一导电层220具备较大的刻蚀速率的同时，避免对第二导电层230产生额外的侧向侵蚀。
类似的，所述第三具选择比刻蚀气体混合物430中也可进一步包括惰性气体，所述惰性气体例如为氮气(n2)。具体的，所述第三刻蚀气体混合物的各个组分的含量百分比中，轰击气体(例如氯气)的含量可介于60％～80％，四氟化碳的含量介于10％～20％，以及惰性气体(例如氮气)的含量介于10％～20％。
此外，继续参考图5c所示，所述待刻蚀膜层中还包括介质层210，此时可在利用所述第三刻蚀气体混合物非等向性干式刻蚀所述第一导电层220之后，进一步利用所述第三刻蚀气体混合物刻蚀所述介质层210，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。如此，一方面，由于介质层210的厚度通常较小(介质层210的厚度小于第一导电层220的厚度)，因此直接利用第三刻蚀气体混合物仍然能够较快地去除掉所述介质层210，而不需要进行刻蚀气体种类的切换，避免刻蚀过程较为繁琐；另一方面，即使第三刻蚀气体混合物对介质层210具有较大的腐蚀速率(即，第三刻蚀气体混合物对介质层210的腐蚀速率大于第三刻蚀气体混合物对第一导电层220的腐蚀速率)，而使介质层210在对应所述待刻蚀膜层的拐角200a处容易受到侧向侵蚀的问题，然而在轰击气体的缓冲作用下，仍能够缓解介质层210的侧向侵蚀的问题，使所述介质层210受到侧向侵蚀的尺寸小于所述遮蔽层240覆盖在所述台阶结构110的侧面的厚度的二分之一。或者，也可以理解为，所述待刻蚀膜层受到侧向侵蚀的尺寸小于其遮蔽层240覆盖在所述台阶结构110的侧面的厚度的二分之一，可见，即使所述待刻蚀膜层受到侧向侵蚀，然而其侧向侵蚀尺寸可控制在较小的范围内。
即，刻蚀后的介质层210其被侧向侵蚀的尺寸z1较小，例如被侧向侵蚀的尺寸z1可被控制在小于等于30nm。其中，所述介质层210的侧向侵蚀尺寸z1为所述遮蔽层240在所述台阶结构侧壁的外缘边界至所述介质层210在所述台阶结构侧壁的外缘边界并投射在所述衬底100上的宽度尺寸。(也可以理解为，所述待刻蚀膜层的侧向侵蚀尺寸z1为所述待刻蚀膜层包覆所述台阶结构的外缘边界至所述待刻蚀膜层在所述台阶结构底部的底缘边界并投射在所述衬底上的宽度尺寸)。
当然，还可利用第四刻蚀气体混合物对所述介质层210进行刻蚀。优选的方案中，所述第四刻蚀气体混合物包括轰击气体，所述轰击气体可进一步包括氯气(cl3)和氯化硼(bcl3)。即，在完成对第一导电层230和第二导电层220的刻蚀过程之后，可仅利用轰击气体刻蚀所述介质层210，从而可进一步避免第一导电层230和第二导电层220受到侧向侵蚀的问题。其中，第四刻蚀气体混合物中各个组分的含量百分比中，氯化硼的含量可介于30％～45％，氯气的含量介于55％～70％。
此外，需要说明的是，在执行前述三道非等向性干式刻蚀之前，还可先对所述待刻蚀膜层执行预刻蚀过程。具体的，所述待刻蚀膜层中放置在大气中，因此其暴露在外界的表面上常常会被空气氧化而额外产生一自然氧化膜。为此，可通过预刻蚀过程去除所述自然氧化膜，以利于后续的刻蚀过程。
进一步的，所述预刻蚀过程所采用的预刻蚀气体混合物可包括氯气(cl3)、氟基气体(例如四氟化碳气体)和惰性气体(例如氩气)，其中，这三者的含量百分比为，氯气的含量可介于5％～15％，四氟化碳的含量介于60％～80％，氩气的含量介于15％～25％。
需说明的是，在前述三道非等向性干式刻蚀后，部分的所述掩膜层300仍覆盖于所述待刻蚀膜层中位于所述台阶结构110顶部的部分。因此，在完成对待刻蚀膜层的刻蚀过程之后，可进一步去除剩余的掩膜层。
可以理解的是，刻蚀后的介质层210、刻蚀后的第一导电层220、刻蚀后的第二导电层230和刻蚀后的遮蔽层240共同构成了待刻蚀膜层中覆盖在所述台阶结构110顶部和侧壁的部分，其中，待刻蚀膜层的侧壁部分能够被完整的保留，其受到侧向侵蚀的问题能够被有效的控制，例如其受到侧向侵蚀的尺寸z1可被控制在小于等于30nm。
本实施例中的半导体器件为电容器，可以认为，以上所述的待刻蚀膜层为传导材料层，所述传导材料层包括依次形成在所述衬底上的一电容介质层和一电极导电层。即，本实施例中，介质层210用于构成电容器的电容介质层，第一导电层220和第二导电层230用于构成电极导电层。以及，本实施例中，在刻蚀传导材料层以形成传导层时，所述电容介质层在对应所述拐角200a的位置受到侧向侵蚀。具体的，所述传导层中的所述电容介质层受到侧向侵蚀的尺寸为所述电极导电层在所述台阶结构侧壁的外围边界至所述电容介质层在所述台阶结构侧壁的外围边界并投射在所述衬底上的宽度尺寸，并且所述侧向侵蚀的尺寸小于等于30nm。
此外，在所述焊垫的侧壁上还形成有残留层，因此在利用具刻蚀选择比刻蚀气体混合物非等向性刻蚀所述传导材料层以形成所述传导层之后，还包括利用所述具刻蚀选择比刻蚀气体混合物进一步刻蚀未被所述传导层覆盖的所述残留层。
在完成对覆盖台阶的膜层的刻蚀过程以形成传导层，所述半导体器件还进一步包括钝化层的形成以及导电插塞的形成。利用钝化层覆盖所述传导层，以保护隔离所述传导层，并利用导电插塞引出所述传导层。
图6和图7为本发明一实施例中的半导体器件的形成方法中在制备钝化层和导电插塞的结构示意图。
具体参考图6所示，形成一钝化层500在所述衬底100上，所述钝化层500覆盖所述器件区aa’中的传导层201，以及覆盖所述外围区bb’中焊垫101，所述钝化层500填充所述传导层201与所述衬底100之间的连接角区域。可以理解的是，传导层201和衬底100之间的连接角区域，即对应未刻蚀的导电材料层的拐角区域。
如上所述，通过采用轰击气体刻蚀传导材料层，因此在传导材料层中对应在台阶结构110底部的部分中不会形成尺寸较大的缺口，即，所述传导层与所述衬底100之间的连接角区域中没有由于侧向刻蚀而形成的尺寸较大的缺口。如此，即可使所形成的钝化层500能够完全填充所述传导层与所述衬底之间的连接角区域，避免在所述连接角区域中，甚至在所述钝化层500中产生空隙，以确保所述钝化层500的品质。
其中，所述钝化层500例如可通常沉积工艺和平坦化工艺形成。以使钝化层500中位于器件区aa’的部分和位于外围区aa’中的部分，两者的顶表面齐平，有利于后续的导电插塞的形成。本实施例中，首先，形成第一钝化材料层在所述衬底100上；接着，利用化学机械研磨工艺依次研磨所述第一钝化材料层和遮蔽层，并以第二导电层230为研磨停止层；接着，形成第二钝化材料层在研磨后的第一钝化材料层上，研磨后的第一钝化材料层和所述第二钝化材料层共同构成所述钝化层500。由于研磨后的第一钝化材料层的顶表面为平坦化后的表面，因此，由研磨后的第一钝化材料层和第二钝化材料层构成的钝化层500也相应的具有平坦的顶表面。
接着参考图7所示，嵌入多个导电插塞在所述钝化层500中，多个所述导电插塞分别与所述器件区aa’中的传导层201连接，以及和所述外围区bb’中的焊垫101连接。具体的，形成在器件区aa’中的导电插塞610与所述传导层201中的第二导电层230连接，形成在外围区bb’中的导电插塞620与焊垫101连接。
此外，本发明还提供了一种半导体器件，所述半导体器件可利用以上所述的半导体器件的形成方法形成。例如参考图7所示，所述半导体器件包括：
一衬底100，所述衬底100上定义有一器件区aa’和一位于所述器件区aa’外围的外围区bb’，在所述器件区aa’的衬底100上形成有一台阶结构110，所述台阶结构110从所述衬底的表面凸出，在所述外围区bb’的衬底100上形成有多个焊垫101；
一传导层201，形成在所述器件区aa’中并覆盖所述台阶结构110的顶部和侧壁，并且所述传导层201中覆盖所述台阶结构110侧壁的部分延伸至所述台阶结构110的底部，以和所述衬底100的表面连接；
一钝化层500，所述钝化层500覆盖所述器件区aa’中的所述传导层201，以及覆盖所述外围区bb’中所述焊垫101，并且所述钝化层500填充所述传导层201与所述衬底100之间的连接角区域；以及，
多个导电插塞610/620，嵌入在所述钝化层500中，多个所述导电插塞分别与所述器件区aa’中的所述传导层201连接，以及和所述外围区bb’中的所述焊垫101连接。
即，本发明的半导体器件中，所述传导层201中覆盖所述台阶结构110侧壁的部分延伸至所述台阶结构110的底部，并且所述传导层201覆盖在所述台阶结构侧壁的部分中没有产生尺寸较大的缺口，从而可使所述钝化层500能够完全填充传导层201与所述衬底100之间的连接角区域，避免在所述钝化层500中产生空隙，如此一来，在形成所述导电插塞610/620时，即可避免相邻的导电插塞之间相互连接而产生短路的问题。
继续参考图7所示，即使在所述传导层201中靠近所述衬底100的部分中形成有缺口201a，那么所述缺口201a的尺寸仍可控制在较小的范围内，以确保所述钝化层500可完全填充所述缺口201a。具体的，所述缺口201a在平行于衬底表面的方向上的宽度尺寸z1例如为小于等于30nm。
进一步的，所述半导体器件例如为电容器，则所述传导层201可包括依次形成在所述衬底100上的一电容介质层210和一电极导电层，所述电极导电层可包括第一导电层220和第二导电层230。其中，相对于所述电极导电层在所述台阶结构侧壁的底部外围边界(即，所述第二导电层230在所述台阶结构侧壁的底部外围边界)，所述电容介质层210在所述台阶结构侧壁的底部外围边界更靠近所述台阶结构110，由所述电极导电层在所述台阶结构侧壁的底部外围边界至所述电容介质层210在所述台阶结构侧壁的底部外围边界之间的空间构成所述传导层201中的所述缺口201a。
此外，所述半导体器件还包括一掩蔽层240，所述掩蔽层240覆盖所述传导层201中在所述台阶结构侧壁的部分。并且，所述传导层201中的所述缺口201a的宽度尺寸z1小于所述遮蔽层240覆盖在所述台阶结构的侧面的厚度尺寸的二分之一。需说明的是，此处所述的“掩蔽层240覆盖所述台阶结构侧面的厚度尺寸”指的是，所述掩蔽层240中覆盖在所述台阶结构侧面的部分，其在平行于衬底表面的方向上的厚度尺寸。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。