一种半导体膜层的刻蚀方法和半导体工艺设备与流程

本发明涉及半导体制造，具体涉及一种半导体膜层的刻蚀方法和半导体工艺设备。

背景技术：

1、随着半导体制造技术的发展，dram(dynamic random access memory，动态随机存储器)等存储器的尺寸不断缩小、存储单元的密度不断增加，满足了人们对存储器小型化和大容量的需求，但是，目前的dram等存储器的刻蚀工艺有待进一步简化，刻蚀成本有待进一步降低。

技术实现思路

1、本发明公开一种半导体膜层的刻蚀方法和半导体工艺设备，以简化存储器等器件的刻蚀工艺，降低存储器等器件的刻蚀成本。

2、第一方面，本发明公开了一种半导体膜层的刻蚀方法，所述半导体膜层包括在基底一侧顺序堆叠的第一掩膜层、第二掩膜层和第一介质层，所述基底包括第一区和第二区，所述第一区的图形密度大于所述第二区的图形密度，所述第一区的第二掩膜层顶部的第一介质层的厚度小于所述第二区的第二掩膜层顶部的第一介质层的厚度，所述刻蚀方法包括：第一刻蚀步，利用第一工艺气体同时对所述第一区和所述第二区的第一介质层进行刻蚀，并使得刻蚀停止在所述第一区的第二掩膜层表面；第二刻蚀步，利用第二工艺气体同时对所述第一区的第一介质层和第二掩膜层以及所述第二区的第一介质层进行刻蚀，并使得刻蚀停止在所述第二区的第二掩膜层表面；第三刻蚀步，利用第三工艺气体同时对所述第一区第一介质层和第二掩膜层以及所述第二区的第二掩膜层进行刻蚀，并使得刻蚀停止在所述第一掩膜层的表面。

3、在一些可选实施例中，在所述第一刻蚀步中，所述第一介质层与所述第二掩膜层的刻蚀选择比大于2；在所述第二刻蚀步中，所述第二掩膜层与所述第一介质层的刻蚀选择比范围为0.8～1.2；在所述第三刻蚀步中，所述第一介质层和所述第二掩膜层与所述第一掩膜层的刻蚀选择比大于2。

4、在一些可选实施例中，所述第一介质层为含碳层，所述第一刻蚀步的刻蚀气体包括含氧气体和含硫气体。

5、在一些可选实施例中，所述含硫气体包括二氧化硫，所述含氧气体包括氧气；所述二氧化硫和所述氧气的气体比例范围为2:1～3:1。

6、在一些可选实施例中，所述二氧化硫的气体流量范围为140sccm～180sccm，所述氧气的气体流量范围为60sccm～80sccm。

7、在一些可选实施例中，所述第二掩膜层为氧化硅层，所述第二刻蚀步的刻蚀气体包括含氟气体。

8、在一些可选实施例中，所述含氟气体包括四氟化碳和三氟甲烷；所述四氟化碳的气体流量范围为40sccm～80sccm，所述三氟甲烷的气体流量范围为40sccm～80sccm。

9、在一些可选实施例中，所述第一掩膜层为氮化硅层或氮氧化硅层，所述第三刻蚀步的刻蚀气体包括碳氟类气体和含氧气体。

10、在一些可选实施例中，所述碳氟类气体包括六氟丁二烯，所述含氧气体包括氧气，所述六氟丁二烯和所述氧气的气体比例范围为1.5～3。

11、在一些可选实施例中，所述六氟丁二烯的气体流量范围为25sccm～80sccm，所述氧气的气体流量范围为15sccm～30sccm。

12、在一些可选实施例中，所述第一刻蚀步、所述第二刻蚀步和所述第三刻蚀步的刻蚀气体包括惰性气体，所述惰性气体包括氦气、氩气和氮气中的至少一种。

13、第二方面，本发明公开了一种半导体工艺设备，包括工艺腔室、进气组件、上电极组件、下电极组件和控制器，所述控制器包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上任一项所述的半导体膜层的刻蚀方法。

14、本发明公开的半导体膜层的刻蚀方法和半导体工艺设备，半导体膜层包括在基底一侧顺序堆叠的第一掩膜层、第二掩膜层和第一介质层，基底包括第一区和第二区，第一区的图形密度大于第二区的图形密度，第一区的第二掩膜层顶部的第一介质层的厚度小于第二区的第二掩膜层顶部的第一介质层的厚度，在第一刻蚀步中，利用第一工艺气体同时对第一区和第二区的第一介质层进行刻蚀，并使得刻蚀停止在第一区的第二掩膜层表面，在第二刻蚀步中，利用第二工艺气体同时对第一区的第一介质层和第二掩膜层以及第二区的第一介质层进行刻蚀，并使得刻蚀停止在第二区的第二掩膜层表面，在第三刻蚀步中，利用第三工艺气体同时对第一区第一介质层和第二掩膜层以及第二区的第二掩膜层进行刻蚀，并使得刻蚀停止在第一掩膜层的表面，从而可以在第一区的第一介质层的厚度小于第二区的第一介质层的厚度的情况下，仍使得第一区和第二区同步刻蚀到第一掩膜层，进而不仅可以在使得第一区的刻蚀深度满足需求同时，使得第二区的刻蚀深度也满足需求，而且可以简化存储器等半导体器件的刻蚀工艺，降低存储器等半导体器件的刻蚀成本。

技术特征：

1.一种半导体膜层的刻蚀方法，其特征在于，所述半导体膜层包括在基底一侧顺序堆叠的第一掩膜层、第二掩膜层和第一介质层，所述基底包括第一区和第二区，所述第一区的图形密度大于所述第二区的图形密度，所述第一区的第二掩膜层顶部的第一介质层的厚度小于所述第二区的第二掩膜层顶部的第一介质层的厚度，所述刻蚀方法包括：

2.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，在所述第一刻蚀步中，所述第一介质层与所述第二掩膜层的刻蚀选择比大于2；

3.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，所述第一介质层为含碳层，所述第一刻蚀步的刻蚀气体包括含氧气体和含硫气体。

4.根据权利要求3所述的刻蚀方法，其特征在于，所述含硫气体包括二氧化硫，所述含氧气体包括氧气；所述二氧化硫和所述氧气的气体比例范围为2:1～3:1。

5.根据权利要求4所述的刻蚀方法，其特征在于，所述二氧化硫的气体流量范围为140sccm～180sccm，所述氧气的气体流量范围为60sccm～80sccm。

6.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，所述第二掩膜层为氧化硅层，所述第二刻蚀步的刻蚀气体包括含氟气体。

7.根据权利要求6所述的刻蚀方法，其特征在于，所述含氟气体包括四氟化碳和三氟甲烷；所述四氟化碳的气体流量范围为40sccm～80sccm，所述三氟甲烷的气体流量范围为40sccm～80sccm。

8.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，所述第一掩膜层为氮化硅层或氮氧化硅层，所述第三刻蚀步的刻蚀气体包括碳氟类气体和含氧气体。

9.根据权利要求8所述的刻蚀方法，其特征在于，所述碳氟类气体包括六氟丁二烯，所述含氧气体包括氧气，所述六氟丁二烯和所述氧气的气体比例范围为1.5～3。

10.根据权利要求9所述的刻蚀方法，其特征在于，所述六氟丁二烯的气体流量范围为25sccm～80sccm，所述氧气的气体流量范围为15sccm～30sccm。

11.根据权利要求1～10任一项所述的刻蚀方法，其特征在于，所述第一刻蚀步、所述第二刻蚀步和所述第三刻蚀步的刻蚀气体包括惰性气体，所述惰性气体包括氦气、氩气和氮气中的至少一种。

12.一种半导体工艺设备，包括工艺腔室、进气组件、上电极组件、下电极组件和控制器，其特征在于，所述控制器包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-11中任一项所述的半导体膜层的刻蚀方法。

技术总结
本发明公开了一种半导体膜层的刻蚀方法和半导体工艺设备，在第一刻蚀步中，利用第一工艺气体同时对第一区和第二区的第一介质层进行刻蚀，并使得刻蚀停止在第一区的第二掩膜层表面，在第二刻蚀步中，利用第二工艺气体同时对第一区的第一介质层和第二掩膜层以及第二区的第一介质层进行刻蚀，并使得刻蚀停止在第二区的第二掩膜层表面，在第三刻蚀步中，利用第三工艺气体同时对第一区第一介质层和第二掩膜层以及第二区的第二掩膜层进行刻蚀，并使得刻蚀停止在第一掩膜层的表面，从而可以在第一区的第一介质层的厚度小于第二区的第一介质层的厚度的情况下，仍使得第一区和第二区同步刻蚀到第一掩膜层，进而可以简化刻蚀工艺，降低刻蚀成本。

技术研发人员：吕椰亭,李红志,钟涛,王昕,张迎
受保护的技术使用者：北京北方华创微电子装备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25