本发明涉及芯片刻蚀,特别涉及一种兼容刻蚀硅和多晶硅的刻蚀方法。
背景技术:
1、在孔刻蚀中,存在一小部分开孔的位置在poly(多晶硅)上,刻蚀过程中将会同时对si和poly进行刻蚀,其中多晶硅在成膜过程中会有一定掺杂,且多晶硅与硅本身也存在结构上的差异,而常规硅孔刻蚀采用的都是sf6+o2体系,该体系下,在刻蚀过程中,两种膜也会因结构上的差异及多晶硅本身的掺杂浓度不同导致刻蚀效果不同,实际刻蚀中多晶硅会因sf6气体的各向同性反应的性质,使多晶硅侧壁出现很多钻蚀,导致多晶硅形貌无法控制,与硅孔图形相差很大。而常规多晶刻蚀大多使用cl2+hbr或sf6+o2体系,这两种体系多用于多晶栅刻蚀,使用在多晶孔刻蚀也会很大程度造成钻蚀现象,刻蚀后poly形貌异常。
2、而后续硅孔和多晶孔都会填充金属,如果刻蚀后形貌的差异及钻蚀的异常会影响金属的填充,最终影响产品性能。因此,如何在si和poly同时刻蚀时,同时保证两者的形貌,是目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的si和poly同时刻蚀时,容易出现形貌异常的问题,本发明提供了一种兼容刻蚀硅和多晶硅的刻蚀方法,通过调整气体的类型和流量,以轰击为主进行刻蚀,从而降低各向异性反应及刻蚀速率,防止钻蚀发生,保证硅孔和多晶孔的形貌一致性。
2、以下是本发明的技术方案。
3、一种兼容刻蚀硅和多晶硅的刻蚀方法,使用hbr作为主刻蚀气体,sf6作为辅助刻蚀气体,并采用轰击的方式进行刻蚀,直至达到预设刻蚀时长或预设刻蚀深度。
4、本发明中,在硅和多晶硅同时刻蚀时,使用hbr作为主刻蚀气体,sf6作为辅助刻蚀气体来完成,反应原理为:si+brˉ->sibr4+eˉhbr,该反应相比于sf6作为主刻蚀气体来说各向异性反应很小,且hbr刻蚀过程中会生成大量polymer(生成物/聚合物)来保护侧壁,不会带来多晶硅孔的侧壁钻蚀现象,但由于hbr刻蚀速率很慢,所以加入少量sf6来提升刻蚀速率。总体来说,本发明主要依赖物理轰击的方式刻蚀,整体刻蚀速率不快,可以更好地控制刻蚀深度,对硅孔和多晶硅孔的形貌有更好的改善作用。
5、作为优选,所述主刻蚀气体的流量为辅助刻蚀气体的三倍及以上。
6、作为优选,所述hbr的流量控制在150~300sccm。其中,sccm是指标准立方厘米每分钟,hbr在刻蚀过程中会生成大量polymer(生成物/聚合物)来保护侧壁,不会带来多晶硅孔的侧壁钻蚀现象。
7、作为优选,所述sf6的流量控制在10~40sccm。可以帮助控制刻蚀的形貌和选择性。
8、作为优选,所述腔压控制在15~30mt。腔压指的是刻蚀设备内部反应腔的压力。在这里,腔压被设定在15到30mt(mtorr,即毫托,一种压力单位)之间,可以保证刻蚀过程中的稳定性和效率。
9、作为优选,所述轰击时,射频功率控制在300~600w,偏置功率控制在20~100w。这个射频功率范围有助于产生适当的等离子体,从而有效地进行刻蚀,而偏置功率可以影响刻蚀的均匀性和选择性,因此合适的功率可以控制轰击强度,以控制刻蚀速率。
10、作为优选,所述辅助刻蚀气体还包括o2和/或chf3。额外增加的辅助刻蚀气体可以进一步稀释sf6气体的反应,可用于调节刻蚀速率和选择性,防止钻蚀发生,同时有助于减少刻蚀后的残留物。
11、作为优选,所述辅助刻蚀气体使用o2和/或chf3时,单种气体流量控制在50sccm及以下。
12、本发明的实质性效果包括:在硅和多晶硅同时刻蚀时,使用hbr作为主刻蚀气体,sf6作为辅助刻蚀气体来完成,反应原理为:si+brˉ->sibr4+eˉhbr,该反应相比于sf6作为主刻蚀气体来说各向异性反应很小,且hbr刻蚀过程中会生成大量polymer(生成物/聚合物)来保护侧壁,不会带来多晶硅孔的侧壁钻蚀现象,但由于hbr刻蚀速率很慢,所以加入少量sf6来提升刻蚀速率。总体来说,本发明主要依赖物理轰击的方式刻蚀,整体刻蚀速率不快,可以更好地控制刻蚀深度,对硅孔和多晶硅孔的形貌有更好的改善作用。
13、对于工艺深度较浅的情况,如果刻蚀速率过快会不好控制刻蚀深度,也可能导致形貌异常,但完全不使用sf6气体,会导致刻蚀速率极慢,影响工艺效率,因此使用的气体中加入了很少量的sf6提高刻蚀速率,但相比于主要用sf6刻蚀的现有技术而言,能够更好控制刻蚀深度和形貌。并且在优选方案中,也可利用其他辅助刻蚀气体来稀释sf6气体的反应,防止钻蚀发生,进一步保证不同材料的刻蚀孔形貌一致性。
1.一种兼容刻蚀硅和多晶硅的刻蚀方法,其特征在于,使用hbr作为主刻蚀气体,sf6作为辅助刻蚀气体,并采用轰击的方式进行刻蚀,直至达到预设刻蚀时长或预设刻蚀深度。
2.根据权利要求1所述的一种兼容刻蚀硅和多晶硅的刻蚀方法,其特征在于,所述主刻蚀气体的流量为辅助刻蚀气体的三倍及以上。
3.根据权利要求1所述的一种兼容刻蚀硅和多晶硅的刻蚀方法,其特征在于,所述hbr的流量控制在150~300sccm。
4.根据权利要求1所述的一种兼容刻蚀硅和多晶硅的刻蚀方法,其特征在于,所述sf6的流量控制在10~40sccm。
5.根据权利要求1所述的一种兼容刻蚀硅和多晶硅的刻蚀方法,其特征在于,所述腔压控制在15~30mt。
6.根据权利要求1所述的一种兼容刻蚀硅和多晶硅的刻蚀方法,其特征在于,所述轰击时,射频功率控制在300~600w,偏置功率控制在20~100w。
7.根据权利要求1所述的一种兼容刻蚀硅和多晶硅的刻蚀方法,其特征在于,所述辅助刻蚀气体还包括o2和/或chf3。
8.根据权利要求6所述的一种兼容刻蚀硅和多晶硅的刻蚀方法,其特征在于,所述辅助刻蚀气体使用o2和/或chf3时,单种气体流量控制在50sccm及以下。