專利名稱：在基底中形成狹縫的方法及刻蝕氣體組成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蝕刻工藝，尤其涉及一種在基底中形成狹縫的方法及刻蝕氣體組成。
背景技術(shù)：
為了提高集成電路的操作速度，以及符合消費(fèi)者對(duì)于小型化電子裝置的需求，半導(dǎo)體裝置中的電晶體尺寸有持續(xù)縮小的趨勢(shì)。然而，隨著電晶體尺寸的縮小，電晶體的通道區(qū)長(zhǎng)度亦隨之縮短。因此，電晶體中可能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的短通道效應(yīng)(short channeleffect)。為了解決此問(wèn)題，業(yè)界近來(lái)使用垂直式電晶體結(jié)構(gòu)來(lái)取代現(xiàn)有水平式電晶體結(jié) 構(gòu)。舉例來(lái)說(shuō)，將柵極填入基底的狹縫中。如此，可提升集成電路的操作速度與集成度，以及避免發(fā)生諸如短通道效應(yīng)等問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，狹縫是形成于淺溝渠隔離(STI)結(jié)構(gòu)之間。然而，在于基底中形成狹縫的期間，淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)中的氧化硅會(huì)暴露出來(lái)而被蝕刻工藝破壞。如此一來(lái)，影響元件的效能與可靠度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在基底中形成狹縫的方法及刻蝕氣體組成，其中淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)中的氧化硅不會(huì)受到狹縫蝕刻工藝的破壞，因此可提升元件的效能與可靠度。本發(fā)明提供一種在基底中形成狹縫的方法，包括于基底上形成掩模層，其中掩模層不包括碳；以掩模層為掩模，對(duì)基底進(jìn)行蝕刻工藝，以于基底中形成至少一個(gè)狹縫。蝕刻氣體包括C12、CF4以及CHF3, CF4與CHF3的莫耳(mol)比為約O. 5至O. 8，以及F與Cl的莫耳比為約O. 4至O. 8。此外，蝕刻工藝同時(shí)移除掩模層。本發(fā)明另提供一種用以于基底中形成狹縫的蝕刻氣體組成，包括Cl2、CF4以及CHF3，其中CF4與CHF3的莫耳比為約O. 5至O. 8，以及F與Cl的莫耳比為約O. 4至O. 8。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的基底中已形成有多個(gè)淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)，掩模層形成于基底上，以至少暴露一部分位于淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)之間的基底，以及掩模層與基底的蝕刻選擇比約介于O. 05至O. 06之間。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的基底包括硅。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的掩模層包括四乙氧基硅烷(TEOS)或氮化硅。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的CF4與CHF3的莫耳比為約O. 6至O. 7，以及F與Cl的莫耳比為約O. 5至O. 7。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的狹縫的深度與寬度的比為約2至5。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的狹縫的深度為約200nm至220nm，以及狹縫的寬度為約 40nm 至 llOnm?；谏鲜?，于基底中形成狹縫的工藝會(huì)同時(shí)移除用以定義狹縫的掩模層，因此不需額外進(jìn)行移除掩模層的步驟。此外，在狹縫蝕刻工藝期間，狹縫會(huì)形成在部分淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)附近，因此能避免蝕刻工藝破壞淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的氧化硅，進(jìn)而提升元件的效能與可靠度。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖IA至圖IB為依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種在基底中形成狹縫的方法的剖面示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明100 :基底 101 :淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)102 :掩模層102a:圖案104 :狹縫A :頂角
具體實(shí)施例方式圖IA至圖IB為依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種在基底中形成狹縫的方法的剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1A，于基底100上形成掩模層102?；?00例如是硅基底?；?00中已形成有多個(gè)淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)101。詳言之，具有多個(gè)圖案102a的掩模層102形成于基底100上，以至少暴露一部分位于淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)101之間的基底100。在一實(shí)施例中，如圖IA所示，各圖案102a覆蓋兩個(gè)淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)101，且圖案102a的邊緣與淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)101的邊緣對(duì)齊。然而，本發(fā)明不限于此。在另一實(shí)施例中(未示出)，各圖案102a可以僅覆蓋一個(gè)或兩個(gè)以上的淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)101，且圖案102a的邊緣可以不與淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)101的邊緣對(duì)齊，以暴露出部分淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)101。再者，形成掩模層102的方法包括依序于基底100上形成圖案化光阻層(未示出)與掩模材料層(未示出)，接著以圖案化光阻層為掩模來(lái)圖案化掩模材料層。特別注意的是，掩模層102不包括碳。詳言之，掩模層102不包括碳化硅、碳氧化硅(siliconoxycarbide)或非晶碳(amorphous carbon)。在一實(shí)施例中，掩模層102包括四乙氧基娃烷(TEOS)或氮化硅。請(qǐng)參照?qǐng)D1B，以掩模層102為掩模，對(duì)基底100進(jìn)行蝕刻工藝，以于基底100中形成至少一個(gè)狹縫104。在本實(shí)施例中，是以形成三個(gè)狹縫104為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。然而本發(fā)明未對(duì)狹縫104的數(shù)目加以限制。蝕刻氣體包括C12、CF4以及CHF3。CF4與CHF3的莫耳比為約0. 5至0. 8，例如是約0. 6至0. 7。F與Cl的莫耳比為約0. 4至0. 8，例如是約0. 5至0. 7。在此特定的CF4/CHF3以及C1/F比例范圍內(nèi)，所形成的狹縫104具有實(shí)質(zhì)上垂直的側(cè)壁。狹縫104的底部與側(cè)壁之間的夾角近似直角，例如是約為92-96度。再者，狹縫104的深寬比例如是約2至5。狹縫104的深度例如是約200nm至220nm,以及狹縫104的寬度例如是約40nm至llOnm。在一實(shí)施例中，狹縫104的深度例如是約214nm，以及狹縫104的寬度例如是約62nm。值得一提的是，形成狹縫104的步驟會(huì)同時(shí)移除掩模層102。也就是說(shuō)，掩模層102 (諸如TEOS層或氮化硅層)與淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)101中的氧化硅之間或基底100 (諸如硅基底)與淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)101中的氧化硅之間具有足夠高的蝕刻選擇比，因此可同時(shí)移除欲形成狹縫104的部分基底100以及掩模層102，且避免破壞淺溝渠隔離結(jié)101中的氧化硅。如圖IB所示，在形成狹縫104期間，淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)101的氧化物頂角A不會(huì)被破壞。在一實(shí)施例中，掩模層102與硅基底100的蝕刻選擇比例如是約介于O. 05至O. 06之間。此外，高蝕刻選擇比使得狹縫104具有平滑側(cè)壁。 于鄰近淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)101的部分基底100中形成狹縫104后，以現(xiàn)有技術(shù)來(lái)形成諸如柵氧化層、柵極、源極區(qū)與漏極區(qū)以及其他已知構(gòu)件來(lái)完成半導(dǎo)體工藝。由于這些構(gòu)件的材料、構(gòu)形以及形成方法為所屬領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所周知，故于此不贅述。在上述實(shí)施例中，使用包括Cl2XF4以及CHF3且具有特定CF4/CHF3比與C1/F比的蝕刻氣體組成于基底中形成至少一個(gè)狹縫。然而，本發(fā)明不限于此。也就是說(shuō)，所屬領(lǐng)域具有通常知識(shí)者可理解所述的蝕刻氣體組成以及特定氣體比例可用于TE0S(或氮化硅或硅)與氧化硅之間需要高蝕刻選擇比的其他半導(dǎo)體工藝。綜上所述，于基底中形成狹縫的工藝會(huì)同時(shí)移除用以定義狹縫的掩模層。也就是說(shuō)，在本發(fā)明的狹縫蝕刻工藝中，可省略移除掩模層的額外步驟。因此，相較于現(xiàn)有工藝，本發(fā)明工藝具有較少工藝步驟與較低的工藝費(fèi)用。此外，淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)的氧化硅不會(huì)被本發(fā)明所提出的蝕刻配方破壞，因此能提升元件的效能與可靠度。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種在基底中形成狹縫的方法，其特征在于，包括 于基底上形成掩模層，特征在于所述掩模層不包括碳；以及 透過(guò)所述掩模層為掩模，對(duì)所述基底進(jìn)行蝕刻工藝，于所述基底中形成至少一個(gè)狹縫，其中所述蝕刻工藝使用的蝕刻氣體包括Cl2XF4以及CHF3,且CF4與CHF3的莫耳比為O. 5至O.8，以及F與Cl的莫耳比為O. 4至O. 8，及 進(jìn)行所述蝕刻工藝時(shí)同時(shí)移除所述掩模層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在基底中形成狹縫的方法，其特征在于所述基底中已形成有多個(gè)淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)，所述掩模層形成于所述基底上，以至少暴露一部分位于所述些淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)之間的所述基底，以及所述掩模層與所述基底的蝕刻選擇比介于O. 05至O. 06之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在基底中形成狹縫的方法，其特征在于所述基底包括硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在基底中形成狹縫的方法，其特征在于所述掩模層包括四乙氧基硅烷或氮化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在基底中形成狹縫的方法，其特征在于CF4與CHF3的莫耳比為O. 6至O. 7，以及F與Cl的莫耳比為O. 5至O. 7。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在基底中形成狹縫的方法，其特征在于所述狹縫的深度與寬度的比為2至5。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的在基底中形成狹縫的方法，其特征在于所述狹縫的深度為200nm至220nm，以及所述狹縫的寬度為40nm至llOnm。
8.一種用以于基底中形成狹縫的蝕刻氣體組成，包括Cl2、CF4以及CHF3，其特征在于，CF4與CHF3的莫耳比為O. 5至O. 8，以及F與Cl的莫耳比為O. 4至O. 8。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用以于基底中形成狹縫的蝕刻氣體組成，其特征在于CF4與CHF3的莫耳比為O. 6至O. 7，以及F與Cl的莫耳比為O. 5至O. 7。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在基底中形成狹縫的方法及刻蝕氣體組成。其中，在基底中形成狹縫的方法，包括于基底上形成掩模層，其中掩模層不包括碳。透過(guò)掩模層為掩模，對(duì)基底進(jìn)行蝕刻工藝，以于基底中形成至少一個(gè)狹縫。蝕刻氣體包括Cl2、CF4以及CHF3，CF4與CHF3的莫耳比為約0.5至0.8，以及F與Cl的莫耳比為約0.4至0.8。此外，蝕刻工藝同時(shí)移除掩模層。
文檔編號(hào)C23F1/12GK102881581SQ20111026403
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者王文杰, 陳逸男, 劉獻(xiàn)文 申請(qǐng)人:南亞科技股份有限公司