專利名稱：多晶硅刻蝕的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體硅片加工工藝，尤其涉及一種多晶硅蝕刻工藝。 背榮技術
目前，微電子技術已經(jīng)進入超大規(guī)模集成電路和系統(tǒng)集成時代，微電子技術己經(jīng)成為 整個信息時代的標志和基礎。
微電子技術中，要制造一塊集成電路，霜要經(jīng)過集成電路設計、掩膜板制造、原始材 料制造、芯片加工、封裝、測試等幾道工序，在這個過程中，對半導體硅片進行刻蝕，形
成工藝溝槽，是關鍵的技術a
常用的蝕刻方法有濕法刻蝕和干法刻蝕兩大類，其中濕法刻蝕是指利用液態(tài)化學試劑
或溶液通過化學反應進行刻蝕的方法；干法刻蝕則主要是利用低壓放電產(chǎn)生的等離子體中
的離子或游離基(處于澉發(fā)態(tài)的分子、原子及各種原于基團等)與材料發(fā)生化學反應或通 過轟擊等物理作用而達到刻蝕的目的。
多晶硅是集成電路多層結構中重要的區(qū)域，其圖案化刻蝕質量對后續(xù)工藝流程將有直
接影響o
如

圖1所示，多晶硅的層狀結構自下而上一般包括Si (硅)基層、Si02絕緣膜、 poly-Si(多晶街層、自然氧媳、硬質掩模層，硬質掩模層的上方是刻蝕用的PR(光阻)。
在深亞微米多晶硅干法刻蝕工藝中，形成一個完整的柵極結構，一般需要依次經(jīng)過硬 掩膜開啟歩驟、ET (自然氧化層開啟)步驟、腿(多晶硅主刻蝕)歩驟、0E (多晶硅過刻 蝕)步驟，等幾個工藝步驟。
在多晶硅刻蝕過程中，刻蝕線條的CD尺寸(線條的寬度等關鍵尺寸Critical Ui鵬risi(m)是一個重要的參數(shù)指標，它對于半導體器件的性能起著重要的作用，有效的控 制線條的CD尺寸變得越來越重要。
現(xiàn)有技術中一般是在ME步驟中通過調節(jié)氣體(C12、他r、 HeO)的比例和流量來進行 關鍵尺寸的調節(jié)，或者通過調節(jié)上、下RP (射頻電源)的功率來實現(xiàn)對刻蝕線條的CD尺寸 的控制，所述ME步驟主要是對poly-Si(多晶硅》層進行刻蝕。在接下來的OE步驟中，對 poly-Si層和Si02絕緣胰有極強的選擇性，一方面要對poly-Si層進行徹底的刻蝕，另一方
面要保護Si02絕緣膜不被破壞。
因此，在鵬歩驟及OE步驟中對工藝條件的要求極為嚴格，而現(xiàn)有技術中，通過調節(jié)ME 步驟中的工藝條件來實現(xiàn)對刻蝕線條的CD尺寸的控制。但是，在改變氣體流量或者下肪的 同時，也會影響到工藝氣體對poly-Si層與Si02絕緣膜的選擇比。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種既能有效的控制刻蝕線條的寬度尺寸，又不影響工藝氣體對 多晶硅層與Si02絕緣膜的選擇比的多晶硅刻蝕的方法， 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的-
本發(fā)明的多晶硅刻蝕的方法，用于在多晶硅片上刻蝕線條，所述多晶硅片包括自然氧 化層、多晶硅層、Si02絕緣膜，所述多晶硅刻蝕的方法包括自然氧化層開啟歩驟、多晶硅 層主刻歩驟、多晶硅層過刻步驟，通過調整自然氧化層開啟步驟中的刻蝕工藝參數(shù)來控制 刻蝕線條的寬度尺寸，
所述的刻蝕工藝參數(shù)包括工藝氣體的流量和/或上射頻源的功率和/或下射頻源的功^^。
所述下射頻源的功率調節(jié)范圍為30 90曹，
所述的工藝氣體包括CF4氣體，所述CF4氣體的流量調整范圍為30 100sccra。 所述上射頻源的功率調節(jié)范圍為250 幼W。 所述的工藝氣體的壓力為5—10mT。 所述自然氧化層開啟步驟的刻蝕時間為5 10s,
由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，本發(fā)明所述的多晶硅刻蝕的方法，由于通過 調整自然氣化層開啟步驟中的刻蝕工藝參數(shù)來控制刻蝕線條的寬度尺寸，而多晶桂主刻蝕 步驟中參數(shù)不改變，使得多晶硅主刻蝕歩驟中的刻蝕速率和工藝氣體對Poly-Si層與Si02絕
緣膜的選擇比都沒有發(fā)生改變，
主要適用于對多晶硅片進行刻蝕，也適用于對其它類似的硅片進行刻蝕。
附豳說明
圑l為刻蝕前的硅片結構示意圖
圖2為本發(fā)明刻蝕過程中，控制刻蝕線條寬度尺寸的原理圖-具體實籮方式
本發(fā)明的多晶硅刻蝕的方法，主要用于在多晶硅片上刻蝕線條，所述多晶硅片包括自
然氧化層、多晶硅層、Si02絕緣膜a
本發(fā)明的多晶硅刻蝕的方法包括自然氧化層開啟歩驟、多晶琺層全刻歩驟、多晶硅層 過刻歩驟，其較佳的具體實施方式
是，通過調整自然氧化層開啟步驟中的刻蝕工藝參數(shù)來 控制刻蝕線條的寬度尺寸。
對多晶硅片的刻蝕工藝在反應腔室內(nèi)完成，反應腔室上設有上射頻源和下射頻源，反 應腔室內(nèi)裝有多晶硅片。工藝氣體按照蝕刻工藝要求的流量和壓力充入反應腔室，同時， 上射頻源將充入反應腔室的工藝氣體電離成等離子體，下射頻源加速等離子體對硅片表面 的轟擊，實現(xiàn)對硅片的刻蝕。
刻蝕過程中，通過調整自然氧化層開啟步驟中的工藝氣體的流量、上射頻源的功率、 下射頻源的功率等工藝參數(shù)，控制刻蝕線條的寬度尺寸，上述工藝參數(shù)可以單獨調整，也 可以共同調整，
其中，所述下射頻源的功率調整范圍最好為30 90紫
所用的工藝氣體中包撤F4氣體，所述CF4氣體的流量調整范圍最好為30 100scc斑； 所述上射頻源的功率調整范圍驗為250 40OT,
自然諷化層開啟步驟中，工藝氣體的壓力最好為5—10mT:刻蝕時間最好為5 10s。
上述的工藝參數(shù)的調整中，主要通過調整下射頻源的功率實現(xiàn)對刻蝕線條的寬度尺寸 的控制。如圖2所示，其主要的控制原理是-
當加大下射頻源的功率時，就會加速等離子體對硅片表面的轟擊，包括會加大對PR (光阻)的轟擊，轟擊PR產(chǎn)生的聚合物會聚集在所刻蝕的溝槽的側壁，從而起到保護側壁 的作用，在自然氧化層開啟歩驟中，這些聚合物會在自然氧化層的側壁沿箭頭方向延伸 在接下來的瓶(多晶硅主刻蝕)歩驟中，這些聚合物會在poly-Si(多晶硅)層的側壁上沿箭 頭方向延伸，起到保護儺壁的作用，使線條的寬度加寬，這里所說的線條的寬度指的是沒 有刻掉的多晶硅部分的寬度。
同理，減小下射頻源的功率時，會降低等離子體對PR (光阻)的轟擊，減小聚合物的 產(chǎn)出，使線條的寬度變窄。通過控制下射頻源的功率，控制聚合物的產(chǎn)生，進而控制刻蝕 線條的寬度尺寸。
通過調整自然氧化層開啟歩驟中的工藝氣體的流量、上射頻源的功率等工藝參數(shù)，同 樣可以控制聚合物的產(chǎn)生，進而控制刻蝕線條的寬度尺寸。 —個具體實施例BT歩驟中，CF4氣體的流量為50sc卿壓力為7mT;上射頻源的功率為30諷。此時， 下射頻源的功率為4OT時，刻蝕線條的寬度為166.2咖； 下射頻源的功率為80ff時，刻蝕線條的寬度為188.6咖。
結果發(fā)現(xiàn)，BT步驟中下射頻源變化幼W的情況下，刻蝕后的線條尺寸將改變22rai。
本發(fā)明通過調節(jié)BT歩驟中的參數(shù)來控制刻蝕線條的寬度尺寸，而服歩驟中參數(shù)不改變，使得腿步驟中的刻蝕速率和工藝氣體對poly-Si層與Si02絕緣膜的選擇比都沒有發(fā)生改變。
主要糊于對多晶硅片進行刻蝕，也適用于對其它類似的硅片進行刻蝕。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1、一種多晶硅刻蝕的方法，用于在多晶硅片上刻蝕線條，所述多晶硅片包括自然氧化層、多晶硅層、SiO2絕緣膜，所述多晶硅刻蝕的方法包括自然氧化層開啟步驟、多晶硅層主刻步驟、多晶硅層過刻步驟，其特征在于，通過調整自然氧化層開啟步驟中的刻蝕工藝參數(shù)來控制刻蝕線條的寬度尺寸。
2、 根據(jù)權利要求l所述的多晶硅刻蝕的方法，其特征在于，所述的刻蝕工藝參數(shù)包括工藝氣體的流量和/或上射頻源的功率和/或下射頻源的功率o
3、 根據(jù)權利要求2所述的多晶硅刻蝕的方法，其特征在于，所述下射頻源的功率調節(jié) 范圍為30 90W。
4、 根據(jù)權利要求2所述的多晶硅刻蝕的方法，其特征在于，所述的工藝氣體包括CP4 氣體，所述CF4氣體的流量調整范圍為30 100sccm,
5、 根據(jù)權利要求2所述的多晶硅刻蝕的方法，其特征在于，所述上射頻源的功率調節(jié) 范圍為250 400W,
6、 根據(jù)權利要求2至5任一項所述的多晶硅刻蝕的方法，其特征在于，所述的工藝氣 體的壓力為5—10mT,
7、 根據(jù)權利要求2至5任一項所述的多晶硅刻蝕的方法，其特征在于，所述自然氧化 層開啟步驟的刻蝕時間為5 10s,
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多晶硅刻蝕的方法，用于在多晶硅片上刻蝕線條，多晶硅片包括自然氧化層、多晶硅層、SiO₂絕緣膜，多晶硅刻蝕的方法包括自然氧化層開啟步驟、多晶硅層主刻步驟、多晶硅層過刻步驟，其中通過調整自然氧化層開啟步驟中的下射頻源的功率或其它工藝參數(shù)來控制刻蝕線條的寬度尺寸。既能有效的控制刻蝕線條的寬度尺寸，又不影響工藝氣體對多晶硅層與SiO₂絕緣膜的選擇比，主要適用于對多晶硅片進行刻蝕，也適用于對其它類似的硅片進行刻蝕。
文檔編號H01L21/02GK101202224SQ20061016522
公開日2008年6月18日 申請日期2006年12月14日 優(yōu)先權日2006年12月14日
發(fā)明者霍秀敏 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司