[发明专利]一种高压电源开关接触孔侧壁垂直刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路制造领域，具体涉及一种高压电源开关的接触孔侧壁垂直刻蚀方法。

背景技术

在目前的集成电路制造工艺中，衡量半导体制造技术的关键参数特征尺寸(CD)越来越朝着细微化方向发展，与此同时硅槽的深度要求也在不断提高，刻蚀即是实现上述工艺要求的核心工艺技术之一。

各向同性的刻蚀剖面由于在所有方向上以相同的刻蚀速率进行刻蚀，导致被刻蚀材料在掩模下面产生钻蚀，这将带来不希望的线宽损失。对于纳米尺寸的接触孔图形来说，希望刻蚀的剖面是各向异性的，即刻蚀只在垂直于硅片表面的方向进行，只有少量的横向刻蚀。现有的各向异性的深槽刻蚀技术一般均采用氟基的气体如六氟化硫、四氟化碳等，但由于氟基气体本身腐蚀硅是各向同性的，所以即使是在典型的反应离子刻蚀的条件下，横向的腐蚀也比较严重，往往只能得到碗状剖面的接触孔，这样很难满足特定设备的要求。同时，目前采用氟基气体的刻蚀工艺技术中，刻蚀所需的时间一般较长，从而影响到了产品的产量，并且刻蚀的时间与刻蚀速率之间的关系难以把握，从而不容易满足不同器件设计所需的不同接触孔深度。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种对高宽深比的高压电源开关接触孔进行进一步深度的侧壁垂直刻蚀的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高压电源开关接触孔侧壁垂直刻蚀方法，其特征在于包括以下步骤：

首先，利用四氟化碳气流去除第一深度接触孔表面的原生二氧化硅，工艺条件包括：四氟化碳的气体流量100sccm，射频功率200w，下电压200v，工作气压10mt；

其次，采用六氟化硫、氧气和氦气的混合气体流进行接触孔的第二深度刻蚀，工艺条件包括：工作气压60mt、500TCP、下电压100v，反应时间20秒。

通过实验得出，通过调节六氟化硫与氧气的气体流比例可改变其对掺杂单晶硅的刻蚀速率，本发明的一种高压电源开关接触孔侧壁垂直刻蚀方法中，还利用对六氟化硫与氧气的气体流比例的调节来控制其刻蚀速率，从而使其在相同的刻蚀时间内得到不同的接触孔刻蚀深度，满足不同的设计需要。

本发明的一种高压电源开关的接触孔侧壁垂直刻蚀方法，可完成对高宽深比的接触孔所进行的进一步深度刻蚀且刻蚀所得的第二深度接触孔侧壁垂直，同时本发明方法中，通过对刻蚀气流中六氟化硫及氧气比例的控制来控制刻蚀速率，从而可在相同的刻蚀工艺时间内得到不同深度的接触孔，可满足了器件不同的设计需要。

附图说明

图1是已具有第一深度未经刻蚀的高压电源开关接触孔示意图；

图2是经刻蚀的具有第二深度的高压电源开关接触孔示意图。

具体实施方式

下面以结合实施例和附图进一步说明本发明方法。

高压电源开关的接触孔刻蚀之前的结构如图1所示，已有接触孔103的侧壁部分101为二氧化硅，接触孔底部102部分为经掺杂的单晶硅。现有的接触孔103本身已具有较高的深宽比，其深度大于7k，而其直径则小于0.35um，请结合参看图2，通过进一步的刻蚀，希望在接触孔103底部102的得到与接触孔103等直径的侧壁垂直的加深接触孔104。加深接触孔104的刻蚀深度需求从500A到5000A不等，根据不同的器件设计需要来确定不同的刻蚀深度进行刻蚀，且不同刻蚀深度的刻蚀需在相同工艺时间内完成，因而需要一种刻蚀方法能对刻蚀速率进行有效的控制。为实现上述目的，本发明的一种高压电源开关接触孔侧壁垂直刻蚀方法为：

首先，设定特定工艺条件，利用四氟化碳气流去除接触孔表面的原生二氧化硅，可参考的具体工艺条件为：四氟化碳的气体流量100sccm，射频功率200w，下电压200v，工作气压10mt。待去除硅片表面二氧化硅达到要求后，利用六氟化硫、氧气及氦气的混合气流进行接触孔的刻蚀。由于通常采用六氟化硫所进行的刻蚀为各向同性的，通过加入氧气进行等离子氧化从而得到各向异性的刻蚀效果，同时为了稀释六氟化硫和氧气，使其与接触孔刻蚀面的接触面积更大，在气体流中加入一定比例的氦气。为了在相同时间内刻蚀得到不同深度的接触孔，本发明的方法中利用不同的六氟化硫与氧气气流的比率来控制刻蚀速率从而达到上述目的。通过实验得出，在特定工艺条件下，选用的六氟化硫与氧气的气体流量的比例越高，其刻蚀速率越大。例如，在工作气压60mt、500TCP、下电压100v，反应时间20秒的工艺条件下，不同比例的六氟化硫、氧气及氦气混合气流所得的不同刻蚀速率如下表：