[发明专利]一种调节晶圆表面刻蚀速率均一性的刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及种调节晶圆表面刻蚀速率均一性的刻蚀方法。

背景技术

刻蚀工艺是指在制造半导体器件过程中采用化学溶液或腐蚀性气体或等离子体除去晶圆内或晶圆表面膜层中不需要的部分的工艺。通常主要用化学溶液进行刻蚀的方法为湿法刻蚀，采用腐蚀性气体或等离子体进行刻蚀的方法为干法刻蚀。目前，可以使电路图形变得更精细的干法刻蚀得到越来越广泛的使用。

湿法刻蚀中，用强酸的化学反应进行各向同性刻蚀，即使被掩膜覆盖的部分也可以被刻蚀。相反，干法刻蚀用反应离子刻蚀，其中，用例如等离子态的卤素的腐蚀性化学气体和等离子态离子进行刻蚀。因此，干法刻蚀可以实现只在晶圆上按垂直方向进行刻蚀的各向异性刻蚀，所以，干法刻蚀适用于要求高精度的精细工艺，例如，适用于甚大规模集成电路(VLSI)工艺。

传统的等离子处理装置包含导入处理气体的反应腔室，所述反应腔室内配置有由一对上部电极和下部电极组成的平行平板电极。在将处理气体导入反应腔室内的同时，在下部电极上施加高频电压，在电极间形成高频电场，在高频电场的作用下形成处理气体的等离子体。

现有工艺在刻蚀以现有工艺在刻蚀绝缘层或低k介电层(主要成分为SiO₂，或SiOC)时，形成通孔图形的过程中，通常采用C_xF_y化合物，含碳时会添加O₂，C_xF_y化合物可以是CF₄、C₂F₆、C₃F₈、C₄F₈、C₄F₆、C₅F₈等。经过高频电场的作用，形成等离子体，对绝缘层进行刻蚀。由于在刻蚀过程中，通常是一边在晶圆上方通入气体，同时在晶圆侧下方进行抽气；如图1所示，等离子体刻蚀装置下部有抽气装置真空泵20，通常晶圆的边缘区域比中心区域的气体被更早抽走，所以晶圆边缘区域有更多的气体被抽走，因此在刻蚀过程中，晶圆中心区域和边缘区域的气体分布不均匀，从而使晶圆边缘区域的刻蚀速率下降，使晶圆中心区域与晶圆边缘区域的刻蚀速率和晶圆表面的刻蚀不均一，进而会造成晶圆边缘区域与中心区域形成的通孔或其它器件尺寸不均一，降低了半导体器件的良品率。

现有技术有人提出使用分区提供反应气体(gas splitter)加上以O₂作为调谐气体(tuning gas)来平衡晶圆中心和边缘区域的刻蚀速率，但这种方式通常是通过减少或降低晶圆中心区域的刻蚀速率来使晶圆中心区域和边缘区域的刻蚀速率基本相同，达成晶圆表面的刻蚀均一。显然，这种方法会降低整个刻蚀系统的速率，不利于业内的高产出(high throughput)的需求，再者，这种方法并不能实现完美的晶圆表面的刻蚀均一。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种调节晶圆表面刻蚀速率均一性的刻蚀方法，防止晶圆边缘区域的半导体器件尺寸与预定尺寸不符，降低良品率。

为解决上述问题，本发明提供一种调节晶圆表面刻蚀速率均一性的刻蚀方法，包括：在刻蚀过程中，调节刻蚀反应气体的供应或供应参数，使晶圆边缘区域的含氟原子浓度高于在晶圆中心区域的浓度，从而增加晶圆边缘区域的刻蚀速率。

可选的，所述刻蚀反应气体包括第一刻蚀气体和第二刻蚀气体，所述第一刻蚀气体供应给晶圆中心区域，所述第二刻蚀气体供应给晶圆边缘区域，所述第二刻蚀气体中包含氟原子浓度高于第一刻蚀气体。

可选的，所述刻蚀反应气体包括第一刻蚀气体和第二刻蚀气体，所述第一刻蚀气体供应给晶圆中心区域，所述第二刻蚀气体供应给晶圆边缘区域，还进一步包括一含氟的第三刻蚀气体，所述第三刻蚀气体与第二刻蚀气体混合后供应给晶圆边缘区域。

可选的，所述刻蚀反应气体包括第一刻蚀气体和第二刻蚀气体，所述第一刻蚀气体供应给晶圆中心区域，所述第二刻蚀气体供应给晶圆边缘区域，还进一步包括一含氟的第三刻蚀气体，所述第三刻蚀气体从靠近晶圆边缘的特定位置被供应给晶圆边缘区域。