[发明专利]制作半导体装置的沟槽结构的干式蚀刻方法

说明书

本发明涉及制作半导体装置的沟槽结构的干式蚀刻方法。所述干式蚀刻方法包括以下步骤：步骤1：提供半导体基材。半导体基材上设置有图案化的光阻层且放置于反应腔室。步骤2：引入第一蚀刻气体至反应腔室以进行第一蚀刻方法，而形成沟槽。第一蚀刻气体包括六氟化硫、氧气、氦、三氟化氮以及第一有机硅化物。步骤3：引入第二蚀刻气体至反应腔室以进行第二蚀刻方法，而将沟槽往下蚀刻。第二蚀刻气体包括六氟化硫、氧气、氦以及第二有机硅化物。步骤4：引入第三蚀刻气体至反应腔室以进行第三蚀刻方法。第三蚀刻气体包括氢溴酸、氧气以及氦。

技术领域

本发明是有关于一种蚀刻方法，且特别关于一种制作半导体装置的沟槽结构的干式蚀刻方法。

背景技术

半导体工业正不断的蓬勃发展当中。半导体设计和材料的技术进步让半导体装置具有更小、更复杂的电路。半导体装置的功能密度通常增加而尺寸缩小，可以提高生产效率及降低成本。

半导体装置的功能受到半导体芯片面积的限制，而随着半导体技术的发展，越来越多装置采用三维堆栈技术来增加组件的密度。然而，三维堆栈技术增加了半导体装置制程的复杂度，并更难维持半导体装置的制程质量及稳定度，且会影响产量。对于三维集成电路的半导体芯片来说，系要求较高的沟槽宽高比(aspect ratio)，传统技术中，通常采用Bosch公司开发的深反应性离子蚀刻(Deep reactive-ion etching，DRIE)制程来制作沟槽。然而，现有的DRIE制程，仍有沟槽侧壁粗糙度偏高的问题，从而影响半导体芯片的电性和机械性质。因此，在半导体装置的制程中进行对应的发展，以提升制程质量及稳定度是亟需解决的问题。

“先前技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“先前技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中具有通常知识者所知道的习知技术。在“先前技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被所属技术领域中具有通常知识者所知晓或认知

发明内容

本发明提供一种制作半导体装置的沟槽结构的干式蚀刻方法，可以提高半导体装置的质量及稳定度，并提高产量。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

本发明的制作半导体装置的沟槽结构的干式蚀刻方法包括以下步骤：步骤1：提供一半导体基材，该半导体基材上设置有图案化的一光阻层且放置于一反应腔室，该半导体基材具有被该光阻层遮蔽的一保留区域以及露出的一待蚀刻区域，该反应腔室包括一上电极以及一下电极。步骤2：引入一第一蚀刻气体至该反应腔室以进行一第一蚀刻方法，而移除部分的该待蚀刻区域而形成一沟槽，该沟槽具有一第一深度，该第一蚀刻气体包括六氟化硫、氧气、氦、三氟化氮以及一第一有机硅化物。步骤3：引入一第二蚀刻气体至该反应腔室以进行一第二蚀刻方法，而将该沟槽从该第一深度往下蚀刻至一第二深度，该第二蚀刻气体包括六氟化硫、氧气、氦以及一第二有机硅化物，其中，该第二蚀刻方法中的该反应腔室的压力大于该第一蚀刻方法中的该反应腔室的压力。步骤4：引入一第三蚀刻气体至该反应腔室以进行一第三蚀刻方法，该第三蚀刻气体包括氢溴酸、氧气以及氦。其中该反应腔室内的每秒温度变化不超过+/-1％，该反应腔室的每秒压力变化不超过+/-5％，该上电极或该下电极的每秒功率变化不超过+/-1％。

在本发明的一实施例中，在上述该第一蚀刻方法中，六氟化硫的流速介于10sccm至2000sccm之间，氧气的流速介于10sccm至500sccm之间，氦的流速介于10sccm至500sccm之间，三氟化氮的流速介于10sccm至300sccm之间，该第一有机硅化物的流速介于50sccm至200sccm之间。

在本发明的一实施例中，在上述该第一蚀刻方法中，六氟化硫相对该第一蚀刻气体的体积百分比为30％，氧气相对该第一蚀刻气体的体积百分比为20％，氦相对该第一蚀刻气体的体积百分比为20％，三氟化氮相对该第一蚀刻气体的体积百分比为10％，该第一有机硅化物相对该第一蚀刻气体的体积百分比为20％。