[发明专利]刻蚀方法

说明书

本发明提供一种刻蚀方法，用于对硅衬底表面的沟槽中的金属层进行刻蚀。待加工的硅衬底表面开设有至少一个沟槽，且在硅衬底表面和沟槽的表面覆盖有连接层；并且在连接层上设置有金属层，金属层包括覆盖在沟槽上方以及位于沟槽周围的连接层上方的第一部分，以及填充在沟槽中的第二部分；该刻蚀方法包括以下步骤：S1、对金属层的第一部分进行刻蚀，直至连接层表面暴露；S2、在金属层和连接层上沉积满足预设平面度的辅助层，辅助层覆盖金属层和连接层；S3、沿沟槽的深度增加的方向并以相同的刻蚀速度对辅助层、金属层和连接层刻蚀预设深度。本发明实施例提供的刻蚀方法能够在硅衬底的沟槽中形成较为平整的金属层，以提高金属栅极的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种刻蚀方法。

背景技术

金属钨因其自身具有的低电阻率和易刻蚀等优点，被广泛应用于集成电路制造中，通常用作集成电路中金属器件之间的电连接体或者用作电子导通的导体。具体的，钨常用于形成晶体管的栅极结构。

如图1所示，现有的钨金属栅极的制造流程通常包括：首先，在硅衬底104表面的沟槽中沉积氮化钛膜层102；然后，沉积金属钨层101，以填充沟槽，形成如图1(a)所示的沉积形貌；最后，对金属钨层101进行刻蚀，以形成如图1(b)所示的栅极结构。但如图1(a)所示，在实际生产中，用于填充沟槽的金属钨层101的表面通常凹凸不平，这导致在后续的刻蚀步骤中刻蚀出的栅极结构的表面平坦度较低，即影响栅极高度的均匀性，进而造成晶体管性能下降。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种刻蚀方法，其能够在硅衬底的沟槽中形成较为平整的金属层。

为实现本发明的目的而提供一种刻蚀方法，待加工的硅衬底表面开设有至少一个沟槽，且在所述硅衬底表面和所述沟槽的表面覆盖有连接层；并且在所述连接层上设置有金属层，所述金属层包括覆盖在所述沟槽上方和位于所述沟槽周围的所述连接层上方的第一部分，以及填充在所述沟槽中的第二部分；其特征在于，所述刻蚀方法包括以下步骤：

S1、对所述金属层的所述第一部分进行刻蚀，直至所述连接层表面暴露；

S2、在所述金属层和所述连接层上沉积满足预设平面度的辅助层，所述辅助层覆盖所述金属层和所述连接层；

S3、沿所述沟槽的深度增加的方向对所述辅助层、所述金属层和所述连接层刻蚀预设深度；其中，所述辅助层的刻蚀速率、所述连接层的刻蚀速率以及所述金属层的刻蚀速率相同。

可选的，所述步骤S2包括：向工艺腔室通入沉积气体；开启上射频源，保持偏置电源关闭，并在所述金属层和所述连接层表面沉积满足所述预设平面度的所述辅助层。

可选的，所述辅助层包括含碳聚合物；所述沉积气体包括甲烷和氮气的混合气体。

可选的，在所述步骤S2中，所述上射频源的输出功率大于等于500W，且小于等于1500W；并且，在进行所述步骤S2的过程中，所述工艺腔室内部压力大于等于15mT，且小于等于30mT。

可选的，在步骤S3中，通过调整工艺参数来调节所述辅助层的刻蚀速率、所述连接层的刻蚀速率以及所述金属层的刻蚀速率，以使三者相同；其中，所述工艺参数包括刻蚀气体种类、上射频源和偏置射频源的输出功率和工艺腔室内部压力中的至少一者。

可选的，所述步骤S3采用第一混合气体进行刻蚀；所述混合气体包括第一刻蚀气体、第二刻蚀气体和第三刻蚀气体；其中，

所述第一刻蚀气体能够刻蚀所述金属层；

所述第二刻蚀气体能够刻蚀所述连接层和所述金属层，且其对所述连接层刻蚀的速率大于对所述金属层刻蚀的速率；

所述第三刻蚀气体能够刻蚀所述辅助层；