[发明专利]改善深硅刻蚀底部粗糙度的方法

说明书

本发明提供一种改善深硅刻蚀底部粗糙度的方法，提供衬底和刻蚀机，在衬底上形成光刻胶，光刻使得衬底需要刻蚀的部分裸露；刻蚀机的脉冲射频单元采用占空比大于80％的射频信号，并且将其下电极温度选择为小于十摄氏度；利用刻蚀机刻蚀裸露出的衬底，在衬底上形成侧壁带有弧度的沟槽；脉冲射频单元采用占空比为20％至70％的射频信号，之后利用钝化气体在沟槽的侧壁形成钝化层；其中沟槽的凹面到其侧壁的距离定义为粗糙度；多次刻蚀形成沟槽以及生成钝化层，将沟槽形成为深沟槽。本发明在刻蚀过程中，降低了刻蚀步骤对侧壁的破坏，提高钝化步骤对侧壁的保护，在保证底部深度刻蚀的同时，侧壁粗糙度维持在小于32nm的较好水平。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种改善深硅刻蚀底部粗糙度的方法。

背景技术

博世(Bosch)工艺是指在集成电路制造中为了阻止或减弱侧向刻蚀，设法在刻蚀的侧向边壁沉积一层刻蚀薄膜的工艺。这种工艺首先采用氟基活性基团进行硅的刻蚀，然后进行侧壁钝化，刻蚀和保护两步工艺交替进行。它是通过交替转换刻蚀气体与钝化气体实现刻蚀与边壁钝化。钝化气体在等离子体中能够形成氟化碳类高分子聚合物。它沉积在硅表面能够阻止氟离子与硅的反应。刻蚀与钝化每5～10s转换一个周期。在短时间的各向同性刻蚀之后即将刚刚刻蚀过的硅表面钝化。在深度方向由于有离子的物理溅射轰击，钝化膜可以保留下来，这样下一个周期的刻蚀就不会发生侧向刻蚀。通过这种周期性“刻蚀-钝化-刻蚀”，刻蚀只沿着深度方向进行。

在深硅刻蚀中，博世(Bosch)工艺采用“刻蚀-钝化-刻蚀”的循环工艺，在侧壁形成较大的粗糙度(Scallop500nm)。在底部位置，随着深度大于20um,粗糙度的控制变得困难。

为此，需要一种新方法以解决深硅刻蚀中，底部粗糙度的控制问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善深硅刻蚀底部粗糙度的方法，用于解决现有技术中在深硅刻蚀中，博世工艺在衬底刻蚀形成的沟槽侧壁粗糙度较大，在底部位置随着深度大于20um,粗糙度的控制变得困难的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善深硅刻蚀底部粗糙度的方法包括：

步骤一、提供衬底和刻蚀机，在所述衬底上形成光刻胶，光刻使得所述衬底需要刻蚀的部分裸露；

步骤二、所述刻蚀机的脉冲射频单元采用占空比大于80％的射频信号，并且将其下电极温度选择为小于十摄氏度；

步骤三、利用所述刻蚀机刻蚀裸露出的所述衬底，在所述衬底上形成侧壁带有弧度的沟槽；

步骤四，所述脉冲射频单元采用占空比为20％至70％的射频信号，之后利用钝化气体在所述沟槽的侧壁形成钝化层；其中所述沟槽的凹面到其侧壁的距离定义为粗糙度；

步骤五、多次执行步骤二至步骤四，将所述沟槽形成为深沟槽。

优选地，步骤一中的所述衬底为硅衬底。

优选地，步骤三中的所述刻蚀气体为SF6。

优选地，步骤四中的所述钝化气体为C4F8。

优选地，步骤四中的所述沟槽的粗糙度小于32纳米。

优选地，步骤五中的所述深沟槽的总深度大于20微米。20微米如上所述，本发明的改善深硅刻蚀底部粗糙度的方法，具有以下有益效果：

本发明在刻蚀过程中，采用高占空比的等离子气体刻蚀，并将下电极温度选择为低温,以此降低了刻蚀步骤对侧壁的破坏，提高钝化步骤对侧壁的保护，在保证底部深度刻蚀的同时，侧壁粗糙度维持在小于32nm的较好水平。

附图说明

图1显示为本发明的方法流程示意图；