[发明专利]对HfO2薄膜的高选择性干法刻蚀方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种刻蚀方法，尤其涉及一种对HfO2薄膜的高选择性干法刻蚀方法。 

背景技术

现有专利（申请号：200480014635.1，用于刻蚀高k介电材料的方法和系统）使用卤素气体结合其他还原气体对高k值材料进行刻蚀，但是其选用的气体本身具有各种局限性：含氟等离子体对高k介电材料的刻蚀以轰击溅射效应为主，且难以生成挥发性产物，因而无法对衬底进行高选择性刻蚀；氯气虽然在理论上可以与高k介电材料形成挥发性产物，但是由于其离子能量较低，不足以破坏Hf-O键，因此对于Si或SiO2衬底的选择刻蚀难以实现，尤其在此情况下，会导致应用已有技术的方案对于刻蚀终点的设定不够精确。 

发明内容

本发明公开了一种对HfO2薄膜的高选择性干法刻蚀方法，用以解决现有技术中对于高介电常数材料HfO2选择比较低导致刻蚀终点设定不够精确的问题。 

    本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的： 

一种对HfO2薄膜的高选择性干法刻蚀方法，其中，包括以下步骤：

    步骤a：在一刻蚀设备内通过BCl3气体和含H元素的气体组成的混合气体对衬底上的HfO2薄膜进行主体刻蚀；

    步骤b：在所述刻蚀设备内通过BCl3气体和O2气体组成的混合气体对衬底进行过刻蚀。

    如上所述的对HfO2薄膜的高选择性干法刻蚀方法，其中，所述刻蚀设备选用CCP、TCP、ICP、RIE设备。 

    如上所述的对HfO2薄膜的高选择性干法刻蚀方法，其中，在进行步骤a与步骤b刻蚀的过程中，将刻蚀温度控制在150°C~300°C之间。 

    如上所述的对HfO2薄膜的高选择性干法刻蚀方法，其中，在步骤a中，BCl3气体与HfO2薄膜反应，生成稳定的可挥发产物（BOCl）3。 

    如上所述的对HfO2薄膜的高选择性干法刻蚀方法，其中，选用Si或SiO2作为衬底。 

    如上所述的对HfO2薄膜的高选择性干法刻蚀方法，其中，在步骤b中，BCl3气体与衬底反应生成含B层，使得衬底衬垫的上表面钝化。 

    如上所述的对HfO2薄膜的高选择性干法刻蚀方法，其中，步骤a中的含H气体为CxHy。 

    如上所述的对HfO2薄膜的高选择性干法刻蚀方法，其中，在步骤b中调节BCl3气体和O2气体所占的混合气体的比例对刻蚀选择比和刻蚀形貌进行调整。 

    综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明对HfO2薄膜的高选择性干法刻蚀方法解决了现有技术中对于高介电常数材料HfO2选择比较低导致刻蚀终点设定不够精确的问题，采用BCl3气体对HfO2薄膜进行干法刻蚀，具有良好的刻蚀效果，且BCl3气体对硅衬底具有较高的选择比，易于对刻蚀器件的形貌及刻蚀速率进行控制，以提高刻蚀终点的精确度。 

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。 

图1是本发明对HfO2薄膜的高选择性干法刻蚀方法应用于先栅极工艺后的结构示意图； 

图2是本发明对HfO2薄膜的高选择性干法刻蚀方法应用于先高介电常数层后金属栅极方案中的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明： 

    一种对HfO2薄膜的高选择性干法刻蚀方法，其中，

    步骤a：在一刻蚀设备内通过BCl3气体和含H元素的气体组成的混合气体对衬底上的HfO2薄膜进行主体刻蚀，其中，BCl3气体与HfO2薄膜反应，生成挥发性副产物。

进一步的，BCl3气体与HfO2薄膜反应生成稳定的可挥发产物（BOCl）3，通过使用BCl3等离子体实现对高k值材料HfO2薄膜的高选择性的干法刻蚀。 

本发明中所述刻蚀设备可以选用CCP、TCP、ICP或RIE设备，在上述设备中通过混合有BCl3等离子字体的气体进行干法刻蚀。 

在进行步骤a与步骤b刻蚀的过程中，可以将刻蚀温度控制在150°C~300°C之间，也就是说，刻蚀温度需要不小于150°C，最高可以达到300°C。