[发明专利]硅的干法刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种硅的干法刻蚀方法。

背景技术

随着多晶硅栅(Poly Gate)金属氧化物半导体(MOS)器件的出现，多晶硅渐渐成为先进器件材料的主力军。除了用作MOS栅极之外，多晶硅还广泛应用于动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)的深沟槽电容极板填充、闪存工艺中的位线和字线等。这些工艺的实现都离不开硅的干法刻蚀技术。所述硅的干法刻蚀技术还包括浅沟槽隔离的单晶硅刻蚀和金属硅化物的刻蚀等。

更多关于多晶硅刻蚀的技术，可参考公开号为CN1851049A和CN101436536A的中国专利申请。

以下以刻蚀形成多晶硅栅为例，说明现有技术中硅的干法刻蚀技术。

当多晶硅层暴露在空气中时，便会在多晶硅层的表面形成一层自然氧化层，自然氧化层的主要成分为二氧化硅，所以在刻蚀多晶硅之前，需要先去除其表面的自然氧化层。

现有技术的多晶硅刻蚀可以分为两个阶段，参考图1所示，包括：

步骤S1，进行第一步干法刻蚀，去除所述多晶硅层表面的自然氧化层，所述第一步干法刻蚀的刻蚀气体包括CF₄和CHF₃；

步骤S2，进行第二步干法刻蚀，以多晶硅层下面的栅氧化层为刻蚀停止层，去除部分所述多晶硅层，形成多晶硅栅，所述第二步干法刻蚀的刻蚀气体包括HBr和HeO₂，所述栅氧化层的材料为二氧化硅。

但是经过上述的刻蚀步骤后发现，栅氧化层的表面很粗糙、不平整，甚至还会呈现锯齿状。

类似地，在硅的其他干法刻蚀过程中，如对单晶硅进行刻蚀的过程中，也会出现位于单晶硅下表面的刻蚀停止层的表面粗糙、不平整的现象。

上述不平整可能影响后续的半导体工艺质量。

因此，如何在硅的干法刻蚀过程中，保证位于硅下表面的刻蚀停止层的表面平整光滑就成为本领域的技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种硅的干法刻蚀方法，以使得刻蚀硅之后位于硅下表面的刻蚀停止层的表面平整光滑。

为解决上述问题，本发明提供了一种硅的干法刻蚀方法，在去除自然氧化层之后，且在刻蚀硅之前，进行干法刻蚀。

可选地，所述进行干法刻蚀的刻蚀气体包括Cl₂(氯气)和O₂(氧气)。

可选地，所述Cl₂的流量速率范围包括60sccm(standard-state cubic centimeter per minute，标况毫升每分)～150sccm；所述O₂的流量速率范围包括5sccm～20sccm。

可选地，所述干法刻蚀的刻蚀气压范围包括4毫托～15毫托；源射频功率的范围包括200W(瓦特)～500W；偏置射频功率的范围包括100W～300W。

可选地，所述干法刻蚀的时间范围包括5s(秒)～10s。

可选地，所述去除自然氧化层采用干法刻蚀，刻蚀气体包括CF₄(四氟化碳)和CHF₃(三氟甲烷)。

可选地，所述去除自然氧化层的干法刻蚀的刻蚀气体还包括O₂。

可选地，所述CF₄的流量速率范围包括15sccm～25sccm；CHF₃的流量速率范围包括35sccm～45sccm；O₂的流量速率范围包括45sccm～55sccm。

可选地，所述硅包括多晶硅；所述刻蚀硅采用干法刻蚀，刻蚀气体包括HBr(溴化氢)和HeO₂(过氧化氦)。

可选地，所述HBr的流量速率范围包括80sccm～150sccm；所述HeO₂的流量速率范围包括5sccm～15sccm。

可选地，所述刻蚀硅的干法刻蚀的刻蚀气压范围包括45毫托～80毫托；源射频功率的范围包括100W～300W；偏置射频功率的范围包括50W～200W。

可选地，所述刻蚀硅的干法刻蚀的时间范围包括25s～45s。

可选地，所述硅包括单晶硅或多晶硅。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)在去除自然氧化层之后，且在刻蚀硅之前，进行干法刻蚀，以去除聚合物，从而保证了刻蚀硅之后位于硅下表面的刻蚀停止层的表面平整光滑。