[发明专利]控制多晶硅刻蚀侧壁角度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子加工技术领域，特别是涉及一种控制多晶硅刻蚀侧壁角度的方法。

背景技术

目前，微电子工艺技术发展的非常快，而其中一个主要的特征尺寸就是沟道长度。在亚微米工艺的集成电路中，往往使用掺杂的多晶硅作为栅极控制部分。这是由于多晶硅电极与半导体之间的功函数差较小，有利于降低MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor,金属氧化物半导体场效应管)的阈值电压。同时，采用掺杂的多晶硅栅来代替常用的铝栅，能够承受比较高的热处理温度，并且还能够作为离子注入时的掩模版，以实现MOSFET中所说的栅极自对准技术并且其串联电阻小，从而提高器件的工作频率和速度。而多晶硅的刻蚀结果决定了后来的器件性能，是非常关键的技术。

刻蚀分为湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀在早期一直是集成电路制造工艺中图形转移的主要方法，它具有设备简单、成本低、选择性好的优点，但是由于其各向同性刻蚀及过刻蚀后横向刻蚀加速的特点，不适合于尺寸为2μm以下的VLSI(超大规模集成电路)。与湿法刻蚀相比，干法刻蚀具有以下优点：几何尺寸易于控制；可制作亚微米图形；提高集成电路成品率；安全性好及可实现全自动化。因此，目前多晶硅的刻蚀主要是采用干法刻蚀方式。

如图1所示，多晶硅的层状结构自下而上一般包括：硅基板、二氧化硅绝缘层、多晶硅层、掩模层。基于不同的应用，对多晶硅刻蚀形貌存在不同的要求。在声电类器件中，多晶硅刻蚀通常需要获得倾斜侧壁的形貌，以满足后续的其他工艺需求。

目前的多晶硅刻蚀一般是分三步进行刻蚀：自然氧化层开启刻蚀，主刻蚀，过刻蚀。其具体步骤为：采用CF4气体进行多晶硅自然氧化层开启刻蚀；采用HBr和Cl2进行多晶硅主刻蚀；采用HBr气体进行过刻蚀。其中主刻蚀的刻蚀速率快但对下层SiO₂选择比低，过刻蚀刻蚀速率慢但对下层SiO₂选择比高。得到的较典型的剖片扫描电镜结果如图2所示。目前的多晶硅刻蚀的刻蚀过程分为三步，工艺较复杂且主刻蚀和过刻蚀均采用HBr气体，这种气体的纵向刻蚀方向性好，刻蚀出的图形陡直，角度的调节不灵活，很难获得小角度的倾斜侧壁。

发明内容

基于上述刻蚀方法很难获得小角度的倾斜侧壁的问题，本发明提供了一种控制多晶硅刻蚀侧壁角度的方法，可获得小角度的倾斜侧壁。

本发明采用如下技术方案：

一种控制多晶硅刻蚀侧壁角度的方法，包括如下步骤：

对多晶硅层表面的掩膜层进行光刻工艺处理得到纵截面为梯形的沟槽；

对所述沟槽中暴露出来的多晶硅层进行干法刻蚀处理；

所述干法刻蚀处理包括如下步骤：

通入第一气体对所述暴露出来的多晶硅层进行主刻蚀处理直至被刻蚀的多晶硅层的剩余厚度达到预设值为止，所述第一气体包括F基气体；

通入第二气体对剩余的多晶硅层进行过刻蚀处理，所述第二气体包括HBr气体。

作为一种可实施方式，所述预设值为70nm至150nm。

作为一种可实施方式，所述的F基气体为CF₄，所述CF₄的流量为50sccm至100sccm。

作为一种可实施方式，所述主刻蚀处理中上电极功率为100W至5000W，下电极功率为0W至50W。

作为一种可实施方式，所述主刻蚀处理中的压力为5mT至50mT。

作为一种可实施方式，所述HBr气体的流量为50sccm至200sccm。

作为一种可实施方式，所述过刻蚀处理中上电极功率为500W至2500W，下电极功率为0W至30W。

作为一种可实施方式，在所述主刻蚀处理中通入的第一气体中还包括O₂、Ar和He中的一种或多种。

作为一种可实施方式，所述过刻蚀处理中通入的第二气体还包括HeO₂、O₂、Ar、He和N₂中的一种或多种。

作为一种可实施方式，所述对多晶硅层表面的掩膜层进行光刻工艺处理是通过负性胶曝光实现的。