[发明专利]一种半导体器件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种半导体器件的制备方法。

背景技术

半导体制备工艺中，等离子体沉积工艺和等离子干法刻蚀工艺是经常使用的两种工艺，并且两者通常穿插进行。当一定量的化学气体进入真空反应腔室中时，对真空反应腔室施加射频功率，产生电弧放电，上述化学气体被解离呈大量的离子和自由电子，这种由部分离化的气体组成的气相物质被称为等离子体。等离子体中的电子不仅与气体原子发生碰撞使气体被离子化后产生更多的电子，还会直接轰击电极表面，发生能量交换和反应，与具有一定能量活性的原子、原子团、离子等基团一起，通过化学反应和物理轰击刻蚀电极上的材料，从而达到刻蚀目的，也即是等离子体干法刻蚀工艺；不同气体产生的等离子体还会在半导体衬底表面互相结合，发生沉积反应。

现有的工艺中，等离子体刻蚀工艺只采用特定的等离子体刻蚀腔室来完成，等离子体沉积工艺只采用特定的等离子体沉积腔室来完成。在某些工艺中，刻蚀反应通常需要若干步骤，利用不同的保护膜层实现刻蚀图案的转移。有的保护膜层需要在刻蚀进程中通过沉积反应产生，因此需要在对衬底进行部分刻蚀工艺之后，将衬底移入等离子体沉积腔室中，在衬底上完成沉积薄膜后将衬底从等离子体沉积腔室中取出并再次移入等离子体刻蚀腔室中，以沉积在衬底上的薄膜作为保护膜进行后续刻蚀工艺，直至制备出所需半导体器件。

然而，上述现有工艺中，将衬底多次在等离子体刻蚀腔室和等离子体沉积腔室之间转换，在转换过程中，衬底反复暴露于空气中，以及反复安装衬底等，都会给衬底表面带来很多界面缺陷，最终影响器件的性能，例如，电学性能、光学性能、以及光电转换等。并且，多次转换延长了工艺时间和增加了工艺繁琐性，从而导致生产效率降低。

因此，如何能避免衬底过多的在不同反应腔之间进出，并保证沉积在衬底上的薄膜致密，是业界一直以来存在的难题。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种半导体器件的制备方法，通过在 同一等离子体反应腔室内进行刻蚀工艺和沉积工艺，从而简化了工艺步骤，避免了器件中产生大量的界面缺陷，进一步提高了生产效率。

为了实现上述目的，本发明提供了半导体器件制备方法，在一等离子体反应腔室内进行；所述反应腔室内具有承载半导体器件衬底的支撑台，所述半导体器件制备方法包括：

步骤01：将一半导体器件衬底置于所述反应腔室中的所述支撑台上；

步骤02：向所述反应腔室中通入第一刻蚀工艺气体，调节所述反应腔室内的第一刻蚀工艺所需的工艺参数，然后，对所述半导体器件衬底进行所述第一刻蚀工艺；

步骤03：通过终点检测技术判断所述第一刻蚀工艺已达到刻蚀终点，停止所述反应腔室内所述第一刻蚀工艺所需的工艺参数控制；

步骤04：向所述反应腔室中通入至少两种沉积工艺气体，调节所述反应腔室内的所述沉积工艺所需的工艺参数，然后，在完成所述第一刻蚀工艺的所述半导体器件衬底表面进行等离子体沉积工艺；所述两种沉积工艺气体交替循环通入所述反应腔室，从而在所述半导体器件衬底表面得到致密的沉积薄膜；

步骤05：判断所述沉积工艺结束后，停止所述反应腔室内所述沉积工艺所需的工艺参数控制；

步骤06：对所述半导体衬底表面得到的所述沉积薄膜进行第二刻蚀工艺。

优选地，所述沉积工艺得到的沉积薄膜的材料由至少两种化学元素组成；每种反应气体分别具有构成所述沉积薄膜的材料中的一种化学元素；非最后进入所述反应腔室的反应气体解离出的所述化学元素等离子体附着在待沉积的材料表面，最后一个进入所述反应腔室的反应气体解离出的化学元素与附着在待沉积的材料表面的所述化学元素等离子体进行反应生成所述沉积薄膜的材料，如此反复循环，从而得到致密的所述沉积薄膜。

优选地，所述半导体器件衬底为绝缘体上的硅衬底，其包括底层硅、层间介质和顶层硅；所述步骤01中，包括：在所述顶层硅表面形成具有刻蚀图案的光刻胶，将所述绝缘体上的硅衬底置于所述反应腔室中；

优选地，所述步骤02中，第一刻蚀工艺包括：通入第一刻蚀工艺气体为卤族元素气体Cl₂或HBr，采用刻蚀反应压强为5mT～100mT、刻蚀反应温度为0℃～100℃和刻蚀反应功率为100W～3000W，以所述具有刻蚀图案的光刻胶为保护膜，来刻蚀所述顶层硅，以形成栅极。