[发明专利]提高薄膜表面处理精度的方法及半导体器件的制造方法

说明书

本发明提供了一种提高薄膜表面处理精度的方法及半导体器件的制造方法，在量测待表面处理层的膜厚以确定后续对待表面处理层进行表面处理的工艺参数之前，先去除预设厚度的膜层结构，以去除待表面处理层表面上的自然氧化层，由此，降低待表面处理层表面上的自然氧化层对待表面处理层膜厚的量测结果和表面处理速率的影响，进而可以确定更高精度的用于表面处理的工艺参数，由此可以基于该工艺参数来实现对待表面处理层的高精度表面处理，使得表面处理后的待表面处理层符合要求，例如待表面处理层的膜厚均一性符合要求。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种提高薄膜表面处理精度的方法及半导体器件的制造方法。

背景技术

各个半导体器件的制造过程通常包括多道工序，且器件从前一工序出来之后，一般需要在常规的空气环境中排队等待一段时间后才能进入到后一工序，在这个排队等待的时间段内，器件表面上的膜层，例如氮化铝（AlN）、氮化钛铝（AlTiN）等，会与空气环境中的水蒸气和氧发生反应，而形成一层自然氧化层。

而在某些半导体器件的制造过程中，要求后一工序处理后的膜层符合一些要求，例如需要做到膜厚均一等，因此在执行该后一工序时，通常先量测出前一工序（例如薄膜沉积工序）后的膜层的厚度，然后根据量测的结果，确定前一工序后的膜层需要被去除的厚度，之后通过离子束刻蚀等方法对前一工序后的膜层进行表面处理和修整，使膜层最终的膜厚达到高度均一性。

而在前后两道工序之间的排队等待时间内在膜层表面上形成自然氧化层，会影响前一工序后的膜层厚度的量测结果精度以及后一工序的膜层表面处理速率（例如刻蚀速率），进而会影响后一工序后的膜厚均一性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体器件的制造方法，能够改善待表面处理的薄膜表面上的自然氧化层对量测精度和后续表面处理的速率的影响，继而实现对待表面处理的薄膜的高精度表面处理。

为解决上述技术问题，本发明提供一种提高薄膜表面处理精度的方法，包括：

提供一形成有膜层结构的衬底，所述膜层结构包括形成在衬底上的待表面处理层以及形成在所述待表面处理层的表面上的自然氧化层；

去除预设厚度的膜层结构，以去除所述待表面处理层表面上的自然氧化层；

量测剩余的待表面处理层的膜厚，以确定后续对剩余的待表面处理层刻蚀修整的工艺参数；

根据所述工艺参数对剩余的待表面处理层进行表面处理，以获得符合要求的待表面处理层。

可选地，提供具有所述膜层结构的衬底的步骤包括：采用薄膜沉积机台在所述衬底上形成待表面处理层；将所述衬底从薄膜沉积机台中取出并暴露在一刻蚀机台前的空气环境中，以按序排队等待进入所述刻蚀机台，进而去除预设厚度的膜层结构，且在排队等待的过程中，暴露在空气中的待表面处理层与空气反应形成所述自然氧化层。

可选地，所述去除预设厚度的膜层结构的步骤和根据所述工艺参数刻蚀所述待表面处理层的步骤，在同一所述刻蚀机台上完成。

可选地，所述刻蚀机台为离子束刻蚀机台，通过所述刻蚀机台去除所述预设厚度的膜层结构时，所采用的刻蚀气体包括惰性气体、氮气和氢气中的至少一种。

可选地，在去除预设厚度的膜层结构之前，所述方法还包括：收集所述刻蚀机台刻蚀历史批次产品中的待表面处理层的相关数据，并分析所述相关数据，以得到所述预设厚度。

可选地，所述待表面处理层的材料包括氮化铝和/或氮化钛铝。

可选地，所述预设厚度为5nm~15nm。

可选地，采用激光和/或超声波量测技术量测所述待表面处理层的膜厚。

可选地，所述工艺参数包括待表面处理层的去除厚度、刻蚀时间、刻蚀压力、刻蚀温度中的至少一种。