[发明专利]一种利用高纯电子级六氟丁二烯的半导体器件蚀刻方法

说明书

本发明涉及半导体器件领域，公开了一种利用高纯电子级六氟丁二烯的半导体器件蚀刻方法，包括以下步骤：将聚丙烯酰胺交联网络接枝到C型硅胶的孔壁上，制得吸水量响应型硅胶；对六氟丁二烯原料气依次进行吸水量响应型硅胶吸附除杂、轻组分精馏、重组分精馏后，获得高纯电子级六氟丁二烯；在半导体基底上形成绝缘层，在绝缘层上形成图案化掩模层，使含有高纯电子级六氟丁二烯的蚀刻气体形成等离子体后，利用等离子体对绝缘层进行干蚀刻。本发明所采用的吸水量响应型硅胶能利用孔内交联网络的吸水溶胀特性，使吸附初期和后期均具有较高的吸水速率，从而降低高纯电子级六氟丁二烯中的水含量，防止其在蚀刻后对半导体器件的性能造成影响。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，尤其涉及一种利用高纯电子级六氟丁二烯的半导体器件蚀刻方法。

背景技术

半导体集成电路的制造需要在晶圆上做出极细微尺寸的图案。而这些图案最主要的形成方式，是使用蚀刻技术将微影技术所产生的光阻图形（包括线、面、孔洞等），以湿蚀刻或干蚀刻的方式，准确无误地移转到薄膜上，以定义出整个集成电路所需的复杂结构。湿蚀刻是在强酸作用下进行的各向同性蚀刻反应，易蚀刻被掩模覆盖的部分；相比之下，采用腐蚀性气体或等离子体离子的干蚀刻利用气体分子或其产生的离子自由基，对晶圆上的材质同时进行物理式撞击溅蚀及化学反应，来移除欲蚀刻的部份，可以在晶体表面实现垂直方向的各向异性蚀刻。因此，随着半导体元件的尺寸愈做愈小，干蚀刻更能满足高精度精细的蚀刻需求。

目前，全世界的蚀刻气体产业都在飞速的向前发展，其中含氟电子气体大约占全球市场30%的销售额。与四氟化碳、六氟乙烷、八氟丙烷等含氟蚀刻气体相比，六氟丁二烯在等离子介质蚀刻中表现出高选择性和高深宽比；并且，六氟丁二烯中碳原子和氟原子的数量比最高，电离后产生的CF⁺较多，使得蚀刻过程中，既可以使材料表面快速形成一种密度较低、厚度较薄的氟碳聚合物保护膜，又具有适中的蚀刻强度，在适合的工艺条件下可以实现近乎垂直的蚀刻，使蚀刻后可以形成孔径在0.1μm以内的小孔，从而达到优越的各向异性蚀刻效果。此外，六氟丁二烯在大气中降解速度快，温室效应相对较小。因此，六氟丁二烯被誉为是全球迄今为止最理想的含氟蚀刻气体之一。

众所周知，电子级工业气体必须“超纯”和“超净”，其杂质含量控制在10^-6级别，甚至10^-9级别。然现如今，受限于电子级六氟丁二烯气体的纯化技术以及发达国家对六氟丁二烯产品造成的技术垄断，我国下游半导体企业依然大部分使用进口产品。因此，研发六氟丁二烯纯化技术有着巨大的发展潜力及商业价值，未来的应用前景不可估量。在现有技术中，常采用吸附除杂、精馏的方法对六氟丁二烯原料气进行纯化，由于六氟丁二烯原料气中的水分含量较低，而相较于硅胶和吸附树脂而言，分子筛在低湿度下具有较好的除水性能，因此，通常采用分子筛对原料气进行吸附除杂（例如专利CN107032949B），但同时，分子筛中存在酸性中心，会造成六氟丁二烯重排生成其同分异构体六氟丁炔，影响六氟丁二烯气体的纯度和得率；而硅胶和吸附树脂中虽然不存在酸性中心，但其在低湿度下的除水性能较差，采用其作为吸附剂同样无法获得高纯度电子级六氟丁二烯气体。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用高纯电子级六氟丁二烯的半导体器件蚀刻方法。本发明采用孔壁上接枝有聚丙烯酰胺交联网络的硅胶对六氟丁二烯原料气进行吸附除杂，能利用交联网络的吸水溶胀特性，使吸水量响应型硅胶在吸附初期和后期均具有较高的吸水速率，从而降低高纯电子级六氟丁二烯中的水含量，防止其在蚀刻后对半导体器件的性能造成影响。

本发明的具体技术方案为：

一种利用高纯电子级六氟丁二烯的半导体器件蚀刻方法，包括以下步骤：

（1）制备吸水量响应型硅胶：

（1.1）将氨基硅烷偶联剂加入甲苯中，制成偶联剂溶液；将C型硅胶置于密闭容器中，进行抽真空处理后，加入偶联剂溶液浸没硅胶，进行加压处理后，将硅胶取出并吸去表面的偶联剂溶液，在90~100℃下静置5~6h，获得氨基硅胶；