[发明专利]一种高光刻胶选择比硅隔离深槽刻蚀方法及系统

说明书

本发明提供了一种高光刻胶选择比硅隔离深槽刻蚀方法及系统，采用合适的刻蚀/钝化阶段气体流量和时间，硅对光刻胶刻蚀选择比高(120：1)，在整个刻蚀过程中可以直接用光刻胶作为刻蚀掩模；采用高射频功率产生足够高的等离子体密度，实现快速刻蚀，刻蚀速率可达5um/min；采用快速实现刻蚀和钝化工艺切换时间和渐变的工艺参数来保证深槽的陡直度(90°±0.1°)，线条光滑。本发明直接用光刻胶作为刻蚀掩模，避免了在大于100微米深槽刻蚀中常规的金属掩模，既使得工艺过程变得简单，又不会对工艺腔室造成污染；其独特的刻蚀性能可以有效地实现台面高频晶体管硅隔离深槽结构。

技术领域

本发明涉及一种硅深隔离槽干法刻蚀方法，特别是采用“Bosch”工艺超过100微米硅深槽刻蚀的方法。

背景技术

在大于100微米硅深槽刻蚀中，由于要提高刻蚀选择比，一般采用金属作为刻蚀掩模，如中国专利公开号CN 92103289，名称为“硅的深槽刻蚀方法”中公开了采用Zr作为刻蚀掩模，不仅工艺较为复杂，而且掩模图形转移也会有一定的线条变形。

常规的“Bosch”工艺形成的侧壁起伏比较大，线条不光滑，刻蚀速率低，不超过2um/min[1]。100微米以上的深槽刻蚀时间长，而且随槽深度的增加，由于刻蚀等离子气体难以到达部，各向异性刻蚀效应降低，导致槽侧壁陡直性降低，形成碗状侧壁。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足之处，提供一种直接用光刻胶作掩模的陡直光滑硅深槽高速刻蚀方法，该方法使得150微米硅深槽刻蚀工艺简单，不污染工艺腔室，而且刻蚀速率高，工艺时间短，槽侧壁陡直，线条光滑，可有效地实现台面高频双极晶体管100微米以上的硅隔离深槽结构。

本发明的技术解决方案是：

一种高光刻胶选择比硅隔离深槽刻蚀方法，包括下列步骤：

(1)设置刻蚀阶段、钝化阶段的特定气体流量和时间，将硅对光刻胶刻蚀选择比提高到120：1，在整个刻蚀过程中直接用光刻胶作为刻蚀掩模；

(2)设置特定的射频功率，即线圈功率，从而产生足够高的等离子体密度，实现快速刻蚀，刻蚀速率5um/min；

(3)采用快速实现刻蚀和钝化工艺切换和渐变的工艺参数来保证深槽的陡直度且线条光滑，陡直度为90°±0.1°，渐变的工艺参数包括电极功率和工艺压力。

进一步的，所述步骤(1)中设置刻蚀阶段、钝化阶段的特定气体流量和时间，具体为：刻蚀阶段气体SF6流量为450sccm，时间为3.4s；钝化阶段气体C4F8流量为250sccm，时间为2.6s。

进一步的，步骤(2)中，刻蚀阶段的线圈功率为2500W，钝化阶段的线圈功率为2000W。

进一步的，所述步骤(3)中，采用快速实现刻蚀和钝化工艺切换，具体为：刻蚀时间为3.4s。钝化时间为2.6s。

进一步的，步骤(3)中渐变参数下，电极功率刻蚀阶段初始0.8s时间内为140W，其余2.6s时间内第一个工艺周期为30W，到第260工艺周期线性渐变为35W。

进一步的，步骤(3)中渐变参数下，电极功率钝化阶段第一个工艺周期为30W，到第260工艺周期线性渐变为35W。

进一步的，步骤(3)中渐变参数下，工艺压力在刻蚀阶段初始0.8s时间内为25mT，其余2.6s时间内第一个工艺周期为40mT，到第260工艺周期线性渐变为60mT。

进一步的，本发明还提出一种高光刻胶选择比硅隔离深槽刻蚀系统，包括：

气体流量和时间设定模块：设置刻蚀阶段、钝化阶段的特定气体流量和时间，将硅对光刻胶刻蚀选择比提高到120：1，在整个刻蚀过程中直接用光刻胶作为刻蚀掩模；