CN109273358A - 晶圆的侧墙刻蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种晶圆的侧墙刻蚀方法，涉及半导体集成电路制造技术，包括侧墙主刻蚀工艺和晶边处理工艺，所述晶边处理工艺为对晶圆边缘进行工艺操作，以补偿晶圆侧墙主刻蚀工艺中晶圆边缘与晶圆中心刻蚀速率不同的缺陷，而提高侧墙面内均一性，进而提高晶圆整体均一性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，尤其涉及一种晶圆的侧墙刻蚀方法。
背景技术
在半导体集成电路制造技术中，晶圆侧墙(spacer)刻蚀是关键步骤之一。随着集成电路技术的发展，半导体器件性能对侧墙面内均一性(spacer uniformity)的敏感性和要求也进一步提高。
然而，晶圆的侧墙刻蚀是对温度敏感的刻蚀工艺，温度是影响侧墙面内均一性的最主要因素，但目前刻蚀机台(如，chamber ESC dual-zone/4-zone)的控温***对晶圆边缘的控制性较差，导致边缘侧墙的厚度控制非常困难，也即，侧墙面内刻蚀的速率不一致，这种差异性是侧墙面内均一性较差，进而导致晶圆整体均一性较差的主要原因。图1a为现有技术中晶圆的侧墙刻蚀后晶圆厚度分布示意图，图1b为现有技术中晶圆的侧墙刻蚀后晶圆厚度坐标图，如图1a和1b所示，晶圆的厚度呈中心薄、边缘厚的分布，导致晶圆面内均一性较差。
因此，在半导体集成电路制造技术中，急需一种晶圆的侧墙刻蚀方法，以提高侧墙面内均一性，进而提高晶圆整体均一性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆的侧墙刻蚀方法，该晶圆的侧墙刻蚀方法包括侧墙主刻蚀工艺和晶边处理工艺。
更进一步地，所述晶边处理工艺为对晶圆边缘进行工艺操作。
更进一步地，所述晶边处理工艺为对晶圆边缘进行辅助刻蚀工艺。
更进一步地，所述晶圆的侧墙刻蚀方法依次包括以下步骤：侧墙沉积工艺，形成侧墙沉积层；对晶圆边缘进行辅助刻蚀工艺，使晶圆边缘厚度变薄；以及，进行侧墙主刻蚀工艺。
更进一步地，所述晶圆的侧墙刻蚀方法依次包括以下步骤：侧墙沉积工艺，形成侧墙沉积层；进行侧墙主刻蚀工艺；以及，对晶圆边缘进行辅助刻蚀工艺，使晶圆边缘厚度变薄。
更进一步地，所述辅助刻蚀工艺为采用含氟类刻蚀气体对晶圆边缘进行刻蚀。
更进一步地，所述辅助刻蚀工艺的刻蚀范围为5A～1000A。
更进一步地，所述晶边处理工艺为聚合物沉积工艺。
更进一步地，所述晶圆的侧墙刻蚀方法依次包括以下步骤：侧墙沉积工艺，形成侧墙沉积层；在晶圆边缘进行聚合物沉积工艺；以及，进行侧墙主刻蚀工艺。
更进一步地，所述聚合物沉积工艺中沉积的气体为重聚合物气体。
更进一步地，所述聚合物沉积工艺沉积的厚度范围为0A～500A。
更进一步地，所述侧墙边缘为氮化硅材料，所述晶边处理工艺为氧化工艺。
更进一步地，晶圆的侧墙刻蚀方法依次包括以下步骤：侧墙沉积工艺，形成侧墙沉积层；对晶圆边缘进行氧化工艺；以及，进行侧墙主刻蚀工艺。
更进一步地，所述氧化工艺为采用富氧类刻蚀气体将晶圆边缘的氮化硅材料氧化形成一层氧化膜。
更进一步地，所述氧化工艺形成的氧化膜的厚度范围为0A～100A。
在本发明一实施例中，提供的晶圆的侧墙刻蚀方法，通过在晶圆的侧墙刻蚀工艺中增加晶边处理工艺，补偿了晶圆上图形分布不均以及因刻蚀机台等原因而引起的晶圆边缘与晶圆中心刻蚀速率不同的问题，达到提高侧墙面内均一性，进而提高晶圆整体均一性的目的。
附图说明
图1a为现有技术中晶圆的侧墙刻蚀后晶圆厚度分布示意图。
图1b为现有技术中晶圆的侧墙刻蚀后晶圆厚度坐标图。
图2a为本发明一实施例的晶圆的侧墙刻蚀后晶圆厚度分布示意图。
图2b为本发明一实施例的晶圆的侧墙刻蚀后晶圆厚度坐标图。
图3为一实施例的晶圆示意图。
图4为本发明第一实施例的晶圆的侧墙刻蚀流程图。
图5为本发明第二实施例的晶圆的侧墙刻蚀流程图。
图6为本发明第三实施例的晶圆的侧墙刻蚀流程图。
图7为本发明第四实施例的晶圆的侧墙刻蚀流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一实施例中，提供一种晶圆的侧墙刻蚀方法，该晶圆的侧墙刻蚀方法包括侧墙主刻蚀工艺和晶边处理工艺。所述晶边处理工艺为对晶圆边缘进行工艺操作，以补偿晶圆侧墙主刻蚀工艺中晶圆边缘与晶圆中心刻蚀速率不同的缺陷，而提高侧墙面内均一性，进而提高晶圆整体均一性。采用本申请提供的晶圆的侧墙刻蚀方法，如图2a为本发明一实施例的晶圆的侧墙刻蚀后晶圆厚度分布示意图，如图2b为本发明一实施例的晶圆的侧墙刻蚀后晶圆厚度坐标图，如图2所示，晶圆中心与晶圆边缘厚度分布一致，侧墙面内均一性较好，且晶圆面内均一性较好。
请参阅图3，图3为一实施例的晶圆示意图。如图3所示，目前的刻蚀机台的控温***对晶圆边缘的控制性较差，导致晶圆100的边缘110与中心120部分的刻蚀速率不一致，如晶圆边缘110的刻蚀速率大于晶圆中心120的刻蚀速率，或晶圆中心120的刻蚀速率大于晶圆边缘110的刻蚀速率，而引起侧墙面内均一性较差的问题。
对于晶圆中心120的刻蚀速率大于晶圆边缘110的刻蚀速率的情形，所述晶边处理工艺为对晶圆边缘110进行辅助刻蚀工艺。
具体的，在本发明第一实施例中，请参阅图4，图4为本发明第一实施例的晶圆的侧墙刻蚀流程图。如图4所示，晶圆的侧墙刻蚀方法依次包括以下步骤：侧墙沉积工艺，形成侧墙沉积层；对晶圆边缘进行辅助刻蚀工艺，使晶圆边缘厚度变薄；以及，进行侧墙主刻蚀工艺。
具体的，在本发明第二实施例中，请参阅图5，图5为本发明第二实施例的晶圆的侧墙刻蚀流程图。如图5所示，晶圆的侧墙刻蚀方法依次包括以下步骤：侧墙沉积工艺，形成侧墙沉积层；进行侧墙主刻蚀工艺；以及，对晶圆边缘进行辅助刻蚀工艺，使晶圆边缘厚度变薄。
所述第一实施例及所述第二实施例中的辅助刻蚀工艺为采用含氟类刻蚀气体对晶圆边缘进行刻蚀，如，采用CF4、SF6或CHF3等刻蚀气体对晶圆边缘进行刻蚀。其刻蚀的厚度可根据侧墙主刻蚀工艺导致的晶圆边缘与晶圆中心部分的厚度差异而调整，在本发明一实施例中，辅助刻蚀工艺的刻蚀范围为5A～1000A。
所述第一实施例及所述第二实施例中的各步骤依次操作，也即在第一实施例中，在侧墙主刻蚀工艺之前进行辅助刻蚀工艺，以补偿晶圆边缘与晶圆中心部分的刻蚀速率不一致的问题；在第二实施例中，在侧墙主刻蚀工艺之后进行辅助刻蚀工艺，以补偿晶圆边缘与晶圆中心部分的刻蚀速率不一致的问题。当然，可以理解在上述各步骤之间可以根据实际产品或生产工艺的需求添加其它工艺，本发明对此并不做限定。
通常的，第一实施例及所述第二实施例中提到的晶圆，所述晶圆上的图形为凹形分布图形，即晶圆中心120部分的图形较薄，晶圆边缘110部分的图形较厚，采用第一实施例及所述第二实施例中辅助刻蚀工艺，将晶圆边缘厚度变薄，补偿了晶圆中心120与晶圆边缘110厚度差异以及晶圆边缘与晶圆中心部分的刻蚀速率不一致而引起的侧墙主刻蚀工艺后晶圆边缘与晶圆中心部分的厚度差异，达到提高侧墙面内均一性，进而提高晶圆整体均一性的目的。
对于晶圆边缘110的刻蚀速率大于晶圆中心120的刻蚀速率的情形，所述晶边处理工艺为聚合物沉积(polymer deposition)工艺。具体的，请参阅图6，图6为本发明第三实施例的晶圆的侧墙刻蚀流程图。如图6所示，晶圆的侧墙刻蚀方法依次包括以下步骤：侧墙沉积工艺，形成侧墙沉积层；在晶圆边缘进行聚合物沉积工艺；以及，进行侧墙主刻蚀工艺。
具体的，所述第三实施例中，通过聚合物沉积工艺在晶圆边缘110沉积一层保护膜，从而补偿晶圆边缘刻蚀速率大于晶圆中心部分的刻蚀的速率的问题。在本发明一实施例中，聚合物沉积工艺中沉积的气体为重聚合物气体，如CH4等。其沉积的厚度可根据侧墙主刻蚀工艺导致的晶圆边缘与晶圆中心部分的厚度差异而调整，在本发明一实施例中，聚合物沉积工艺沉积的厚度范围为0A～500A。
当然，可以理解在上述各步骤之间可以根据实际产品或生产工艺的需求添加其它工艺，本发明对此并不做限定。
对于晶圆边缘110的刻蚀速率大于晶圆中心120的刻蚀速率，所述侧墙边缘为氮化硅(SiN)材料的情形，所述晶边处理工艺为氧化工艺。具体的，请参阅图7，图7为本发明第四实施例的晶圆的侧墙刻蚀流程图。如图7所示，晶圆的侧墙刻蚀方法依次包括以下步骤：侧墙沉积工艺，形成侧墙沉积层；对晶圆边缘进行氧化工艺；以及，进行侧墙主刻蚀工艺。
具体的，所述第四实施例中，采用富氧类刻蚀气体将晶圆边缘110的氮化硅(SiN)材料氧化形成一层氧化膜，从而减小晶圆边缘的刻蚀速率，补偿晶圆边缘刻蚀速率大于晶圆中心部分的刻蚀的速率的问题。在本发明一实施例中，氧化工艺中采用的氧化气体主要为含氧气体，如O2或SO2等。其氧化的厚度可根据侧墙主刻蚀工艺导致的晶圆边缘与晶圆中心部分的厚度差异而调整，在本发明一实施例中，氧化工艺形成的氧化膜的厚度范围为0A～100A。
当然，可以理解在上述各步骤之间可以根据实际产品或生产工艺的需求添加其它工艺，本发明对此并不做限定。
通常的，第三实施例及所述第四实施例中提到的晶圆，所述晶圆上的图形为凸形分布图形，即晶圆中心120部分的图形较厚，晶圆边缘110部分的图形较薄，采用第三实施例及所述第四实施例中晶圆处理工艺，降低晶圆边缘的刻蚀速率，补偿了晶圆上图形分布不均以及因刻蚀机台等原因而引起的晶圆边缘与晶圆中心刻蚀速率不同的问题，达到提高侧墙面内均一性，进而提高晶圆整体均一性的目的。
如此，在本发明一实施例中，通过在晶圆的侧墙刻蚀工艺中增加晶边处理工艺，补偿了晶圆上图形分布不均以及因刻蚀机台等原因而引起的晶圆边缘与晶圆中心刻蚀速率不同的问题，达到提高侧墙面内均一性，进而提高晶圆整体均一性的目的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (15)
1.一种晶圆的侧墙刻蚀方法，其特征在于，包括侧墙主刻蚀工艺和晶边处理工艺。
2.根据权利要求1所述的晶圆的侧墙刻蚀方法，其特征在于，所述晶边处理工艺为对晶圆边缘进行工艺操作。
3.根据权利要求1所述的晶圆的侧墙刻蚀方法，其特征在于，所述晶边处理工艺为对晶圆边缘进行辅助刻蚀工艺。
4.根据权利要求3所述的晶圆的侧墙刻蚀方法，其特征在于，所述晶圆的侧墙刻蚀方法依次包括以下步骤：侧墙沉积工艺，形成侧墙沉积层；对晶圆边缘进行辅助刻蚀工艺，使晶圆边缘厚度变薄；以及，进行侧墙主刻蚀工艺。
5.根据权利要求3所述的晶圆的侧墙刻蚀方法，其特征在于，所述晶圆的侧墙刻蚀方法依次包括以下步骤：侧墙沉积工艺，形成侧墙沉积层；进行侧墙主刻蚀工艺；以及，对晶圆边缘进行辅助刻蚀工艺，使晶圆边缘厚度变薄。
6.根据权利要求4或5任一项所述的晶圆的侧墙刻蚀方法，其特征在于，所述辅助刻蚀工艺为采用含氟类刻蚀气体对晶圆边缘进行刻蚀。
7.根据权利要求4或5任一项所述的晶圆的侧墙刻蚀方法，其特征在于，所述辅助刻蚀工艺的刻蚀范围为5A～1000A。
8.根据权利要求1所述的晶圆的侧墙刻蚀方法，其特征在于，所述晶边处理工艺为聚合物沉积工艺。
9.根据权利要求8所述的晶圆的侧墙刻蚀方法，其特征在于，所述晶圆的侧墙刻蚀方法依次包括以下步骤：侧墙沉积工艺，形成侧墙沉积层；在晶圆边缘进行聚合物沉积工艺；以及，进行侧墙主刻蚀工艺。
10.根据权利要求9所述的晶圆的侧墙刻蚀方法，其特征在于，所述聚合物沉积工艺中沉积的气体为重聚合物气体。
11.根据权利要求9所述的晶圆的侧墙刻蚀方法，其特征在于，所述聚合物沉积工艺沉积的厚度范围为0A～500A。
12.根据权利要求1所述的晶圆的侧墙刻蚀方法，其特征在于，所述侧墙边缘为氮化硅材料，所述晶边处理工艺为氧化工艺。
13.根据权利要求12所述的晶圆的侧墙刻蚀方法，其特征在于，晶圆的侧墙刻蚀方法依次包括以下步骤：侧墙沉积工艺，形成侧墙沉积层；对晶圆边缘进行氧化工艺；以及，进行侧墙主刻蚀工艺。
14.根据权利要求13所述的晶圆的侧墙刻蚀方法，其特征在于，所述氧化工艺为采用富氧类刻蚀气体将晶圆边缘的氮化硅材料氧化形成一层氧化膜。
15.根据权利要求14所述的晶圆的侧墙刻蚀方法，其特征在于，所述氧化工艺形成的氧化膜的厚度范围为0A～100A。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190125 |