本發(fā)明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種深度負載可調的刻蝕方法。

背景技術：

在實際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要不同型號的刻蝕機對硅片進行相同工藝的溝槽刻蝕，以生產(chǎn)同一型號的產(chǎn)品，但是不同型刻蝕機生產(chǎn)出來的產(chǎn)品的深度負載效應不同，進而導致電學性能也存在差異，因此，為了滿足同一產(chǎn)品的電學性能的一致性，不同型刻蝕機生產(chǎn)出來的同一產(chǎn)品的深度負載效應需要具有一致性。

現(xiàn)有技術中的刻蝕方法包括硬掩膜主刻蝕步驟、硬掩膜過刻蝕步驟和淺溝槽刻蝕步驟，深度負載效應主要來自淺溝槽刻蝕步驟，硬掩膜刻蝕步驟所帶來的深度負載效應非常小，相對淺溝槽刻蝕步驟可以忽略不計。因此，現(xiàn)有技術中大多數(shù)通過調節(jié)淺溝槽刻蝕步驟的刻蝕條件來調節(jié)深度負載效應，但是該方法會導致刻蝕形貌改變，而在實際生產(chǎn)過程中，需要優(yōu)先考慮控制刻蝕形貌至最佳，然后再考慮調節(jié)深度負載效應，從而使得深度負載效應的調節(jié)范圍非常有限。

現(xiàn)有技術還提供了一種刻蝕方法，該刻蝕方法將在淺溝槽刻蝕進行到一定的深度后，選擇性地在大開口區(qū)域生長硅，然后再繼續(xù)進行淺溝槽刻蝕，從而實現(xiàn)對深度負載效應的調節(jié)。然而上述刻蝕方法雖然能夠改善深度負載效應，但是該方法不僅包括刻蝕工藝，而且還包括外延生長等工藝，導致該刻蝕方法的工藝繁雜，大大延長了加工生產(chǎn)周期，增加了生產(chǎn)成本，實際生產(chǎn)可行性不強。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種深度負載可調的刻蝕方法，能夠在不增加工藝的前提下，調節(jié)硅片的深度負載效應。

為解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提供了一種深度負載可調的刻蝕方法， 采用如下技術方案：

一種深度負載可調的刻蝕方法，包括硬掩膜刻蝕步驟、深度負載效應調節(jié)步驟和淺溝槽刻蝕步驟；

在所述硬掩膜刻蝕步驟中，對大開口處和小開口處的硬掩膜進行刻蝕，直至所述大開口處的硬掩膜完全去除，所述小開口處的硬掩膜部分殘留；

在所述深度負載效應調節(jié)步驟中，對所述小開口處的硬掩膜進行刻蝕，直至所述小開口處的硬掩膜完全去除，對所述大開口處的硅進行刻蝕，所述大開口處的刻蝕深度和所述小開口處的刻蝕深度之間的差異可調；

在所述淺溝槽刻蝕步驟中，對所述大開口處和所述小開口處的硅進行刻蝕。

可選地，所述硬掩膜刻蝕步驟包括主刻蝕步驟和預清除步驟，在所述預清除步驟中，將所述大開口處殘留的氧化膜層和殘留反應副產(chǎn)物去除；

所述深度負載效應調節(jié)步驟包括深度刻蝕步驟和后清除步驟，在所述深度刻蝕步驟中，對所述大開口處的硅進行刻蝕，刻蝕深度可調節(jié)；在所述后清除步驟中，刻蝕去除所述小開口處殘留的所述硬掩膜。

可選地，所述硬掩膜刻蝕步驟包括主刻蝕步驟和過刻蝕步驟；所述過刻蝕步驟中的過刻百分比小于20％；

所述深度負載效應調節(jié)步驟包括深度刻蝕步驟和后清除步驟，在所述深度刻蝕步驟中，對所述大開口處的硅進行刻蝕，刻蝕深度可調節(jié)；在所述后清除步驟中，刻蝕去除所述小開口處殘留的所述硬掩膜。

可選地，所述主刻蝕步驟的刻蝕條件為：上電極功率為400-1000W，下電極功率為100W-500W，刻蝕氣體壓力為3mt-10mt，主刻蝕氣體包括CF₄和CHF₃中的至少一種，輔刻蝕氣體包括O₂、Ar和He中的至少一種，每種主刻蝕氣體的流量為50-350sccm，O₂的流量為5-30sccm，He的流量為50-200sccm，其他每種輔刻蝕氣體的流量為10-150sccm，持續(xù)時間為10-50s。

進一步地，所述主刻蝕步驟的刻蝕條件為：上電極功率為800W，下電極功率為300W，刻蝕氣體壓力為5mt，主刻蝕氣體包括CF₄和CHF₃，輔刻蝕氣體包括O₂和He，CF₄的流量為90sccm，CHF₃的流量為10sccm，O₂的流量為8sccm，He的流量為180sccm，持續(xù)時間為40s。

可選地，所述預清除步驟和所述后清除步驟的條件為：上電極功率為100-800W，下電極功率為50W-500W，刻蝕氣體壓力為2mt-30mt，刻蝕氣體為CF₄，CF₄的流量為10-200sccm，持續(xù)時間小于等于20s。

進一步地，上電極功率為200W-500W，下電極功率為100W-200W，刻蝕氣體壓力為2mt-10mt，CF₄的流量為20-200sccm，持續(xù)時間小于等于10s。

進一步地，所述預清除步驟和所述后清除步驟的條件為：上電極功率為350W，下電極功率為100W，刻蝕氣體壓力為2mt，CF₄的流量為25sccm，持續(xù)時間為6s。

可選地，所述深度刻蝕步驟的刻蝕條件為：上電極功率為700-1200W，下電極功率為100W-200W，刻蝕氣體壓力為10mt-25mt，主刻蝕氣體為HBr，HBr的流量為300-500sccm，輔刻蝕氣體包括Cl₂、NF₃、SF₆、N₂、O₂和HeO₂中的至少一種，每種輔刻蝕氣體的流量均為5-50sccm，持續(xù)時間為5-20s。

進一步地，所述深度刻蝕步驟的刻蝕條件為：上電極功率為900W，下電極功率為200W，刻蝕氣體壓力為15mt，HBr的流量為400sccm，輔刻蝕氣體包括SF₆和N₂，SF₆的流量為10sccm，N₂的流量為20sccm，持續(xù)時間為80s。

可選地，所述淺溝槽刻蝕步驟的刻蝕條件為：上電極功率為700-1200W，下電極功率為100W-200W，刻蝕氣體壓力為10mt-25mt，主刻蝕氣體為HBr，HBr的流量為300-500sccm，輔刻蝕氣體包括Cl₂、NF₃、SF₆、N₂、O₂和HeO₂中的至少一種，每種輔刻蝕氣體的流量均為5-50sccm，持續(xù)時間為50-100s。

進一步地，所述淺溝槽刻蝕步驟的刻蝕條件為：上電極功率為900W，下電極功率為150W，刻蝕氣體壓力為15mt，主刻蝕氣體為HBr，HBr的流量為400sccm，輔刻蝕氣體包括SF₆和N₂，SF₆的流量為10sccm，N₂的流量為20sccm，持續(xù)時間為70s。

本發(fā)明實施例提供了一種深度負載可調的刻蝕方法，該深度負載可調的刻蝕方法包括硬掩膜刻蝕步驟、深度負載效應調節(jié)步驟和淺溝槽刻蝕步驟，由于在深度負載效應調節(jié)步驟中，對小開口處的硬掩膜進行刻蝕，直至小開口處的硬掩膜完全去除，對大開口處的硅進行刻蝕，大開口處的刻蝕深度和小開口處的刻蝕深度之間的差異可調，因此，能夠在不增加工藝的前提下，調節(jié)硅片的 深度負載效應，從而可以使不同型號的刻蝕機生產(chǎn)同一型號的產(chǎn)品時的深度負載效應盡可能一致，產(chǎn)品的電學性能一致。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例中的深度負載可調的刻蝕方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例中主刻蝕步驟結束后硅片的形貌示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中預清除步驟結束后硅片的形貌示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例中深度負載效應調節(jié)步驟結束后硅片的形貌示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例中后清除步驟結束后硅片的形貌示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例中淺溝槽刻蝕步驟結束后硅片的形貌示意圖。

附圖標記說明：

1—大開口； 2—小開口； 3—硬掩膜；

4—反應副產(chǎn)物； 5—硅。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例提供了一種深度負載可調的刻蝕方法，能夠在不增加工藝的前提下，調節(jié)硅片的深度負載效應。

具體地，如圖1所示，該刻蝕方法包括：

步驟S101、硬掩膜刻蝕步驟。

在硬掩膜刻蝕步驟中，對大開口處和小開口處的硬掩膜進行刻蝕，直至大開口處的硬掩膜完全去除，小開口處的硬掩膜部分殘留。

步驟S102、深度負載效應調節(jié)步驟。

在深度負載效應調節(jié)步驟中，對小開口處的硬掩膜進行刻蝕，直至小開口處的硬掩膜完全去除，對大開口處的硅進行刻蝕，大開口處的刻蝕深度和小開口處的刻蝕深度之間的差異可調。

步驟S103、淺溝槽刻蝕步驟。

在淺溝槽刻蝕步驟中，對大開口處和小開口處的硅進行刻蝕。

由于在深度負載效應調節(jié)步驟中，對小開口處的硬掩膜進行刻蝕，直至小開口處的硬掩膜完全去除，對大開口處的硅進行刻蝕，大開口處的刻蝕深度和小開口處的刻蝕深度之間的差異可調，因為隨著刻蝕時間的不同大開口處的刻蝕深度和小開口處的刻蝕深度之間的差異不同，比如，刻蝕10秒鐘時大開口處的刻蝕深度和小開口處的刻蝕深度之間的差異為H1，刻蝕9秒鐘時大開口處的刻蝕深度和小開口處的刻蝕深度之間的差異為H2，H1不等于H2，所以可通過控制刻蝕時間來調節(jié)大開口處的刻蝕深度和小開口處的刻蝕深度之間的差異。另外，并不局限于此，還可以通過通入不同的刻蝕氣體來調節(jié)大開口處的刻蝕深度和小開口處的刻蝕深度之間的差異。因此，在采用上述刻蝕方法對硅片進行刻蝕時，能夠在不增加工藝的前提下，調節(jié)硅片的深度負載效應，從而可以使不同型號的刻蝕機生產(chǎn)同一型號的產(chǎn)品時的深度負載效應盡可能一致，產(chǎn)品的電學性能一致，避免了加工生產(chǎn)周期的延長以及生產(chǎn)成本的增加，增強了實際生產(chǎn)可行性。

為了便于本領域技術人員理解，本發(fā)明實施例提供兩種具體的刻蝕方法，兩種具體的刻蝕方法的區(qū)別在于硬掩膜刻蝕步驟和深度負載效應調節(jié)步驟的具體工藝不同。

第一種刻蝕方法具體如下：

硬掩膜刻蝕步驟包括主刻蝕步驟和預清除步驟。

在主刻蝕步驟中，對大開口處和小開口處的硬掩膜進行刻蝕，硬掩膜包括氮化硅類硬掩膜和氧化硅類硬掩膜。主刻蝕步驟結束后，硅片的形貌如圖2所示，使得大開口1處有少量氧化膜層和反應副產(chǎn)物4殘留，小開口2處殘留的硬掩膜3較厚。其中，小開口2處殘留的硬掩膜3較厚的原因在于主刻蝕步驟 中的深度負載效應。

在預清除步驟中，將大開口1處殘留的氧化膜層和殘留的反應副產(chǎn)物4去除。預清除步驟結束后，硅片的形貌如圖3所示，大開口1處的氧化膜層和殘留的反應副產(chǎn)物4完全去除，小開口2處的硬掩膜3仍有殘留。

深度負載效應調節(jié)步驟包括深度刻蝕步驟和后清除步驟。

在深度刻蝕步驟中，由于大開口1處的硬掩膜3完全去除，從而可以對大開口1處的硅進行刻蝕，刻蝕深度可調節(jié)，而小開口2處部分殘留的硬掩膜3能夠防止小開口2處的硅5被刻蝕，從而可以通過調節(jié)大開口1處的刻蝕深度，對大開口1處的刻蝕深度和小開口2處的刻蝕深度之間的差異進行調節(jié)。示例性地，可以通過調節(jié)刻蝕過程持續(xù)時間或者刻蝕速率等工藝條件調節(jié)大開口1處的刻蝕深度。具體地，可以通過調節(jié)刻蝕氣體種類、刻蝕氣體流量或者上電極功率等工藝條件調節(jié)刻蝕速率。深度刻蝕步驟結束后，硅片的形貌如圖4所示，大開口1處的硅5被刻蝕，形成具有一定深度的溝槽，小開口2處仍有硬掩膜3殘留。

需要說明的是，為了簡化深度負載可調的刻蝕方法，上述深度刻蝕步驟中的刻蝕條件可以與淺溝槽刻蝕步驟中的刻蝕條件相同，但為了避免硅片的深度負載效應過大而超出允許范圍，深度刻蝕步驟的持續(xù)時間較短。

在后清除步驟中，刻蝕去除小開口2處殘留的硬掩膜3。后清除步驟結束后，硅片的形貌如圖5所示，小開口2處的殘留的硬掩膜3完全去除，硅5暴露出來。此步驟中，可采用對硅5選擇比高的刻蝕氣體，從而能夠防止大開口1處的硅5被刻蝕。

在淺溝槽刻蝕步驟中，對大開口1處和小開口2處的硅5進行刻蝕。淺溝槽刻蝕步驟結束后，硅片的形貌如圖6所示，在大開口1處和小開口2處均形成具有一定深度的溝槽。由于經(jīng)過了深度負載效應調節(jié)步驟，從而使得大開口1處的刻蝕深度和小開口2處的刻蝕深度之間的差異可調節(jié)，即實現(xiàn)對硅片的深度負載效應的調節(jié)。

進一步地，為了便于本領域技術人員實施，本發(fā)明實施例提供了以上所述步驟的具體工藝條件：

可選地，主刻蝕步驟的刻蝕條件為：上電極功率為400-1000W，下電極功率為100W-500W，刻蝕氣體壓力為3mt-10mt，主刻蝕氣體包括CF₄和CHF₃中的至少一種，輔刻蝕氣體包括O₂、Ar和He中的至少一種，每種主刻蝕氣體的流量為50-350sccm，O₂的流量為5-30sccm，He的流量為50-200sccm，其他每種輔刻蝕氣體的流量為10-150sccm，持續(xù)時間為10-50s。

可選地，預清除步驟和后清除步驟的條件為：上電極功率為100-800W，下電極功率為50W-500W，刻蝕氣體壓力為2mt-30mt，刻蝕氣體為CF₄，CF₄的流量為10-200sccm，持續(xù)時間小于等于20s。

優(yōu)選地，上電極功率為200W-500W，下電極功率為100W-200W，刻蝕氣體壓力為2mt-10mt，CF₄的流量為20-200sccm，持續(xù)時間小于等于10s。

可選地，深度刻蝕步驟的刻蝕條件可以為：上電極功率為700-1200W，下電極功率為100W-200W，刻蝕氣體壓力為10mt-25mt，主刻蝕氣體為HBr，HBr的流量為300-500sccm，輔刻蝕氣體包括Cl₂、NF₃、SF₆、N₂、O₂和HeO₂中的至少一種，每種輔刻蝕氣體的流量均為5-50sccm，持續(xù)時間為5-20s。

可選地，淺溝槽刻蝕步驟的刻蝕條件可以為：上電極功率為700-1200W，下電極功率為100W-200W，刻蝕氣體壓力為10mt-25mt，主刻蝕氣體為HBr，HBr的流量為300-500sccm，輔刻蝕氣體包括Cl₂、NF₃、SF₆、N₂、O₂和HeO₂中的至少一種，每種輔刻蝕氣體的流量均為5-50sccm，持續(xù)時間為50-100s。

進一步地，本發(fā)明實施例還提供了一種最具體的深度負載可調的刻蝕方法，該刻蝕方法中，主刻蝕步驟的刻蝕條件為：上電極功率為800W，下電極功率為300W，刻蝕氣體壓力為5mt，主刻蝕氣體包括CF₄和CHF₃，輔刻蝕氣體包括O₂和He，CF₄的流量為90sccm，CHF₃的流量為10sccm，O₂的流量為8sccm，He的流量為180sccm，持續(xù)時間為40s。

預清除步驟和后清除步驟的條件為：上電極功率為350W，下電極功率為100W，刻蝕氣體壓力為2mt，刻蝕氣體為CF₄，CF₄的流量為25sccm，持續(xù)時間為6s。

深度刻蝕步驟的刻蝕條件為：上電極功率為900W，下電極功率為200W，刻蝕氣體壓力為15mt，主刻蝕氣體為HBr，HBr的流量為400sccm，輔刻蝕氣 體包括SF₆和N₂，SF₆的流量為10sccm，N₂的流量為20sccm，持續(xù)時間為80s。

淺溝槽刻蝕步驟的刻蝕條件為：上電極功率為900W，下電極功率為150W，刻蝕氣體壓力為15mt，主刻蝕氣體為HBr，HBr的流量為400sccm，輔刻蝕氣體包括SF₆和N₂，SF₆的流量為10sccm，N₂的流量為20sccm，持續(xù)時間為70s。

第二種刻蝕方法具體如下：

硬掩膜刻蝕步驟包括主刻蝕步驟和過刻蝕步驟。

在主刻蝕步驟中，對大開口1處和小開口2處的硬掩膜3進行刻蝕。主刻蝕步驟結束后，大開口1處和小開口2處的硬掩膜3均有殘留，其中，小開口2處殘留的硬掩膜3較厚。

在過刻蝕步驟中，對大開口1處和小開口2處殘留的硬掩膜3進行過刻蝕。在過刻蝕步驟中，通過控制對小開口2處殘留的硬掩膜3的刻蝕時間來調節(jié)深度負載效應。具體地，對小開口2處的硬掩膜3進行的過刻百分比小于20％，從而使得過刻蝕步驟結束后，大開口1處殘留的硬掩膜3完全去除，小開口2處殘留的硬掩膜3仍有殘留。

深度負載效應調節(jié)步驟包括深度刻蝕步驟和后清除步驟。在深度刻蝕步驟中，對大開口1處的硅5進行刻蝕，刻蝕深度可調節(jié)；在后清除步驟中，刻蝕去除小開口2處殘留的硬掩膜3。

在淺溝槽刻蝕步驟中，對大開口1處和小開口2處的硅5進行刻蝕。

本發(fā)明實施例提供了一種深度負載可調的刻蝕方法，該深度負載可調的刻蝕方法包括硬掩膜刻蝕步驟、深度負載效應調節(jié)步驟和淺溝槽刻蝕步驟，由于在深度負載效應調節(jié)步驟中，對小開口處的硬掩膜進行刻蝕，直至小開口處的硬掩膜完全去除，對大開口處的硅進行刻蝕，大開口處的刻蝕深度和小開口處的刻蝕深度之間的差異可調，因此，能夠在不增加工藝的前提下，調節(jié)硅片的深度負載效應，從而可以使不同型號的刻蝕機生產(chǎn)同一型號的產(chǎn)品時的深度負載效應盡可能一致，產(chǎn)品的電學性能一致。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應 以所述權利要求的保護范圍為準。