專利名稱：提高多晶硅薄膜關(guān)鍵尺寸均勻度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造技術(shù)，尤其涉及提高多晶硅薄膜關(guān)鍵尺寸均勻度的方法。
背景技術(shù)：
目前，集成電路技術(shù)已經(jīng)進入超大規(guī)模集成電路時代，隨著集成電路的工藝尺 寸向65納米乃至更精細的結(jié)構(gòu)發(fā)展，對于從晶圓加工到各種后續(xù)處理工藝都提出了更 高更細致的技術(shù)要求。其中，晶圓的多晶硅薄膜(Poly)的關(guān)鍵尺寸均勻度(Critical Dimensional Uniformity, CDU)正日益成為Poly刻蝕(Etch)過程中的重要參數(shù)，所述的 關(guān)鍵尺寸是否均勻，會在很大程度上影響最終得到的門電路的工作性能，因此各集成電路 制造工藝商都在努力尋找提高CDU的方法。 現(xiàn)有技術(shù)中進行Poly Etch時的裝置示意圖如圖l所示，為了便于說明，此處將不 相關(guān)的各種設備全部略去，則圖1中至少包括晶圓，晶圓托盤和反應腔(Chamber);所述晶 圓放置于晶圓托盤之上；目前業(yè)界通常使用的一般為12英寸(大約30cm)的晶圓，chamber 為高度大約為10 15cm的圓柱體，頂部為透明的石英玻璃構(gòu)成的頂蓋，整個chamber扣置 在放置有晶圓的晶圓托盤上，形成一個密封的扁平狀的圓柱體； 在進行Poly Etch的過程中，由于chamber內(nèi)進行Etch的等離子體氣體(Plasma) 具有很高的能量，因此chamber側(cè)壁表層上的各種粒子也會獲得較高能量，部分粒子的能 量大到足以脫離chamber側(cè)壁的表面而成為自由粒子(chamber頂部的石英玻璃由于其晶 格結(jié)合力較強，因此不會發(fā)生這種粒子"逃逸"現(xiàn)象)；這些自由粒子擴散到chamber當中 與用于Etch的氣體混合后，會在對晶圓的Etch過程中隨著Etch氣體附著在晶圓表面而形 成表面污染。當半導體工藝尺寸較大時，這些污染粒子相比于門電路尺寸而言較小，其對于 CDU的影響可以忽略不計，故對于門電路性能的影響較?。坏S著半導體制程工藝尺寸的 不斷縮小，這種污染粒子對于65nm及以下工藝的晶圓加工而言，其尺寸已經(jīng)大到無法忽略 不計，其對于CDU及門電路性能的影響越來越大； 此外，在進行Poly Etch的過程中，由于所述晶圓是完全"浸泡"在用于Etch的 等離子體氣體當中的，因此在晶圓的邊緣位置，所述的Etch氣體會在豎直和水平兩個方向 對所述薄膜進行Etch(如圖1中所示豎直和水平方向的實線箭頭所示)，而在遠離晶圓邊 緣的位置(即比較靠近晶圓中心的位置)，所述的Etch氣體則只是在豎直方向?qū)λ霰?膜進行Etch(如圖1中所示豎直方向的虛線箭頭所示)；顯然，在晶圓邊緣的各向同性的 Etch速度會大大高于晶圓中心位置的各向異性的Etch速度，從而造成晶圓邊緣的關(guān)鍵尺 寸(Critical Dimension, CD)相比于晶圓中心位置偏小，從而影響到整個晶圓的CDU。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供提高多晶硅薄膜關(guān)鍵尺寸均勻度的方法，能夠提高多晶硅薄膜關(guān)鍵尺 寸的均勻度。
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為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的 提高多晶硅薄膜關(guān)鍵尺寸均勻度的方法，用于將晶圓置于反應腔中進行多晶硅薄 膜刻蝕，其特征在于，該方法包括 對晶圓進行多晶硅薄膜刻蝕前，利用化學氣相沉積的方法在反應腔側(cè)壁上生成 Si02Cl4。所述對晶圓進行多晶硅薄膜刻蝕的方法包括 所述Si02Cl4與用于刻蝕的HBr和He02的混合等離子體反應釋放出氧原子，所述 氧原子將晶圓側(cè)面邊緣的硅氧化生成二氧化硅，所述混合等離子體在豎直方向?qū)A進行 刻蝕。 所述在反應腔側(cè)壁上生成Si02Cl4的方法包括 利用SiCl4與02進行反應得到所述Si02Cl4并沉積到反應腔側(cè)壁上。
所述對該晶圓進行多晶硅薄膜刻蝕之后，該方法進一步包括 對所述晶圓的多晶硅薄膜刻蝕結(jié)束后，移除所述晶圓，然后清除反應腔側(cè)壁上的
所述Si02Cl4與Etch氣體反應的生成物以及反應腔側(cè)壁上殘留的Si02Cl4。 所述清除反應腔側(cè)壁上的所述Si(^Cl4與Etch氣體反應的生成物以及反應腔側(cè)壁
上殘留的Si(^Cl4的方法包括 通入氟化氮和氦氣的混和氣體進行干法刻蝕，將所述Si02Cl4與Etch氣體反應的 生成物以及反應腔側(cè)壁上殘留的Si02Cl4清除。 由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明實施例的這種提高多晶硅薄膜關(guān)鍵尺寸均勻度的 方法，每次在對晶圓加工前預先在反應室的側(cè)壁上沉積一層物質(zhì)，能夠有效防止污染粒子 對晶圓的表面污染，并且，利用該物質(zhì)與刻蝕氣體反應釋放出的氧原子與晶圓邊緣的硅進 行反應生成氧化物，降低了刻蝕氣體對于晶圓邊緣各向同性的腐蝕，從而能夠有效提高多 晶硅薄膜關(guān)鍵尺寸的均勻度，且該方法實現(xiàn)簡單成本低廉。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中進行Poly Etch的裝置結(jié)構(gòu)及原理示意圖。 圖2為本發(fā)明實施例中提高Poly CDU的方法流程示意圖。 圖3為本發(fā)明實施例中所述提高Poly CDU方法的作用原理示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對 本發(fā)明進一步詳細說明。 本發(fā)明實施例提出的提高多晶硅薄膜關(guān)鍵尺寸均勻度的方法，其流程如圖2所 示，其中包括 步驟201 :在對晶圓進行Poly Etch前，利用化學氣相沉積(ChemicalVapor D印osition， CVD)的方法在chamber側(cè)壁上生成Si02Cl4 ; 所述生成Si02Cl4的方法包括利用四氯化硅(SiCl4)與氧氣(02)進行反應得到 所述Si02Cl4并沉積到chamber側(cè)壁上；具體對chamber側(cè)壁進行CVD的操作方法可以采用 各種現(xiàn)有技術(shù)，且與本發(fā)明并無直接關(guān)系，此處不再贅述。
步驟202 :對所述晶圓進行Poly Etch ; 此步驟中對晶圓進行Poly Etch的方法可以采用各種現(xiàn)有的Etch方法，本發(fā)明并 未對該步驟作出修改，故此處不再展開說明； 在步驟202對晶圓進行Poly Etch的過程中，晶圓置于chamber當中。 一方面，由 于chamber的側(cè)壁覆蓋了一層Si02Cl4，這層Si02Cl4能夠阻擋chamber側(cè)壁上的各種污染粒 子擴散到chamber當中與Etch氣體混合，從而能夠有效防止污染粒子對晶圓的表面污染；
另一方面，chamber側(cè)壁的Si02Cl4會與Etch氣體(通常為HBr/He02)發(fā)生反應并 釋放出氧原子，所述氧原子與晶圓邊緣的硅進一步發(fā)生反應生成二氧化硅(Si0》，則生成 的Si(^在晶圓的邊緣區(qū)域形成一層"保護層"，該保護層發(fā)揮作用的原理可以通過圖3進行 說明，圖3所示為所述多晶硅薄膜在豎直方向的剖面圖，設其厚度為T :
當采用本發(fā)明實施例提供的處理方法時，由于所述晶圓邊緣位置的多晶硅上形成 了一層Si02的保護層(如圖3中陰影部分所示)——該保護層能夠避免Etch氣體在水平 方向?qū)λ霰∧み吘壍腅tch。因此，在晶圓邊緣位置，Etch氣體無法再從水平方向?qū)λ?薄膜進行Etch，從而Etch氣體對整個晶圓只能夠在豎直方向進行Etch，因此有效地提高了 晶圓邊緣的CD，從而提高了整個晶圓的CDU。 需要特別說明的是，根據(jù)背景技術(shù)的描述可知，chamber是一個相對扁平的圓柱體 形狀的腔體，側(cè)壁在水平方向距離晶圓中心位置較長，且所述Si02Cl4只存在于chamber的 側(cè)壁之上，因此Etch氣體通入chamber后，Si02Cl4與Etch氣體反應釋放出的氧原子基本 集中在chamber側(cè)壁附近，而很難擴散到達較為靠近晶圓中心的位置，從而形成的SiOj呆 護層如圖3陰影部分所示——基本集中在晶圓邊緣靠近chamber側(cè)壁的位置。
此外，如果只對一片晶圓進行Poly Etch，則步驟201 202即可實現(xiàn)提高晶圓CDU 的效果。但在半導體加工的實際應用中，往往是同時對多片晶圓進行加工處理，因此此時該 方法還需要進一步包括 步驟203 :對所述晶圓的Poly Etch結(jié)束后移除所述晶圓，清除chamber側(cè)壁上的 所述Si02Cl4與Etch氣體反應的生成物以及chamber側(cè)壁上殘留的Si02Cl4。
該方法對一片晶圓進行Poly Etch結(jié)束后，在對另一片晶圓繼續(xù)進行Poly Etch 之前，需要先移除Etch后的所述晶圓，并對chamber側(cè)壁進行清除步驟201中沉積到側(cè)壁 上的Si02Cl4在Poly Etch的過程中與Etch氣體進行反應后得到的生成物，以及沒有完全 反應掉的殘留的Si02Cl4，需要在步驟203中一并清除。對所述另一片晶圓進行Poly Etch 時，則相應地再次執(zhí)行步驟201 203即可。其中，本發(fā)明實施例采用通入氟化氮(NF3)和 氦氣(He2)的混和氣體進行干法刻蝕的方法，將所述chamber側(cè)壁上的殘留物清除。
由上述可見，本發(fā)明實施例的這種提高多晶硅薄膜關(guān)鍵尺寸均勻度的方法，每次 在對晶圓加工前預先在反應室的側(cè)壁上沉積一層物質(zhì)，能夠有效防止污染粒子對晶圓的表 面污染，并且，利用該物質(zhì)與刻蝕氣體反應釋放出的氧原子與晶圓邊緣的硅進行反應生成 氧化物，降低了刻蝕氣體對于晶圓邊緣各向同性的腐蝕，從而能夠有效提高多晶硅薄膜關(guān) 鍵尺寸的均勻度，且該方法實現(xiàn)簡單成本低廉。 最后，容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用于限定本發(fā)明的精神 和保護范圍，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員所做出的等同變化或替換，都應視為涵蓋在本發(fā) 明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
提高多晶硅薄膜關(guān)鍵尺寸均勻度的方法，用于將晶圓置于反應腔中進行多晶硅薄膜刻蝕，其特征在于，該方法包括對晶圓進行多晶硅薄膜刻蝕前，利用化學氣相沉積的方法在反應腔側(cè)壁上生成SiO2Cl4。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對晶圓進行多晶硅薄膜刻蝕的方法包括所述Si02Cl4與用于刻蝕的HBr和He02的混合等離子體反應釋放出氧原子，所述氧原子 將晶圓側(cè)面邊緣的硅氧化生成二氧化硅，所述混合等離子體在豎直方向?qū)A進行刻蝕。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在反應腔側(cè)壁上生成Si02Cl4的方法 包括利用SiCl4與02進行反應得到所述Si02Cl4并沉積到反應腔側(cè)壁上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對該晶圓進行多晶硅薄膜刻蝕之后， 該方法進一步包括對所述晶圓的多晶硅薄膜刻蝕結(jié)束后，移除所述晶圓，然后清除反應腔側(cè)壁上的所述 Si02Cl4與Etch氣體反應的生成物以及反應腔側(cè)壁上殘留的Si02Cl4。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述清除反應腔側(cè)壁上的所述Si02Cl4與 Etch氣體反應的生成物以及反應腔側(cè)壁上殘留的Si02Cl4的方法包括通入氟化氮和氦氣的混和氣體進行干法刻蝕，將所述Si02Cl4與Etch氣體反應的生成 物以及反應腔側(cè)壁上殘留的Si(^Cl4清除。
全文摘要
本發(fā)明公開了提高多晶硅薄膜關(guān)鍵尺寸均勻度的方法，用于將晶圓置于反應腔中進行多晶硅薄膜刻蝕，該方法包括對晶圓進行多晶硅薄膜刻蝕前，利用化學氣相沉積的方法在反應腔側(cè)壁上生成SiO2Cl4。本發(fā)明實施例的這種提高多晶硅薄膜關(guān)鍵尺寸均勻度的方法，每次在對晶圓加工前預先在反應室的側(cè)壁上沉積一層物質(zhì)，能夠有效防止污染粒子對晶圓的表面污染，并且，利用該物質(zhì)與刻蝕氣體反應釋放出的氧原子與晶圓邊緣的硅進行反應生成氧化物，降低了刻蝕氣體對于晶圓邊緣各向同性的腐蝕，從而能夠有效提高多晶硅薄膜關(guān)鍵尺寸的均勻度，且該方法實現(xiàn)簡單成本低廉。
文檔編號H01L21/02GK101736405SQ20081022747
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者張海洋, 趙林林, 陳海華, 黃怡 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司