TW297919B - - Google Patents

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A7 ---------B7 五、發明説明（1 ) t考先前申請案 此申請案己經在1995年3月6日，在美國提出申請，其專利 申請案號爲08/339,245。 I明範圍 本發明係關於半導體程序，而更特別地係關於在半導體 基材上形成錐形開口之方法。 爱1明背景 、 於目前之半導體加工中’通常且經常想要有淺溝形成， 以便把形成壕溝絕緣。目前這些壕溝的尺度爲亞微型尺寸 。要小心控制壕溝剖面’才能夠獲得具有低滲漏和高擊穿 電壓的壕溝絕緣。 壕溝絕緣技術涉及利用一種電介質，例如鄰矽酸四乙醋 (TEOS)來填充壕溝。在te〇s積附進入壕溝的期間，經常會發 生成洞問題，在其中係在壕溝整個體積尚未填滿前，就己 二填滿了缘溝的頂面。成洞通常發生在當壕溝側壁是筆直 的或疋垂直的時候，定義爲大於幻。。這些空隙會造成一個 嚴重的問題，因爲在後續之加工步驟中，聚矽氧烷纖維會 召存在二隙中’而引起電短路β而解決此成洞問題的一種 方法係增加壕溝的寬度。此解決方案並不實際，且和趨新 的技術不一致，該趨新技術中設備是將尺寸減小而非加大 。因此，在矽基材上的不動產是相當可貴的，同時不可浪 費而另個解決成洞問題的方案，係將壕溝的側壁逐漸 變小，來加強均勻地填充。爲了達到錐形開口小於〇45微米 寬度之均勻填充，從水平面測量起，錐形角度必須要小於 -4- A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 85' 目前，利用氣氣和漠化氫(Clj/HBr)化學作用之蚀刻方法， 於矽中形成壕溝開口。此種化學作用可以得到製造環境所 能接受之優良蝕刻速率，約每分鐘2600埃(A)。伴随此化學作 用有一個問題，係所得之壕溝開口剖面不足以使得開口小 於0.45微米。此方法只能夠使得壞溝開口之側壁雖形角度將 近85 ’幾乎等於垂直了。，若是壕溝開口小於45微米時，這 個角度就不能如同想要的一樣，可以均勻地充填缘溝，來 避免成洞問題。因此，雖然在形成大樣溝的時候， 學作用能夠符合所需，可是此方法在減小幾何尺寸時，無 法得到想要的結果。 第二種蚀刻加工技術係利用三氟化氮和氩，在矽 中形成錐形開口。雖然此方法可得有接近82。之側壁錐形角 度的開口，係爲好之剖面，可是有一個缺點，即生產量相 當低。利用NFyAr之化學作用，需要約9分鐘才能得到〇 5微 米深t開口，該深度爲一般想要之深度。再者，，此化學作 用不易制或者完成調整錐形剖面。 雖然幾度在側壁錐形角度上努力，似乎有些無聊，可是 僅僅幾個角度的變化，就是成功方法或者不適合方法的關 鍵了。然而’因爲受制於幾何形狀、材料和涉及之化學作 用’所以決定一個方法能否達成錐形角度少許之變化，龙 非總是無聊的。但是，頃希望能找到一個方法，其所形成 之錐形i豕溝说同時有可接受之生產量及良好之錐形剖面， 而fib減少在壞溝填充時所產生之隙缝。 -5- 本紙張尺度適用中國11¾¾ ( cns ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· -訂 297919 A7 B7 繁 五、發明説明（ 圖 圖\織1系橫截面圖，爲根據本發明在矽基材上之開口，所 想要_^形剖面。 於此必須指明，該圖形並沒有一定要按比例繪出，且 本發明之另一個具體實施例並沒有特別繪出。 詳述較佳具體實施例 本發明係提出一種方法、，利用特殊之蝕刻化學在矽基材 上形成錐形開口。摻合三氟化氮和溴化氫（νρ·3/ηβι·)之電漿蝕 刻，可同時具有良好之錐形剖面及蚀刻速率，得到具有控 制性及週期短之想要的製造方法。雖然並沒有限制壕溝尺 寸，可是本發明之方法特別適合小於0.45微米之開口。從以 下詳細之説明暨對照之圖形，將可更清楚地瞭解這些及其 他特徵與優點。 - 頃發現，電漿之NF3/HBr可提供在矽加工中，蝕刻錐形開 口 18所想要的所有優點。首先，矽基材14放置在電漿蝕刻儀 器中的處理室中。本發明中一種適當之蚀刻機，器的實例爲 應用材料精密度 5000™ (Applied Materials Precision 5000™)。熟 諳此技藝者都熟知該設備之操作，且可查看該設備所附随 之操作手册。矽基材應該已經經過先前之步驟，例如其上 表面已有基材，一層或幾層電介質做爲絕緣體，在電介質 層上面有硬掩模16,於其中該硬掩模可含有另一種不同於下 面電介質層之有機電介質材料，同時在電介質層和硬掩模 之開口，係要曝露出部份下層之矽基材。硬掩模之目的係 要在電漿蚀刻期間保護下層之基材。 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） —-------\裝-- • - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局C貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 設備上設定之動力要設定在事先選定之數値。頃發現， 若改變應用材料精密度5000™上之RF動力，就會影響所得錐 形開口之剖面。當增加動力時，就會減少開口之錐形角度q ，在其中較小的角度就會變成更大之錐形開口。在本發明 之較佳動力範圍係爲約300至550瓦。如果將動力設定在此範 圍内，所得之錐狀開口之錐狀角度q，將在較佳範圍60°至 85。内。 ' 除了要設定動力外，也可以設定程序之壓力。可以利用 事先選定之壓力100毫托爾（millitorr)，於進行之反應中，可是 決不可認定該値爲限制値。可以改變設定之壓力，以更進 一步調整開口 18之所得剖面。 引视3和HBr進入處理室中。於本發明進行中，該流量不需' 同時引入。然而，在實際操作之情況中，在互相很短暫的 間隔内，就必須引入該二流量，例如在相互差60秒之間隔内 。實際上，應該同時引入該二流量，或者在5至10秒之間隔 内。並沒有限定該二流量引入之次序。在進行f，利用nf3 之流量爲每分鐘5毫升（cc)，而HBr之流速爲每分鐘40毫升 (40cc/分鐘）。此即爲NF3/HBr比爲1 : 8。然而，在操作本發明 時，並非限制爲這些特定之流速或此比例，因爲可以改變 此値，而來調整錐形剖面。特定言之，咸發現增加NF3相對 於HBr之流速，將減少錐形角度q，而得到更大之錐形開口。 例如，咸發現於操作時，將视3流速加倍，而保持其他參數 不變的話，將使角度從82°減爲60° 。實際上設定之NF3/HBr 比範圍可從1 : 8至1 : 4。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） I A 裝 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（ 一旦NFS和HBr兩者流量已經穩定，且設備上所設定之其他 參數也達到穩態條件時，輸入氣體ΝΡ3和HBr在處理室中燃燒 ’將會產生電漿。此電漿將會在沒有硬掩模16覆蓋之矽基材 14的部份，蝕刻出錐形開口 18。雖然並沒有只限制定於亞微 型寬度的開口，可是咸發現本發明特別可蝕刻開口寬度…少 於0.45微米，而其錐形角度q之範圍仍保持於幻。至6〇。的開 口。本發明之蚀刻速率約爲每分鐘25〇〇至3〇〇〇埃。因此，對 深度d約0_5微米之開口而言，蚀刻約需費時15分鐘。當然， 要物理性地將開口深度d限定爲〇·5 . w . tanc][，對於寬〇 45微米 ，錐形角度82。之開口而言，其深度換算爲約16微米。然而 ，實際上對於一般半導體裝置應用而言，開口深度範圍可 從0.3微米至1.0微米。 在電漿蝕刻中摻合NF3和ΗβΓ，以形成錐形開口，可得到具 備好蝕刻速率和錐形剖面良好控制性的想要製造方法。首 先，NF3/HBr電漿之蚀刻速率比得上先前技藝之％贿電漿蝕 刻速率。因爲發現只有利用师3時，能夠有相當快的蚀刻速 率，所以咸相信，在電衆中％的存在可提供方法具有良好 之蝕刻速率。然而，單獨採用师3時，在開口中會產生不想 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 — i n nn n n L n n • « l请先開该背面·注意事項鼻填寫本寅) 要的凹割問題。然而，^本發明方法中之存在，似乎解 決了由NF3所引起之凹割問題。實際上，本發明可以在小於 0.45微米寬的開口上，得到想要的錐形剖面，而技蔽之 電漿則不可能辦到。如同前 二 w四所敘述炙，先前利用 NF3/Ar電漿確實可以得到好的錐來圳 叼錐彤°]面，但是由於此化學作 用之蝕刻速率很慢，因此就造成週期 风W朔很長。然而，本發明 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規^ΤΤΐ 0 X 29T^jy A7 B7 、發明説明（ :提供快速之㈣速率。因此，採行本發明將能夠有全部 先前技藝中的優點，却不含有其缺點。 夕於此中所含之先前説明與圖示，皆證實了本發明具有許 〔：點。因此顯而易見地，根據本發明’在矽基材上形成 開口〈万法’能夠完成先前陳述之需求與優點。雖然已經 ，月本發明’並且附有圖示説明之具體實施例，可是並不 2本發明限料這些説、明之具體實施例中。熟諸此技 者曰在不背離本發明精神下，瞭解其中的修正和變化。 :’可以改變流程中的動力、壓力和％紙之比例，來微 2形剖面n也可m個參數，而其他參數 由不欠’來凋整錐形剖面。因此，在附加之申請專利範 ，含有本發明之所有此類變化和修正。 藝 例 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- -s 經濟部中央梯準局員工消費合作社印製 本紙張尺度 (eNS} -9-

Claims (1)

1. A8 no 297919 g88 六、申請專利範圍 1. 一種於半導體基材中形成開口之方法，其包括以下步驟 提供一個於上表面具有電介質層（16)的碎基材（14)，於此 電介質層中具有第一個開口，以暴露出部份矽基材表面 » 且 只利用1^3和HBr做爲輸入氣體，在石夕基材的部份表面上 形成或電漿，以在該部份表面上蚀刻出第二個開口。 2. 一種於半導體基材上形'成錐形開口之方法，其包括以下 步驟： 將一個基材放置於電漿蝕刻機之處理室中，該基材在矽 表面上具有電介質層，於此電介質層中具有第一個開口 ，以露出部份矽表面； 設定電漿蝕刻機上的動力値； 設定處理室之壓力； 將第一個輸入氣體]^3引入處理室中； 將第二個輸入氣體HBr引入處理室中，其中沒，有其他輸入 氣體被引入處理室中； 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ----------* ^------訂 . · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 燃燒由第一與第二個輸入氣體兩者所產生之電漿；及 在矽之表面部份蝕刻錐形第二個開口。 3. 一種於半導體基材中形成錐形開口之方法，其包括以下 步驟： 將一個基材放置在電漿蚀刻機之處理室中，該基材在矽 表面上具有電介質層，於此電介質層中具有第一個開口 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4g ( 210X297公釐） A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 ，以露出部份矽表面； 將電漿蝕刻機上的動力設定在300至550瓦範圍之値； 設定處理室之壓力； 將第一個輸入氣體1^3引入處理室中； 將第二個輸入氣體HBr引入處理室中，其中引入第二個輸 入氣體之步驟，係在引入第一個輸入氣體步驟之60秒内 進行，且其中沒有其他輸入氣體被引入處理室中； 燃燒由第一和第二個輸入氣體所產生之電漿；及 在矽之表面部份中蝕刻錐形第二個開口，其具有相對於 水平參考線約85。至60。之剖面。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、ν-β 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）