含制造技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种含

【技术实现步骤摘要】
含Sc层的刻蚀方法、半导体器件及其制造方法及工艺设备


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体而言，涉及一种含
Sc
层的刻蚀方法
、
半导体器件及其制造方法及工艺设备
。

技术介绍

[0002]现代通讯已步入
5G
时代，将来向
6G
的发展过程中，对半导体器件的工作频率提出越来越高的要求
。
其中，可以通过提高沟道中载流子的迁移率来提高半导体器件的工作频率，具体的，可以选择基于高迁移率二维电子气而制成的高电子迁移率半导体器件，该半导体器件中，二维电子气体系的材料中的金属一般采用ⅢA
族元素
(
如
Al、Ga、In
等
)
，或者，采用主要价态呈正三价的ⅢB
族金属元素
(
如
Sc
等
)。
[0003]Sc
的离子半径介于
Ga
和
In
之间，具有能够很好的与
AlN、GaN
等
Ⅲ‑
V
族化合物形成含
Sc
合金的能力，所形成的含
Sc
合金具有较高的压电系数和自发极化率，用该含
Sc
合金所制备的半导体器件中，沟道具有更高的面电荷密度和电子迁移率，但是，在对
Sc
合金的干法刻蚀过程中，由于所生成的副产物
ScCl3相比于其它金属卤化物而言沸点明显更高，难以从反应体系中挥发出来，因此，
Sc
的含量影响了刻蚀速率，含量越高其干法刻蚀越困难，而现有技术中还没有对含
Sc
合金层行之有效的快速刻蚀方法，限制了含
Sc
合金应用于半导体器件的使用与推广
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种含
Sc
层的刻蚀方法
、
半导体器件及其制造方法及工艺设备，以解决刻蚀含
Sc
合金层时，刻蚀速率低的技术问题
。
[0005]本专利技术实施例提供一种含
Sc
层的刻蚀方法，所述刻蚀方法包括循环执行的主刻蚀工艺步和辅刻蚀工艺步；其中，
[0006]所述主刻蚀工艺步包括：向工艺腔室内通入工艺气体并激发产生等离子体，对所述含
Sc
层进行刻蚀，所述工艺气体包括含氯气体和惰性气体；
[0007]所述辅刻蚀工艺步包括：挥发步与冷却步中的至少一种；
[0008]所述挥发步包括：降低下电极功率至零功率或接近于零功率，减少工艺气体至零流量或接近零流量；
[0009]所述冷却步包括：降低下电极功率至零功率或接近于零功率，减少含氯气体至零流量或接近零流量，继续通入惰性气体
。
[0010]可选地，所述主刻蚀工艺步包括第一刻蚀步和
/
或第二刻蚀步，所述第一刻蚀步与所述第二刻蚀步所采用的工艺气体相同，所述第一刻蚀步的下电极功率大于所述第二刻蚀步的下电极功率
。
[0011]可选地，所述第一刻蚀步与所述第二刻蚀步的下电极功率比为
(1.2
～
1.8):1
；
[0012]和
/
或，所述第一刻蚀步与所述第二刻蚀步的工艺时长比为
1:(4
～
6)。
[0013]可选地，所述第一刻蚀步的下电极功率为
100W
～
1000W
；所述第二刻蚀步的下电极
功率为
100W
～
1000W
；
[0014]和
/
或，所述第一刻蚀步的工艺时长为
1.2s
～
3s
，所述第二刻蚀步的工艺时长
8s
～
12s。
[0015]可选地，所述主刻蚀工艺步中，含氯气体与惰性气体流量比为
(0.3
～
0.5):1
；
[0016]和
/
或，所述主刻蚀工艺步中，所述含氯气体流量为
20sccm
～
200sccm
，所述惰性气体流量为
10sccm
～
1000sccm。
[0017]可选地，所述含氯气体包括
SiCl4、BCl3和
Cl2中的至少一个，和
/
或，所述惰性气体包括
Ar。
[0018]可选地，所述含氯气体包括
BCl3和
Cl2，
BCl3与
Cl2的流量比为
(0.9
～
1.1):1
；
[0019]或者，所述含氯气体包括
SiCl4。
[0020]可选地，所述挥发步的工艺时长为
0.5s
～
1.5s
；和
/
或，所述冷却步的工艺时长为
0.5s
～
1.5s。
[0021]与现有技术相对比，采用本专利技术实施例所提供的含
Sc
层的刻蚀方法具有如下有益效果：
[0022]本专利技术实施例中，主刻蚀工艺步中，向工艺腔室内通入含氯气体
、
惰性气体等工艺气体并激发产生等离子体，对含
Sc
层进行有效刻蚀；辅刻蚀工艺步中，降低下电极功率至零功率或接近于零功率，当减少工艺气体至零流量或接近零流量时，便于抽真空时刻蚀副产物快速挥发，当减少含氯气体至零流量或接近零流量且继续通入惰性气体时，不仅便于抽真空时至少部分刻蚀副产物快速挥发，还能够带走含
Sc
层的热量，实现刻蚀的均匀性；如此循环执行主刻蚀工艺步和辅刻蚀工艺步，能够及时挥发各循环步中产生的刻蚀副产物，从而减少甚至避免影响后续循环步的刻蚀深度及刻蚀质量，以保证各循环步的刻蚀深度及刻蚀质量
(
如，刻蚀均匀性
)
，进而提高含
Sc
层的刻蚀速率，即，实现含
Sc
层的快速刻蚀
。
[0023]本专利技术实施例还提供一种半导体器件的制造方法，包括步骤：
[0024]提供衬底；
[0025]在所述衬底上形成含
Sc
层；
[0026]应用上述刻蚀方法对所述含
Sc
层进行刻蚀以形成预定深度的凹槽，所述预定深度小于所述含
Sc
层的厚度；
[0027]在所述凹槽内形成栅极，并在所述凹槽的两侧形成源极和漏极
。
[0028]采用本专利技术实施例所提供的含
Sc
层的刻蚀方法能够产生上述刻蚀方法相同的有益效果，即提高刻蚀效率，在此不再赘述
。
[0029]本专利技术实施例还提供一种半导体工艺设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种含
Sc
层的刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀方法包括循环执行的主刻蚀工艺步和辅刻蚀工艺步；其中，所述主刻蚀工艺步包括：向工艺腔室内通入工艺气体并激发产生等离子体，对所述含
Sc
层进行刻蚀，所述工艺气体包括含氯气体和惰性气体；所述辅刻蚀工艺步包括：挥发步与冷却步中的至少一种；所述挥发步包括：降低下电极功率至零功率或接近于零功率，减少工艺气体至零流量或接近零流量；所述冷却步包括：降低下电极功率至零功率或接近于零功率，减少含氯气体至零流量或接近零流量，继续通入惰性气体
。2.
根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，所述主刻蚀工艺步包括第一刻蚀步和
/
或第二刻蚀步，所述第一刻蚀步与所述第二刻蚀步所采用的工艺气体相同，所述第一刻蚀步的下电极功率大于所述第二刻蚀步的下电极功率
。3.
根据权利要求2所述的刻蚀方法，其特征在于，所述第一刻蚀步与所述第二刻蚀步的下电极功率比为
(1.2
～
1.8):1
；和
/
或，所述第一刻蚀步与所述第二刻蚀步的工艺时长比为
1:(4
～
6)。4.
根据权利要求3所述的刻蚀方法，其特征在于，所述第一刻蚀步的下电极功率为
100W
～
1000W
；所述第二刻蚀步的下电极功率为
100W
～
1000W
；和
/
或，所述第一刻蚀步的工艺时长为
1.2s
～
3s
，所述第二刻蚀步的工艺时长
8s
～
12s。5.
根据权利要求1‑4任一项所述的刻蚀方法，其特征在于，所述主刻蚀工艺步中，含氯气体与惰性气体流量比为
(0.3
～
0.5):1
；和
/
或，所述主刻蚀工艺步中，所述含氯气体流量为
20sccm
～
200sccm
，所述惰性气体流量为
10sccm
～
1000sccm。6.
根据权利要求5所述的刻蚀方法，其特征在于，所述含氯气体包括
S
i
Cl4、BCl3和
Cl2中的至少一个，和
/
或，所述惰性气体包括
Ar。7.
根据权利要求6所述的刻蚀方法，其特征在于，所述含氯气体包括
BCl3和
Cl2，
BCl3与
Cl2的流量比为
(0.9
～
1.1):1
；或者，所述含氯气体包括
SiCl4。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：林源为，王建宗，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：