【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体制造，尤其涉及一种形成沟槽的方法及半导体工艺设备。
技术介绍
1、在集成电路、微机电系统和先进封装等领域，深硅刻蚀有着重要应用，是半导体制造中非常重要的一种工艺过程。由于深硅刻蚀需要形成具有较大深宽比和较高垂直度的沟槽，传统的湿法刻蚀工艺无法完成，因此通常采用干法刻蚀工艺获得所需沟槽。其中，干法刻蚀工艺是一种基于低温等离子体的刻蚀技术，其使用离化后的气体对待刻蚀膜层进行物理轰击和化学刻蚀而达到刻蚀目的。但是，因为化学刻蚀的各向同性刻蚀作用或者物理轰击的各向异性作用容易导致沟槽的底部形成圆角或微沟槽，这样会不利于后续制备半导体结构，例如不利于制备mems(全称micro electro mechanical system，微机电系统)结构或埋入式扇出型封装结构。
技术实现思路
1、本申请提供一种形成沟槽的方法及半导体工艺设备，以解决相关技术存在的沟槽的底部容易形成圆角或微沟槽，不利于后续制备半导体结构的问题。
2、本申请第一方面提供了一种形成沟槽的方法，应用于待刻蚀膜层，待刻蚀膜层包括层叠设置的衬底和掩膜层，掩膜层设置有第一掩膜开口，该方法包括：交替循环执行第一刻蚀步骤和第二刻蚀步骤，以在衬底内形成第一沟槽；其中，在每轮总循环中，第一刻蚀步骤用于将衬底从第一掩膜开口暴露出的第一部分刻蚀第一预定深度，第二刻蚀步骤用于将衬底从第一掩膜开口暴露出的第一部分刻蚀第二预定深度；并且，在每轮总循环中，第一刻蚀步骤和第二刻蚀步骤中的一者产生底部圆角，第一刻蚀步骤和第二刻
3、在一种实施方式中，掩膜层还设置有第二掩膜开口，第二掩膜开口暴露出衬底的第二部分，第二掩膜开口的开口尺寸小于第一掩膜开口的开口尺寸；该方法还包括：在交替循环执行第一刻蚀步骤和第二刻蚀步骤的过程中，还在衬底内形成第二沟槽；其中，在每轮总循环中，在产生底部圆角的刻蚀步骤中，对第一部分的刻蚀速率大于对第二部分刻蚀速率，以及在产生微沟槽效应的刻蚀步骤中，对第一部分的刻蚀速率小于对第二部分的刻蚀速率。
4、在一种实施方式中，在每轮总循环中，第二部分被刻蚀第三预定深度，第三预定深度等于或大于第一预定深度和第二预定深度之和。
5、在一种实施方式中，第二刻蚀步骤为产生微沟槽效应的刻蚀步骤，第二刻蚀步骤包括主刻蚀步骤，主刻蚀步骤的工艺条件包括：上电极中心功率和上电极边缘功率的范围均为100w～500w。
6、在一种实施方式中，上电极中心功率和上电极边缘功率中的至少一个小于200w。
7、在一种实施方式中，第二刻蚀步骤还包括预刻蚀步骤，预刻蚀步骤在执行主刻蚀步骤之前执行；预刻蚀步骤用于去除第一刻蚀步骤中形成的刻蚀副产物。
8、在一种实施方式中，衬底的材料为含硅材料，预刻蚀步骤的工艺条件包括刻蚀气体为含碳含氟气体，主刻蚀步骤的工艺条件包括刻蚀气体为含硫含氟气体。
9、在一种实施方式中，第一刻蚀步骤为产生底部圆角的刻蚀步骤，第一刻蚀步骤包括循环执行沉积步骤、物理轰击步骤和化学刻蚀步骤的子循环；其中，在每轮子循环中，沉积步骤、物理轰击步骤和化学刻蚀步骤依次执行；在所有轮子循环中，该方法还包括如下至少之一：
10、沉积步骤的沉积时间按照子循环的循环轮数依次递增；
11、物理轰击步骤中的下电极功率按照子循环的循环轮数依次递增；
12、化学刻蚀步骤的刻蚀时间按照子循环的循环轮数依次递减。
13、在一种实施方式中，在所有轮总循环中，该方法还包括如下至少之一：
14、沉积时间的增量按照总循环的循环轮数依次递增；
15、物理轰击步骤中的下电极功率的增量按照总循环的循环轮数依次递增；
16、化学刻蚀步骤的刻蚀时间的增量按照总循环的循环轮数依次递减。
17、在一种实施方式中，在第n轮子循环中，沉积时间t1、下电极功率p和刻蚀时间t2中的至少之一满足如下关系：
18、
19、其中，t1init为初始沉积时间、t1final为目标沉积时间、ntotal为子循环的总轮数、mtotal为总循环的总轮数、pinit为初始下电极功率、pfinal为目标下电极功率、t2init为初始刻蚀时间、t2final为目标刻蚀时间，n、ntotal和mtotal均为正整数。
20、在一种实施方式中，第一沟槽用作mems结构的空腔或用作埋入式扇出型封装结构的芯片容纳腔。
21、本申请第二方面提供了一种半导体工艺设备，包括工艺腔室、进气组件、上电极组件、下电极组件和控制器，控制器包括至少一个处理器和至少一个存储器，存储器中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一种实施方式的方法。
22、上述技术方案中的优点或有益效果至少包括：在形成第一沟槽的过程中，通过交替循环执行第一刻蚀步骤和第二刻蚀步骤，可以在每轮循环中先执行第一刻蚀步骤来将衬底从第一掩膜开口暴露出的第一部分刻蚀第一预定深度，再执行第二刻蚀步骤将衬底从第一掩膜开口暴露出的第一部分继续刻蚀第二预定深度，并使第一刻蚀步骤和第二刻蚀步骤中的一者产生底部圆角，第一刻蚀步骤和第二刻蚀步骤中的另一者产生微沟槽效应，这样能够在刻蚀过程中利用产生的微沟槽效应与产生的底部圆角相互抵消，使得每轮循环中执行第一刻蚀步骤所产生的底部圆角或微沟槽均能被消除，从而确保最终获得的第一沟槽的底部平整，有利于后续制备半导体结构，例如有利于后续制备mems结构和埋入式扇出型封装结构。
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1.一种形成沟槽的方法，其特征在于，应用于待刻蚀膜层，所述待刻蚀膜层包括层叠设置的衬底和掩膜层，所述掩膜层设置有第一掩膜开口，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掩膜层还设置有第二掩膜开口，所述第二掩膜开口暴露出所述衬底的第二部分，所述第二掩膜开口的开口尺寸小于所述第一掩膜开口的开口尺寸；所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在每轮总循环中，所述第二部分被刻蚀第三预定深度，所述第三预定深度等于或大于所述第一预定深度和所述第二预定深度之和。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二刻蚀步骤为产生微沟槽效应的刻蚀步骤，所述第二刻蚀步骤包括主刻蚀步骤，所述主刻蚀步骤的工艺条件包括：上电极中心功率和上电极边缘功率的范围均为100W～500W。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述上电极中心功率和所述上电极边缘功率中的至少一个小于200W。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二刻蚀步骤还包括预刻蚀步骤，所述预刻蚀步骤在执行所述主刻蚀步骤之前执行；
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述衬底的材料为含硅材料，所述预刻蚀步骤的工艺条件包括刻蚀气体包括含碳含氟气体，所述主刻蚀步骤的工艺条件包括刻蚀气体包括含硫含氟气体和氧气。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一刻蚀步骤为产生底部圆角的刻蚀步骤，所述第一刻蚀步骤包括循环执行沉积步骤、物理轰击步骤和化学刻蚀步骤的子循环；其中，在每轮子循环中，所述沉积步骤、所述物理轰击步骤和所述化学刻蚀步骤依次执行；在所有轮子循环中，所述方法还包括如下至少之一：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所有轮总循环中，所述方法还包括如下至少之一：
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在第n轮子循环中，所述沉积时间t1、所述下电极功率P和所述刻蚀时间t2中的至少之一满足如下关系：
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一沟槽用作MEMS结构的空腔或用作埋入式扇出型封装结构的芯片容纳腔。
12.一种半导体工艺设备，包括工艺腔室、进气组件、上电极组件、下电极组件和控制器，其特征在于，所述控制器包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-11中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种形成沟槽的方法，其特征在于，应用于待刻蚀膜层，所述待刻蚀膜层包括层叠设置的衬底和掩膜层，所述掩膜层设置有第一掩膜开口，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掩膜层还设置有第二掩膜开口，所述第二掩膜开口暴露出所述衬底的第二部分，所述第二掩膜开口的开口尺寸小于所述第一掩膜开口的开口尺寸；所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在每轮总循环中，所述第二部分被刻蚀第三预定深度，所述第三预定深度等于或大于所述第一预定深度和所述第二预定深度之和。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二刻蚀步骤为产生微沟槽效应的刻蚀步骤，所述第二刻蚀步骤包括主刻蚀步骤，所述主刻蚀步骤的工艺条件包括：上电极中心功率和上电极边缘功率的范围均为100w～500w。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述上电极中心功率和所述上电极边缘功率中的至少一个小于200w。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二刻蚀步骤还包括预刻蚀步骤，所述预刻蚀步骤在执行所述主刻蚀步骤之前执行；所述预刻蚀步骤用于去除所述第一刻蚀步骤中形成的刻蚀副产物。
7.根据权利要求6所述的方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：林源为，刘晗，周晨旭，
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：
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