干法刻蚀方法和半导体工艺设备与流程

1.本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种干法刻蚀方法和半导体工艺设备。


背景技术：

2.随着摩尔定律的不断推进，半导体工艺发展到3nm节点以后，环栅型（gate all around，gaa）晶体管被认为是鳍式场效应晶体管（finfet）的有效替代者。在gaa制造工艺工程中，高选择性比刻蚀牺牲层的水平堆叠纳米片至关重要。业界通常是通过在si和sige多层叠层中选择性地去除sige或si产生垂直叠层的si或sige纳米线。通常，通过在si和sige多层叠层中选择性地去除sige产生垂直叠层的si纳米片形成nfet，选择性地去除si材料产生垂直叠层的sige纳米片形成pfet。为了减少后续对器件的负面影响，需要sige和si材料在刻蚀过程中相对于另一者具有非常高的选择比，以避免或减少对沟道产生破坏。
3.目前，业界通常采用湿法刻蚀工艺来实现sige和si材料的高选择比刻蚀，然而湿法刻蚀容易使得刻蚀图形失真，难以得到精确的刻蚀效果。而采用干法刻蚀工艺则又面临刻蚀选择比不高的困境。


技术实现要素：

4.本发明实施例公开了一种干法刻蚀方法和半导体工艺设备，以解决相关技术中从si层和sige层的叠层结构中选择性地刻蚀si 层或sige层时，刻蚀选择比不高且产能低的问题。
5.为了解决上述技术问题，根据第一方面，本发明实施例公开了一种干法刻蚀方法，用于对包括交替堆叠的si层和sige层的叠层结构进行选择性刻蚀，所述方法包括：当从所述叠层结构中选择性地刻蚀sige层时，利用第一刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀，所述第一刻蚀气体包括含氟气体和第一辅助刻蚀气体；当从所述叠层结构中选择性地刻蚀si层时，利用第二刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀，所述第二刻蚀气体包括所述含氟气体和第二辅助刻蚀气体；其中，所述第一辅助刻蚀气体和所述第二辅助刻蚀气体用于调节sige与si之间的刻蚀选择比，所述第一辅助刻蚀气体不同于所述第二辅助刻蚀气体。
6.作为一些可选实施方式，所述第一辅助刻蚀气体包括he、ar中的至少一个；或者所述第二辅助刻蚀气体包括氧元素和氮元素。
7.作为一些可选实施方式，所述含氟气体包括碳氟类气体。
8.作为一些可选实施方式，所述碳氟类气体包括cf4、c4f8、c3f6、chf3、ch2f2、ch3f中的至少一个。
9.作为一些可选实施方式，所述第二辅助刻蚀气体包括n2、o2、no、no2中的至少一个。
10.作为一些可选实施方式，在所述第一刻蚀气体中，所述含氟气体和所述第一辅助刻蚀气体的比值范围为0.1至10。
11.作为一些可选实施方式，在所述第二刻蚀气体中，氟元素与氧元素的比值范围为
0.1至10；或者氟元素与氮元素的比值范围为0.1至10。
12.作为一些可选实施方式，在利用第一刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀的步骤中，工艺腔室压力为100至5000mtorr；或者在利用第二刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀的步骤中，工艺腔室压力为100至5000mtorr。
13.作为一些可选实施方式，在利用第一刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀的步骤中，所述第一刻蚀气体的流量范围为10至4000sccm；或者在利用第二刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀的步骤中，所述第二刻蚀气体的流量范围为10至4000sccm。
14.作为一些可选实施方式，在利用第一刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀的步骤中，所述等离子体刻蚀为各向同性刻蚀；或者在利用第二刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀的步骤中，所述等离子体刻蚀为各向同性刻蚀。
15.作为一些可选实施方式，在利用第一刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀的步骤之前，或者在利用第二刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀的步骤之前，所述方法还包括：去除si层或sige层表面的自然氧化层。
16.作为一些可选实施方式，利用所述含氟气体对所述叠层结构的所述自然氧化层进行各向异性等离子体刻蚀。
17.根据第二方面，本发明实施例提供了一种半导体工艺设备，包括：工艺腔室，包括晶圆承载装置和穿孔隔板，所述穿孔隔板平行于所述晶圆承载装置的承载面设置，以将所述工艺腔室的腔体分隔为位于所述工艺腔室上侧的第一区域和位于所述工艺腔室下侧的第二区域，所述晶圆承载装置位于所述第二区域内；控制装置，包括至少一个存储器和至少一个处理器，所述存储器内存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述第一方面中任一项所述的干法刻蚀方法。
18.作为一些可选实施方式，所述半导体工艺设备还包括：远程等离子体装置，用于将通入的工艺气体激发为等离子体，所述远程等离子体装置与所述第一区域连通。
19.作为一些可选实施方式，所述远程等离子体装置为微波源。
20.作为一些可选实施方式，所述穿孔隔板包括多层，且相邻层的所述穿孔隔板的贯穿孔中的至少部分相互不对准。
21.作为一些可选实施方式，所述穿孔隔板接地或施加有预定电压。
22.在本发明实施例的干法刻蚀方法和半导体工艺设备中，利用第一刻蚀气体从交替堆叠的si层和sige层的叠层结构中选择性地刻蚀sige层，利用第二刻蚀气体从叠层结构中选择性地刻蚀si层，选择性刻蚀sige层和选择性刻蚀si层所采用的主刻蚀气体相同，仅辅助刻蚀气体不同，能够实现在同一工艺腔室内分别完成对sige层和si层的选择性刻蚀，无需使晶圆在不同的工艺腔室间来回传递，提高产能，且具有良好的刻蚀选择比。
附图说明
23.图1a示出了本发明实施例的干法刻蚀方法所应用的叠层结构的示意图；图1b示出了从图1a所示的叠层结构中选择性地刻蚀sige层的示意图；图1c示出了从图1a所示的叠层结构中选择性地刻蚀si层的示意图；图2示出了采用本发明实施例的干法刻蚀方法从叠层结构中选择性地刻蚀sige层后得到的电镜图；
图3示出了采用本发明实施例的干法刻蚀方法从叠层结构中选择性地刻蚀si层后得到的电镜图；图4示出了根据本发明实施例的半导体工艺设备的示意图；图5示出了根据本发明实施例的穿孔隔板的俯视示意图。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.本领域技术人员应当理解，本发明实施例仅是对可以以各种形式来实施本发明所请求保护的结构和方法的说明。此外，结合各种实施例给出的每个示例旨在是说明性的，而不是限制性的。此外，附图不一定按比例绘制，一些特征可能被夸大以显示特定组件的细节。因此，本发明实施例中的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明实施例的方法和结构的代表性基础。 还应注意,相同和对应的元素由相同的附图标记表示。
26.在下文的描述中，阐述了许多具体细节，例如特定结构、组件、材料、尺寸、处理步骤和技术，以便提供对本发明的各种实施例的理解。然而，本领域技术人员应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的各种实施例。 在其他情况下，未详细描述众所周知的结构或处理步骤，以避免混淆本发明。
27.出于下文描述的目的，术语“上”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“顶部”、“底部”及其派生词应与说明书附图所公开的结构和方法中的定向有关。应当理解，当作为层、区域或衬底的元素被称为在另一元素上时，该元素可以直接在另一元素上，或者也可以存在中间元素。相反,当一个元素被称为直接在另一元素上时,两者之间不存在中间元素。还应当理解,当一个元素被称为在另一元素下时，该元素可以直接在另一元素下，或者可以存在中间元素。相反。当一个元素被称为直接在另一元素下时，两者之间不存在中间元素。
28.下面将结合附图，对本发明实施例公开的技术方案进行详细说明。
29.图1a示出了本发明实施例的干法刻蚀方法所应用的叠层结构，该叠层结构可以包括交替堆叠的si层101和sige层102，交替堆叠的si层101和sige层102的上方可以设置有硬掩膜层103，硬掩膜层103可以为氧化硅层或是氮化硅层或是氧化硅层与氮化硅层的叠层，以硬掩膜层103作为刻蚀掩膜对si层101和sige层102进行刻蚀，从而形成如图1a所示的鳍型的叠层结构，在后续的半导体工序中，通过选择性地去除该叠层结构中的sige层102保留si层101作为待形成的gaa-fet的沟道以制作nfet，或者通过选择性地去除该叠层结构中的si层101保留sige层102作为待形成的gaa-fet的沟道以制作pfet。在图1a所示例的叠层结构中，si层101和sige层102可以通过外延生长的方式来形成在衬底表面，在图1a的示例中衬底为si，本领域技术人员应当理解衬底的材料并不限于此，也可以是其他单质或化合物半导体材料，例如ge、sige、gaas、insb、gap、gasb、inalas、ingaas、gasbp、gaassb或inp等。
30.为了实现nfet的制作，需要从叠层结构中选择性地刻蚀sige层102，如图1b所示；而为了实现pfet的制作，需要从叠层结构中选择性地刻蚀si层101，如图1c所示。业界常用
的方式是利用湿法刻蚀来选择性地去除sige层102，利用干法刻蚀来来选择性地去除si层101，这样需要使晶圆在不同的工艺腔室间来回传递，严重影响产能，并且受限于湿法刻蚀工艺，无法在先进技术节点的工艺过程中采用。
31.业界一直在探索采用干法刻蚀工艺来选择性地去除sige层，本发明的发明人了解到，这些选择性地去除sige层的干法刻蚀方案与选择性地去除si层的干法刻蚀方案所采用的刻蚀气体差异很大，因此仍然需要使晶圆在不同的工艺腔室间来回传递，严重影响产能，并且也未见能实现高刻蚀选择比的报道。
32.为解决上述技术问题，本发明实施例所提出的一种主要构思在于，采用尽可能相同的刻蚀气体来分别对叠层结构进行sige层和si层的选择性刻蚀，从而可以在同一工艺腔室内分别完成对sige层和si层的选择性刻蚀，无需使晶圆在不同的工艺腔室间来回传递，提高产能，且同时能够实现高选择比的刻蚀。
33.首先，将详细描述本发明实施例的从叠层结构中选择性地刻蚀sige层的技术方案。在本实施例中，利用第一刻蚀气体对叠层结构进行等离子体刻蚀，该第一刻蚀气体包括含氟气体和第一辅助刻蚀气体。含氟气体为主刻蚀气体，被激发后产生氟离子和含氟自由基与待刻蚀膜层发生反应以实现刻蚀，第一辅助气体用于调节sige与si之间的刻蚀选择比，从而实现对sige层的选择性刻蚀。
34.在本发明实施例的一些可选实施方式中，含氟气体可以包括碳氟类气体，更具体地可以包括cf4、c4f8、c3f6、chf3、ch2f2、ch3f中的至少一个，第一辅助刻蚀气体包括he、ar中的至少一个。
35.图2示出了采用本发明实施例的干法刻蚀方法从叠层结构中选择性地刻蚀sige层后得到的电镜图，作为对比，本发明的发明人做了仅采用含氟气体对叠层结构进行刻蚀的实验，结果表明sige相对于si的刻蚀选择比较低，在去除sige层的同时si层的损伤较大，由于剩余的si层需要作为gaa-fet的沟道，损伤较大的si层会严重影响gaa-fet的性能。由图2可以清楚地看到，采用本发明实施例的干法刻蚀方法，由于还添加有第一辅助刻蚀气体，能够很好地提升sige相对于si的刻蚀选择比，在去除sige层的同时保证si层的损失较小。同时，可以看出刻蚀凹陷的sige层的侧壁较为平滑，因此，本发明实施例的干法刻蚀方法也非常适合于去除预定厚度的sige层。在后续的gaa-fet制造工艺中，可以利用氧化硅或氮化硅等的绝缘层来填充去除预定厚度的sige层后的空间，填充的该绝缘层可以用于避免后续形成的gaa-fet的栅极结构与源区或漏区导通。
36.本发明的发明人发现，当第一刻蚀气体中含氟气体与第一辅助刻蚀气体的流量比发生改变时，对于叠层结构经刻蚀后的形貌会产生影响。在本发明实施例的一些可选实施方式中，含氟气体和第一辅助刻蚀气体的流量比值范围为0.1至10时，能够进一步改善叠层结构经刻蚀后的形貌。
37.本发明的发明人还发现，工艺腔室的压力对于刻蚀速率和叠层结构经刻蚀后的形貌也会产生影响，工艺腔室压力增大能够提升刻蚀速率，但是工艺腔室压力过大则会使得叠层结构经刻蚀后的形貌变差。在本发明实施例的一些可选实施方式中，工艺腔室压力范围为100至5000mtorr，第一刻蚀气体的流量范围为10至4000sccm。
38.在本发明实施例的一些可选实施方式中，激发等离子体的功率范围为100至3000w，下电极偏置功率为0至100w，以使得该等离子体刻蚀为各向同性刻蚀或者基本为各
向同性刻蚀。其中，可以采用上电极射频线圈来激发等离子体，或是采用远程等离子体，本发明实施例优选地采用远程等离子体，更优选地采用微波源来激发等离子体。
39.在本发明实施例的一些可选实施方式中，诸如静电卡盘的晶圆承载装置的温度为0至100℃。
40.在下文中，将详细描述本发明实施例的从叠层结构中选择性地刻蚀si层的技术方案。在本实施例中，利用第二刻蚀气体对叠层结构进行等离子体刻蚀，该第二刻蚀气体包括含氟气体和第二辅助刻蚀气体，其中选择性地刻蚀si层的技术方案所采用的含氟气体与选择性地刻蚀sige层的技术方案所采用的含氟气体相同。含氟气体为主刻蚀气体，被激发后产生氟离子和含氟自由基与待刻蚀膜层发生反应以实现刻蚀，第二辅助气体用于调节sige与si之间的刻蚀选择比，从而实现对si层的选择性刻蚀。在本实施例中，由于选择性刻蚀sige层和选择性刻蚀si层所采用的主刻蚀气体相同，仅所采用的辅助刻蚀气体不同，因此，能够实现在同一工艺腔室内分别完成对sige层和si层的选择性刻蚀，无需使晶圆在不同的工艺腔室间来回传递，提高产能。
41.在本发明实施例的一些可选实施方式中，含氟气体同样可以包括碳氟类气体，更具体地可以包括cf4、c4f8、c3f6、chf3、ch2f2、ch3f中的至少一个，第二辅助刻蚀气体包括氧元素和氮元素，更具体地，第二辅助刻蚀气体可以包括n2、o2、no、no2中的至少一个。
42.图3示出了采用本发明实施例的干法刻蚀方法从叠层结构中选择性地刻蚀si层后得到的电镜图，由图3可以清楚地看到，采用本发明实施例的干法刻蚀方法，由于还添加有第二辅助刻蚀气体，能够很好地提升si相对于sige的刻蚀选择比，在去除si层的同时保证sige层的损失较小。如上文所述，由于剩余的sige层需要作为gaa-fet的沟道，采用本发明实施例的干法刻蚀方法能够有效提升后续制造的gaa-fet的性能。
43.本发明的发明人发现，第二刻蚀气体中的氧元素和氮元素可以很好地调节叠层结构的刻蚀速率和刻蚀选择比。当第二刻蚀气体中氧元素含量增大时，对sige层和si层的刻蚀速率均增大，但si与sige之间的刻蚀选择比变化不大；而当第二刻蚀气体中氮元素含量增大时，对si的刻蚀速率加快且si相对于sige的刻蚀选择比增大，当第二刻蚀气体中氮元素含量减小时，对si和sige的刻蚀均得到抑制，且si相对于sige的刻蚀选择比降低。在本发明实施例的一些可选实施方式中，第二刻蚀气体中氟元素与氧元素的比值范围为0.1至10，在此范围内，能够得到较快的刻蚀速率和较佳的刻蚀选择比；第二刻蚀气体中氟元素与氮元素的比值范围为0.1至10，在此范围内，能够很好地提升si相对于sige的刻蚀选择比，在去除si层的同时保证sige层的损失较小。
44.本发明的发明人还发现，在选择性地刻蚀si层的技术方案中，工艺腔室的压力同样对于刻蚀速率和叠层结构经刻蚀后的形貌会产生影响，工艺腔室压力增大能够提升刻蚀速率，但是工艺腔室压力过大则会使得叠层结构经刻蚀后的形貌变差。在本发明实施例的一些可选实施方式中，工艺腔室压力范围为100至5000mtorr，第二刻蚀气体的流量范围为10至4000sccm。
45.在本发明实施例的一些可选实施方式中，激发等离子体的功率范围为100至3000w，下电极偏置功率为0至100w，以使得该等离子体刻蚀为各向同性刻蚀或者基本为各向同性刻蚀。同样地，可以采用上电极射频线圈来激发等离子体，或是采用远程等离子体，本发明实施例优选地采用远程等离子体，更优选地采用微波源来激发等离子体。
46.在本发明实施例的一些可选实施方式中，诸如静电卡盘的晶圆承载装置的温度为0至100℃。
47.进一步地，在对叠层结构进行选择性等离子体刻蚀之前，本发明实施例的干法刻蚀方法还可以包括：去除si层或sige层表面的自然氧化层。
48.在本实施例中，可以利用含氟气体去除叠层结构表面的自然氧化层，该含氟气体可以与选择性刻蚀sige层和选择性刻蚀si层所采用的含氟气体相同，从而能够实现在同一工艺腔室内完成自然氧化层去除、选择性刻蚀sige层和选择性刻蚀si层的步骤，无需使晶圆在不同的工艺腔室间来回传递，提高产能。
49.在本发明实施例的一些可选实施方式中，含氟气体可以包括碳氟类气体，更具体地包括cf4、c4f8、c3f6、chf3、ch2f2、ch3f中的至少一个。不同于选择性刻蚀sige层和选择性刻蚀si层的步骤，在去除自然氧化层的步骤中，施加有下电极偏压功率，以使得该等离子体刻蚀为各向异性刻蚀。
50.在本发明实施例的一些可选实施方式中，在去除自然氧化层的步骤中，工艺腔室压力为0至2000mtorr，所施加的上电极射频功率为10至2000w，下电极射频偏压功率为20至2000w，上电极和下电极射频频率例如可以为2mhz、400khz、13.56mhz或27mhz等，工艺气体的总流量为10至1000sccm，诸如静电卡盘的晶圆承载装置的温度为0至100℃。
51.相应地，本发明实施例还提供了一种半导体工艺设备，本发明实施例的干法刻蚀方法例如可以采用如图4所示的半导体工艺设备来实现。如图4所示，该半导体工艺设备可以包括工艺腔室210，工艺腔室210可以包括晶圆承载装置211和穿孔隔板212，晶圆承载装置211例如可以包括静电卡盘、真空吸附卡盘或机械卡盘等，用于承载待加工的晶圆。该半导体工艺设备可以采用上电极射频线圈来激发等离子体，或是采用远程等离子体。在本发明实施例的一些可选实施方式中，该半导体工艺设备还可以包括远程等离子体（rps）装置220，其中远程等离子体装置220用于将通入的工艺气体激发为等离子体。可选地，该半导体工艺设备还可以包括与晶圆承载装置211连接的射频电源，用于提供射频偏压。
52.穿孔隔板212大体为板状，在图4的示例中示出了两层穿孔隔板，然而本发明并不限于此，也可以设置一层或更多层穿孔隔板，如图5所示，穿孔隔板212上设置有若干贯穿孔，这里对于贯穿孔的数量、形状和尺寸不做限定，优选地贯穿孔均匀分布于穿孔隔板212。穿孔隔板212平行于晶圆承载装置211的承载面设置，以将工艺腔室的腔体分隔为位于工艺腔室上侧的第一区域213和位于工艺腔室下侧的第二区域214，晶圆承载装置211位于第二区域214内，远程等离子体装置220与第一区域213连通。远程等离子体装置220例如可以为微波源，微波源能够激发出更多的自由基，更有利于实现选择性刻蚀。
53.远程等离子体装置220激发产生的等离子体被输送至第一区域213，此时的等离子体包括高能电子、离子和自由基等活性物质。穿孔隔板212接地或施加有预定电压，使得电子和带电离子在穿过穿孔隔板212时被过滤掉，自由基由于不带电荷，可以穿过穿孔隔板212而到达第二区域214，因此第二区域214内的反应物质大多是自由基。因而，在本发明实施例的干法刻蚀方法中，主要利用自由基来实现从交替堆叠的si层和sige层的叠层结构中选择性刻蚀sige层或选择性刻蚀si层。
54.在本发明实施例的一些实施方式中，穿孔隔板212为多层，且相邻层的穿孔隔板212的贯穿孔中的至少部分相互不对准，优选地，相邻层的穿孔隔板212的贯穿孔全部相互
不对准，如图4所示，以使得工艺气体无法沿直线通过多层穿孔隔板212，延长了工艺气体的行进路径，使得更多的电子和带电离子被过滤或衰减，以进一步提升第二区域214内自由基的比例。进一步地，贯穿孔可以特别地设计，例如设计为弯曲状，以延长工艺气体的行进路径，使得更多的电子和带电离子被过滤或衰减，以进一步提升第二区域214内自由基的比例，从而能够更好地实现选择性刻蚀。
55.本发明实施例的半导体工艺设备还可以包括控制装置（未图示），该控制装置例如可以是半导体工艺设备的下位机或上位机，该控制装置可以包括至少一个存储器和至少一个处理器，所述存储器内存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上文所述的干法刻蚀方法。
56.在该控制装置中，处理器可以为中央处理器(central processing unit，cpu)、其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
57.存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些可选实施方式中，存储器还可以包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中干法刻蚀方法所对应的程序指令，例如控制开启相应的阀门以使得相应种类和流量的刻蚀气体进入远程等离子体装置220，控制远程等离子体装置220以预定功率激发等离子体，控制晶圆承载装置211的加热器加热至预定温度，控制工艺腔室的抽气装置使得工艺腔室达到预定压力等等。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态程序指令，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的干法刻蚀方法。
58.上述半导体工艺设备的具体细节可以对应参阅上文所述的干法刻蚀方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
59.本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
60.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种干法刻蚀方法，用于对包括交替堆叠的si层和sige层的叠层结构进行选择性刻蚀，其特征在于，所述方法包括：当从所述叠层结构中选择性地刻蚀sige层时，利用第一刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀，所述第一刻蚀气体包括含氟气体和第一辅助刻蚀气体；当从所述叠层结构中选择性地刻蚀si层时，利用第二刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀，所述第二刻蚀气体包括所述含氟气体和第二辅助刻蚀气体；其中，所述第一辅助刻蚀气体和所述第二辅助刻蚀气体用于调节sige与si之间的刻蚀选择比，所述第一辅助刻蚀气体不同于所述第二辅助刻蚀气体。2.根据权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述第一辅助刻蚀气体包括he、ar中的至少一个；或者所述第二辅助刻蚀气体包括氧元素和氮元素。3.根据权利要求2所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述含氟气体包括碳氟类气体。4.根据权利要求3所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述碳氟类气体包括cf4、c4f8、c3f6、chf3、ch2f2、ch3f中的至少一个。5.根据权利要求2所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述第二辅助刻蚀气体包括n2、o2、no、no2中的至少一个。6.根据权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，在所述第一刻蚀气体中，所述含氟气体和所述第一辅助刻蚀气体的流量比值范围为0.1至10。7.根据权利要求2所述的干法刻蚀方法，其特征在于，在所述第二刻蚀气体中，氟元素与氧元素的含量比值范围为0.1至10；或者氟元素与氮元素的含量比值范围为0.1至10。8.根据权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，在利用第一刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀的步骤中，工艺腔室压力为100至5000mtorr；或者在利用第二刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀的步骤中，工艺腔室压力为100至5000mtorr。9.根据权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，在利用第一刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀的步骤中，所述第一刻蚀气体的流量范围为10至4000sccm；或者在利用第二刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀的步骤中，所述第二刻蚀气体的流量范围为10至4000sccm。10.根据权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，在利用第一刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀的步骤中，所述等离子体刻蚀为各向同性刻蚀；或者在利用第二刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀的步骤中，所述等离子体刻蚀为各向同性刻蚀。11.根据权利要求1至10中任一项所述的干法刻蚀方法，其特征在于，在利用第一刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀的步骤之前，或者在利用第二刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀的步骤之前，所述方法还包括：去除si层或sige层表面的自然氧化层。12.根据权利要求11所述的干法刻蚀方法，其特征在于，利用所述含氟气体对所述叠层结构的所述自然氧化层进行各向异性等离子体刻蚀。
13.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括：工艺腔室，包括晶圆承载装置和穿孔隔板，所述穿孔隔板平行于所述晶圆承载装置的承载面设置，以将所述工艺腔室的腔体分隔为位于所述工艺腔室上侧的第一区域和位于所述工艺腔室下侧的第二区域，所述晶圆承载装置位于所述第二区域内；控制装置，包括至少一个存储器和至少一个处理器，所述存储器内存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1至12中任一项所述的干法刻蚀方法。14.根据权利要求13所述的半导体工艺设备，其特征在于，还包括：远程等离子体装置，用于将通入的工艺气体激发为等离子体，所述远程等离子体装置与所述第一区域连通。15.根据权利要求14所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述远程等离子体装置为微波源。16.根据权利要求13所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述穿孔隔板包括多层，且相邻层的所述穿孔隔板的贯穿孔中的至少部分相互不对准。17.根据权利要求13所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述穿孔隔板接地或施加有预定电压。

技术总结
本发明实施例公开一种干法刻蚀方法和半导体工艺设备，其中所述干法刻蚀方法用于对包括交替堆叠的Si层和SiGe层的叠层结构进行选择性刻蚀，包括：当从所述叠层结构中选择性地刻蚀SiGe层时，利用第一刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀，所述第一刻蚀气体包括含氟气体和第一辅助刻蚀气体；当从所述叠层结构中选择性地刻蚀Si层时，利用第二刻蚀气体对所述叠层结构进行等离子体刻蚀，所述第二刻蚀气体包括所述含氟气体和第二辅助刻蚀气体；其中，所述第一辅助刻蚀气体和所述第二辅助刻蚀气体用于调节SiGe与Si之间的刻蚀选择比。气体用于调节SiGe与Si之间的刻蚀选择比。气体用于调节SiGe与Si之间的刻蚀选择比。


技术研发人员：杨光 李佳阳 马一鸣 周赐 李国荣
受保护的技术使用者：北京北方华创微电子装备有限公司
技术研发日：2023.08.14
技术公布日：2023/9/13