叠层结构的刻蚀方法及半导体工艺设备与流程

本申请涉及半导体制备，具体涉及一种叠层结构的刻蚀方法及半导体工艺设备。

背景技术：

1、随着半导体工艺制程的不断发展，短沟道效应带来的漏电问题成为制约传统平面场效应晶体管（planar field effect transistor，planar fet）发展的主要因素，而三维结构的半导体器件成为解决这一问题的主要方案。

2、在三维结构的半导体器件中，如环栅型晶体管（gate-all-around fet，gaa fet），其各个结构的形貌对于器件性能有较大影响。因此，如何保障三维结构的半导体器件中各结构的形貌优良是研发人员关注的重点。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请致力于提供一种叠层结构的刻蚀方法及半导体工艺设备，可以有效确保叠层结构的形貌优良，进而提升了半导体器件的性能和良率。

2、本申请的第一方面提供一种叠层结构的刻蚀方法，所述叠层结构包括交替堆叠的至少一层功能层和至少一层牺牲层；所述功能层和所述牺牲层为不同的材料膜层，所述牺牲层的材料包括目标元素，所述功能层的侧壁含有所述目标元素的杂质；所述刻蚀方法用于沿所述叠层结构的侧壁横向刻蚀所述牺牲层，包括：

3、第一反应步，向工艺腔室内通入第一工艺气体，以与所述叠层结构的侧壁发生化学反应，在所述功能层的侧壁形成反应物层，所述反应物层包括所述功能层的侧壁的本体材料与所述第一工艺气体反应生成的第一反应物，以及所述功能层的侧壁中含有的至少部分所述目标元素与所述第一工艺气体反应生成的第二反应物；所述目标元素在所述第一反应物中的固溶度小于所述目标元素在所述牺牲层内的固溶度；

4、第一刻蚀步，向所述工艺腔室内通入第二工艺气体，去除所述反应物层。

5、本申请的第二方面提供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；

6、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本申请的第一方面所述的叠层结构的刻蚀方法。

7、本申请的方案中，叠层结构包括交替堆叠的至少一层功能层和至少一层牺牲层；功能层和牺牲层为不同的材料膜层；牺牲层的材料包括目标元素，功能层的侧壁含有目标元素的杂质；刻蚀方法用于沿叠层结构的侧壁横向刻蚀牺牲层，包括：第一反应步，向工艺腔室内通入第一工艺气体，以与叠层结构的侧壁发生化学反应，在功能层的侧壁形成反应物层，反应物层包括功能层的侧壁的本体材料与第一工艺气体反应生成的第一反应物，以及功能层的侧壁中含有的至少部分目标元素与第一工艺气体反应生成的第二反应物；目标元素在第一反应物中的固溶度小于目标元素在牺牲层内的固溶度；第一刻蚀步，向工艺腔室内通入第二工艺气体，去除反应物层。上述实施步骤中，一方面，通过化学反应处理，在功能层的侧壁形成反应物层，并利用第一刻蚀步去除反应物层，可以消除功能层侧壁中的至少部分目标元素的杂质，另一方面，由于目标元素在第一反应物中的固溶度小于目标元素在牺牲层内的固溶度，可以使功能层的侧壁中未发生化学反应的目标元素向牺牲层内部扩散，从而进一步清除功能层的侧壁中的目标元素，如此，可以有效去除功能层的侧壁中作为杂质的目标元素，有效解决了在刻蚀过程中因渗透的目标元素（如ge）残留而导致的后续工艺缺陷问题，尤其是能够从根源上改善圆角形貌，从而显著提升了叠层结构的刻蚀均匀性，确保了其形貌的优良，为后续半导体器件制造提供了更高质量的结构基础，有利于提升最终器件的性能和良率。

1.一种叠层结构的刻蚀方法，其特征在于，所述叠层结构包括交替堆叠的至少一层功能层和至少一层牺牲层；所述功能层和所述牺牲层为不同的材料膜层，所述牺牲层的材料包括目标元素，所述功能层的侧壁含有所述目标元素的杂质；所述刻蚀方法用于沿所述叠层结构的侧壁横向刻蚀所述牺牲层，包括：

2.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述刻蚀方法，其特征在于，所述第一工艺气体包括含氧气体；所述反应物层为氧化物层。

4.根据权利要求3所述的刻蚀方法，其特征在于，所述第一工艺气体还包括稀释气体，所述稀释气体与所述含氧气体的比例的范围包括10~50。

5.根据权利要求3所述的刻蚀方法，其特征在于，所述第一反应步的工艺温度大于或者等于100℃；和/或，

6.根据权利要求5所述的刻蚀方法，其特征在于，所述第一反应步的工艺时间大于所述第一刻蚀步的工艺时间；

7.根据权利要求2所述的刻蚀方法，其特征在于，所述循环执行预设次数的所述第一反应步和所述第一刻蚀步之后，所述刻蚀方法还包括：

8.根据权利要求7所述的刻蚀方法，其特征在于，所述第三工艺气体包括含氢气体。

9.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求1~9任一项所述的刻蚀方法，其特征在于，所述目标元素包括ge；所述功能层的材料包括si；所述牺牲层的材料包括sige；

11.根据权利要求10所述的刻蚀方法，其特征在于，所述第二工艺气体包括含卤族元素气体，用于在所述第一刻蚀步中去除所述氧化硅层和所述氧化锗杂质。

12.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括：工艺腔室、进气组件、上电极组件、下电极组件和控制器；