室清洁和半导体蚀刻气体制造技术

本发明专利技术涉及可用作气体的氟烯烃组合物，所述气体用于CVD半导体制造，具体地讲用于蚀刻应用，包括通过使用活化的气体混合物从化学气相沉积室的内部清除表面沉积物的方法，以及蚀刻半导体的表面的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可用于半导体制造应用(诸如蚀刻半导体)中并且用作用于清除CVD室和PECVD室中的表面沉积物的清洁气体的全氟炔烃组合物。本专利技术进一步涉及通过使用活化的气体混合物从化学气相沉积室的内部清除表面沉积物的方法，该活化的气体混合物通过活化该室中或远距室中的气体混合物来产生，其中气体混合物包括氟烯烃，诸如全氟炔烃和氧气。
技术介绍
蚀刻气体和清洁气体用于制造半导体。例如，化学气相沉积(CVD)室和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)室需要定期清洁，以清除室壁和台板的沉积物。由于在清洁循环中室停止活性服务，所以这一清洁过程降低了室的生产能力。清洁过程可包括，例如反应物气体的排空及使用清洁气体替换反应物气体、该气体的活化以及接下来使用惰性载气去除室中清洁气体的冲洗步骤。清洁气体通常通过蚀刻内表面积聚的污染物来工作，因此在气体的实用性和商业用途中清洁气体的蚀刻速率是一项重要参数，并且一些清洁气体还可用作蚀刻气体。另外，现有清洁气体含有大量具有较高全球变暖潜能值的组分。例如，美国专利6,449,521公开了54％氧气、40％全氟乙烷和6％NF3的混合物作为CVD室的清洁气体。然而，全氟乙烷具有相对较高的GWP，估计其量值在20年的时间范围内为大约6200，在500年的时间范围内为大约14000。其他清洁气体包括C3F8，其也具有显著的全球变暖潜能值。其他气体包括例如美国专利6,242,359中描述的那些，该专利公开了含有不饱和氟的氧化物，例如六氟环氧丙烷(CF3CFOCF2)、全氟丙烷-二醇(CFOCF2CFO)、三氟甲醇(CF3OH)、二氟甲醇(CHF2OH)、二氟氧基氟甲烷(CHF2OF)、全氟二乙基醚(C2F5OC2F5)、1，1，3，3-四氟二甲基醚(CHF2OCHF2)等。此外，即使对工艺进行优化，清洁气体也具有释放的可能。最后，鉴于这些气体的化学稳定性，其活化可为高耗能的。各种反应器可用于使用蚀刻和清洁气体产生半导体。蚀刻气体用于将结构蚀刻到半导体中。气体被引入到室中，转换成等离子体，然后等离子体与掩蔽半导体的暴露表面反应以从沉积在衬底上的膜清除暴露的材料。对于特定衬底上的给定膜而言，气体可为可选择的。例如，CF4/O2、SF6和CHF3可用于蚀刻多晶硅、CF4、CF4/O2和CH2F2可用于蚀刻Si3N4膜。然而，应当理解，这些气体可生成相对较高含量的有毒废气，除清洁或蚀刻气体本身的GWP之外，这可带来另外的GWP或环境、健康和安全(EHS)问题。因此，在本领域中有必要使用比现有气体具有更高蚀刻速率及更低GWP和ESH影响的有效且价廉的清洁/蚀刻气体，以减少清洁和操作CVD反应器造成的全球变暖的危害。
技术实现思路
本专利技术提供了一种具有低EHS和GWP的清洁或蚀刻气体混合物，使得即使未反应的气体释放，其也具有降低的环境影响。在本专利技术的一个方面，本专利技术包括含有至少一种氟烯烃和氧气的蚀刻气体混合物，其中氟烯烃基本上选自CHF＝CF2、Z-CF3-CF＝CHF、Z-CF3-CF＝CHF、CF3-CH＝CF2、CF3-CF＝CH2、CF3-CH＝CHF、CF2＝CH-CHF、CF2＝CF-CF3、Z-CF3-CH＝CH-CF3、E-CF3-CH＝CHCF3、CF3-CF2-CH＝CHF、CF3-CF2-CH＝CHF、CH2＝CF-CF2-CF3、CHF2-CF＝CF-CHF2、Z-CF3-CF＝CF-CF3、E-CF3-CF＝CF-CF3、CF3-CF＝CH-CF3、CF3-CF＝CH-CF3、CHF＝CF-CF2-CF3、CHF＝CF-CF2-CF3、CF2＝CF-CHF-CF3、CF2＝CF-CF＝CF2、CHF＝C(CF3)2、CF2＝C(CF3)(CHF2)、CF2＝CH-CH2-CF3、CH2＝CF-CF2-CHF2、CF2＝CF-CHF-CH2F、CF2＝CFCH2CHF2、CHF＝CF-CHF-CHF2、CHF2-CF＝CH-CHF2、CHF2-CF＝CF-CH2F、CHF2-CF＝CF-CH2F、CHF2-CH＝CF-CHF2、CHF2-CH＝CF-CHF2，以及CF3C≡CCF3、CHC1＝CH-CF3。本专利技术还提供了将这些气体用作蚀刻气体的方法，其中气体用于蚀刻半导体上的膜。在替代形式中，利用另外的气体和氧气，本专利技术提供了使用气体从处理室清除沉积物的方法。本专利技术还包括用于清洁材料的沉积物的处理室的方法，包括活化处于远距室中或原位处于处理室中的气体，其中气体混合物包括氧源和氢氟烯烃；以及使活化的气体与表面沉积物接触足以清除所述沉积物的时间。可通过RF源使用足够功率、足够时间活化气体混合物，使得所述气体混合物达到约800-3,000K的中性温度以形成活化气体混合物，或另选地使用辉光放电活化气体，然后使所述活化气体混合物与表面沉积物接触从而清除至少一些所述表面沉积物。气体混合物包含具有至多4个碳原子(C4)、且氟的百分比等于或大于65％的氢氟烯烃。气体混合物还可具有等于或小于60％的H比F比率。具体实施方式使用本专利技术清除的表面沉积物包括通常通过化学气相沉积(CVD)或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或类似工艺沉积的那些材料。此类材料包括含氮沉积物，例如但不限于氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅(SiCN)、硼氮化硅(SiBN)，以及金属氮化物如氮化钨、氮化钛或氮化钽。在本专利技术的一个实施例中，优选的表面沉积物是氮化硅。在本专利技术的一个实施例中，表面沉积物是从用于制造电子器件的处理室内部清除的。这一处理室可为CVD室或PECVD室。本专利技术的其他实施例包括但不限于清除金属的表面沉积物、清洁等离子体蚀刻室和从晶片清除含氮薄膜。在一个实施例中，气体用于蚀刻应用。例如，美国专利8,187,415(以引用方式并入本文)描述了具有带有用于蚀刻和清洁气体组分的多个人口的处理室的反应器，作为用于工件(诸如半导体晶片)的等离子体增强蚀刻的“等离子体蚀刻反应器包括限定处理室的外壳、被配置成在处理期间将工件支撑在室内并且包括等离子体偏置功率电极的工件支撑件。反应器还包括耦合以主要接收纯氧气的第一处理气体人口，以及耦合以接收聚合蚀刻处理气体的第二处理气体入口。反应器具有顶板等离子体源功率电极，该电极包括被配置成从第一处理气体入口接收处理气体并且将处理气体分布到工件上的室中的中央圆形气体分散器，以及以中央气体分散器为中心的被配置成从第二处理气体入口接收处理气体并且将处理气体通过内部多个注射端口分布到工件上的室中的内部环形气体分散器”。在一个实施例中，本专利技术的方法涉及活化步骤，其中在远距室中活化清洁气体混合物。活化可通过实现大部分原料气离解的任何方式来完成，诸如：射频(RF)能量、直流(DC)能量、激光照射和微波能量。本专利技术的一个实施例使用变压器耦合的电感耦合低频RF功率源，其中等离子体具有环形构造，并起到次级变压器的作用。使用较低频率RF功率，便允许使用相对于电容耦合增强电感耦合的磁芯；从而允许更有效地将能量转化为等离子体而不会产生过多的限制远程等离子体源室内部寿命的离子轰击。本专利技术使用的典型RF功率具有低于1000kHz的频率。在本专利技术的另一个实施例中，功率源为远程微波、电感或电容耦合等离子体源。在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蚀刻气体混合物，包含至少一种氟烯烃和氧气，其中所述氢氟烯烃选自CHF＝CF2、Z‑CF3‑CF＝CHF、Z‑CF3‑CF＝CHF、CF3‑CH＝CF2、CF3‑CF＝CH2、CF3‑CH＝CHF、CF2＝CH‑CHF、CF2＝CF‑CF3、Z‑CF3‑CH＝CH‑CF3、E‑CF3‑CH＝CHCF3、CF3‑CF2‑CH＝CHF、CF3‑CF2‑CH＝CHF、CH2＝CF‑CF2‑CF3、CHF2‑CF＝CF‑CHF2、Z‑CF3‑CF＝CF‑CF3、E‑CF3‑CF＝CF‑CF3、CF3‑CF＝CH‑CF3、CF3‑CF＝CH‑CF3、CHF＝CF‑CF2‑CF3、CHF＝CF‑CF2‑CF3、CF2＝CF‑CHF‑CF3、CF2＝CF‑CF＝CF2、CHF＝C(CF3)2、CF2＝C(CF3)(CHF2)、CF2＝CH‑CH2‑CF3、CH2＝CF‑CF2‑CHF2、CF2＝CF‑CHF‑CH2F、CF2＝CFCH2CHF2、CHF＝CF‑CHF‑CHF2、CHF2‑CF＝CH‑CHF2、CHF2‑CF＝CF‑CH2F、CHF2‑CF＝CF‑CH2F、CHF2‑CH＝CF‑CHF2、CHF2‑CH＝CF‑CHF2，以及CF3C≡CCF3、CHC1＝CH‑CF3。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.30 US 61/9215941.一种蚀刻气体混合物，包含至少一种氟烯烃和氧气，其中所述氢氟烯烃选自CHF＝CF2、Z-CF3-CF＝CHF、Z-CF3-CF＝CHF、CF3-CH＝CF2、CF3-CF＝CH2、CF3-CH＝CHF、CF2＝CH-CHF、CF2＝CF-CF3、Z-CF3-CH＝CH-CF3、E-CF3-CH＝CHCF3、CF3-CF2-CH＝CHF、CF3-CF2-CH＝CHF、CH2＝CF-CF2-CF3、CHF2-CF＝CF-CHF2、Z-CF3-CF＝CF-CF3、E-CF3-CF＝CF-CF3、CF3-CF＝CH-CF3、CF3-CF＝CH-CF3、CHF＝CF-CF2-CF3、CHF＝CF-CF2-CF3、CF2＝CF-CHF-CF3、CF2＝CF-CF＝CF2、CHF＝C(CF3)2、CF2＝C(CF3)(CHF2)、CF2＝CH-CH2-CF3、CH2＝CF-CF2-CHF2、CF2＝CF-CHF-CH2F、CF2＝CFCH2CHF2、CHF＝CF-CHF-CHF2、CHF2-CF＝CH-CHF2、CHF2-CF＝CF-CH2F、CHF2-CF＝CF-CH2F、CHF2-CH＝CF-CHF2、CHF2-CH＝CF-CHF2，以及CF3C≡CCF3、CHC1＝CH-CF3。2.根据权利要求1所述的蚀刻气体混合物，还包含载气。3.根据权利要求1所述的蚀刻气体混合物，其中所述载气为He、Ar或N2，4.根据权利要求1所述的蚀刻气体混合物，其中所述蚀刻气体混合物还包含第二蚀刻气体，其中所述第二蚀刻气体为第二氟烯烃、全氟化碳、SF6或NF3。5.根据权利要求4所述的蚀刻气体混合物，其中所述第二蚀刻气体为全氟化碳，所述全氟化碳选自四氟甲烷、六氟乙烷、八氟丙烷、全氟四氢呋喃、六氟丁二烯和八氟环丁烷。6.一种半导体制造处理室的操作方法，包括使用包含第一氟烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭晟，G罗，大﨑善政，
申请(专利权)人：科慕埃弗西有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US