自由基成分的氧化物蚀刻制造技术

描述一种在图案化异质结构上蚀刻暴露的氧化硅的方法，且该方法包括从含氟前体所形成的远端等离子体蚀刻。来自该远端等离子体的等离子体流出物流进基板处理区域，在该基板处理区域中该等离子体流出物与含氮和氢前体组合。在该基板于相较于典型的SiconiTM工艺为高温时，从而产生的反应物以高氧化硅选择性蚀刻该图案化异质结构。该蚀刻进行不会在该基板表面上产生残余物。该方法可用以在移除极少量或不移除硅、多晶硅、氮化硅或氮化钛的同时移除氧化硅。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自由基成分的氧化物蚀刻交叉参照的相关申请案本申请案主张美国临时专利申请案第61/702,493号的权益，该申请案于2012年9月18日提出申请，专利技术名称为“RADICAL-COMPONENTOXIDEETCH”，该申请案为所有目的在此全文以参考形式并入。
技术介绍
集成电路是通过在基板表面上生产错综复杂地图案化材料层的工艺而制作。在基板上生产图案化材料需要有用于移除暴露材料的受控制的方法。化学蚀刻用于各种目的，这些目的包括将光阻中的图案转移到下伏层(underlyinglayer)中、薄化层或薄化已呈现于表面上的特征结构的侧向尺度。通常期望具有蚀刻一种材料比另一种快的蚀刻工艺，以助于例如图案转移工艺进行。此类蚀刻工艺被称为对第一材料具选择性。作为材料、电路与工艺多样性的结果，蚀刻工艺已朝多种材料的选择性发展。湿式氢氟酸蚀刻(wetHFetch)比其他介电质与半导体优先移除氧化硅。然而，湿式工艺无法渗透某些受限制的沟槽，且有时使残余材料变形。在原地(local)等离子体(基板处理区域内的等离子体)中产生的干式蚀刻可以渗透更多受限制的沟槽，并使细微残余结构呈现更少变形。然而，原地等离子体在放电时会通过电弧产生而损坏基板。SiconiTM蚀刻是远端等离子体辅助的干式蚀刻工艺，该工艺涉及同时暴露基板至H2、NF3与NH3等离子体副产物。氢和氟物种的远端等离子体激发容许无等离子体损坏的基板处理。SiconiTM蚀刻对氧化硅层具大量共形与选择性，但不易蚀刻硅，无论该硅是非晶形、结晶、或多晶形。氮化硅通常是在硅与氧化硅之间的速率下蚀刻，但是氧化硅相较于氮化硅的选择性通常并非如氧化硅相较于硅的选择性般显著。该选择性在诸如浅沟槽隔离(STI)与层间介电质(ILD)凹部形成的应用上提供许多优点。SiconiTM工艺产生固体副产物，当基板材料被移除时，该些固体副产物在基板的表面上生长。当基板的温度升高时，该些固体副产物后续通过升华而被移除。作为固体副产物的产生的结果，SiconiTM蚀刻工艺也会使细微残余结构变形。由于副产物的形成可能在图案化基板上扰乱细微结构，因此需要多种方法以选择性地移除氧化硅同时不会在基板表面上形成固体副产物。
技术实现思路
描述一种在图案化异质结构上蚀刻暴露的氧化硅的方法，且该方法包括从含氟前体所形成的远端等离子体蚀刻。来自该远端等离子体的等离子体流出物是流进基板处理区域，在该基板处理区域中该等离子体流出物与含氮和氢前体组合。在该基板于相较于典型的SiconiTM工艺为高温时，从而产生的反应物以高氧化硅选择性蚀刻该图案化异质结构。该蚀刻进行，而不会在该基板表面上产生残余物。该方法可用以在移除极少量或不移除硅、多晶硅、氮化硅或氮化钛的同时移除氧化硅。本专利技术的实施例包括在基板处理腔室的基板处理区域中蚀刻图案化基板的方法。该图案化基板具有暴露的氧化硅区域。该方法包括使含氟前体流进远端等离子体区域，同时在该远端等离子体区域中形成远端等离子体以产生等离子体流出物，该远端等离子体区域流通式耦接(fluidlycoupled)至该基板处理区域。该方法进一步包括使含氮和氢前体流进该基板处理区域中，而不先使该含氮和氢前体通过该远端等离子体区域。该方法进一步包括在该基板处理区域中，以这些等离子体流出物及该含氮和氢前体的组合蚀刻该暴露的氧化硅区域。额外的实施例与特征在此部分地描述在以下说明中，且部分地对于此
中具有通常知识者而言在参阅说明书后能清楚明了，或可通过实施所揭露的实施例而了解。可通过说明书中所描述的手段、组合和方法来了解并获得该所揭露的实施例的特征及优点。附图说明欲进一步了解该所揭露的实施例的本质及优点可通过参考说明书的其余部分和附图而实现。图1是根据所揭露的实施例的氧化硅选择性蚀刻工艺的流程图。图2A显示根据本专利技术的实施例的基板处理腔室。图2B显示根据本专利技术的实施例的基板处理腔室的喷淋头(showerhead)。图3显示根据本专利技术的实施例的基板处理系统。在附图中，相似的部件及/或特征可具有相同的元件符号。另外，相同类型的各种部件可通过以下方式区别：将虚线和第二符号接在该元件符号之后，该第二符号用于区别这些类似的部件。如果说明书中仅使用第一元件符号，则该说明是适用于具有相同第一元件符号的相似部件的任一者，无关于第二元件符号为何。具体实施方式描述一种在图案化异质结构上蚀刻暴露的氧化硅的方法，且该方法包括从含氟前体所形成的远端等离子体蚀刻。来自该远端等离子体的等离子体流出物流进基板处理区域，在该基板处理区域中该等离子体流出物与含氮和氢前体组合。在该基板于相较于典型的SiconiTM工艺为高温时，从而产生的反应物以高氧化硅选择性蚀刻该图案化异质结构。该蚀刻进行而不会在该基板表面上产生残余物。该方法可用以在移除少量或不移除硅、多晶硅、氮化硅或氮化钛的同时移除氧化硅。选择性远端气相蚀刻工艺已使用氨(NH3)的氢源与三氟化氮(NF3)的氟源，该氢源与氟源一起流过远端等离子体系统(RPS)且进入反应区域。氨与三氟化氮的流速通常是经选择以使得氢的原子流速大致上是氟的原子流速的两倍，以为了有效地利用这两种工艺气体组份。氢与氟的存在使得(NH4)2SiF6的固体副产物得以在相对低的基板温度下形成。该固体副产物是通过将基板的温度升高至升华温度之上而移除。远端气相蚀刻工艺移除氧化物膜比移除例如硅快得多。但是，传统的选择性远端气相蚀刻工艺相较于氮化硅的选择性可能不佳。本案专利技术人已经发现，氧化硅相较于氮化硅的选择性可通过以下方式强化：在远端等离子体中激发含氟前体，并将等离子体流出物与氨结合，该氨并未穿过远端等离子体系统。为了较佳了解与认识本专利技术，现在参考图1，图1是根据所揭露的实施例的氧化硅选择性蚀刻工艺的流程图。在第一操作之前，使基板图案化留下氧化硅的暴露区域与氮化硅的暴露区域。接着，使该图案化基板递送至基板处理区域中(操作110)。启动三氟化氮流进入与处理区域分开的等离子体区域(操作120)。可使用其他氟源以增大或置换三氟化氮。一般而言，含氟前体流进等离子体区域，且该含氟前体包含至少一种选自由下列所组成的群组的前体：原子氟、双原子氟、三氟化氮、四氟化碳、氟化氢及二氟化氙。该分开的等离子体区域在此可称为远端等离子体区域，且可位在与处理腔室分开的模块内或是位在处理腔室内的隔间内。在远端等离子体区域中形成的等离子体流出物随后流进基板处理区域(操作125)。在此时，气相蚀刻对氧化硅具有极少的选择性且具有受限制的可利用性。然而，同时将氨流进基板处理区域(操作130)以与该等离子体流出物反应。该氨不穿过远端等离子体区域，且因此仅通过与该等离子体流出物的交互作用而受到激发。图案化基板被经选择性蚀刻(操作135)，使得在比氮化硅显著高的速率下移除氧化硅。将反应性化学物种从基板处理区域移除，然后从该处理区域移除基板(操作145)。使用在此描述的气相干式蚀刻工艺，本案专利技术人已确定，具有超过100：1多达150：1的选择性(SiO蚀刻速率：SiN蚀刻速率)是可能的。使用在此描述的方法可实现的选择性是现有技术方法的至少四倍大。在本专利技术的实施例中，氧化硅的蚀刻速率超过氮化硅的蚀刻速率约40或更多、约50或更多、约75或更多、或约100或更多的乘数因子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基板处理腔室的基板处理区域中蚀刻图案化基板的方法，其中所述图案化基板具有暴露的氧化硅区域，所述方法包含：使含氟前体流进远端等离子体区域，同时在所述远端等离子体区域中形成远端等离子体以产生等离子体流出物，所述远端等离子体区域流通式耦接(fluidly coupled)至所述基板处理区域；使含氮和氢前体流进所述基板处理区域中，而不先使所述含氮和氢前体通过所述远端等离子体区域；以及在所述基板处理区域中，以这些等离子体流出物及所述含氮和氢前体的组合蚀刻所述暴露的氧化硅区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.18 US 61/702,493;2013.03.15 US 13/834,6111.一种在基板处理腔室的基板处理区域中蚀刻图案化基板的方法，其中所述图案化基板具有暴露的氧化硅区域，所述方法包含：使含氟前体流进远端等离子体区域，同时在所述远端等离子体区域中形成远端等离子体以产生等离子体流出物，所述远端等离子体区域流通式耦接至所述基板处理区域；使含氮和氢前体流进所述基板处理区域中，而不先使所述含氮和氢前体通过所述远端等离子体区域；以及在所述基板处理区域中，以这些等离子体流出物及所述含氮和氢前体的组合蚀刻所述暴露的氧化硅区域。2.如权利要求1所述的方法，进一步包含：在所述远端等离子体的形成期间，使含氧前体流进所述远端等离子体区域。3.如权利要求1所述的方法，进一步包含：在所述远端等离子体的形成期间，使分子氧、二氧化氮或一氧化二氮的一者流进所述远端等离子体区域。4.如权利要求1所述的方法，其中所述含氮和氢前体是由氮和氢组成。5.如权利要求1所述的方法，其中所述含氮和氢前体包含氨。6.如权利要求1所述的方法，其中所述图案化基板进一步包含暴露的多晶硅区域，且所述蚀刻操作的、暴露的氧化硅区域相较于暴露的多晶硅区域的选择性大于50：1或为50:1。7.如权利要求1所述的方法，其中所述图案化基板进一步包含暴露的多晶硅区域，且所述蚀刻操作的、暴露的氧化硅区域相较于暴露的多晶硅区域的选择性大于100：1或为100:1。8.如权利要求1所述的方法，其中所述图案化基板进一步包含暴露的氮化硅区域，且所述蚀刻操作的、暴露的氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z·陈，J·张，CM·徐，S·朴，A·王，N·K·英格尔，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US