用于选择性蚀刻氧化物和氮化物材料的技术及使用该技术形成的产品制造技术

公开了用于选择性蚀刻工件上的氧化物和氮化物材料的技术。这样的技术包括用于借助于由点燃等离子气流而产生的远程等离子体来蚀刻工件的方法。通过控制等离子体气流的不同组分的流率，可以获得呈现出期望的蚀刻特性的等离子体。这样的等离子体可以用在单蚀刻操作或多步骤蚀刻操作中，例如可以在非平面微电子器件的产生中使用的凹陷蚀刻操作中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容涉及用于选择性蚀刻氧化物和氮化物材料的技术以及使用这样的技术形成的产品。具体而言，本公开内容涉及用于在微电子器件或其前体的制造期间选择性蚀刻工件上的氧化物和氮化物材料的技术以及使用这样的技术形成的微电子器件。
技术介绍
公知了用于形成集成电路和微电子器件的不同工艺。在这些工艺之中有所谓的“镶嵌工艺”，其总体上涉及使用光致抗蚀剂和蚀刻工艺来从衬底或其它电介质材料中选择性去除材料。例如，光致抗蚀剂可以沉积在硅晶圆上并且随后例如通过暴露至紫外光、电子束等等来进行图案化。然后可以例如经由暴露至湿法蚀刻方案或等离子体来对衬底进行蚀刻以去除衬底的未被光致抗蚀剂保护的部分。基于鳍状物的场效应晶体管或FINFET是通常由镶嵌或类似工艺制造的一种类型的微电子器件。如在本领域中将理解的，FINFET器件的制造可以包括凹陷蚀刻工艺，在凹陷蚀刻工艺期间，湿法蚀刻剂(例如，基于氢氟酸或硝酸的蚀刻剂)或直接等离子体可以用于去除牺牲材料(例如，氧化物)，以暴露可以嵌入其中的鳍状的结构的一部分。这样的凹陷蚀刻工艺还可以用于去除存在于鳍状结构上的氧化物和/或氮化物涂覆，以暴露鳍状物材料自身，以便在微电子器件的制造中进一步进行处理。尽管这样的现有技术可以有效地蚀刻不同材料，但是专利技术人已经发现其变得越来越难以使用它们来制造正变得越来越小和越来越复杂的微电子器件。这在针对制造基于鳍状物的场效应晶体管或FINFET是特别正确的。随着时间，技术趋势已经驱动制造商制造具有相对大的鳍状物高度但相对小的或变化的鳍状物节距的FINFET。用现有湿法蚀刻化学品制造这样的器件已经被证明是困难的，部分地由于不能补偿在这样的方案的湿法速率的差异。确实，专利技术人已经观察到一些湿法蚀刻剂的蚀刻速率可以取决于诸如鳍状物高度、鳍状物节距、正在被蚀刻的材料的成分以及正在被蚀刻的材料的量之类的各个因素。结果，一些湿法蚀刻剂可以不能够使得FINFET中使用的氧化物和氮化物材料均匀地凹陷至相同水平，该问题会潜在地导致器件失效。例如，当基于氢氟酸的湿法蚀刻剂用于在具有≥大约35nm的鳍状物高度和≤50nm的鳍状物节距的FINFET器件的制造中执行凹陷蚀刻，专利技术人观察到这样的蚀刻化学品在鳍状物之间产生不均匀的凹陷的场高度。此不均匀的场高度还被观察为阻碍器件隔离并且促进集成差错的生成。用干法直接等离子体执行相同的凹陷蚀刻不解决问题，因为等离子体化学品缺乏此应用所必需的选择性，导致鳍状物侵蚀和/或等离子种类植入至鳍状物中。附图说明随着下面的具体实施方式进行，并且在参照附图的同时，所要求保护的主题的实施例的特征和优点将变得显而易见，在附图中，相同的附图标记描述相同的部分，并且其中：图1是描绘了与本公开内容一致的示例性远程等离子体蚀刻工艺的示例性操作的流程图。图2A-C逐步地图示了用于使用与本公开内容一致的远程等离子体蚀刻工艺来执行凹陷蚀刻以暴露微电子器件的鳍状物的流程图的一个示例。尽管下面的具体实施方式将用对示例性实施例进行的参照而进行，但是对于本领域技术人员而言，对示例性实施例的许多替代、修改和变形将显而易见。具体实施方式如在背景中指出的，半导体器件尺寸在缩小但是复杂性在增大。而且，越来越复杂和多样化的材料正在被用于制造微电子器件，这些材料包括但不限于各种氧化物、氮化物和半导体材料。这些因素已经使得难以在一些应用中使用先前公知的基于硝酸和氢氟酸的湿法蚀刻化学品，特别是在其中会期望将不同的材料蚀刻至相同的高度的应用中。这部分地由于以下事实：许多基于硝酸和氢氟酸的湿法蚀刻化学品以与蚀刻氮化物不同的速率蚀刻氧化物。因此，当这样的溶液接触工件上的氧化物和氮化物时(例如，在微电子器件或其前体的形成期间)，可以以不同的速率蚀刻氧化物和氮化物。氧化物和氮化物蚀刻速率的不一致可以被其它因素(例如，暴露至蚀刻剂的表面面积量和已经被去除的材料量)加剧。的确，相比于相同工件的具有相对低的表面面积的第二部分，可以以相对高的蚀刻速率通过基于硝酸和氢氟酸的湿法蚀刻剂来蚀刻工件的具有相对大的表面面积的第一部分，即使第一部分和第二部分是由相同材料组成的。而且，正在被蚀刻的氧化物和/或氮化物的成分的变化(例如，当材料被去除时)可以阻碍湿法蚀刻化学品与要被蚀刻的材料的接触，降低了蚀刻速率。直接等离子体蚀刻已经用在湿法蚀刻化学品由于一些原因可能不是适合的或者不是优选的一些情况下。然而，如先前所指出的，这样的等离子体中使用的化学品可以对一些应用不是足够选择性的。例如，当直接等离子体用于在制造半导体器件中蚀刻工件时，专利技术人观察到其可以攻击除了期望进行蚀刻的那些材料之外的材料。当要使用这样的等离子体来蚀刻结构(例如，FINFET的鳍状物)周围的牺牲材料时，这可以特别有问题的，但是对于蚀刻牺牲材料而且还大体上不蚀刻形成该结构的材料是不够有选择性的。考虑到前述内容，本公开内容总体上涉及用于选择性蚀刻工件上的氧化物和氮化物材料的技术。其中，本文描述的技术包括经由等离体子蚀刻选择性蚀刻工件上的氧化物和氮化物材料的方法。通常，远程等离体子包含可以通过对进入等离子体的等离子体气流进行点燃而产生的反应性种类。氧化物和氮化物的蚀刻可以通过将工件暴露至等离子体中的反应性种类来进行。在这样的暴露期间，反应性种类可以以以下方式与氧化物和氮化物材料反应：可以例如通过热退火将氧化物和氮化物材料从工件去除。如稍后将描述的，等离子体中各种反应性种类的量可以通过调整等离子体气流的成分来控制。控制那些反应性种类的量可以继而控制相对于彼此的速率，等离子体以该速率蚀刻氧化物和氮化物材料。即，调整用于产生等离子体的等离子体气流的成分可以控制由从等离子体气流产生的等离子体呈现的氧化物:氮化物蚀刻比率(例如，氧化物蚀刻速率:氮化物蚀刻速率)。这可以实现其中可以将工件暴露至多个蚀刻操作的多步骤等离子体蚀刻工艺的设计和使用，其中，可以调节在每个蚀刻操作期间使用的等离子体气流的成分，以实现期望的氧化物:氮化物蚀刻比率。本文所描述的等离子体蚀刻技术还可以实现包括不同的氧化物和氮化物材料的微电子器件的制造，其中，这样的材料中的两种或更多种被蚀刻为相同的或大体上相同的高度。甚至在要被蚀刻的不同的材料在工件上具有不同的表面面积(例如，嵌套的和隔离的鳍状物之间的场)以及在不期望蚀刻其它材料(例如，鳍状物材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于选择性蚀刻工件上的氧化物和氮化物的方法，包括：将所述工件暴露至包括第一等离子体气流的反应性种类的第一等离子体，以便以第一氧化物:氮化物蚀刻比率来去除所述氧化物和所述氮化物的至少一部分，所述第一等离子体气流包括三氟化氮气体(NF3)、氨气(NH3)和氢气(H2)；将所述工件暴露至包括第二等离子体气流的反应性种类的第二等离子体，以便以第二氧化物:氮化物蚀刻比率来去除所述氧化物和所述氮化物的至少一部分，所述第二等离子体气流包括NF3、NH3和H2；其中，所述第一氧化物:氮化物蚀刻比率与所述第二氧化物:氮化物蚀刻比率不同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于选择性蚀刻工件上的氧化物和氮化物的方法，包括：
将所述工件暴露至包括第一等离子体气流的反应性种类的第一等离子
体，以便以第一氧化物:氮化物蚀刻比率来去除所述氧化物和所述氮化物的
至少一部分，所述第一等离子体气流包括三氟化氮气体(NF3)、氨气(NH3)
和氢气(H2)；
将所述工件暴露至包括第二等离子体气流的反应性种类的第二等离子
体，以便以第二氧化物:氮化物蚀刻比率来去除所述氧化物和所述氮化物的
至少一部分，所述第二等离子体气流包括NF3、NH3和H2；
其中，所述第一氧化物:氮化物蚀刻比率与所述第二氧化物:氮化物蚀刻
比率不同。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一氧化物:氮化物蚀刻比
率的范围从大于1:1至大约10:1，并且所述第二氧化物:氮化物蚀刻比率的
范围从小于1:1至大约1:1.4。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一等离子体气流包括：
在范围从大约5sccm至大约60sccm的流率下的所述NF3、在范围从0sccm
至大约100sccm的流率下的所述NH3以及在大约100sccm至大约300sccm
的流率下的所述H2。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一等离子体气流包括：
在范围从大约5sccm至大约40sccm的流率下的所述NF3、在范围从
大约65sccm至大约90sccm的流率下的所述NH3以及在大约120sccm至
大约150sccm的流率下的所述H2。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二等离子体气流包括：
在范围从大约30sccm至大约60sccm的流率下的所述NF3、在范围从
0sccm至大约100sccm的流率下的所述NH3以及在大约100sccm至大约

\t300sccm的流率下的所述H2。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一等离子体气体成分包
括：
在范围从大约5sccm至大约40sccm的流率下的所述NF3、在范围从
大约65sccm至大约90sccm的流率下的所述NH3以及在大约120sccm至
大约150sccm的流率下的所述H2。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一等离子气流和所述第
二等离子气流均还包括至少一种惰性气体。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
对所述工件进行退火，以去除由将所述工件暴露至所述第一等离子体
所产生的至少一种副产品；以及
对所述工件进行退火，以去除由将所述工件暴露至所述第二等离子体
所产生的至少一种副产品。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，用第一施加功率来生成所述第
一等离子体，并且用第二施加功率来生成所述第二等离子体，并且所述方
法还包括：
调整所述第一施加功率以调整所述第一氧化物:氮化物蚀刻比率；以及
调整所述第二施加功率以调整所述第二氧化物:氮化物蚀刻比率。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氧化物选自于由以下构
成的组：氧化硅、硅酸盐、碳掺杂的氧化物、旋涂玻璃及其组合。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氮化物包括氮化硅、氮
氧化硅及其组合中的至少一种。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工件包括半导体器件、

\t半导体器件的前体或其组合中的至少一部分。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工件包括：
第一鳍状物和第二鳍状物，所述第一鳍状物和所述第二鳍状物横向偏
移小于或等于50nm的鳍状物节距，以界定其间的第一场；
共形氧化物层，所述共形氧化物层设置在至少所述第一鳍状物、所述
第二鳍状物上；
共形氮化物层，所述共形氮化物层设置在所述共形第一氧化物层上；
牺牲氧化物材料，所述牺牲氧化物材料设置在所述共形氮化物层上和
所述第一场内，以使所述第一鳍状物和所述第二鳍状物嵌入。
14.根据权利要求13所述的方法，其中：
将所述工件暴露至所述第一等离子体从所述第一场中去除了所述牺牲
氧化物材料的至少一部分并且暴露了所述第一鳍状物和所述第二鳍状物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·法默，G·特里奇，J·桑福德，D·B·伯格斯特龙，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US