本发明专利技术涉及用于在狭小空间各向同性蚀刻硅的无残留的系统和方法。用于蚀刻衬底的系统和方法包括在处理室中布置包括第一结构和虚设结构的衬底。所述第一结构由选自二氧化硅和氮化硅组成的组中的材料制成。所述虚设结构由硅制成。供给载气至所述处理室。供给三氟化氮和氢分子气体至所述处理室。在所述处理室激励等离子体。蚀刻所述虚设结构。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及衬底处理系统，更具体地，涉及在衬底处理系统内各向同性地蚀刻硅的系统和方法。
技术介绍
这里提供的背景描述是为了总体呈现本专利技术的背景的目的。在此背景部分中描述的程度上的当前指定的专利技术人的工作，以及在提交申请时可能无法以其他方式有资格作为现有技术的所述描述的各方面，既不明确也不暗示地承认是针对本专利技术的现有技术。衬底处理系统可被用于在衬底(如半导体晶片)上沉积膜和蚀刻在衬底(如半导体晶片)上的膜。在处理期间，虚设(dummy)结构可以在某些处理步骤中使用，然后在随后的处理步骤期间去除。纯硅可用于虚设结构。仅举例而言，硅虚设结构可以用作用于高k金属栅极技术的虚设栅极，用于间隔件形成的心轴和用于后端线(BEOL)气隙的衬垫。虚设硅结构必需在不损坏需要留在衬底上的其它结构的情况下去除。其结果是，用以去除硅虚设结构的蚀刻工艺相对于二氧化硅(SiO2)和/或氮化硅(Si3N4)应该有无穷大的选择比(infinite selectivity)。通常，湿法蚀刻因为其优良的选择性性能而被选择。但是，湿法蚀刻会留下残留物。随着特征缩放继续，在狭小的空间去除硅残留物正变得更具挑战性。富氧分子(O2)的溴化氢(HBr)/O2等离子体或四氯化硅(SiCl4)-添加剂等离子体可用于在相对于SiO2和/或Si3N4需要无穷大的选择比时去除虚设硅。由于在衬底上过量的副产物(SiOBrx或SiOClx)沉积，因此通常在等离子体处理后需要稀释的氢氟酸(HF)酸浸以进行晶片蚀刻后清洁。然而，稀释的氢氟酸湿法清洁工艺往往导致对SiO2层的额外损坏。
技术实现思路
一种用于蚀刻衬底的方法包括在处理室中布置包括第一结构和虚设结
构的衬底。所述第一结构由选自二氧化硅和氮化硅组成的组中的材料制成。所述虚设结构由硅制成。所述方法包括供给载气至所述处理室；供给三氟化氮和氢分子气体至所述处理室；在所述处理室中激励等离子体；以及蚀刻所述虚设结构。在其它特征中，所述处理室是感应耦合等离子体处理室。所述虚设结构被所述材料覆盖。所述虚设结构没有被所述材料覆盖。以相对于所述材料呈无穷大的选择比蚀刻所述虚设结构。所述虚设结构被蚀刻，伴随有蚀刻副产物。在其它特征中，所述方法包括用溶剂去除所述蚀刻副产物。所述溶剂包括水。所述溶剂包括硫酸和过氧化氢的混合物。所述虚设结构被各向同性地蚀刻。一种用于蚀刻衬底的衬底处理系统包含处理室。衬底支撑件被布置在所述处理室中以支撑包括第一结构和虚设结构的衬底。所述第一结构由选自二氧化硅和氮化硅组成的组中的材料制成。所述虚设结构由硅制成。气体输送系统被配置成选择性地供给工艺气体和载气到所述处理室。等离子体产生器被配置为选择性地供给等离子体在所述处理室中。控制器被配置以选择性地控制所述气体输送系统和等离子体产生器。所述控制器还被配置为：供给载气到所述处理室；供给三氟化氮和氢分子气体到所述处理室；在所述处理室中激励等离子体；以及蚀刻所述虚设结构。在其它特征中，所述处理室是感应耦合等离子体处理室。所述虚设结构被所述材料覆盖。所述虚设结构没有被所述材料覆盖。所述控制器被配置成以相对于所述材料呈无穷大的选择比蚀刻所述虚设结构。所述虚设结构被蚀刻，伴随有蚀刻副产物。所述虚设结构被各向同性地蚀刻。根据详细描述、权利要求和附图，本专利技术的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体实施例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。附图说明根据详细描述和附图，本专利技术将被更充分地理解，其中：图1是使用感应耦合等离子体(ICP)的衬底处理系统的一个示例的功能框图；图2是包括硅虚设结构的衬底的透视图；图3是图2的衬底的去除硅虚设结构后的透视图；以及图4是示出用于去除硅虚设结构的方法的流程图。在附图中，附图标记可以被重新使用以标识相似和/或相同的元件。具体实施方式本专利技术涉及各向同性的等离子体蚀刻工艺，其提供可控制的残留物和蚀刻产品，其具有无穷大的Si比氧化物以及Si比Si3N4的选择比。在一些实例中，各向同性等离子体蚀刻工艺用于去除在处理期间在衬底上使用的硅虚设结构。在一些实例中，衬底进一步包括SiO2或Si3N4结构。各向同性等离子体蚀刻工艺包括用于硅蚀刻的三氟化氮NF3/氢分子(H2)等离子体蚀刻工艺。在一些实例中，使用感应耦合等离子体(ICP)处理室。仅举例而言，可以执行在硬掩模层下的或在未被覆盖的区域的纯硅的各向同性蚀刻。在这个示例中，各向同性蚀刻工艺具有相对于SiO2的无穷大的选择比，用光学仪器测定SiO2的损失为零。当使用NF3/H2等离子体时，一些残留物可留在被覆盖的和未被覆盖的区域。在一些示例中，残留物可以通过水或硫酸和过氧化氢(H2SO4/H2O2(piranha溶液))被去除。通过这些残留物去除溶剂不会对SiO2或Si3N4造成额外的损坏。尽管前述示例将在感应耦合等离子体处理(ICP)室的背景下描述，但所述蚀刻工艺可在其他类型的等离子体处理室进行，如在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)处理室、远程等离子体CVD(RPCVD)处理室等中处理。在感应耦合等离子体(ICP)工艺中，能量由通过电磁感应(或时变磁场)所产生的电流供给。通常，一个或多个感应线圈被布置在邻近于电介质窗的等离子体处理室的外面，并且气体被供给到等离子体处理室的内部。RF功率被供给到感应线圈，并且在ICP处理室点燃等离子体。尽管在下面将描述ICP处理室的具体实施例，但可以使用其它的ICP
工艺。可以使用与高真空压兼容的任何ICP。除了ICP外，远程等离子体工艺也可用于NF3/H2各向同性蚀刻。现在参考图1，根据本专利技术所述的衬底处理系统10的实施例被示出。衬底处理系统10包括连接到变压器耦合电容调谐(TCCT)电路14的RF源12，变压器耦合电容调谐(TCCT)电路14连接到TCP线圈16。TCCT电路14通常包括一个或多个固定的或可变的电容器15。TCCT电路14的一个实施例在共同转让的Long等人的美国专利公开No.2013/0135058中示出和描述，其全体内容通过引入并入本专利技术。TCP线圈16可以包括成对的线圈或内线圈对和外线圈对。气体增压室20可以被布置在TCP线圈16和电介质窗口24之间。电介质窗口24沿处理室28的一侧布置。处理室28还包括支撑衬底34的基座32。基座32可以包括静电卡盘、机械卡盘或其它类型的卡盘。等离子体40在处理室28内部产生。等离子体40蚀刻衬底34。RF源50和偏置匹配电路52可在操作期间用来给基座32施加偏置。气体输送系统56可以用于将气体混合物供给到与电介质窗口24相邻的处理室28。气体输送系统56可以包括工艺气体源57、计量系统58(如阀和质量流量控制器)和歧管59。气体输送系统60可以被用于通过阀61来提供气体62到气体增压室20。该气体可以包括被用于冷却TCP线圈16和电介质窗口24的制冷气体。加热器64可以用于将基座32加热到预定的温度。排放系统65包括阀66和泵67以通过吹扫或抽排从处理室28去除反应物。控制器54可以用于控制蚀刻工艺。控制器54监测工艺参数，如温度、压力等，并控制：气体混合物的输送，激励、维持和熄灭等离子体，反应物的去除，制冷气体的供应等。现在参考图2，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于蚀刻衬底的方法，其包括：在处理室中布置包含第一结构和虚设结构的衬底，其中，所述第一结构由选自二氧化硅和氮化硅组成的组中的材料制成，并且其中，所述虚设结构由硅制成；供给载气至所述处理室；供给三氟化氮(NF3)和氢分子(H2)气体至所述处理室；在所述处理室中激励等离子体；以及蚀刻所述虚设结构。
【技术特征摘要】
2015.02.16 US 14/623,1441.一种用于蚀刻衬底的方法，其包括：在处理室中布置包含第一结构和虚设结构的衬底，其中，所述第一结构由选自二氧化硅和氮化硅组成的组中的材料制成，并且其中，所述虚设结构由硅制成；供给载气至所述处理室；供给三氟化氮(NF3)和氢分子(H2)气体至所述处理室；在所述处理室中激励等离子体；以及蚀刻所述虚设结构。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述处理室是感应耦合等离子体处理室。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述虚设结构被所述材料覆盖。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述虚设结构没被所述材料覆盖。5.根据权利要求1所述的方法，其中以相对于所述材料呈无穷大的选择比蚀刻所述虚设结构。6.根据权利要求6所述的方法，其中所述虚设结构被蚀刻，伴随有蚀刻副产物。7.根据权利要求6所述的方法，其还包括用溶剂去除所述蚀刻副产物。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述溶剂包括水。9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述溶剂包括硫酸和过氧化氢的混合物。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述虚设结构被各向同性地蚀刻。11.根据权利要求1所述的方法，其中NF3/(NF3+H2)的比率为小于或等于0.3。12.一种用于蚀刻衬底的衬底处理系统，其包含：...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭明书，钟清华，海琳·戴尔·普波，加内什·乌帕德亚雅，高里·卡马尔提，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。