无卤素气相硅蚀刻制造技术

描述了一种从图案化的异质结构中选择性地干法蚀刻硅的方法。所述方法在远程等离子体蚀刻之前任选地包括等离子体工艺。所述等离子体工艺可以使用经偏压的等离子体来处理一些结晶硅(例如，多晶硅或单晶硅)以形成非晶硅。之后，使用含氢前体形成远程等离子体，从而形成等离子体流出物。使所述等离子体流出物流入基板处理区域，以便从图案化的基板中蚀刻所述非晶硅。通过实现经偏压的等离子体工艺，在蚀刻工艺期间，无论等离子体激发的远程性质如何，都可以将通常各向同性的蚀刻转变为方向性的(各向异性的)蚀刻。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交叉引用本申请案要求由Xue等人于2014年3月31日提交的、标题为“无卤素气相硅蚀刻(HALOGEN-FREE GAS-PHASE SILICON ETCH)”的美国非临时专利申请案第14/231,180号的优先权，为了所有的目的将该申请案以引用方式全部并入本文中。
本专利技术关于蚀刻硅的方法。
技术介绍
集成电路通过在基板表面上产生图案复杂的材料层的工艺而成为可能。在基板上产生图案化的材料通过去除暴露的材料受控的方法来实现。化学蚀刻用于各种目的，包括：将光阻剂中的图案转移到下面的层；薄化层；或薄化已经存在于表面上的特征的横向尺度。往往理想的是具有比蚀刻另一种材料更快地蚀刻一种材料以帮助例如图案转移工艺进行的蚀刻工艺。此类蚀刻工艺称为相对于第二种材料对第一种材料具有选择性。由于材料、电路及工艺的多样性，蚀刻工艺已被开发成对各种材料具有选择性。干法蚀刻工艺对于从半导体基板选择性地去除材料往往是理想的。这种理想性源自以最小的物理干扰从微型结构缓和地去除材料的能力。干法蚀刻工艺也允许通过去除气相试剂来突然停止蚀刻速率。一些干法蚀刻工艺涉及使基板暴露于由一种或更多种前体形成的远程等离子体副产物。例如，三氟化氮结合离子抑制技术产生的远程等离子体生成使得当使等离子体流出物流入基板处理区域时，能够选择性地从图案化的基板去除硅。然而，对于各种应用，硅选择性偶尔需要甚至更高。附加的工艺灵活性也是理想的。需要有提高硅选择性干法蚀刻工艺的工艺灵活性的方法。
技术实现思路
描述了一种从图案化的异质结构选择性地干法蚀刻硅的方法。所述方法在远程等离子体蚀刻之前任选地包括等离子体工艺。所述等离子体工艺可以使用经偏压的等离子体来使一些结晶硅(例如，多晶硅或单晶硅)非晶化以形成非晶硅。之后，使用含氢前体形成远程等离子体以形成等离子体流出物。使等离子体流出物流入基板处理区域，以便从图案化的基板蚀刻所述非晶硅。通过实现经偏压的等离子体工艺，无论等离子体激发的远程性质如何，在蚀刻工艺期间，都可以将通常各向同性的蚀刻转变成方向性(各向异性的)蚀刻。本专利技术的实施例包括蚀刻图案化的基板的方法。所述方法包括以下步骤：使用从惰性气体形成的局部等离子体来处理图案化的基板。处理所述图案化的基板的步骤包括以下步骤：将所述图案化的基板的结晶硅部分转变为所述图案化的基板的非晶硅部分(使所述结晶硅部分“非晶化”)。所述局部等离子体通过施加局部等离子体功率来激发所述局部等离子体而形成。所述方法还包括以下步骤：蚀刻所述图案化的基板的所述非晶硅部分。蚀刻所述图案化的基板的所述非晶硅部分的步骤包括以下步骤：在处理了所述图案化的基板之后，使等离子体流出物流入容纳所述图案化的基板的基板处理区域。所述等离子体流出物通过使含氢前体流入流体地耦接至所述基板处理区域的远程等离子体区域而形成，同时在所述远程等离子体区域中形成远程等离子体以产生所述等离子体流出物。在所述远程等离子体区域中形成所述远程等离子体以产生所述等离子体流出物的步骤包括以下步骤：将具有远程RF等离子体功率的远程RF等离子体施加至所述远程等离子体区域。本专利技术的实施例包括蚀刻图案化的基板的方法。所述方法包括以下步骤：将所述图案化的基板传送至基板处理区域，所述基板处理区域通过喷淋头而与远程等离子体区域分开。所述图案化的基板包括覆盖结晶硅部分的非晶硅部分。所述方法还包括以下步骤：使含氢前体流入所述远程等离子体区域，同时在所述远程等离子体区域中形成远程等离子体以产生等离子体流出物。在所述远程等离子体区域中形成所述远程等离子体以产生所述等离子体流出物的步骤包括以下步骤：将具有RF等离子体功率的RF等离子体施加至所述远程等离子体区域。所述方法还包括以下步骤：传送所述等离子体流出物通过所述喷淋头，并且随后传送到所述基板处理区域中。所述方法还包括以下步骤：蚀刻所述非晶硅部分。本专利技术的实施例包括蚀刻基板的方法。所述方法包括以下步骤：使用局部等离子体处理所述基板，所述局部等离子体由氦气形成。处理图案化的基板的步骤包含以下步骤：将所述基板的结晶硅部分转变为所述基板的非晶硅部分。所述局部等离子体通过施加局部RF等离子体功率来激发所述氦气而形成。所述方法还包括以下步骤：使分子氢流入远程等离子体区域，同时在所述远程等离子体区域中形成远程等离子体以产生等离子体流出物。在所述远程等离子体区域中形成所述远程等离子体以产生所述等离子体流出物的步骤包括以下步骤：将具有RF等离子体功率的RF等离子体施加至所述远程等离子体区域。所述方法还包括以下步骤：使所述等离子体流出物通过喷淋头而进入所述基板处理区域。所述方法还包括以下步骤：使用所述等离子体流出物来蚀刻所述基板的所述非晶硅部分。在以下的部分描述中提出附加的实施例与特征，而且对于所属技术技术人员而言，在检视本说明书之后，实施例与特征将部分地变得显而易见，或者是可通过实践实施例来学习。通过说明书中描述的手段、组合以及方法，可以实现并获得实施例的特征与优点。附图说明通过参照本说明书的剩余部分和附图，可以实现对实施例的本质与优点的进一步理解。图1是根据实施例的硅蚀刻工艺的流程图。图2A-2D示出根据实施例的、器件在硅蚀刻工艺期间的各个阶段的剖面图。图3是根据实施例的硅蚀刻工艺的流程图。图4A示出根据实施例的基板处理腔室的示意性剖面图。图4B示出根据实施例的基板处理腔室的部分的示意性剖面图。图4C示出根据实施例的喷淋头的底部平面图。图5示出根据实施例的示例性基板处理系统的顶部平面图。在附图中，类似的部件和/或特征可以具有相同的参考标号。此外，可以通过在参考标号之后接续破折号和第二标号已在相同类型的各个部件之间进行区分，所述第二标号在类似的部件之间进行区分。如果在在说明书中仅使用第一参考标号，则无论第二参考标号如何，此描述都适用于具有相同的第一参考标号的类似部件中的任何一个。具体实施方式描述了一种从图案化的异质结构选择性地干法蚀刻硅的方法。所述方法在远程等离子体蚀刻之前任选地包括等离子体工艺。所述等离子体工艺可以使用经偏压的等离子体来处理一些结晶硅(例如，多晶硅或单晶硅)，以从所述结晶硅形成非晶硅。之后，使用含氢前体形成远程等离子体以形成等离子体流出物。使所述等离子体流出物流入基板处理区域，以便从图案化的基板蚀刻所述非晶硅。通过实现经偏压的等离子体工艺，在蚀刻工艺期间，无论等离子体激发的远程性质如何，都可以将通常各向同性的蚀刻转变为方向性的(各向异性的)蚀刻。本专利技术的实施例关于从基板选择性地去除材料。所述基板可以是结晶硅，例如，多晶硅或单晶硅。在实施例中，使具有暴露的结晶硅的基板经受局部等离子体处理，以便将结晶硅部分改变/转变成非晶硅部分基板(使所述结晶硅部分“非晶化”)。在局部等离子体处理之前，结晶硅部分在本文中也可以被称为未处理的硅区域。在局部等离子体处理之后，暴露的硅部分将被称为经处理的硅或非晶硅以指示缺乏结晶顺序。在工艺的后续蚀刻部分期间，非晶硅快得多地被蚀刻。在一些情况下，非晶层(或特征)可能已经存在，因此此处理步骤是任选的。在蚀刻操作期间，使用含氢前体的远程激发来生成等离子体流出物。所述等离子体流出物包括氢自由基前体。所述等离子体流出物被传送到容纳基板的基板处理区域中。所述等离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蚀刻基板的方法，所述方法包含以下步骤：使用局部等离子体处理所述基板，所述局部等离子体由惰性气体形成，其中处理所述基板的步骤包含以下步骤：将所述基板的结晶硅部分转变为所述基板的非晶硅部分，并且其中所述局部等离子体通过施加局部等离子体功率来激发所述局部等离子体而形成；以及蚀刻所述基板的所述非晶硅部分，其中蚀刻所述基板的所述非晶硅部分的步骤包含以下步骤：在处理所述基板之后，使等离子体流出物流入容纳所述基板的基板处理区域，其中通过使含氢前体流入流体地耦接至基板处理区域的远程等离子体区域来形成所述等离子体流出物，同时在所述远程等离子体区域中形成远程等离子体以产生所述等离子体流出物，其中在所述远程等离子体区域中形成所述远程等离子体以产生所述等离子体流出物的步骤包含以下步骤：将具有远程RF等离子体功率的远程RF等离子体施加至所述远程等离子体区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 US 14/231,1801.一种蚀刻基板的方法，所述方法包含以下步骤：使用局部等离子体处理所述基板，所述局部等离子体由惰性气体形成，其中处理所述基板的步骤包含以下步骤：将所述基板的结晶硅部分转变为所述基板的非晶硅部分，并且其中所述局部等离子体通过施加局部等离子体功率来激发所述局部等离子体而形成；以及蚀刻所述基板的所述非晶硅部分，其中蚀刻所述基板的所述非晶硅部分的步骤包含以下步骤：在处理所述基板之后，使等离子体流出物流入容纳所述基板的基板处理区域，其中通过使含氢前体流入流体地耦接至基板处理区域的远程等离子体区域来形成所述等离子体流出物，同时在所述远程等离子体区域中形成远程等离子体以产生所述等离子体流出物，其中在所述远程等离子体区域中形成所述远程等离子体以产生所述等离子体流出物的步骤包含以下步骤：将具有远程RF等离子体功率的远程RF等离子体施加至所述远程等离子体区域。2.如权利要求1所述的方法，其中所述惰性气体包含氦气、氖气或氩气中的一者或更多者。3.如权利要求1所述的方法，其中在处理所述基板期间，所述局部等离子体不含反应物质。4.如权利要求1所述的方法，其中所述基板的所述结晶硅部分包含单晶硅或多晶硅中的一者。5.如权利要求1所述的方法，其中在处理所述基板期间产生的所述非晶硅部分在蚀刻所述基板的所述非晶硅部分的期间被完全去除。6.如权利要求1所述的方法，其中在蚀刻所述基板的所述非晶硅部分期间，所述非晶硅部分的蚀刻速率为所述结晶硅部分的蚀刻速率的超过200倍。7.如权利要求1所述的方法，其中所述含氢前体包含分子氢。8.如权利要求1所述的方法，其中蚀刻所述基板的所述非晶硅部分的步骤包含以下步骤：各向异性地蚀刻所述非晶硅部分。9.如权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：在所述结晶硅部分曾经存在之处生长置换结晶硅部分。10.一种蚀刻图案化的基板的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛君，C·嬴，S·D·耐马尼，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US