氧化物蚀刻选择性系统技术方案

公开了氧化物蚀刻选择性系统。揭示了一种基板处理系统，所述系统包括：第一气体入口；基座，配置成支撑基板；喷淋头，定位在所述第一气体入口与所述基座之间，所述喷淋头包括限定有第一多个开口的导电板；隔板，定位在所述基座与所述喷淋头之间，所述隔板限定第二多个开口；第二气体入口，定位在所述喷淋头处，或定位在所述喷淋头与所述隔板之间；等离子体区域，限定在所述第一气体入口与所述喷淋头之间；基本无等离子体的区域，限定在所述喷淋头与所述隔板之间；基板处理区域，限定在所述隔板与所述基座之间；以及电源，配置成引燃所述等离子体区域中的等离子体放电。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体系统、工艺和设备。更确切来说，本技术涉及用于蚀刻半导体材料的系统和方法。
技术介绍
通过在基板表面上产生图案复杂的材料层的工艺可制成集成电路。在基板上产生图案化的材料要求用于暴露材料的去除的受控方法。化学蚀刻用于多种用途，包括将光刻胶中的图案转移到下方层、将层薄化，或者将已存在于表面上的特征的侧向尺寸薄化。通常，期望的是具有一种比蚀刻另一材料更快地蚀刻一种材料以促进例如图案转移工艺的蚀刻工艺。这种蚀刻工艺被称为是对第一材料有选择性。由于材料、电路和工艺的多样性，蚀刻工艺已发展成具有面向于多种材料的选择性。在形成在基板处理区域内的局部等离子体中产生的干法蚀刻比湿法蚀刻可以穿透更受限的沟槽，并且使精细的剩余结构更少变形。然而，即使蚀刻工艺可对第二材料上方的第一材料有选择性，但是仍会发生一些对第二材料的不期望的蚀刻。因此，需要可用于产生高质量设备和结构的改进系统和改进方法。这些以及其他需要通过本技术来解决。
技术实现思路
本技术的实施方式包括用于选择性蚀刻的方法和系统。实现氧化硅对包括多晶硅和氮化硅的材料的高度蚀刻选择性。限定有多个开口的附加隔板可以影响化合物的流动并增强或抑制某些反应。在一些情况下，所述附加隔板可以增加滞留时间和/或等离子体产物与含氢和氢的化合物的混合。所述等离子体产物和所述含氢和氢的化合物可反应以降低可能蚀刻非蚀刻目标的材料的化合物的浓度。另外，所述隔板可有助于形成其他化合物，所述其他化合物可蚀刻作为蚀刻目标的氧化硅或其他材料。随后，与没有所述隔板的工艺或系统相比，所述隔板可增加蚀刻选择性。本技术的实施方式可以包括一种对基板进行蚀刻的方法。所述方法可以包括引燃等离子体区域中的等离子体放电。所述方法还可包括使含氟的前驱物流入所述等离子体区域中，以便形成等离子体流出物。所述等离子体流出物可流入混合区域中。所述方法可进一步包括将含氢和氧的化合物引入所述混合区域中，而不首先使所述含氢和氧的化合物进入所述等离子体区域中。另外，所述方法可以包括使所述含氢和氧的化合物与所述等离子体流出物在所述混合区域中反应，以便形成反应产物。所述反应产物可以通过隔板中的多个开口流到基板处理区域。所述方法还可包括在所述基板处理区域中利用所述反应产物蚀刻所述基板。实施方式可以包括一种基板处理系统。所述系统可以包括：第一气体入口；基座，所述基座被配置成支撑基板；喷淋头；隔板；第二气体入口；以及电源。所述喷淋头可以是限定有多个开口的导电板。所述喷淋头还可定位在所述第一气体入口与所述基座之间。所述隔板可限定有第二多个开口，并且可定位在所述基座与所述喷淋头之间。所述第二气体入口可定位于所述喷淋头处，或定位在所述喷淋头与所述隔板之间。等离子体区域可限定在所述第一气体入口与所述喷淋头之间。基本无等离子体的区域可限定在所述喷淋头与所述隔板之间。基板处理区域可限定在所述隔板与所述基座之间。所述电源可配置成引燃所述等离子体区域中的等离子体放电。实施方式还可包括一种对基板进行蚀刻的方法。所述方法可以包括引燃第一等离子体区域中的第一等离子体放电。所述方法还可包括引燃第二等离子体区域中的第二等离子体放电。所述方法可进一步包括使含氟的前驱物流入所述第一等离子体区域中，以便形成等离子体流出物。所述等离子体流出物可流入所述第二等离子体区域中。在所述第二等离子体区域中，含氢和氧的化合物和所述等离子体流出物可反应以形成反应产物。所述含氢和氧的化合物在进入所述第二等离子体区域前，可以不被所述第一等离子体激发。所述方法可以另外包括使所述反应产物通过隔板中的多个开口流到基板处理区域。所述方法还可包括在所述基板处理区域中利用所述反应产物蚀刻所述基板。附图说明对实施方式的本质和优点的进一步理解可以参考本说明书剩余部分以及附图实现。图1示出根据实施方式的蚀刻方法的框式流程图。图2示出根据实施方式的基板处理系统的简化图示。图3示出根据实施方式的蚀刻方法的框式流程图。图4示出根据实施方式的基板处理系统的简化图示。图5示出根据实施方式的针对不同工艺的蚀刻选择性。图6示出根据实施方式的基板处理腔室的示意性截面图。图7示出根据实施方式的基板处理腔室的一部分的示意性截面图。图8示出根据实施方式的喷淋头的仰视图。图9示出根据实施方式的示例性基板处理系统的俯视图。具体实施方式用于蚀刻材料的常规方法和系统会随着半导体结构的特征尺寸减小而具有比期望更低的蚀刻选择性。在一些工艺中，更低质量的氧化物必须比更高质量的氧化物更快地蚀刻。氧化物蚀刻速率可降低，以便增加氧化物类型之间的选择性。在这个较低价氧化物蚀刻方案中，在氧化物与硅或氮化硅之间的蚀刻选择性可能减小。对硅或氮化硅的不期望的蚀刻可对器件性能造成不利影响，尤其对于越来越小的半导体器件。与常规方法和系统相比，本技术的实施方式增加氧化物相对于硅、氮化硅或其他材料的蚀刻选择性。工艺中的附加隔板更改蚀刻工艺中的前驱物和化合物的流动和反应。隔板可定位在等离子体区域下游以及含氢和氧的化合物的引入下游。隔板可以降低可蚀刻硅和氮化硅的物质(例如，氟自由基)的浓度，同时增加蚀刻氧化硅的物质(例如，HF2)形成。因此，与不具有隔板的方法和系统相比，氧化物相对于多晶硅、氮化硅和/或其他材料的蚀刻选择性可以增加。图1示出根据实施方式的蚀刻基板的方法100。所述方法可以包括引燃等离子体区域中的等离子体放电(方框102)。等离子体放电可以是电容耦合的等离子体或感应耦合的等离子体。方法100还可包括使含氟的前驱物流入等离子体区域中，以便形成等离子体流出物(方框104)。含氟的前驱物可以包括选自由以下项组成的组的前驱物：原子氟、双原子氟、三氟化氮、四氟化碳、氟化氢和二氟化氙。其他气体可随含氟的前驱物一起流入等离子体区域。其他气体可以包括例如惰性气体、稀有气体、氦和/或氩。其他氧源可以用于增加或替换三氟化氮。一般来说，在实施方式中，含氧的前驱物流入等离子体区域，并且含氟的前驱物包括选自由以下项组成的组中的至少一种前驱物：分子氧(O2)、臭氧(O3)、一氧化二氮(N2O)、连二次硝酸盐(N2O2)或二氧化氮(NO2)。等离子体流出物可以包括在由等离子体放电激发前存在的气体中的分子的原子、分子、自由基和/或离子。另外，方法100可以包括使等离子体流出物流入混合区域中(方框106)。等离子体流出物可以流过喷淋头中的多个开口。混合区域可以基本不含等离子体。“不含等离子体”不一定指无等离子体的区域。在等离子体区域内形成的离子化的物质和自由电子可以以极小的浓度行进通过喷淋头中的开口。在腔室等离子体区域中的等离子体的边界可以通过喷淋头中的开口小程度地侵入到喷淋头下游的区域上。此外，低强度的等离子体可以形成在喷淋头下游的区域中，而不消除本文中描述的蚀刻工艺的期望特征。造成在被激发的等离子体流出物形成过程中使等离子体具有强度比腔室等离子体区域低得多的离子密度的所有原因不背离如本文使用的“不含等离子体”范围。在一些实施方式中，方法100可进一步包括将含氢和氧的化合物引入混合区域中(方框108)，而不首先使所述含氢和氧的化合物进入所述等离子体区域中。含氢和氧的化合物在进入混合区域前，可以不被混合区域外的任何等离子体激发或离子化。如果含氢和氧的化合物引本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基板处理系统，所述系统包括：第一气体入口；基座，所述基座被配置成支撑基板；喷淋头，所述喷淋头定位在所述第一气体入口与所述基座之间，所述喷淋头包括限定有第一多个开口的导电板；隔板，所述隔板定位在所述基座与所述喷淋头之间，所述隔板限定第二多个开口；第二气体入口，所述第二气体入口定位在所述喷淋头处，或定位在所述喷淋头与所述隔板之间；等离子体区域，所述等离子体区域限定在所述第一气体入口与所述喷淋头之间；基本无等离子体的区域，所述基本无等离子体的区域限定在所述喷淋头与所述隔板之间；基板处理区域，所述基板处理区域限定在所述隔板与所述基座之间；以及电源，所述电源被配置成引燃所述等离子体区域中的等离子体放电。

【技术特征摘要】
2015.08.07 US 14/821,5421.一种基板处理系统，所述系统包括：第一气体入口；基座，所述基座被配置成支撑基板；喷淋头，所述喷淋头定位在所述第一气体入口与所述基座之间，所述喷淋头包括限定有第一多个开口的导电板；隔板，所述隔板定位在所述基座与所述喷淋头之间，所述隔板限定第二多个开口；第二气体入口，所述第二气体入口定位在所述喷淋头处，或定位在所述喷淋头与所述隔板之间；等离子体区域，所述等离子体区域限定在所述第一气体入口与所述喷淋头之间；基本无等离子体的区域，所述基本无等离子体的区域限定在所述喷淋头与所述隔板之间；基板处理区域，所述基板处理区域限定在所述隔板与所述基座之间；以及电源，所述电源被配置成引燃所述等离子体区域中的等离子体放电。2.根据权利要求1所述的基板处理系统，其进一步包括：多个气体出口，所述多个气体出口定位在所述隔板与所述基座之间，其中：所述多个气体出口布置在围绕中心点的一半径处，所述中心点位于延伸穿过所述喷淋头的中心和所述隔板的中心的线上，并且所述多个气体出口沿具有围绕所述中心点的所述半径的圆形的圆周均匀地分配。3.根据权利要求1所述的基板处理系统，其进一步包括离子抑制器，所述离子抑制器包括第三多个开口，所述离子抑制器定位在所述喷淋头与所述第一气体入口之间。4.根据权利要求1所述的基板处理系统，其进一步包括：泵；以及气体出口，所述气体出口将所述基板处理区域连接到所述泵，其中所述气体出口定位在所述基座的与所述隔板相对的一侧上。5.根据权利要求4所述的基板处理系统，其特征在于，所述气体出口是所述基板处理系统的专用气体出口。6.根据权利要求1所述的基板处理系统，其特征在于，所述第二气体入口被定位成使得流过所述第二气体入口的气体在进入所述基本无等离子体的区域前，不首先通过所述等离子体区域。7.根据权利要求1所述的基板处理系统，其进一步包括：第一气源；以及第二气源；其中所述第一气体入口被配置成从所述第一气源处接收第一气体；以及所述第二气体入口被配置成从所述第二气源处接收第二气体，并且将所述第二气体递送到所述基本无等离子体的区域。8.根据权利要求1所述的基板处理系统，其特征在于：所述喷淋头包括多个孔隙，所述多个孔隙开口到所述基本无等离子体的区域中，并且所述多个孔隙并不开口到所述等离子体区域中。9.根据权利要求1所述的基板处理系统，其特征在于，所述基板处理系统不包括被配置成直接将气体递送到所述基板处理区域的气体入口。10.根据权利要求1所述的基板处理系统，其特征在于，所述基板处理系统不包括设置在所述隔板与所述基座之间的气体出口。11.一种基板处理系统，所述系统包括：第一气体入口；基座，所述基座被配置成支撑基板；喷淋...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·徐，Z·陈，A·王，S·T·恩古耶，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：新型
国别省市：美国;US