用于化学蚀刻硅的方法技术

本文提供了用于化学蚀刻硅的改进方法。在一些实施例中，蚀刻硅材料的方法包括以下步骤：(a)将硅材料暴露于含卤素气体；(b)从半导体处理腔室排出含卤素气体；(c)将硅材料暴露于胺蒸气以蚀刻硅材料的单层；(d)从半导体处理腔室排出胺蒸气；(e)任选地重复(a)‑(d)，以将硅材料蚀刻至预定厚度。

A Method for Chemical Etching of Silicon

An improved method for chemical etching of silicon is presented. In some embodiments, the method of etching silicon materials includes the following steps: (a) exposing silicon materials to halogen-containing gases; (b) discharging halogen-containing gases from semiconductor treatment chambers; (c) exposing silicon materials to amine vapors to etch a single layer of silicon materials; (d) discharging amine vapors from semiconductor treatment chambers; (e) selectively repeating (a)(d) to etch silicon materials to a predetermined thickness.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于化学蚀刻硅的方法
本公开的实施例一般涉及用于化学蚀刻硅的方法。现有技术在许多半导体器件制造应用中执行在高深宽比特征中蚀刻硅，诸如鳍片修整和侧向凹陷形成。等离子体蚀刻是本领域中已知的在半导体器件制造中执行精密蚀刻的技术。然而，使用等离子体的蚀刻可能导致对下面的层或结构的损坏或不期望的修改。防止或减少这种损坏变得越来越重要，因为半导体器件技术进步到较小的技术节点，例如，小于45nm的节点。此外，蚀刻选择性在半导体器件制造中也是重要的，诸如具有半导体场效应晶体管的半导体器件。等离子体蚀刻通常依赖于能量离子轰击，以提供高蚀刻速率，这使得难以获得蚀刻选择性。因此，专利技术人已经开发了用于化学蚀刻硅的改进方法。
技术实现思路
本文提供了用于化学蚀刻硅的方法。在一些实施例中，蚀刻硅材料的方法包括：(a)将硅材料暴露于含卤素气体；(b)从半导体处理腔室排出含卤素气体；(c)将硅材料暴露于胺蒸气，以蚀刻硅材料的单层或多层中的至少一个；(d)从半导体处理腔室排出胺蒸汽；以及(e)任选地重复(a)-(d)，以将硅材料蚀刻至预定厚度。在一些实施例中，在半导体处理腔室中的基板上蚀刻硅材料的方法，包括：(a)在将硅材料暴露于含卤素气体(诸如含氯气体)之前，从硅材料的表面移除自然氧化物层；(b)将硅材料暴露于含氯气体第一时间段；(c)从半导体处理腔室排出含氯气体；(d)在从半导体处理腔室排出含氯气体之后，用惰性气体净化半导体处理腔室；(e)将硅材料暴露于胺蒸气(如，二乙胺蒸汽)第二时间段，以蚀刻硅材料的单层或多层的至少一个；(f)从半导体处理腔室排出胺蒸汽；(g)在从半导体处理腔室排出胺蒸气之后，用惰性气体净化半导体处理腔室；以及(h)任选地重复(b)-(g)，以将硅材料蚀刻到预定厚度。在一些实施例中，具有存储在其上的指令的非瞬时计算机可读介质，当指令被执行时，使得用于蚀刻半导体处理腔室中的基板上的硅材料的方法被执行。方法可包括本文所公开的任何实施例。下面讨论本公开的其它实施例和变型。附图说明通过参考附图中所描绘的本公开的说明性实施例，可理解在上文中简单地摘要并在下文中更详细地讨论的本公开的实施例。附图仅示出了本公开的典型实施例，且不被认为是对范围的限制，因为本公开书可允许其他等效的实施例。图1描绘了根据本公开的一些实施例的蚀刻硅材料的方法的流程图。图2A-2C描绘了根据本公开的一些实施例的蚀刻硅材料的阶段。图3描绘了根据本公开的一些实施例的适于执行用于蚀刻硅材料的方法的设备的横截面图。图4A-4C描绘了根据本公开的一些实施例的在二氧化硅材料上选择性地蚀刻硅材料的阶段。为了促进理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记来表示在附图中的相同的组件。附图没有按比例绘制，并且为了清楚起见可被简化。本文所公开的任何实施例的任何组件和特征可有利地并入其它实施例中，而无需进一步叙述。具体实施方式本文提供了蚀刻硅材料的方法。在一些实施例中，本文所述的创新方法提供了一种化学蚀刻硅材料的方法，其有利地避免使用等离子体，以便防止或减少对下面的层或结构的损伤或不期望的修改。在一些实施例中，本文所述的创新方法还提供了一种化学蚀刻硅材料的方法，其有利地避免了使用等离子体，以便选择性地在氧化硅材料(如，SiOx)上蚀刻硅材料。图1是根据本公开的一些实施例的在基板的顶上蚀刻硅材料的方法100的流程图。图2A-2C是根据本公开的一些实施例的图1的处理顺序的不同阶段期间的基板的说明性横截面图。创新的方法可在合适的反应器容器中进行，诸如下面参照图3所讨论的反应器容器。在一些实施例中，可在蚀刻硅材料的工艺之前任选地预清洁基板，如在以下的方法100处所述。通过在蚀刻工艺之前预清洁基板，可移除来自先前执行的工艺的污染物。在一些实施例中，预清洁工艺可运作以从硅材料的表面移除氧化物层，例如，自然氧化物层。预清洁工艺可以是适于有助于从硅材料的表面(例如，诸如以上所述的氧化物层)移除任何材料的任何工艺。具有待使用预清洁工艺从硅材料的表面而移除的自然氧化物层的实施例可包含，例如，在合适的腔室(诸如，使用可从加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司所获得的SICONITM技术的处理腔室)中所进行的SICONITM预清洁工艺。在这些实施例中，可以将基板暴露于两部分的干式化学清洁工艺中的含氟前驱物和含氢前驱物。在一些实施例中，含氟前驱物可包含三氟化氮(NF3)，氟化氢(HF)，双原子氟(F2)，单原子氟(F)，氟取代的烃，其组合，等等。在一些实施例中，含氢前驱物可包含原子氢(H)，双原子氢(H2)，氨(NH3)，烃，不完全卤素取代的烃，其组合，等等。在一些实施例中，在两部分工艺中的第一部分可包含使用远程等离子体源，以从含氟前驱物(如，三氟化氮(NF3))和含氢前驱物(如，氨(NH3))产生蚀刻剂物种(如，氟化铵(NH4F))。通过使用远程等离子体源，可使对基板的损害最小化。接着将蚀刻剂物种引入预清洁腔室中，并通过与自然氧化物层的反应而在基板表面上浓缩成固体副产物。第二部分可接着任选地包含原位退火，以通过使用对流和辐射加热而分解副产物。副产物接着升华，且可经由例如气体流而从基板表面移除并从预清洁室泵出。方法100通常从101处开始，且如图2A中所示，其中硅材料200暴露于含卤素气体204。硅材料200可设置在基板202的顶上。基板202可以是用于半导体器件制造中的任何合适的基板，诸如半导体晶片。基板202可在其上具有多个膜或层，包括硅材料200的一个或多个层200。基板202可被或可不被图案化。合适的硅材料200的示例包括但不限于非晶硅、多晶硅或晶体硅。含卤素气体204是具有足够量的卤素以导致暴露于含卤素气体204的硅材料200的表面的卤素终止的任何合适的气体。在一些实施例中，含卤素气体是具有足够量的氯以导致暴露于含氯气体的硅材料200的表面的氯终止的含氯气体。合适的含氯气体的示例包括但不限于氯(Cl2)、氯化氢(HCl)、三氯化硼(BCl3)和四氯化硅(SiCl4)。在一些实施例中，含卤素气体是含溴气体。合适的含溴气体的示例是溴(Br2)、溴化氢(HBr)、三溴化硼(BBr3)、溴三氯甲烷(BrCCl3)和溴三氟甲烷(CF3Br)。在一些实施例中，含卤素气体是含氟气体。合适的含氟气体的示例是氟(F2)和氟化氢(HF)。在一些实施例中，硅材料200可暴露于湿式化学处理而不是气体处理。例如，可将硅材料200暴露于在氯苯和/或含有氯部分的其它液体溶液中的基本饱和的五氯化磷(PC15)溶液。在一些实施例中，含卤素气体是任何前述含氯气体、含溴气体和/或含氟气体的混合物。此外，在一些实施例中，含卤素气体可从元素液体源或其中已溶解有含卤素化合物的液体溶液蒸发。将硅材料200暴露于含卤素气体204一段足够的时间量(如，第一时间段)，以导致暴露于含卤素气体204的硅材料200的表面的卤素终止，例如暴露于含氯气体的硅材料的表面的氯终止。在一些实施例中，将硅材料200暴露于含卤素气体204长达约5分钟。在一些实施例中，将硅材料200暴露于含卤素气体204长达约3分钟。在一些实施例中，将硅材料200暴露于含卤素气体204约10毫秒至约60秒。在一些实施例中，在将硅材料200暴露于含卤素气体204期间，基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在半导体处理腔室中的基板上蚀刻硅材料的方法，包含：(a)将所述硅材料暴露于含卤素气体达第一时间段；(b)从所述半导体处理腔室排出所述含卤素气体；(c)将所述硅材料暴露于胺蒸气达第二时间段，以蚀刻所述硅材料的单层；(d)从所述半导体处理腔室排出所述胺蒸汽；以及(e)任选地重复(a)‑(d)，以将所述硅材料蚀刻至预定厚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.29 US 62/329,5801.一种在半导体处理腔室中的基板上蚀刻硅材料的方法，包含：(a)将所述硅材料暴露于含卤素气体达第一时间段；(b)从所述半导体处理腔室排出所述含卤素气体；(c)将所述硅材料暴露于胺蒸气达第二时间段，以蚀刻所述硅材料的单层；(d)从所述半导体处理腔室排出所述胺蒸汽；以及(e)任选地重复(a)-(d)，以将所述硅材料蚀刻至预定厚度。2.如权利要求1所述的方法，其中所述含卤素气体是含氯气体、含溴气体或含氟气体中的至少一个。3.如权利要求1所述的方法，其中所述胺蒸气是一级胺、二级胺、三级胺或芳族胺。4.如权利要求1到3中任一项所述的方法，进一步包含：在将所述硅材料暴露于所述含卤素气体之前，从所述硅材料的表面移除天然氧化物层。5.如权利要求1到3中任一项所述的方法，其中所述第一时间段长达约5分钟。6.如权利要求1到3中任一项所述的方法，其中在所述硅材料暴露于所述含卤素气体期间的所述基板的温度为约25摄氏度至约所述胺蒸气的分解温度。7.如权利要求1到3中任一项所述的方法，其中在将所述硅材料暴露于所述含卤素气体期间的所述半导体处理腔室的压力为约100mTorr至约10Torr。8.如权利要求1到3中任一项所述的方法，进一步包含：在从所述半导体处理腔室排出所述含卤素气体之后，用惰性...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·巴贾杰，R·帕蒂尔，P·古拉迪雅，R·J·维瑟，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US