蚀刻方法和等离子体蚀刻材料技术

提供了一种蚀刻方法和一种等离子体蚀刻材料，该蚀刻方法对含氧化硅的膜具有快速蚀刻速率并且可以选择性地蚀刻含氧化硅的膜。该蚀刻方法包括通过将含卤化烃的气体和含C4F6O3的气体引入等离子体反应室中并且通过等离子体在该等离子体反应室中形成活性物质来蚀刻含Si材料。

Etching method and plasma etching material

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蚀刻方法和等离子体蚀刻材料本专利技术涉及一种蚀刻方法和一种等离子体蚀刻材料。
技术介绍
选择性蚀刻含氧化硅的膜的步骤是广泛用于生产集成电路(IC)、微机电系统(MEMS)、光学器件等的工艺中的工艺步骤。与诸如氮化硅和光致抗蚀剂的材料相比，已经提出了各种氟碳化合物气体作为对例如氧化硅膜和氮氧化硅膜进行选择性等离子体蚀刻的材料。另外，还提出了分子中含有氧原子的氧氟碳化合物气体用于执行高度选择性蚀刻。
技术实现思路
技术问题通过将氟碳化合物气体与诸如氧气的氧化剂组合使用，PCT申请号2015-533029中披露的方法可以进行蚀刻同时形成在凹陷(例如，沟槽或孔洞)的底部和侧壁形成氟碳化合物聚合物。根据此方法，通过控制氧化剂的引入量，可以控制沉积在凹陷的侧壁上的氟碳化合物聚合物的厚度，并且可以在保护侧壁的同时竖直地进行蚀刻。然而，因为氟碳化合物气体和氧化剂是具有不同分子量和不同分子直径的不同分子，所以以希望的浓度将氟碳化合物气体和氧化剂两者均匀地一直引入凹陷的底部存在问题。因此，选择性蚀刻，特别是选择性蚀刻高纵横比的凹陷的实现存在问题。JP2005-39277中披露的蚀刻方法中提出了使用氧氟碳化合物气体。然而，JP2005-39277中披露的氧氟碳化合物气体在分子中具有不多于两个氧原子，并且因此为了得到令人满意的蚀刻速率，于是需要引入另外的氧化剂。因此，-以希望的浓度将氧氟碳化合物和作为与该氧氟碳化合物的-分子量并且分子直径不同的不同分子的氧化剂两者均匀地一直引入凹陷的底部存在问题。此外，尽管可以用这种方法执行蚀刻，但是在凹部的侧壁上不发生聚合物沉积或者沉积量稀少，并且于是存在损伤凹陷和衬底的风险。其结果是，掩蔽材料(不是蚀刻目标)与蚀刻目标材料之间的蚀刻选择性呈现下降趋势。因此，希望一种蚀刻方法，该蚀刻方法对含氧化硅的膜展现出快速蚀刻速率并且能够选择性地蚀刻含氧化硅的膜。[问题的解决方案]本专利技术的诸位专利技术人发现了一种等离子体蚀刻方法，该等离子体蚀刻方法使用氧氟碳化合物气体和卤化烃以便选择性地蚀刻含氧化硅的膜。实现本专利技术是为了解决上面鉴定的问题的至少一部分，并且可以作为下面提供的方面或应用实例来实现。如本说明书中所用，术语“蚀刻”是指等离子体蚀刻工艺(即，干蚀刻工艺)，其中通过由于离子轰击而引起的在竖直方向上的化学反应加速，沿着掩蔽的特征部分的边缘以与衬底成直角地形成竖直侧壁(Manos和Flamm，PlasmaEtching:AnIntroduction[等离子体蚀刻：导论]，学术出版社公司(AcademicPress,Inc.)，1989，第12-13页)。该蚀刻工艺在衬底中产生孔，诸如通孔、沟槽、通道孔洞、栅极沟槽、阶梯式触点、电容器孔洞、接触孔洞等或组合这些特征的结构。在本说明书中，此孔也称为凹陷。术语“选择性”指示一种材料的蚀刻速率与第二材料的蚀刻速率之间的比率。术语“选择性蚀刻”或“选择性地蚀刻”意指两种材料之间的蚀刻选择性大于或小于1:1。术语“附着系数”是指对于已经历化学吸附和/或物理吸附的分子，已到达膜表面的分子的比例。附着系数根据膜的表面状态和附着分子的特性而变化。通常，具有较大分子量和较大分子直径的分子倾向于具有较小的附着系数。应注意，遍及说明书和权利要求书中提及例如SiN或SiO的含Si膜，而不考虑其适当的化学计量。含硅膜可以例示为诸如结晶硅、多晶硅(poly-Si或多晶Si)和非晶硅的纯硅(Si)膜；氮化硅(SikNl)膜；氧化硅(SinOm)膜；以及其混合物，其中式中的k、l、m和n在从1至6的范围内(包括端点)。氮化硅优选是SikNl(式中的k和l分别在从0.5至1.5的范围内)。氮化硅更优选是Si1N1。氧化硅优选是SinOm(在式中，n在从0.5至1.5的范围内并且m在从1.5至3.5的范围内)。氧化硅更优选是SiO2或SiO3。含硅膜还可以是基于氧化硅的介电材料，例如，基于有机或基于氧化硅的低k介电材料，诸如来自SKW联合公司(SKWAssociates,Inc.)的BlackDiamondII材料或BlackDiamondIII材料。含硅膜还可以含有诸如B、C、P、As和/或Ge的掺杂剂。含非晶碳的膜还可以含有诸如金属元素、B、P、As和/或Ge的掺杂剂。应用实例1根据本专利技术的一个实施例，提供了一种蚀刻方法，该蚀刻方法包括通过将含卤化烃的气体和含三氟乙酸酐(C4F6O3)的气体引入等离子体反应室中并且通过等离子体在该等离子体反应室中形成活性物质来蚀刻含Si材料。可以根据此应用实例通过将含卤化烃的气体和含C4F6O3的气体在等离子体反应室中混合来进行高精度蚀刻。另外，因为每个C4F6O3分子中存在三个氧原子，所以与不添加氧化剂的掩蔽材料相比，可以选择性地蚀刻该蚀刻目标材料。此外，主要由于卤化烃的作用，进行在凹陷的侧壁上具有受控沉积的氟碳化合物聚合物的蚀刻成为可能，并且然后可以在相对于含Si材料衬底的垂直方向上进行高度精确的蚀刻。含卤化烃的气体与含C4F6O3的气体之间的流速比率没有特别限制，并且在使用C4F6作为卤化烃的情况下，它可以例如是9:1至7:3并且可以优选是9:1至8:2。在本说明书中，“流速比率”是每单位时间的体积流速之间的比率。应用实例2在根据应用实例1所述的蚀刻方法中，该含Si材料可以具有由至少一种选自由SiN、非晶碳、掺杂有除碳以外的元素的非晶碳、Si、金属氮化物、金属氧化物、有机光致抗蚀剂和金属组成的组的材料制成的第一膜，并且具有由至少一种选自由SiO、SiON、SiOC、SiOH和SiOCH组成的组的材料制成的第二膜，并且可以从该含Si材料中选择性地去除该第二膜。应用实例3在根据应用实例1或2所述的蚀刻方法中，该卤化烃可以是由通式(1)表示的化合物：CaXbHc(1)(在通式(1)中，a是从1至5的数；b是从1至9的数；c是从0至4的数；并且X是选自由氟原子、氯原子、溴原子和碘原子组成的组的卤素原子。)。优选地，a是从3至5的数；b优选是从1至9的数；c优选是从2至3的数；并且X优选是氟原子和/或碘原子。应用实例4在根据应用实例1至3中任一项所述的蚀刻方法中，该卤化烃可以含有至少一种选自由CF4、CF3I、C2F3I、C3F5I、C3F7I、C2F6、C3F6、C3F8、C4F8、C4F6、C5F8、C6F6、CH3F、CHF3、CH2F2、C2HF5、C3HF5、C3H2F4、C3H2F6、C4HF7和C4H2F6组成的组的化合物。根据此应用实例，因为该卤化烃在分子中含有氟原子，所以通过与作为蚀刻目标并且含有至少一种选自由SiO、SiON、SiOC、SiOH和SiOCH组成的组的材料的第二膜反应形成挥发性SiF4，并且可以更有效地进行蚀刻。此外，由于该卤化烃在分子中含有碳原子，因此可以通过产生挥发性碳氧化物化合物(CO、CO2等)来除去蚀刻目标中的氧原子。应用实例5在应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蚀刻方法，该蚀刻方法包括通过将含卤化烃的气体和含C

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170627 JP 2017-1250701.一种蚀刻方法，该蚀刻方法包括通过将含卤化烃的气体和含C4F6O3的气体引入等离子体反应室中并且通过等离子体在该等离子体反应室中形成活性物质来蚀刻含Si材料。


2.根据权利要求1所述的蚀刻方法，
其中该含Si材料具有至少一种材料选自由硅、氮化硅、非晶碳、掺杂的非晶碳、金属氮化物、金属氧化物、有机光致抗蚀剂和金属组成的组的材料制成的第一膜，并且具有由至少一种选自由SiO、SiON、SiOC、SiOH和SiOCH组成的组的材料制成的第二膜；并且
其中从该含Si材料中选择性地去除该第二膜。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的蚀刻方法，其中该卤化烃是由通式(1)表示的化合物：
CaXbHc(1)
(在通式(1)中，a是从1至5的数；b是从1至9的数；c是从0至4的数；并且X是选自由氟原子、氯原子、溴原子和碘原子组成的组的卤素原子)。


4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的蚀刻方法，其中该卤化烃含有至少一种选自由CF4、CF3I、C2F3I、C3F5I、C3F7I、C2F6、C3F6、C3F8、C4F8、C4F6、C5F8、C6F6、CH3F、CHF3、CH2F2、C2HF5、C3HF5、C3H2F4、C3H2F6、C4HF7、和C4H2F6组成的组的化合物。


5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的蚀刻方法，其中该卤化烃含有至少一种选自由C4F6和C4F8组成的组的化合物。


6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的蚀刻方法，其中进一步将惰性气体引入该等离子体反应室中。


7.根据权利要求6所述的蚀刻方法，其中该惰性气体含有至少一种选自由N2、He、Ar、Ne、Kr和Xe组成的组的气体。
<...

【专利技术属性】
技术研发人员：浦边敬一郎，沈鹏，徐志宇，南森·斯塔福德，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR