具有降低的蚀刻率微负载的钨硅化物蚀刻处理制造技术

实施例提供改进的钨硅化物蚀刻处理，其具有降低的蚀刻率微负载效应。在一个实施例中，提供一种用于蚀刻在基片上形成的层的方法。方法包括将基片提供到等离子体处理室内，基片具有形成于其上的金属硅化物层和限定在金属硅化物层上的图案化掩模。方法还包括向等离子体处理室提供含氟气体、含氯气体、含氮气体和含氧气体的蚀刻气体混合物，其中含氮气体与含氟气体的比在大约５至大约１５之间。另外，方法包括在等离子体处理室中使用提供的蚀刻气体混合物产生等离子体以在不被图案化掩模覆盖的区域内蚀刻金属硅化物层，图案化掩模限定密集区域和隔离区域，其中所产生的等离子体被配置为以降低的蚀刻率微负载在密集区域和隔离区域去除金属硅化物层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有降低的蚀刻率孩史负载 的鴒硅^f匕物蚀刻处理
技术介绍
在基于半导体的器件(如集成电路或平板显示器)的制造中， 多层材料被交替地沉积在基片表面上，并被从基片表面(如，半导 体晶片或玻璃面板)蚀刻。如本领i或公知的，材并十层的沉积和才才泮牛 层的蚀刻可通过多种^支术完成，包4舌等离子体增强沉积和蚀刻。在 等离子体增强沉积或蚀刻中，基片的实际沉积或蚀刻在等离子体处 理室内发生。在该沉积或蚀刻处理期间，等离子体由适合的源气体 形成以将材料层沉积在基片上或者蚀刻基片上未^t蚀刻掩才莫-床护 的区^^,留下所需的图案。硅化物膜被用来提供低电阻互联路径，其对于制造密集的、高性能的器件是重要的。 一种结构是MOS晶体管多晶硅-硅化物栅极 (polycide gate)。其由掺杂多晶硅层顶部的难熔金属硅化物(如， WS2， TiSi2， MoSi2或TaSi2)组成。在示例处理中，这样的结构爿寻 互连电阻率降j氐至j氐于15-30欧姆/平方(ohms/square )，这是由不 含硅化物的掺杂多晶硅表现出的电阻。随着最小几《可尺寸减少，互 连电阻增加。对于使用最小几何尺寸大约半微米的技术，引入难熔金属石圭化物处理显著降^氐4册互连电阻。在最小的几^r尺寸特4正中，因为其低薄膜电阻(sheet resistance)和热稳、定性，鴒硅化物是选才奪的材料。i见有的4乌石圭4匕物々虫刻处5里具有严重的蚀刻率樣史负载(micro-loading )问题。在隔离特征区域中的鴒硅化物以高于密集 特征区域中的比率蚀刻。由于微负载的严重程度，需要更长的过蚀 刻才喿作，而以增加栅氧化物穿孔的风险为代〗介，这将降〗氐器件产量。从前述看来，需要一种方法，其提供改进的带有降低的蚀刻率 微负载效应的钩石圭化物蚀刻处理。
技术实现思路
下面描述的实施例提供改进的具有降^f氐的蚀刻率负载效应的 鵠硅化物蚀刻处理。应当理解，本专利技术可以i午多方式实现，包4舌在 不同的等离子体蚀刻系统中。下面描述本专利技术多个创新性的实施例。在一个实施例中，提供一种用于蚀刻在基片上形成的层的方 法。该方法包括将基片提供到等离子体处理室内，该基片具有形成 于其上的金属硅化物层和限定在该金属硅4匕物层上的图案化4奄才莫。 该方法还包括向等离子体处理室提供含氟气体，含氯气体，含氮气 体和含氧气体的蚀刻气体混合物，其中该含氮气体与该含氟气体的 比在大约5至大约15之间。另外，该方法包括在该等离子体处理室中使用提供的蚀刻气体 混合物产生等离子体以在不被该图案化4备才莫-葭盖的区域蚀刻该金 属硅化物层，该图案化掩4莫限定密集区域和隔离区J^或，其中所产生 的等离子体配置为以降低的蚀刻率微负载在该密集区域和该隔离 区域去除该金属硅化物层。在另 一个实施例中，4是供一种用于蚀刻在基片上形成的层的方 法。该方法包括将基片才是供到等离子体处玉里室，RF电源i殳置在该等离子体处理室上方并且偏置电源与基片支撑件连接，其中该图案 化基片设在该基片支撑件上，该基片具有在其上形成的金属^圭化物 层和限定于该金属石圭化物层上的图案化掩才莫。该方法进一步包4舌向 该等离子体处理室冲是供NF3气体，Cl2气体，>12气体和02气体的蚀刻气体混合物，其中N2气体与NF3气体的比在大约5至大约15之间。另外，该方法包括在该等离子体处理室中<吏用提供的蚀刻气体 混合物产生等离子体以在不#皮该图案化纟务才莫覆盖的区域蚀刻该金 属硅化物层，该图案化4务才莫限定密集区域和隔离区域，其中所产生 的等离子体配置为以减少的蚀刻率樣丈负载在该密集区域和该隔离 区域去除金属石圭化物层。从下面结合附图的详细描述，本专利技术的其他方面和优点将变得 显而易见，附图通过实例示出了本专利技术原理。附图说明通过下面结合附图的详细描述，本专利技术将容易理解，并且类似 的参考数字表示类似的结构元件。图1示出在基片上带有鹤硅化物和光掩模的示例性的栅堆栈。图2A示出在密集特征区域蚀刻的鴒硅化物。图2B示出在隔离特征区域蚀刻的鵠硅化物。图3A示出《乌石圭化物底部(foot)。图3B示出特征之间的鴒硅化物残留物。图4A示出氟基蚀刻WSix表面。 图4B示出氟基不能蚀刻氮#/[匕的WSix表面。 图5A示出在密集特征区域蚀刻的栅堆栈。 图5B示出在隔离特征区域蚀刻的栅堆栈。 图6示出示例性的等离子体蚀刻系统以蚀刻鴒石圭化物。 具体实施例方式现在将描述改进的鴒硅化物蚀刻处理的多个示例性实施例。对 于本领域的技术人员，显然，本专利技术可不使用这里阐述的具体细节 的一些或全部而实现。图1示出基片100上的带有鴒硅化物和光掩模的示例性栅堆 栈。该栅堆栈可用于形成各种类型的器件。例如，某些存储器件， 如DRAM，可使用这种起始结构。在该示例性的栅堆栈中，氧4匕物 层110沉积在基片100上。在氧4匕物层110的顶部是多晶^圭层120。 鴒珪化物层130沉积在多晶硅层120上方。图案化光刻胶层或石更才务 模层140在鴒珪化物层130上方形成。可用于硬掩才莫层的材料的例 子包4舌二氧化^圭，-圭氮化物，无定形碳等。某些鹤硅化物蚀刻处理有严重的微负载效应。^:负载效应描述 了基片上具有密集特征的区域和具有隔离特征的区域中蚀刻率的 差异。对于某些鹤石圭化物蚀刻处理，以在隔离区域显著高于密集区 域的比率蚀刻鹤^i化物(WSix, x 2)。图2A和2B示出密集特征区i或内(图2A)和隔离特征区i或(图 2B)内部分蚀刻的鴒硅化物。微负载效应的严重程度可通过蚀刻率微负载进行对比，其计算方式为首先从隔离区域(Hi)内的剩余鴒 硅化物厚度减去密集区域(Hd)内的剩余鴒硅化物厚度，然后将减 法的结果除以密集区域内和隔离区域内钨硅化物厚度的平均值。等 式(1 )示出该公式。蚀刻率樣吏负载=(Hi-Hd ) / (( Hi+Hd ) /2 ) x 100%( 1 )对于传统的鴒^i化物蚀刻处理，微负载可高达40%。在隔离特4正区i或(图2B)中，WSix表面(Ai)更开方丈并且更 多地暴露于蚀刻化学成分。相反，在密集特征区域(图2A),由于 区域Ai接近隔离特征，特征之间的区域Ad对于蚀刻化学成分是相 对不易到达的。所以，在密集区域内的蚀刻率比隔离区域内的蚀刻 率相对4氐。在这两个区域的蚀刻率的差异导致孩i负载。正如上述的 对于某些4乌石圭化物蚀刻处理，蚀刻率《鼓负载可高达40%。由于樣丈负 载的严重程度，需要较长的过蚀刻操作以确保在密集区域内的特征 之间的鴒珪化物在纵贯基片(或晶片)的所有地方一皮清除。更长的 过蚀刻可导致在隔离特征区域内栅氧化物穿孔。栅氧化物穿孔将导 致产量损失。除了4册氧化物穿孔，如果过蚀刻不够充分，可在经过 传统鴒硅化物蚀刻处理的基片上看到鵠石圭4匕物底部或蚀刻残留物。 图3 (A)和(B)示出鴒硅化物底部(图3A)和蚀刻残留物(图 3B)的示意图。鴒底部是用于描述蚀刻后鴒硅化物形貌的术语，其 中4妄近鴒石圭化物和多晶石圭分界面的鴒硅化物比其余的钨硅化物宽。 特征之间的鴒硅化物底部和蚀刻残留物可影响间隙填充并可降低 器件产量。所以，非常需要具有最小的微负载效应以消除栅氧化物 穿孔、鴒石圭化物底部和蚀刻残留物的鵠名圭4匕物蚀刻处理。才艮才居一个实施例，该处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于蚀刻在基片上形成的层的方法，包括：将基片提供到等离子体处理室内，所述基片具有形成于其上的金属硅化物层和限定在所述金属硅化物层之上的图案化掩模；向所述等离子体处理室提供含氟气体、含氯气体、含氮气体和含氧气体的蚀刻气体混合物，其中，所述含氮气体与所述含氟气体的比在大约５至大约１５之间；以及在所述等离子体处理室中使用所提供的所述蚀刻气体混合物产生等离子体以在不被所述图案化掩模覆盖的区域内蚀刻所述金属硅化物层，所述图案化掩模限定密集区域和隔离区域，其中，所产生的等离子体被配置为以降低的蚀刻率微负载去除在所述密集区域和所述隔离区域内的所述金属硅化物层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-6-1 60/686,787;US 2006-5-23 11/440,1631.一种用于蚀刻在基片上形成的层的方法，包括将基片提供到等离子体处理室内，所述基片具有形成于其上的金属硅化物层和限定在所述金属硅化物层之上的图案化掩模；向所述等离子体处理室提供含氟气体、含氯气体、含氮气体和含氧气体的蚀刻气体混合物，其中，所述含氮气体与所述含氟气体的比在大约5至大约15之间；以及在所述等离子体处理室中使用所提供的所述蚀刻气体混合物产生等离子体以在不被所述图案化掩模覆盖的区域内蚀刻所述金属硅化物层，所述图案化掩模限定密集区域和隔离区域，其中，所产生的等离子体被配置为以降低的蚀刻率微负载去除在所述密集区域和所述隔离区域内的所述金属硅化物层。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，在大约5至大约15之间 的所述含氮气体与所述含氟气体的比降4氐在所述图案化基片 上的蚀刻率微负载效应。3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述含氟气体与含氯气体 的比在大约0.3至大约3之间，所述含氟气体与含氧气体的比 在大约1至大约IO之间。4. 根据权利要求1所述的方法，其中，总的蚀刻气体混合物流量 在大约150 sccm至大约1000 sccm之间，晶片温度在大约20 。C至大约75。C之间，所述等离子体处理室压力在大约3毫托至大约15毫托之间。5. 根据权利要求1所述的方法，其中，在大约200瓦特至大约 1000瓦特之间的RF功率被提供给所述等离子体处理室，并且 将大约100伏特至大约300伏特之间的偏置电压冲是供到基片支撑件以产生和影响所述等离子体。6. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属硅化物是鴒石圭化物。7. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述气体混合物进一步包 括惰性气体，其中，所述惰性气体,人由He、 Ar、 Ne、 Kr和 Xe组成的组中选耳又。8. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述含氟气体从由NF3、 SF6、 CzF6或CF4纟且成的纟且中选耳又。9. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述含氯气体从由Cl2和 HC1组成的组中选耳又。10. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述含氮气体与所述含氟 气体的比在大约7至大约9之间。11. 根据权利要求1所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈肃秋，刘身健，哈米特辛格，李圣度，琳达凤鸣李，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[]