增强等离子体蚀刻性能的方法技术

增强等离子体蚀刻性能的方法。本发明专利技术提供了一种在介电层中蚀刻特征的方法。在介电层上形成一掩模，在该掩模的暴露的表面形成一含硅的保护涂层。通过所述掩模和含硅保护涂层蚀刻出所述特征。含硅保护涂层形成前，可以局部地蚀刻所述特征。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过使用等离子体对由蚀刻掩模限定的结构进行 完全地蚀刻从而荻得半导体晶片上的结构的方法。
技术介绍
在半导体等离子体蚀刻的应用中，通常使用等离子体蚀刻器将光致 抗蚀剂掩模图形转变成硅晶片上的所需薄膜和/或叠层膜(导体或介电绝 缘体)上的电路和线路图形。这是通过蚀刻去掉掩模图案开口区域光致 抗蚀剂材料下面的薄膜(及叠层膜)实现的。激发真空壳体(也称作反 应室)内包含的反应混合物产生放电，由此生成的化学活性物质和带电 粒子(离子)引起蚀刻反应。另外，这些离子也通过在气体混合物与晶 片材料间生成的电场朝向晶片材料被加速，沿着离子轨道的方向以所谓 的各向异性蚀刻的方式定向除去蚀刻材料。蚀刻完成时，通过剥离除去掩模材料，原处复制了先前设计好的掩模图形的平面图形。蚀刻的过程 中，图形转移的代价是，掩模材料通常会遭受侵蚀和/或损伤。结果，一 些损伤和侵蚀也可能转移到下面的层，产生不希望出现的图形的畸变，例如条紋(striation), CD变大等。因此，蚀刻方法的目的包括减少光致抗蚀剂掩模的侵蚀以便增强光 致抗蚀剂掩图形转移的精确度。介电蚀刻中，深宽比(AR)的含义是特征(feature)深度(d)与 宽度(wl)之间的比，如图9所示，其中在氮化硅阻挡层910上面是介电 层卯8,介电层908上面是光致抗蚀剂掩模904。介电层908已经蚀刻 形成特征916，其具有弓形的侧壁。在AR大于IO的高深宽比(HAR) 介电蚀刻中，有许多有挑战性的要求必须满足介电层和掩模层间的高蚀刻选择性；垂直直特征轮廓(profile);临界尺寸(CD)的控制。整个蚀刻过程中都需要较高的蚀刻选择性来保护掩模图形，并防止 蚀刻轮廓出现不希望看到的无规则的偏差(条紋)。要保持器件成品， 垂直直特征轮廓是必须的。有几种机制会引起垂直直轮廓的偏差弓 形，指特征的中上部分变宽(图9中w2〉wl);颈缩(necking)，指 靠近特征的顶部变窄(图10中w4<wl);锥化，指朝特征的底部变窄 (w2>w3);扭曲，指特征底部的位置与取向的任意偏差或底部形状的 畸变，其引起了与底部有源器件的不重合。弓形深度dB指产生弓形处的 深度，其如图所示。由于特征尺寸不断缩小，CD控制越来越重要。通 常，在HAR蚀刻中，必须使CD比掩模所限定的值减小或缩小。图10是采用常规的技术形成特征1016执行的另一蚀刻的示意图。 这个实例中，在形成特征宽度w2的弓形前，形成特征宽度w4的颈缩。现有技术中，已经进行了大量的努力来解决这些问题。最具有挑战 的一个问题是弓形保护，即消除垂直轮廓的弓形。常规采用的方法是， 在等离子体蚀刻中，使用聚合的碳氟化学反应钝化特征侧壁。然而这种方法受限于各种复杂的具有竟争性的化学反应，在弓形保护与蚀刻停止 之间必须做出折衷。当深宽比进一步增大时，这一常规的方法对弓形保 护就不够了。蚀刻时侧壁钝化(沉积)的变化也已研究过，例如，在一 个蚀刻步骤中提供钝化添加剂可增加等离子体蚀刻时的聚合反应的倾 向，从而导致增强侧壁钝化与弓形保护。然而，蚀刻化学变得更加复杂， 结果是更易受到诸如蚀刻停止的折衷的限制。
技术实现思路
为了实现以上所述并根据本专利技术的目的，提供了一种在介电层中蚀 刻特征的方法。在介电层上形成一掩模。在该掩模的暴露的表面形成一 含硅的保护涂层。通过所述掩模和含硅保护涂层蚀刻出所述特征。据本专利技术的另一方面，提供一种在介电层中蚀刻出特征的方法。在 介电层上形成一掩模。在该介电层中局部地蚀刻出特征。在局部地蚀刻 的特征的侧壁上形成一含硅的保护涂层。完全蚀刻所述特征。在本专利技术的另一方面，提供一种用于被布置在掩模下的介电层中形 成特征的设备。 一等离子体处理室，其包含构成一等离子体处理室壳体 的 一 室壁、所述等离子体处理室壳体内的用于支撑村底的 一村底支撑 物、用于调节所述等离子体处理室壳体内的压力的一压力调节器、至少 一个向所述等离子体处理室壳体提供功率来维持等离子体的电极、向所 述等离子体处理室壳体输入气体的一气体入口 ，对所述等离子体处理室 壳体进行排气的一气体出口。 一气源与所述气体入口形成流体连接，所 述气源包括一含硅沉积气源和一蚀刻气源。 一控制器可控制地连接到所 述气源和所述的至少一个电极，该控制器包含至少一个处理器和计算机 可读介质。所述计算机可读介质包括用于在所述掩模的暴露的表面形成含硅涂层的计算机可读代码，其中包括用于从所述含硅气源提供含硅沉积气体的计算机可读代码、用于将所述含硅沉积气体形成等离子体的计算机可读代码、用于由所述等离子体将含硅层沉积在掩模的暴露表面 的计算机可读代码、用于终止从所述含硅气源供应含硅沉积气体的计算机可读代码。所述计算机可读介质还包括用于通过掩模和含硅保护层蚀 刻特征的计算机可读代码，其中包括用于从所述蚀刻气源提供蚀刻气 体的计算机可读代码、用于将所述蚀刻气体形成用于在介电层中蚀刻特 征的等离子体的计算机可读代码、以及用于终止从所述蚀刻气源供应蚀 刻气体的计算机可读代码。下面，在本专利技术的详述部分同时结合后面的附图，详细描述本专利技术 的上述以及其它特点。附图说明附图用于举例说明本专利技术，而不是限制本专利技术，其中相同的附图标 记表示相同的部件。其中图1是一专利技术的蚀刻工艺的流程图；图2A-F是使用本专利技术的工艺形成一特征的示意图；图3是实现本专利技术时可以使用的一系统的示意图；图4A-B实现本专利技术时可以使用的一计算机系统的示意图；图5是本专利技术另一实施例的流程图；图6A-D是使用本专利技术的工艺形成一特征的示意图；图7是本专利技术另一实施例的更具体的流程图；图8A-D是使用本专利技术的工艺形成一特征的示意图；图9是现有技术中使用会产生弓形的工艺蚀刻的一特征的剖面示意图；图10是现有技术中使用会产生弓形的工艺蚀刻的另一特征的剖面 示意图；图11是使用本专利技术的一实施例蚀刻的一特征的剖面示意图。下面结合几个优选的实施方式以及相应的附图来详细描述本发 明。下面的说明中，描迷了一些具体的细节，从而使本专利技术能得到透彻 的理解。显然，对本领域的技术人员来说，即使没有部分或全部的这些 具体的细节，仍然可以实现本专利技术。另外，为了不给本专利技术带来不必要 的混乱，熟知的工艺步骤和/或结构不进行详细的描述。本专利技术提供一种蚀刻方法，其包含一非蚀刻步骤，其中沉积一含硅 层以便能够改善掩模对介电层的蚀刻选择性和/或减少弓形以便提供更 加垂直的轮廓。更优选的是，本专利技术提供高蚀刻选择性以便允许在介电层中蚀刻出具有特征深度与特征宽度的比值大于10:1的高深宽比(HAR) 的特征，以及特征的垂直直轮廓(側壁)与临界尺寸(CD)的控制。优 选的是，垂直的侧壁是指从底部到顶部与特征的底部形成88°到90° 的角度的侧壁。更高的选择性能保护掩模，从而能够使用更薄的掩模图案来改善分 辨率并防止在蚀刻轮廓中出现的不希望的无规则的偏差(条紋)。本专利技术的蚀刻工艺可以通过多个实施例来实现。为了便于理解，图 1是本专利技术的一些实施例中可以使用的高级别流程图。在要蚀刻的层上 提供一掩模(步骤104)。图2A中示出掩模204,其已形成在要蚀刻的 介电层208上，该介电层208位于氮化硅阻挡层210上，该阻挡层210 位于衬底上。衬底放置于处理室内(步骤10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在介电层中蚀刻特征的方法，包括：　　　　在所述介电层上形成一掩模；　　　　在所述掩模的暴露表面形成含硅保护涂层；　　　　通过所述掩模和含硅保护涂层蚀刻所述特征。

【技术特征摘要】
US 2006-8-22 11/5087251.一种在介电层中蚀刻特征的方法，包括在所述介电层上形成一掩模；在所述掩模的暴露表面形成含硅保护涂层；通过所述掩模和含硅保护涂层蚀刻所述特征。2. 如权利要求l所述的方法，其中所述特征具有底部，其中所述形 成含硅保护涂层不在所述特征的所述底部沉积所述含硅涂层。3. 如权利要求1所述的方法，其中所述形成含硅保护涂层包括提 供一保护涂层气体，其包括SiF4、 SiH4、 Si(CH3)4、 SiH(CH3)3、 SiH2 (CH3)2、 SiH3(CH3)、 Si(C2H5)4、或者其它的有机硅化合物中的至少一种；将所述保护涂层气体转变为等离子体；由所述等离子体沉积所述含硅保护涂层；停止所述保护涂层气体。4. 如权利要求3所述的方法，其中所述保护涂层气体包括SiF4。5. 如权利要求4所述的方法，其中所述保护涂层气体进一步包括H2。6. 如权利要求5所述的方法，其中所述通过掩模和含硅保护涂层蚀刻所述特征包括提供没有CH3F和CH2F2的蚀刻气体； 由所述蚀刻气体形成等离子体，用它蚀刻所述特征。7. 如权利要求6所述的方法，进一步包括在形成所述硅保护涂层之 前，在所述介电层中局部蚀刻所述特征到一弓形深度。8. 如权利要求6所述的方法，其中所述形成硅保护涂层和蚀刻所述 特征重复进行至少三个循环。9. 如权利要求3所述的方法，其中所述沉积保护涂层包括提供5 到500W间的偏置功率。10. 如权利要求9所述的方法，其中所述提供偏置功率包括提供一 低频RF信号。11. 如权利要求IO所述的方法，其中所述特征具有垂直轮廓。12. 如权利要求1所述的方法，进一步包括在形成所述硅保护涂层 之前，在所述介电层中局部蚀刻所述特征到一弓形深度。13. 如权利要求l所述的方法，其中所述掩模是有机材料掩模。14. 如权利要求l所述的方法，其中所述通过掩模和含硅保护涂层 蚀刻所述特征包括提供没有CH3F和CH2F2的一蚀刻气体；以及 由所述蚀刻气体形成等离子体，用它蚀刻所述特征。15. —种在介电层中蚀刻特征的方法，包括 在一介电层上形成一掩模； 在所述介电层中局部蚀刻所述特征；在所述局部蚀刻的特征的侧壁上形成含硅保护涂层；以及 完全蚀刻所述特征。16. 如权利要求15所述的方法，其中所述局部蚀刻特征将所述特征 蚀刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：B纪，EA埃德尔伯格，T亚纳加瓦，Z黄，L李，
申请(专利权)人：兰姆研究有限公司，
类型：发明
国别省市：US[]