在基板上形成高纵横比特征的方法技术

提供了一种用于在蚀刻处理中形成用于高纵横比应用的各向异性特征的方法。在此描述的该方法便利地易于具有高纵横比特征的轮廓和尺寸控制。在一个实施例中，用于各向异性蚀刻基板上介电层的方法包括在蚀刻室中提供具有设置于介电层上图案化掩膜层的基板，将至少包括含氟和碳气体以及氟化硅气体的气体混和物提供到蚀刻室中，和在存在由气体混合物形成的等离子体的情况下在介电层中蚀刻特征。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及用于。更具体地说，本 专利技术一般涉及在半导体制造中用于通过各向异性蚀刻工艺形成高纵横比特征 的方法。
技术介绍
可靠地制造亚一半微米或更小特征是用于下一代极大规模集成(VLSI) 以及超大规模集成(ULSI)半导体器件的关键技术中之一。但是，由于推进 集成电路技术发展的限制，因此VLSI和ULSI技术中互联尺寸縮小对处理能 力提出了进一步的需求。集成电路可包括超过一百万个微米级电子场效应晶体 管(例如补偿型金属氧化物半导体(CMOS)场效应晶体管)，其形成在基板 (例如半导体晶片)上并共同协作以在电路中实施各种功能。可靠地形成栅极 图案对于集成电路的成功以及持续努力提高电路密度以及单个基板和管芯的 质量是很重要的。由于特征尺寸逐渐地变小，因此对较高纵横比的要求已经持续地增加到了 20:1甚至更大，该纵横比被定义为特征深度和特征宽度之间的比率。开发能 够可靠地形成具有这种高纵横比的特征的蚀刻工艺已成具有重要意义的挑战。通常，具有约io:l左右纵横比的特征可以通过各向异性蚀刻介电层至预 定深度和宽度来制造。例如，图1A描述了具有由通过图案化掩膜层106形成 的开口 108暴露出的部分介电层104的基板102。在蚀刻期间，蚀刻处理期间 产生的副产物或者其他材料的再次沉积或者堆积会聚集在被蚀刻特征110的 顶部和/或侧壁上，由此阻塞了掩模106中的开口 108以及形成于介电层104 中的特征110的开口 108，如图1B中所示。由于被蚀刻特征110的开口 108 由于聚集的再沉积材料114的原因而被窄化和/或被密封，因此阻止了反应蚀 刻剂到达特征110的下表面U2，由此限制了可能获得的纵横比。此外，由于 再沉积材料或副产物的堆积任意地和/或不规则地粘附到介电层104的顶表面和/或侧壁上，其结果获得的再沉积材料114的不规则轮廓(profile)和生 长会改变反应蚀刻剂的流路，从而导致介电层104中形成的特征110的弓形或 翘曲轮廓118，如图1C中所示。因此，现有技术中对于用于蚀刻具有高纵横比的特征的改进方法存在需求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种形成高纵横比特征的方法。在此描述的该方法通过蚀 刻期间的导电侧壁管理方案便利地简化了具有高纵横比特征的轮廓和尺寸控 制。在一个实施方式中，用于各向异性蚀刻基板上介电层的方法包括在蚀刻室 中提供具有设置于介电层上的图案化掩膜层的基板，向蚀刻室中提供至少包括 含有氟和碳气体以及氟化硅气体的气体混合物，以及在由气体混合物形成的等 离子体存在的情况下蚀刻介电层中的特征。另一实施方式中，用于各向异性蚀刻基板上介电层的方法包括向蚀刻室中 提供具有设置在介电层上的图案化非晶碳层的基板，将至少包括含氟和碳气体 以及氟化硅气体的气体混合物提供到蚀刻室中，以及在由气体混合物形成的等 离子体存在的情况下通过非晶碳层中的开口蚀刻特征至大于约20:1的纵横 比。在再一实施方式中，用于各向异性蚀刻基板上介电层的方法包括将具有设 置在介电层上的图案化非晶碳层的基板提供到蚀刻室中，将至少包括含氟和碳 气体以及氟化硅气体的气体混合物提供到蚀刻室中，通过由气体混合物形成的 等离子体在介电层中蚀刻特征至大于约20:1的纵横比，蚀刻时在特征表面上 形成导电聚合物层，以及将特征构成为用于场效应晶体管的接触结构。附图说明通过以下结合附图的详细说明可容易理解本专利技术的教导，附图中 图1A-1C示出了用于制造高纵横比特征的常规制造顺序的截面图； 图2是根据本专利技术至少一个实施方式用于进行蚀刻工艺的等离子体处理 装置的示意图；图3是根据本专利技术至少一个实施方式适合于制造高纵横比特征的方法的 工艺流程图4A—4C是根据图3的方法被蚀刻以形成高纵横比特征的复合结构的顺序截面图；和图5是在用于场效应晶体管的接触结构中具有通过本专利技术形成的高纵横比特征的复合结构的截面图。为了便于理解，可能的情况下，已经使用相同参考标表示图中共用的相同 元件。将预期在一个实施方式中的元件和/或处理歩骤可有利地用在其他实施 方式中而不需特别说明。但是，应当注意，由于本专利技术可允许其他等效的实施方式，因此附图仅示 出了本专利技术的示范性实施方式且因此不应认为其限制了本专利技术的范围。具体实施例方式本专利技术一般涉及用于由蚀刻工艺形成具有高纵横比特征的方法。在一个实 施方式中，该方法包括使用氟化硅气体以及氟和硅基气体的蚀刻气体混合物来 等离子体蚀刻介电层。蚀刻气体混合物的氟化硅气体在被蚀刻介电层侧壁和/ 或表面上形成了导电聚合物层，由此在蚀刻期间在深度特征中延伸离子轨迹。 该延伸的离子轨迹协助向下蚀刻介电层至介电层的底部，由此形成具有所需高 纵横比的特征同时保持良好的轮廓控制和临界尺寸。在此描述的蚀刻工艺可在任意等离子体蚀刻室中进行，例如HART蚀刻反 应器、HARTTS蚀刻反应器，Decoupled Plasma Source (DPS)、 DPS-II或者 €￡>^1^@蚀刻系统的DPS Plus或者DPS DT蚀刻反应器，所有这些都可从 Santa Clara, California的Applied Materials公司获得。也可使用从其他制造商 获得的合适的等离子体蚀刻室。图2描述了蚀刻处理室200的一个实施方式的示意图。室200包括支撑介 电圆顶形顶板(以下称作圆顶220)的导电室壁230。其他室可具有其他类型 的顶板(例如平坦顶板)。壁230连接到地电势(electrical ground) 234。至少一个电感线圈天线部分212通过匹配网络219耦合到射频(RF)源 218。天线部分212被设置在圆顶220外部且用于保持由室内的处理气体形成 的等离子体。在一个实施方式中，提供到电感线圈天线212的源RF功率，在约50kHz和约B.56MHz之间的频率范围内，为约0瓦特至约2500瓦特之间 的范围。在另一实施方式中，提供到电感线圈天线212的源RF功率在约200 瓦特至约800瓦特之间的范围内，诸如约400瓦特。处理室200也包括耦合到第二 (偏置)RF源222的基板支撑底座216 (偏 置元件)，该第二 RF源222通常能够产生RF信号以在接近13.56 MHz的频率 下产生约1500瓦特或更少的偏置功率(例如没有偏置功率)。偏置源222通 过匹配网络223耦合到基板支撑底座216。施加到基板支撑底座216的偏置功 率可以是DC或者是RF。操作中，基板214被设置在基板支撑底座216上且通过常规技术保持于其 上，诸如静电卡盘或者机械夹持基板214。气态成分从气体面板238通过进口 端226提供到处理室200中以形成气态混合物250。由混合物250形成的等离 子体通过分别自RF源218和222向天线212和基板支撑底座216施加RF功 率而被保持在处理室200中。使用位于室200和真空泵236之间的节流阀227 控制在蚀刻室200内部的压力。使用设置在室200的壁230中的含液体管道 (未示出)控制在室壁230表面处的温度。通过稳定支撑底座216的温度和从源248经由管道249向由基板214背部 和底座表面上的沟槽(未示出)形成的通路流动传热气体，控制基板214的温 度。氦气可用作传热气体以利于基板支撑底座216和基板21本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于以高纵横比各向异性蚀刻基板上介电层的方法，包括：　在蚀刻室中提供具有设置于介电层上的图案化掩膜层的基板；　向蚀刻室中提供至少包括含氟和碳气体及氟化硅气体的气体混合物；和　在由气体混合物形成的等离子体存在的情况下在介 电层中蚀刻各特征。

【技术特征摘要】
US 2007-11-2 11/934,5891. 一种用于以高纵横比各向异性蚀刻基板上介电层的方法，包括在蚀刻室中提供具有设置于介电层上的图案化掩膜层的基板；向蚀刻室中提供至少包括含氟和碳气体及氟化硅气体的气体混合物；和在由气体混合物形成的等离子体存在的情况下在介电层中蚀刻各特征。2. 如权利要求1的方法，其中介电层选自由未掺杂硅玻璃(USG)、硼硅 酸盐玻璃(BSG)、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)及其组 合构成的组。3. 如权利要求1的方法，其中图案化掩膜层选自由硅、氧化硅、氮化硅、 氧氮化硅、碳化硅、非晶碳和其组合构成的组。4. 如权利要求1的方法，其中提供气体混合物还包括-在介电层的被蚀刻的表面上形成导电聚合物层。5. 如权利要求4的方法，其中导电聚合物层是含硅聚合物。6. 如权利要求4的方法，其中导电聚合物层协助将由用于各向异性蚀刻介 电层的等离子体产生的离子向下传导传向介电层的底部。7. 如权利要求1的方法，其中含氟和碳的气体以及氟化硅气体是SiF4和 SiCU。8. 如权利要求1的方法，含氟和碳的气体选自由CF4、 CHF3、 C4F8、 C2F6、 C4F6、 C5F8、 CH2F2构成的组。9. 如权利要求1的方法，其中提供气体混合物还包括 与气体混合物一起提供惰性气体，其中惰性气体选自由N2、 Ar、 He和Kr构成的组。10. 如权利要求1的方法，其中提供气体混合物还包括-.以约20sccm和约100sccm之间的流速提供含氟和碳气体；和 以约10sccm和约50sccm之间的流速提供氟化硅气体。11. 如权利要求10的方法，其中提供气体混合物还包括 保持处理压力在约10m乇和约60m乇之间； 控制基板温度在约20摄氏度...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼林多恩，凯瑟琳凯瑟克，苏比哈什德什穆赫，斯蒂芬韦格，温西奥克李，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]