使用氢氟酸和臭氧气体的选择性刻蚀工艺制造技术

提供了用于刻蚀工件上的含钛层的系统和方法。在一个示例中，该方法包括将工件放置在处理腔室中的工件支撑件上。工件包括第一层和第二层。第一层是含钛层。该方法包括将工艺气体引入到处理腔室中。工艺气体包括臭氧气体和含氟气体。该方法包括将工件上的第一层和第二层暴露于工艺气体，以相对于第二层以更大的刻蚀速率至少部分地刻蚀第一层。蚀速率至少部分地刻蚀第一层。蚀速率至少部分地刻蚀第一层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用氢氟酸和臭氧气体的选择性刻蚀工艺
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年10月18日提交的题为“Selective Etch Process Using Hydrofluoric Acid and Ozone Gases”的美国临时申请序列号62/923,002的优先权，该申请通过引用并入本文。


[0003]本公开总体上涉及工件(例如半导体工件)的加工。

技术介绍

[0004]半导体工件的加工可以涉及基底上不同材料层的沉积和去除。随着半导体器件的临界尺寸不断缩小，半导体加工中的器件尺寸和材料厚度不断减小。在先进的器件节点中，相对于其他材料具有高选择性的材料去除对半导体器件性能可能变得越来越重要。例如，在一些结构中，相对于其他材料进行钛和/或氮化钛刻蚀可能特别重要，因为这种刻蚀可以在半导体器件中获得广泛应用。

技术实现思路

[0005]本公开实施例的方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中获悉，或者可以通过实施例的实践获悉。
[0006]本公开的一个示例方面涉及一种用于加工工件的方法。该方法包括将工件放置在处理腔室中的工件支撑件上。工件包括第一层和第二层。第一层是含钛层。该方法包括将工艺气体引入到处理腔室中。工艺气体包括臭氧气体和含氟气体。该方法包括使工件上的第一层和第二层暴露于工艺气体，以相对于第二层以更大的刻蚀速率至少部分地刻蚀第一层。
[0007]本公开的其他示例方面涉及用于加工工件的系统、方法和装置。
[0008]参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解各种实施例的这些和其他特征、方面和优点。包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与说明书一起用于解释相关原理。
附图说明
[0009]说明书中参考附图阐述了针对本领域普通技术人员的实施例的详细讨论，其中：
[0010]图1描绘了根据本公开的示例实施例的示例刻蚀工艺的概述；
[0011]图2描绘了根据本公开的示例实施例的示例方法的流程图；
[0012]图3描绘了根据本公开的示例实施例的被配置为实施刻蚀工艺的示例处理腔室；
[0013]图4描绘了根据本公开的示例实施例的被配置为实施表面处理工艺的示例等离子体处理装置；
[0014]图5描绘了根据本公开的示例实施例的在分离格栅处的臭氧气体和/或HF气体的
示例注入；
[0015]图6描绘了根据本公开的示例实施例的示例方法的流程图；
[0016]图7描绘了根据本公开的示例实施例的示例处理结果；和
[0017]图8描绘了根据本公开的示例实施例的示例处理结果。
具体实施方式
[0018]现在将详细参考实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例以解释实施例的方式提供，并非对本公开的限制。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下可以对实施例进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，本公开的方面旨在涵盖这样的修改和变化。
[0019]本公开的示例方面涉及用于相对于工件(例如半导体工件，例如半导体晶片)上的其他材料刻蚀钛和/或氮化钛的刻蚀工艺。随着半导体器件制造工艺的日益复杂和器件尺寸的不断缩小，对半导体制造工艺中刻蚀选择性的要求变得越来越严格。在某些应用中，例如硬掩模去除工艺，可能需要以相对于其他材料(例如硅、硅锗、氮化硅、二氧化硅、钨、氮化钽、金属层等材料)的高选择性从工件去除钛和/或氮化钛。基于等离子体的加工可以将工件暴露于氟自由基以刻蚀半导体工件上的钛和/或氮化钛。然而，相对于某些材料，例如硅和硅锗，使用氟自由基会受到低选择性的影响。
[0020]根据本公开的示例方面，用于加工半导体工件的系统和方法可以通过将工件暴露于氢氟酸(HF)气体和臭氧气体的并流来提供相对于其他材料对工件上的钛和/或氮化钛层的选择性刻蚀。例如，在一些实施例中，相对于工件上的其他层选择性地刻蚀钛和/或氮化钛层的工艺可以包括在处理腔室中将工件暴露于工艺气体。工艺气体可以包括HF气体和臭氧气体二者。在一些实施例中，工艺气体可以包括HF蒸气。在一些实施例中，工艺气体可以包括氧气(O2)和/或载气(例如，氧气、氮气、氦气、氩气、氖气或其他惰性气体)。工艺气体的活性成分(例如，HF气体/蒸气和臭氧气体)可以同时流入处理腔室。
[0021]在一些实施例中，HF气体(例如HF蒸气)可以从HF源(例如HF瓶)直接输送到处理腔室。此外，和/或替代地，HF气体可以使用远程等离子体源由远程等离子体形成。例如，感应耦合等离子体可以在远程等离子体腔室(例如，通过分离格栅与处理腔室分离)中由等离子体腔室中的工艺气体产生。等离子体腔室中的工艺气体可以包括含F气体(例如CF4、NF3、CF
x
H
y
等)和含H气体(例如H2、CH4、C2H8等)。在等离子体中产生的HF自由基可以从等离子体腔室向下游输送到处理腔室以暴露于工件。
[0022]在一些实施例中，臭氧气体可以从臭氧气体源(例如，臭氧发生器)直接输送到处理腔室。臭氧气体可以包括O3和伴随的O2气体。臭氧气体中O3的浓度可以在按体积计约1％至约50％的范围内。
[0023]根据本公开的示例方面，臭氧气体和HF气体可以并流入处理腔室以暴露于工件，以相对于工件上的其他材料选择性地刻蚀钛和/或氮化钛。其他材料可以包括例如硅、多晶硅、硅锗、氮化硅、二氧化硅、金属(例如钨)、氮化钽、低k材料等。在一些实施例中，工件暴露于HF气体和臭氧气体的并流可以导致氮化钛和/或钛的高刻蚀速率，例如约200埃/分钟或更高的刻蚀速率。钛和/或氮化钛的刻蚀断面图可以是各向同性的。该工艺可以相对于工件
上的其他材料以更大的刻蚀速率至少部分地刻蚀钛和/或氮化钛。
[0024]本公开的示例方面可以提供许多技术效果和益处。例如，根据本公开的示例方面的系统和方法可以提供对包括硅和硅锗在内的材料具有高选择性的钛和/或氮化钛的刻蚀。该方法可以实施为对钛和/或氮化钛具有高刻蚀速率的全干法工艺。在某些实施例中，工艺气体可以直接引入处理腔室而不需要远程等离子体源。
[0025]在一些实施例中，可以以循环方式顺序地将HF气体和臭氧气体提供给处理腔室以暴露于工件。每个循环的第一部分可以输送HF气体(加上载气)。每个循环的第二部分可以输送臭氧气体。这些循环可以重复。循环工艺可以以原子层刻蚀(ALE)方式刻蚀氮化钛和/或钛，以在每个循环中去除少量埃(例如约1至约5埃)的氮化钛和/或钛。这可以通过控制循环次数来提供对刻蚀工艺的精确控制。
[0026]本公开的方面提供了许多技术效果和益处。例如，用包括HF气体和臭氧气体的并流的工艺气体暴露工件可以提供相对于工件上的其他材料具有高选择性的钛和/或氮化钛的刻蚀。根据示例方面的刻蚀工艺可以是具有高刻蚀速率(例如，约200埃/分钟或更大)的全干法刻蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于加工工件的方法，所述方法包括：将所述工件放置在处理腔室中的工件支撑件上，所述工件包括第一层和第二层，所述第一层是含钛层；将工艺气体引入到所述处理腔室中，所述工艺气体包括臭氧气体和含氟气体；将所述工件上的所述第一层和所述第二层暴露于所述工艺气体，以相对于所述第二层以更大的刻蚀速率至少部分地刻蚀所述第一层。2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一层是氮化钛层。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二层是硅层或硅锗层。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二层是金属层。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二层是氮化硅或二氧化硅层。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述含氟气体包括HF气体。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述含氟气体包括含氟蒸气。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述臭氧气体包括氧气。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述工艺气体包括载气，其中所述载气包括氮气、氦气、氩气或氖气中的一种或多种。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述工艺气体通过分离格栅被引入，所述分离格栅将等离子体腔室与所述处理腔室分离。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述工艺气体经一个或多个气体注入口被引入到所述分离格栅中。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述工艺气体从位于所述处理腔室中的气体注入口被引入。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述处理腔室中的所述工艺气体的总流速在约100sccm至约100slm的范围内。14.根据前述权利要求中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祺，杨海春，仲華，谢挺，杨晓晅，
申请(专利权)人：北京屹唐半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：