用于硅膜的选择性蚀刻制造技术

在此描述一种蚀刻图案化异质含硅结构的方法，相比于现有远端等离子体蚀刻，所述方法包含具有反向选择性的远端等离子体蚀刻。可使用所述方法共形修整多晶硅，同时移除少量氧化硅或不移除氧化硅。更一般地来说，包含少量氧的含硅膜层会比含有较多氧的含硅膜层更快速地被移除。其他示例性的应用包含修整碳氮化硅(silicon?carbon?nitride)膜时，基本保留氧碳化硅(siliconoxycarbide)。可利用本文所描述的方法以及崭新的工艺流程来实施此应用。期望此工艺流程能够适用于各种更精细的线宽结构。亦可使用在此所描述的方法，以比蚀刻具有较高浓度氮的含氮硅膜层更快的速度来蚀刻含硅膜层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于硅膜的选择性蚀刻相关申请案的交叉引用本申请是Jingchun Zhang等人于2011年4月18日提交的题为“SELECTIVE ETCHFOR SILICON FILMS (用于硅膜的选择性蚀刻)”的美国专利申请No. 13/088，930的PCT申请，而且与Jingchun Zhang等人于2010年5月27日提交的题为“OXIDE DESELECTIVE ETCH(不选择氧化物蚀刻)”的美国临时专利申请No. 61/348，920相关并要求所述申请的权益，上述申请的全部公开内容出于所有目的通过引用并入本文中。
技术介绍
可藉由在基板表面上产生错综复杂的图案化材料层的工艺来制造集成电路。在基板上产生图案化材料需要经控制的方法来移除曝露的材料。化学蚀刻可用于各种用途，包含将光阻中的图案转移到下层、将多个层变薄或是将已存在在表面上的特征的横向尺寸变薄。通常，期望拥有一种蚀刻方法可以蚀刻一种材料快于蚀刻另一种材料，从而帮助例如， 图案转移工艺的进行。此蚀刻工艺称为对第一材料具选择性。由于材料、电路以及工艺的多样性，已经开发对各种材料具有选择性的蚀刻工艺。Siconi 蚀刻为远端等离子体辅助干式蚀刻工艺，涉及将基板同时曝露至氢气(H2)、三氟化氮(NF3)以及氨气(NH3)的等离子体副产物中。氢与氟物种的远端等离子体激发可允许无等离子体损伤的基板处理。所述Siconi 蚀刻为较大程度共形且对于氧化硅层具有选择性，但无法快速地蚀刻硅，无论硅是非晶硅、结晶硅还是多晶硅。选择性对于例如浅沟槽隔离(STI)应用以及层间电介质(ILD)凹陷形成之类的应用提供了许多优点。所述Siconi 工艺产生固体副产物，所述固体副产物是随着基板材料被移除而生长在基板表面上。当提高基板温度时，所述固体副产物随后可藉由升华而移除。到目前为止，远端等离子体蚀刻(例如，Siconi )对于氧化硅的选择性仍有限。因此需要一种方法可以扩大远端等离子体蚀刻工艺的可能选择性范围。专利技术概要在此描述一种蚀刻图案化异质含硅结构的方法，相比于现有远端等离子体蚀刻，所述方法包含具有反向选择性的远端等离子体蚀刻。可使用所述方法共形修整多晶硅，同时移除少量氧化硅或不移除氧化硅。更具体地来说，包含较少氧的含硅膜层会比含有较多氧的含娃膜层更快速地被移除。其他示例性的应用包含修整碳氮化娃(silicon carbonnitride)膜时,基本保留氧碳化娃(silicon oxycarbide)。可利用本专利技术的方法以及薪新的工艺流程来实施此应用。期望此工艺流程能够适用于各种更精细的线宽结构。亦可使用在此所描述的方法，以比蚀刻具有较高浓度氮的含氮硅膜层更快的速度来蚀刻含硅膜层。本专利技术的实施例包含在基板处理腔室的基板处理区域中蚀刻图案化基板的方法。所述图案化基板具有曝露的含氧硅区域以及曝露的含硅区域，所述含硅区域包含比所述含氧硅区域少的氧。所述方法包括将含氟前驱物流入与基板处理区域流体耦合的远端等离子体区域中，并在第一等离子体区域中形成等离子体以产生等离子体流出物。所述方法还包括藉由将等离子体流出物流入基板处理区域中，以比蚀刻含氧硅区域更快的速度来蚀刻含娃区域。在接下来的实施方式中将说明一部分的额外实施例以及特征，而本领域普通技术人员可藉由查阅说明书来理解或是藉由实施本文所揭露的实施例来学习另一部分的额外实施例。藉由说明书所描述的手段、合并与方法可理解并获得本文所公开的实施例的特征及优点。附图简述藉由参考上述说明书内容与附图可进一步理解本文所揭露的实施例的本质与优点。图I是根据所公开的实施例的硅选择性蚀刻工艺的流程图。图2A与2B是根据所公开的实施例的硅选择性蚀刻工艺前后的示意图。 图3表示在根据所公开的实施例的硅选择性蚀刻期间，氧化硅、氮化硅与多晶硅的蚀刻速度的图表。图4是根据所公开的实施例的选择性蚀刻工艺的流程图。图5A至5B是根据所公开的实施例的选择性蚀刻工艺前后的示意图。图6表示在根据所公开的实施例的选择性蚀刻期间，氧碳化硅与碳氮化硅的蚀刻速度的图表。图7是用于执行根据所公开的实施例的蚀刻工艺的处理腔室截面图。图8是用于执行根据所公开的实施例的蚀刻工艺的处理系统。在附图中，类似的构件和/或特征具有相同的附图标记。此外，可利用在附图标记后以破折号与可区分类似构件的第二标记来区分相同类型的各种构件。如果在说明书中仅使用第一附图标记，则所述描述可适用于具有相同第一附图标记的任何一个类似构件，而不管第二附图标记是什么。专利技术详细描述在此描述一种蚀刻图案化异质含硅结构的方法，相比于现有远端等离子体蚀刻，所述方法包含具有反向选择性的远端等离子体蚀刻。可使用所述方法共形修整多晶硅，同时移除少量氧化硅或不移除氧化硅。更具体地来说，包含较少氧的含硅膜层会比含有较多氧的含娃膜层更快速地被移除。其他示例性的应用包含修整碳氮化娃(silicon carbonnitride)膜时,基本保留氧碳化娃(silicon oxycarbide)。可利用本专利技术的方法以及薪新的工艺流程来实施此应用。期望此工艺流程能够适用于各种更精细的线宽结构。亦可使用在此所描述的方法，以比蚀刻具有较高浓度氮的含氮硅膜层更快的速度来蚀刻含硅膜层。Siconi 蚀刻工艺已使用氨气(NH3)作为氢源以及使用三氟化氮(NF3)作为氟源，氨气以及三氟化氮一同流动穿过远端等离子体系统(RPS)并进入反应区中。通常可选择氨气以及三氟化氮的流动速度，使得氢的原子流动速度大约为氟的两倍，以有效利用这两个工艺气体的组成物。氢与氟的存在可允许在相对低的基板温度下形成固体副产物((NH4)2SiF6)。可藉由将基板温度升高高于升华温度来移除所述固体副产物。Siconi 蚀刻工艺移除氧化物薄膜的速度比移除不含氧的薄膜快。本专利技术人已发现到可藉由降低(或消除)氢的供应并维持三氟化氮的流动来反转所述选择性。为了更佳地理解本专利技术，现请参考图I与2，图I和图2是根据所公开的实施例的不选择氧化物的蚀刻工艺的流程图和浅沟槽隔离(STI)结构。在第一操作之前，在多晶硅吸附层(adlayer) 220-1与下层硅基板210中形成一间隙。利用氧化硅230将间隙填满以电气隔离器件(未图示)。研磨氧化硅，使得氧化硅的表面与多晶硅的顶部大约共面，并将氧化硅修整为低于多晶硅以达到如第2图所显示的结构。当基板被传送进入处理腔室(操作110)，图I的工艺开始。注意到氧化硅230与多晶硅220的区域是曝露在基板表面上。开始将三氟化氮流入与处理区域分开的等离子体区域中(操作120)。可使用其他氟源来加强或取代三氟化氮。在所述实施例中，含氟前驱物包含至少一个从下列物质所组成的组中选择的前驱物三氟化氮、双原子氟、单原子氟与氟取代的碳氢化合物。在本文中，分开的等离子体区域可称为远端等离子体区域，且可在远离处理腔室的分离模组中，或为处理腔室中的隔室。在此操作期间，氨气流动可存在或不存在于远端等离子体区域中。当包含含氢前驱物时，含氢前驱物包含至少一个从下列物质所组成的组中选择的前驱物原子氢、分子氢、氨气、碳氢化合物以及非完全齒素取代的碳氢化合物。可选择三氟化氮与氨气(选择性使用)的流量，使得氟氢的原子流动比率大于2 :1、5:1或10:1中的一者。将来自远端等离子体的产物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·张，王安川，N·K·英格尔，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：
国别省市：