用于蚀刻SIN膜的方法技术

一种从包含氮化硅层与氧化硅层的基板选择性地蚀刻氮化硅的方法包括以下步骤：使含氟气体流动到基板处理腔室的等离子体产生区域内；及施加能量到该含氟气体，以在该等离子体产生区域中产生等离子体。该等离子体包含氟自由基与氟离子。该方法还包括以下步骤：过滤该等离子体，以提供具有比氟离子更高浓度的氟自由基的反应性气体；及使该反应性气体流动到该基板处理腔室的气体反应区域内。该方法还包括以下步骤：使该基板暴露于该基板处理腔室的该气体反应区域中的该反应性气体。相较于该反应性气体蚀刻该氧化硅层而言，该反应性气体以更高的蚀刻速率来蚀刻该氮化硅层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于蚀刻SIN膜的方法相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)主张2011年3月14日提出申请的美国临时申请案第61/452,575号的优先权，此案件的内容为了所有目的在此通过引用而整体地被并入到本文。本申请还与2011年4月18日提出申请的美国非临时专利申请案第13/088,930号相关、2011年10月3日提出申请的美国非临时专利申请案第13/251,663号相关及同时提出申请的美国非临时专利申请案(代理人卷号A15599/T102910，客户卷号015599USA/DSM/PMD)相关，这些案件的内容分别为了所有目的在此通过引用而整体地被并入到本文。
本专利技术涉及用于蚀刻SiN膜的方法。
技术介绍
通过在基板表面上产生复杂图案化材料层的过程是可以制造集成电路的。在基板上产生图案化材料需要受控的用于移除暴露材料的方法。化学蚀刻用在各种目的，包括将光阻剂中的图案转移到下方层内、将层予以薄化或增加已经存在于表面上的特征结构的横向尺寸。时常，期望具有能蚀刻一种材料比蚀刻另一材料更快的蚀刻过程。这样的蚀刻过程被称为对于第一材料具有选择性。由于材料、电路与过程的多样性，已经以朝向各种材料的选择性来发展蚀刻过程。用以制造半导体集成电路的等离子体沉积与蚀刻过程已经广泛使用长达数十年。这些过程通常涉及从气体形成等离子体，其中这些气体被暴露于处理腔室内的足以将气体予以离子化的功率的电场。所需要以形成这些等离子体的温度会比所需要以将同样的气体予以热离子化的温度更低得多。因此，等离子体产生过程可用以在比仅通过加热气体而行的明显更低的腔室处理温度下产生反应性自由基与离子物种。这容许等离子体能从基板表面沉积与/或蚀刻材料，而不会将基板温度升高到高于会熔化、分解或损坏基板上的材料的阀值。示范性等离子体沉积过程包括位在基板晶圆的暴露表面上的介电材料(诸如氧化硅)的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。传统的PECVD涉及处理腔室中的气体与/或沉积前驱物的混合及从气体引发等离子体而产生会在基板上反应且沉积材料的反应性物种。等离子体通常靠近基板的暴露表面，以促进有效的反应产物的沉积。相似地，等离子体蚀刻过程包括以下步骤：使基板的选择部分暴露于等离子体引发蚀刻物种，等离子体引发蚀刻物种会从基板化学地反应与/或物理地溅射材料。可通过调整蚀刻剂气体、等离子体激发能量与基板和充电等离子体物种之间的电偏压及其它参数来控制被等离子体蚀刻的材料的移除速率、选择性与方向。一些等离子体技术(诸如高密度等离子体化学气相沉积(HDP-CVD))倚赖同时的等离子体蚀刻与沉积，以在基板上沉积膜。尽管等离子体环境比高温沉积环境大体上更不具有对于基板的破坏性，但等离子体环境仍产生制造挑战。对于会过度蚀刻(over-etch)浅沟渠与间隙的赋能等离子体而言，蚀刻精确性会是问题。等离子体中的赋能物种(特别是离子化物种)会在被沉积的材料中造成不希望的反应，这会不利地影响材料的性能。因此，需要能对等离子体成分提供更精确控制的系统与方法，其中这些等离子体成分在制造期间和基板晶圆接触。
技术实现思路
描述用于等离子体与基板晶圆的表面之间的环境的改善控制的系统与方法，其中该基板晶圆被暴露于等离子体与/或等离子体的流出物。可至少部分地通过设置在等离子体与基板之间的离子抑制构件来实现此改善控制，该离子抑制构件可减少或消除抵达基板的被离子充电的物种的数目。调整抵达基板表面的离子物种的浓度可容许在基板上的等离子体辅助蚀刻与/或沉积期间的蚀刻速率、蚀刻选择性与沉积化学作用(及其它参数)的更精确控制。在实施例中，提供一种从包含氮化硅层与氧化硅层的基板选择性地蚀刻氮化硅的方法。该方法包括以下步骤：使含氟气体流动到基板处理腔室的等离子体产生区域内；及施加能量到该含氟气体，以在该等离子体产生区域中产生等离子体。该等离子体包含氟自由基与氟离子。该方法还包括以下步骤：过滤该等离子体，以提供具有比氟离子更高浓度的氟自由基的反应性气体；及使该反应性气体流动到该基板处理腔室的气体反应区域内。该方法还包括以下步骤：使该基板暴露于该基板处理腔室的该气体反应区域中的该反应性气体。相较于该反应性气体蚀刻该氧化硅层而言，该反应性气体以更高的蚀刻速率来蚀刻该氮化硅层。在另一实施例中，提供一种提供比氧化硅蚀刻速率更高的氮化硅蚀刻速率的蚀刻过程。该过程包括以下步骤：从含氟气体产生等离子体。该等离子体包含氟自由基与氟离子。该过程还包括以下步骤：从该等离子体移除一部分的氟离子，以提供具有比氟离子更高浓度的氟自由基的反应性气体；及使包含氮化硅层与氧化硅层的基板暴露于该反应性气体。相较于该反应性气体蚀刻该氧化硅层而言，该反应性气体以更高的蚀刻速率来蚀刻该氮化硅层。额外的实施例与特征部分地被揭露在以下的专利技术说明中且对于本领域技术人员在审阅本说明书后是明显的或可通过实施本专利技术而被了解。可通过本说明书中所描述的设施手段、组合与方法来知悉且获得本专利技术的特征与优点。附图说明可通过参考本说明书与附图的其余部分来实现本专利技术的本质与优点的进一步了解，其中一些附图中所使用的类似附图标记指代类似的组件。在一些情况中，子符号与附图标记相关联且子符号跟在连字号之后以代表多个类似组件之一。当附图标记被参照而没有指明现有的子符号时，意图指代所有这样的多个类似组件。图1显示根据本专利技术实施例的处理系统的简化剖视图，该处理系统包括处理腔室，该处理腔室具有电容耦合等离子体(CCP)单元与喷头；图2显示根据本专利技术实施例的处理系统的简化透视图，该处理系统包括处理腔室，该处理腔室具有CCP单元与喷头；图3显示根据本专利技术实施例的通过处理系统的一对气体混合物的气体流动路径的简化示意图；图4显示根据本专利技术实施例的处理系统的简化剖视图，该处理系统包括处理腔室，该处理腔室具有也作为离子抑制构件的喷头；图5显示根据本专利技术实施例的处理系统的简化剖视图，该处理系统包括处理腔室，该处理腔室具有离子抑制板，该离子抑制板使等离子体区域和气体反应区域分隔；图6A显示根据本专利技术实施例的离子抑制构件的简化透视图；图6B显示根据本专利技术实施例的也充当离子抑制构件的喷头的简化透视图；图7A显示根据本专利技术实施例用于离子抑制构件中的开口的一些示范性孔洞几何形态；图7B显示根据本专利技术实施例用于离子抑制构件中的开口的孔洞几何形态的示意图；图8显示根据本专利技术实施例的一对电极中的相对开口的示范性配置，其中该对电极有助于在处理腔室中界定等离子体区域；图9是示出根据本专利技术实施例的从包含氮化硅层与氧化硅层的基板而选择性地蚀刻氮化硅的示范性方法的简化流程图；及图10是示出根据本专利技术实施例而提供比氧化硅蚀刻速率更高的氮化硅蚀刻速率的示范性蚀刻过程的简化流程图。具体实施方式描述用于半导体处理腔室内的等离子体的产生与控制的系统与方法。等离子体可源自处理腔室内、处理腔室外的远程等离子体单元中或上述两者。在腔室内，等离子体被包含住且通过位于等离子体与基板晶圆之间的离子抑制构件的辅助，等离子体和基板晶圆分离。在一些情况中，此离子抑制构件还可作用成作为等离子体产生单元(例如电极)、气体/前驱物分布系统(例如喷头)与/或处理系统的另一部件的一部分。在额外的情况中，离子抑制构件可主要作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.14 US 61/452,5751.一种从包含氮化硅层与氧化硅层的基板选择性地蚀刻氮化硅的方法，所述方法包含以下步骤：使含氟气体流动到基板处理腔室的等离子体产生区域内；施加能量到所述含氟气体，以在所述等离子体产生区域中产生等离子体，所述等离子体包含氟自由基与氟离子；过滤所述等离子体，以提供具有比氟离子更高浓度的氟自由基的反应性气体，其中所述氟离子从所述等离子体产生区域经由离子抑制板行进至所述基板以进行消除；使所述反应性气体流动到所述基板处理腔室的气体反应区域内，其中使所述反应性气体流动包括使所述氟自由基通过喷头进入所述气体反应区域，其中所述喷头设置在所述等离子体产生区域和所述气体反应区域之间；及使所述基板暴露于所述基板处理腔室的所述气体反应区域中的所述反应性气体，其中相较于所述反应性气体蚀刻所述氧化硅层而言，所述反应性气体系以更高的蚀刻速率来蚀刻所述氮化硅层。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氟气体包含NF3。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氟气体包含O2。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氟气体包含He或Ar的至少一者。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用电容耦合等离子体单元来施加能量到所述含氟气体。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应性气体实质上不含有氟离子。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用设置在所述基板处理腔室的所述等离子体产生区域与所述气体反应区域之间的离子抑制板来过滤所述等离子体，...

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