本技術(shù)涉及半導(dǎo)體系統(tǒng)、工藝和設(shè)備。更確切來說，本技術(shù)涉及用于蝕刻半導(dǎo)體材料的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

集成電路通過在基板表面上產(chǎn)生圖案復(fù)雜的材料層的工藝制成。在基板上產(chǎn)生圖案化的材料要求用于暴露材料的去除的受控方法?；瘜W(xué)蝕刻用于多種用途，包括將光刻膠中的圖案轉(zhuǎn)移到下方層、將層薄化，或者將已存在于表面上的特征的側(cè)向尺寸薄化。通常，期望的是具有一種比蝕刻另一材料更快地蝕刻一種材料以促進例如圖案轉(zhuǎn)移工藝的蝕刻工藝。這種蝕刻工藝被稱為是對第一材料有選擇性。由于材料、電路和工藝的多樣性，蝕刻工藝已發(fā)展成具有面向于多種材料的選擇性。

在形成在基板處理區(qū)域內(nèi)的局部等離子體中產(chǎn)生的干法蝕刻可以穿透更受限的溝槽，并且相比濕法蝕刻使精細剩余結(jié)構(gòu)更少變形。然而，即使蝕刻工藝可對第一材料上方的第一材料有選擇性，但是仍會發(fā)生一些對第二材料的不當?shù)奈g刻。

因此，需要可用于產(chǎn)生高質(zhì)量設(shè)備和結(jié)構(gòu)的改進系統(tǒng)和改進方法。這些以及其他要求通過本技術(shù)來解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本技術(shù)的實施方式包括用于選擇性蝕刻的方法和系統(tǒng)。實現(xiàn)氧化硅對包括多晶硅和氮化硅的材料的高度蝕刻選擇性。限定有多個開口的額外隔板可以影響化合物的流動并增強或抑制某些反應(yīng)。在一些情況下，所述額外隔板可以增加滯留時間和/或等離子體產(chǎn)物與含氫和氫的化合物的混合。所述等離子體產(chǎn)物和所述含氫和氫的化合物可反應(yīng)以降低可蝕刻非蝕刻目標的材料的化合物的濃度。另外，所述隔板可有助于形成可蝕刻為蝕刻目標的氧化硅或其他材料的其他的化合物。隨后，所述隔板可相較于沒有所述隔板的工藝或系統(tǒng)增加蝕刻選擇性。

本技術(shù)的實施方式可以包括一種對基板進行蝕刻的方法。所述方法可以包括觸發(fā)等離子體區(qū)域中的等離子體放電。所述方法還可包括使含氟的前驅(qū)物流入所述等離子體區(qū)域中，以便形成等離子體出流。所述等離子體出流可流入混合區(qū)域中。所述方法可進一步包括將含氫和氧的化合物引入所述混合區(qū)域中，而不首先使所述含氫和氧的化合物進入所述等離子體區(qū)域中。另外，所述方法可以包括使所述含氫和氧的化合物與所述等離子體出流在所述混合區(qū)域中反應(yīng)，以便形成反應(yīng)產(chǎn)物。所述反應(yīng)產(chǎn)物可以通過隔板中的多個開口流向基板處理區(qū)域。所述方法還可包括在所述基板處理區(qū)域中利用所述反應(yīng)產(chǎn)物蝕刻所述基板。

實施方式可以包括一種基板處理系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括：第一氣體入口；基座，所述基座被配置成支撐基板；噴淋頭；隔板；第二氣體入口；以及電源。所述噴淋頭可為限定有多個開口的導(dǎo)電板。所述噴淋頭還可定位在所述第一氣體入口與所述基座之間。所述隔板可限定有第二多個開口，并且可定位在所述基座與所述噴淋頭之間。所述第二氣體入口可定位于所述噴淋頭處，或定位在所述噴淋頭與所述隔板之間。等離子體區(qū)域可限定在所述第一氣體入口與所述噴淋頭之間?；緹o等離子體的區(qū)域可限定在所述噴淋頭與所述隔板之間。基板處理區(qū)域可限定在所述隔板與所述基座之間。所述電源可配置成觸發(fā)所述等離子體區(qū)域中的等離子體放電。

實施方式還可包括一種對基板進行蝕刻的方法。所述方法可以包括觸發(fā)第一等離子體區(qū)域中的第一等離子體放電。所述方法還可包括觸發(fā)第二等離子體區(qū)域中的第二等離子體放電。所述方法可進一步包括使含氟的前驅(qū)物流入所述第一等離子體區(qū)域中，以便形成等離子體出流。所述等離子體出流可流入所述第二等離子體區(qū)域中。在所述第二等離子體區(qū)域中，含氫和氧的化合物和所述等離子體出流可反應(yīng)以形成反應(yīng)產(chǎn)物。所述含氫和氧的化合物在進入所述第二等離子體區(qū)域前，可以不被所述第一等離子體激發(fā)。所述方法可以另外包括使所述反應(yīng)產(chǎn)物通過隔板中的多個開口向基板處理區(qū)域流動。所述方法還可包括在所述基板處理區(qū)域中利用所述反應(yīng)產(chǎn)物蝕刻所述基板。

附圖簡述

對實施方式的本質(zhì)和優(yōu)點的另外理解可以參考本說明書剩余部分以及附圖實現(xiàn)。

圖1示出根據(jù)實施方式的蝕刻方法的框式流程圖。

圖2示出根據(jù)實施方式的基板處理系統(tǒng)的簡化圖示。

圖3示出根據(jù)實施方式的蝕刻方法的框式流程圖。

圖4示出根據(jù)實施方式的基板處理系統(tǒng)的簡化圖示。

圖5示出根據(jù)實施方式的針對不同工藝的蝕刻選擇性。

圖6示出根據(jù)實施方式的基板處理腔室的橫截面示意圖。

圖7示出根據(jù)實施方式的基板處理腔室的一部分的橫截面示意圖。

圖8示出根據(jù)實施方式的噴淋頭的底視圖。

圖9示出根據(jù)實施方式的示例性基板處理系統(tǒng)的俯視圖。

具體實施方式

用于蝕刻材料的常規(guī)方法和系統(tǒng)會隨著半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的特征尺寸減小而具有比期望更低的蝕刻選擇性。在一些工藝中，更低質(zhì)量的氧化物必須比更高質(zhì)量的氧化物更快地蝕刻。氧化物蝕刻速率可降低，以便增加氧化物類型之間的選擇性。在這個較低價氧化物蝕刻方案中，在氧化物與硅或氮化硅之間的蝕刻選擇性可以減小。對硅或氮化硅的不當?shù)奈g刻可對器件性能造成不利影響，尤其對于越來越小的半導(dǎo)體器件如此。

與常規(guī)方法和系統(tǒng)相比，本技術(shù)的實施方式增加氧化物相對于硅、氮化硅或其他材料的蝕刻選擇性。工藝中的額外隔板更改蝕刻工藝中的前驅(qū)物和化合物的流動和反應(yīng)。隔板可定位在等離子體區(qū)域下游以及含氫和氧的化合物引入位置下游。隔板可以降低可蝕刻硅和氮化硅的物質(zhì)(例如，氟自由基)的濃度，同時增加蝕刻氧化硅的物質(zhì)(例如，HF2)形成。因此，與不具有隔板的方法和系統(tǒng)相比，氧化物相對于多晶硅、氮化硅和/或其他材料的蝕刻選擇性可以增加。

圖1示出根據(jù)實施方式的蝕刻基板的方法100。所述方法可以包括觸發(fā)等離子體區(qū)域中的等離子體放電(方框102)。等離子體放電可以是電容耦合等離子體或感應(yīng)耦合等離子體。方法100還可包括使含氟的前驅(qū)物流入等離子體區(qū)域中，以便形成等離子體出流(方框104)。含氟的前驅(qū)物可以包括選自由以下項組成的組的前驅(qū)物：原子氟、雙原子氟、三氟化氮、四氟化碳、氟化氫和二氟化氙。其他氣體可隨含氟的前驅(qū)物一起流入等離子體區(qū)域。其他氣體可以包括例如惰性氣體、稀有氣體、氦和/或氬。其他氧源可以用于增加或替換三氟化氮。一般來說，在實施方式中，含氧的前驅(qū)物流入等離子體區(qū)域，并且含氟的前驅(qū)物包括選自由以下項組成的組中的至少一種前驅(qū)物：分子氧(O₂)、臭氧(O₃)、一氧化二氮(N₂O)、連二次硝酸鹽(N₂O₂)或二氧化氮(NO₂)。等離子體出流可以包括在由等離子體放電激發(fā)前存在的氣體中的分子的原子、分子、自由基和/或離子。

另外，方法100可以包括使等離子體出流流入混合區(qū)域中(方框106)。等離子體出流可以流過噴淋頭中的多個開口?；旌蠀^(qū)域可以基本不含等離子體?！安缓入x子體”不一定指無等離子體的區(qū)域。在等離子體區(qū)域內(nèi)形成的離子化的物質(zhì)和自由電子可以極小濃度行進通過噴淋頭中的開口。在腔室等離子體區(qū)域中的等離子體的邊界可以通過噴淋頭中的開口小程度地侵入到噴淋頭下游的區(qū)域上。此外，低強度的等離子體可以形成在噴淋頭的下游區(qū)域中，而不消除本文中描述的蝕刻工藝所期望的特征。造成在被激發(fā)的等離子體出流形成過程中使等離子體具有強度比腔室等離子體區(qū)域低得多的離子密度的所有原因不背離如本文使用的“不含等離子體”范圍。

在一些實施方式中，方法100可進一步包括將含氫和氧的化合物引入混合區(qū)域中(方框108)，而不首先使所述含氫和氧的化合物進入所述等離子體區(qū)域中。含氫和氧的化合物在進入混合區(qū)域前，可以不被混合區(qū)域外的任何等離子體激發(fā)。如果含氫和氧的化合物引入到與含氟的前驅(qū)物相同的氣體入口中，那么含氫和氧的化合物可以離解、離子化或經(jīng)歷其他反應(yīng)或激發(fā)，這會影響蝕刻反應(yīng)并且增加工藝的復(fù)雜性。相反，含氫和氧的化合物可以引入等離子體下游，以便遞送所述化合物，而不使其離解并且不會不必要地增加工藝的復(fù)雜性。含氫和氧的化合物可以包括水蒸氣或醇類。在實施方式中，醇類可以包括甲醇、乙醇和異丙醇中的一或多種。含氫和氧的化合物可以包括O-H鍵。

另外，方法100可以包括使所述含氫和氧的化合物與等離子體出流在混合區(qū)域中反應(yīng)，以便形成反應(yīng)產(chǎn)物(方框110)?；旌蠀^(qū)域中的反應(yīng)可以包括氟自由基和水反應(yīng)劑。氟自由基和水可反應(yīng)以形成產(chǎn)物，包括HF₂^-和OH^-。反應(yīng)產(chǎn)物可以包括氫、氟和/或氧原子的組合。

所述方法可進一步包括使反應(yīng)產(chǎn)物通過隔板中的多個開口向基板處理區(qū)域流動(方框112)?；逄幚韰^(qū)域可以基本不含等離子體。隔板中的多個開口的一部分中的每個開口可與或可不與噴淋頭中的多個開口中的最近開口同心對準。可或可不同心對準的多個開口的部分可為或可不為隔板中的全部開口。在不旨在受到任何特定理論束縛的情況下，認為隔板增強等離子體出流與含氫和氧的化合物之間的混合。具體來說，隔板可以增加F自由基與水之間的反應(yīng)，并且因此可以減少可蝕刻多晶硅、氮化硅或其他材料的F自由基。

方法100還可包括在基板處理區(qū)域中利用反應(yīng)產(chǎn)物蝕刻基板(方框114)。基板可以包括具有位于晶片頂部上的圖案化層的半導(dǎo)體晶片。基板可以包括暴露的氧化硅部分以及第二暴露部分。第二暴露部分可以具有除了1硅原子比2氧原子外的原子組成比率。氧化硅可通過包括以下反應(yīng)的機制來蝕刻。

-Si-O^-+H⁺→-Si-OH (1)

-Si-OH+HF₂^-→-Si-F+OH^-+HF (2)。

反應(yīng)(1)示出氧化硅的表面如何可由可能已形成在混合區(qū)域中的氫離子質(zhì)子化。反應(yīng)(2)示出質(zhì)子化的表面如何可由HF₂^-攻擊來形成氟化硅。在硅與多于三個的氟原子反應(yīng)后，SiF₄形成并從表面解吸。另三個氟原子可來自于氟自由基和/或HF₂^-。

在實施方式中，第二暴露部分可以包括多晶硅或氮化硅。第一暴露部分可以比多晶硅蝕刻快500倍的蝕刻速率蝕刻。在一些情況中，蝕刻速率可快600倍、700倍、800倍、900倍、1000倍。另外，第一暴露部分可以比氮化硅蝕刻快200倍的蝕刻速率蝕刻。例如，氧化硅的蝕刻速率可比氮化硅的蝕刻速率要快250倍、300倍、350倍或400倍。在一些實施方式中，基板可以包括兩種類型的氧化硅。一種類型的氧化硅可以蝕刻更快，但是比另一類型的氧化硅快小于2倍。工藝溫度可為從0℃至100℃，包括從8℃至15℃。工藝壓力可為從0.5托至12托。

實施方式可以包括圖2所示基板處理系統(tǒng)200。所述系統(tǒng)可以包括：第一氣體入口202；基座204，所述基座被配置成支撐基板206；噴淋頭208；隔板210；第二氣體入口212；以及電源214。第一氣體入口202可配置成從第一氣源203處接收氣體。隔板210可設(shè)置成相距噴淋頭208從1000密爾至4000密爾，包括例如從1000密爾至1500密爾、從1500密爾至2000密爾、從2000密爾至2500密爾、從2500密爾至3000密爾、從3000密爾至3500密爾、或從3500密爾至4000密爾?；?04可設(shè)置成相距噴淋頭208的面對隔板210的表面1000密爾至4000密爾。例如，基座204可與噴淋頭208的背對隔板的表面相距在1000密爾與1500密爾之間、在1500密爾與2000密爾之間、在2000密爾與2500密爾之間、在2500密爾與3000密爾之間、在3000密爾與3500密爾之間、或在3500密爾與4000密爾之間。隔板210可為圓形。隔板210可被稱為流分配板或分配板。隔板210可定位在噴淋頭208與基座204之間的任何距離處。在實施方式中，隔板210相距噴淋頭208約2800密爾，并且基座204可定位成相距噴淋頭208從2800密爾至4000密爾。

噴淋頭208可為限定多個開口(包括開口216)的導(dǎo)電板。噴淋頭208中的多個開口中的每個開口可為圓柱形的。在一些實施方式中，開口216可以包括圓柱形的部分以及一或多個漸縮部分。漸縮部分可遠離或朝向基座漸縮。開口216可以包括由兩個漸縮部分界定的圓柱形的部分。噴淋頭208還可定位在第一氣體入口212與基座204之間。隔板210可限定第二多個開口，并且可定位在基板204與噴淋頭208之間。隔板210中的多個開口中的每個開口可為圓柱形的。開口218是隔板210中的一個開口的實例。噴淋頭208中的多個開口中的每個開口的直徑可以等于隔板210中的多個開口中的每個開口的直徑。在實施方式中，噴淋頭208和隔板210中的至少一個中的多個開口可以具有不均勻分配的孔大小。噴淋頭208可以是圓形的，并且可以具有與隔板210相同的直徑。噴淋頭208可具有在隔板210的直徑的10％、20％、30％、40％或50％內(nèi)的直徑。

第二氣體入口212可定位于噴淋頭208處，或定位在噴淋頭208與隔板210之間。第二氣體入口212可將氣體從第二氣源220遞送到噴淋頭208中的孔隙222?？紫?22可將氣體引向隔板210，并且不引導(dǎo)氣體與開口216中的等離子體出流混合。以此方式，噴淋頭208可為雙通道噴淋頭。無氣體入口可定位在與隔板210相同的水平處。等離子體區(qū)域224可限定在第一氣體入口202與噴淋頭208之間。

基本無等離子體的區(qū)域226可限定在噴淋頭208與隔板210之間?；逄幚韰^(qū)域228可限定在隔板210與基座204之間。多個氣體出口(包括氣體出口230)可定位在隔板210與基座204之間。多個氣體出口可以通向泵232。多個氣體出口可布置在圍繞中心點的某個半徑處。所述中心點可位于穿過噴淋頭208的中心和隔板210的中心的線上。多個氣體出口可沿具有圍繞中心點的半徑的圓形的圓周均勻分配。無氣體入口可以直接將氣體遞送到基板處理區(qū)域。

在一些實施方式中，無氣體出口可定位在隔板210與基座204之間。基板處理區(qū)域228中氣體出口的缺乏是系統(tǒng)在這個位置處不具有氣體出口或泵內(nèi)襯裝配在氣體出口上以防氣體流過出口造成的。僅僅氣體出口可以位于基座204與隔板210相對的那側(cè)。推動氣體從基座的下方離開而非徑向離開多個氣體出口可以提高蝕刻的均勻性。

電源214可配置成觸發(fā)等離子體區(qū)域224中的等離子體放電。電源214可為RF電源。用于電容耦合等離子體的電源214可操作為從0W至2000W，包括例如，25W至500W。

在一些實施方式中，離子抑制器可定位在噴淋頭與第一氣體出口之間。離子抑制器可以包括第三多個開口。離子抑制器可以是圓形的，并且可以具有與噴淋頭相同的直徑。離子抑制器可具有在噴淋頭的直徑的10％、20％、30％、40％或50％內(nèi)的直徑。第三多個開口可以具有不均勻分配的開口直徑。離子抑制器的可能實例以下更詳細地描述。離子抑制器、噴淋頭和隔板中的任兩個或三個可以具有相同圖案或分配的多個開口。在實施方式中，離子抑制器、噴淋頭和隔板中的任兩個或三個可以具有不同圖案或分配的多個開口。

如圖3所示，實施方式還可包括一種對基板進行蝕刻的方法300。方法300可以包括觸發(fā)第一等離子體區(qū)域中的第一等離子體放電(方框302)。第一等離子體放電可為遠程等離子體。所述遠程等離子體源可以具有0kW與10kW之間的功率。

方法300還可包括觸發(fā)第二等離子體區(qū)域中的第二等離子體放電(方框304)。第二等離子體放電可與基板處于相同腔室之中。第二等離子體可以是電容耦合等離子體或感應(yīng)耦合等離子體。用于第二等離子體放電的電源可操作為從0W至500W。方法300可進一步包括使含氟的前驅(qū)物流入第一等離子體區(qū)域中，以便形成等離子體出流(方框306)。方法300可以包括使等離子體出流流入第二等離子體區(qū)域中(方框308)。在第二等離子體區(qū)域中，含氫和氧的化合物和等離子體出流可反應(yīng)以形成反應(yīng)產(chǎn)物(方框310)。所述含氫和氧的化合物在進入所述第二等離子體區(qū)域前，可以不被所述第一等離子體激發(fā)。方法300可以另外包括使反應(yīng)產(chǎn)物通過隔板中的多個開口向基板處理區(qū)域流動(方框312)。方法300還可包括在基板處理區(qū)域中利用反應(yīng)產(chǎn)物蝕刻基板(方框314)。

在等離子體出流進入第二等離子體區(qū)域前以及在進入蝕刻腔室后，等離子體出流可不流過電接地噴淋頭和/或離子抑制器中的多個開口。第二等離子體放電可不通過至噴淋頭或離子抑制器的電連接形成。第二等離子體區(qū)域可不包括本文中描述的噴淋頭或離子抑制器，或不由噴淋頭或離子抑制器界定。在不旨在受到任何特定理論束縛的情況下，認為，遠程等離子體單元結(jié)合第二等離子體放電使等離子體出流與含氫和氧的化合物充分混合并反應(yīng)以相較其他材料而言增加氧化物的蝕刻選擇性。

一種用于實施方法300的系統(tǒng)可以包括圖4中的系統(tǒng)400。總體來說，圖4的系統(tǒng)400類似圖2的系統(tǒng)200，不同之處在于，加入遠程等離子體源(RPS)單元402并且省略了噴淋頭。在系統(tǒng)400中，第一氣源404將氣體遞送到RPS單元402。RPS單元402被配置成觸發(fā)等離子體放電，并且可以生成等離子體出流。等離子體出流可以順著氣體入口406向下流動。氣體入口406可以基本不含等離子體。

等離子體出流可流入第二等離子體區(qū)域408中。第二等離子體區(qū)域408可以在氣體入口406與隔板410之間。第二等離子體區(qū)域可以包括等離子體放電，所述等離子體放電可利用來自電源412的功率來維持。電源412可為電容耦合在腔室與隔板410之間的RF電源。第二氣體入口414可從第二氣源416遞送氣體。第二氣源416可以包括水或另一含氫和氧的化合物。第二等離子體區(qū)域中形成的反應(yīng)產(chǎn)物可以流過隔板410中的多個開口，諸如開口418。隨后，反應(yīng)產(chǎn)物可以在限定為在隔板410與基座422之間的基板處理區(qū)域420中?；逄幚韰^(qū)域420可以基本不含等離子體。即使如此，基板處理區(qū)域420中的氣體也會蝕刻基板424的一部分。

與系統(tǒng)200一樣，系統(tǒng)400可以包括通向泵428的氣體出口426。氣體出口426可與圖2中的氣體出口230處于類似位置并且采用類似配置。另外，系統(tǒng)400可不包括氣體出口426以及基板處理區(qū)域420中的其他類似氣體出口。

一般來說，本文所呈現(xiàn)的方法可以用于相對于各種各樣材料選擇性地蝕刻氧化硅，而非僅多晶硅和氮化硅。所述方法可以用于比鈦、氮化鈦、氧化鈦、硅化鈦、鉿、氧化鉿、硅化鉿、鉭、氧化鉭、氮化鉭、硅化鉭、鈷、氧化鈷、硅化鈷、鎢、氧化鎢、硅化鎢、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅、C-H膜、C-H-N膜、鍺化硅、鍺、鎳、氧化鎳或硅化鎳更快地選擇性地蝕刻暴露的氧化硅。

根據(jù)實施方式，第二暴露部分可以包括來自由以下項組成的組中的至少一種元素：氮、鉿、鈦、鈷、碳、鉭、鎢和鍺。在實施方式中，第二暴露部分可基本由或由選自包括以下各項的組的組合物組成：硅、鉭、鉭和氧、鉭和硅、鉭和氮、鈷、鈷和氧、鈷和硅、鎢、鎢和氧、鎢和硅、鎳、鎳和氧、鎳和硅、硅和氮、硅和氧和氮、硅和碳和氮、硅和碳、碳、碳和氫、碳和氫和氮、硅和鍺、鍺、鉿、鉿和氧、鉿和硅、鈦、鈦和氧、鈦和氮、或鈦和硅。

實例

對比具有分配板的蝕刻方法與沒有分配板的其他工藝測試蝕刻選擇性。各種方法所得到的結(jié)果在圖5中示出。第一柱體的結(jié)果是用于蝕刻氧化物的對照配方。這些豎條指明氧化物對多晶硅的蝕刻選擇性大于200并且氧化物對低壓氮化物(“LP SiN”)的蝕刻選擇性為約100。圖5的第二柱體示出稱為uSMD的蝕刻工藝的結(jié)果，所述蝕刻工藝包括不同的離子抑制器，其中所述離子抑制器具有不同開口分配和/或開口直徑。SMD代表選擇性調(diào)制設(shè)備，即離子抑制器。第三柱體示出具有uSMD開口分配的噴淋頭和包括氦的配方。結(jié)果示出氧化物對多晶硅的蝕刻選擇性出現(xiàn)略微增加并且氧化物對低壓氮化硅的蝕刻選擇性大致相同。然而，由于多晶硅的緩慢蝕刻速率和/或?qū)嶒灥木_度，第三柱體與前兩柱體之間的選擇性上的差異不轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜诘湫椭圃旃に嚂r的差異。前三柱體示出不同的離子抑制器配置和不同配方對蝕刻選擇性幾乎無影響。

第四柱體示出具有采用第三柱體的配方的額外流分配板的腔室的蝕刻選擇性結(jié)果。氧化物對多晶硅的蝕刻選擇性已增加至約800及以上，并且氧化物對低壓氮化硅的蝕刻選擇性已增加至接近300。第五柱體包括第四柱體條件以及泵內(nèi)襯裙狀物(pump linerskirt)，以便覆蓋在基座與流分配板之間的腔室壁上的氣體出口。第五柱體條件下的蝕刻選擇性類似第四柱體條件下的蝕刻選擇性，從而表明泵內(nèi)襯裙狀物不會影響蝕刻選擇性。

另外在圖5上示出的是氧化物對更高質(zhì)量的氧化物的蝕刻選擇性。氧化物及更高質(zhì)量的氧化物均非熱氧化物。更高質(zhì)量的氧化物可以具有比氧化物更高的密度和不同于氧化物的條件。用于更高質(zhì)量的氧化物的更高退火溫度會使更高質(zhì)量的氧化物更難蝕刻。不管腔室配置以及配方如何，這兩種氧化物之間的蝕刻選擇性大致相同。圖5還示出了在氧化物與等離子體增強的氮化硅(“PE SiN”)之間的蝕刻選擇性，這種蝕刻選擇性同樣在不同工藝條件下大致相同。等離子體增強的氮化硅可以具有高于低壓氮化硅的更高的氫含量，并且由此蝕刻機制可類似于氧化物而非多晶硅或低壓氮化硅。因此，對等離子體增強的氮化硅蝕刻的選擇性不會增加太多。這些結(jié)果示出加入流分配板不對其他蝕刻選擇性造成不利影響。

示例性的處理系統(tǒng)

圖6示出具有位于處理腔室內(nèi)的分隔開的等離子體生成區(qū)域的示例性的基板處理腔室1001的橫截面圖。在膜蝕刻期間，工藝氣體可以通過氣體入口組件1005流入腔室等離子體區(qū)域1015。遠程等離子體系統(tǒng)(RPS)1002可視情況包括在系統(tǒng)中，并且可以處理第一氣體，隨后，所述第一氣體行進通過氣體入口組件1005。工藝氣體可以在進入腔室等離子體區(qū)域1015前，在RPS 1002內(nèi)激發(fā)。因此，在實施方式中，如上所述含氟的前驅(qū)物例如可以穿過RPS 1002或繞過RPS單元。

示出冷卻板1003、面板1017、離子抑制器1023、噴淋頭1025和具有基板1055設(shè)置在其上的基板支撐件1065(還被稱為基座)，并且可根據(jù)實施方式包括它們每一者?；?065可以具有換熱通道，換熱流體流過換熱通道，以便控制基板溫度。這個配置可以允許基板1055溫度被冷卻或加熱，以便維持相對低的溫度，諸如在-20℃至200℃之間?；?065還可使用嵌入式加熱器元件來電阻加熱至相對高的溫度，諸如在100℃與1100℃之間。

示例性的配置可以包括使氣體入口組件1005通向由面板1017使得與腔室等離子體區(qū)域1015分隔開的氣體供應(yīng)區(qū)域1058，使得氣體/物質(zhì)通過在面板1017中的孔流入腔室等離子體區(qū)域1015?？蛇x擇結(jié)構(gòu)特征和操作特征以防止等離子體從腔室等離子體區(qū)域1015大量回流回供應(yīng)區(qū)域1058、氣體入口組件1005和流體供應(yīng)系統(tǒng)1010之中。結(jié)構(gòu)特征可以包括選擇面板1017中的孔隙的尺寸和橫截面幾何形狀以便鈍化回流等離子體。操作特征可以包括維持氣體供應(yīng)區(qū)域1058與腔室等離子體區(qū)域1015之間的壓差，從而維持等離子體的穿過噴淋頭1025的單向流動。面板1017(或腔室的導(dǎo)電頂部)和噴淋頭1025被示出為具有定位在特征之間的絕緣環(huán)1020，這允許了AC電勢相對于噴淋頭1025和/或抑制器1023施加至面板1017?？蓪⒔^緣環(huán)1020定位在面板1017與噴淋頭1025和/或離子抑制器1023之間，從而使得電容耦合等離子體(CCP)能夠形成在腔室等離子體區(qū)域中。

在離子抑制器1023中的多個孔可配置成控制活化氣體(即，離子型、自由基和/或中性物質(zhì))通過離子抑制器1023。例如，孔深寬比、或者說是孔直徑與長度的比和/或孔的幾何形狀可控制成使得減少通過離子抑制器1023的活化氣體中的帶離子電荷的物質(zhì)的流量。在離子抑制器1023中的孔可以包括面對腔室等離子體區(qū)域1015的漸縮部分和面對噴淋頭1025的圓柱形的部分。圓柱形的部分的形狀和尺寸可設(shè)定成控制通向噴淋頭1025的離子物質(zhì)的流量。還可將可調(diào)整電偏壓施加至離子抑制器1023作為控制通過抑制器的離子物質(zhì)的流量的另外手段。離子抑制元件1023可以用來減少或消除從等離子體生成區(qū)域行進到基板的帶離子電荷的物質(zhì)的量。無電荷的中性和自由基物質(zhì)仍可穿過在離子抑制器中的開口來與基板反應(yīng)。

等離子體功率可為多種頻率或多個頻率的組合。在示例性的處理系統(tǒng)中，等離子體可由相對于離子抑制器1023和/噴淋頭1025遞送到面板1017的RF功率提供。在實施方式中，RF功率可為約10瓦特與約5000瓦特之間、約100瓦特與約2000瓦特之間、約200瓦特與約1500瓦特之間或約200瓦特與約1000瓦特之間。在實施方式中，示例性的處理系統(tǒng)中施加的RF頻率可為低于約200kHz的低RF頻率、在約10MHz與約15MHz之間的高RF頻率、或大于1GHz或約1GHz的微波頻率。等離子體功率可電容耦合(CCP)或感應(yīng)耦合(ICP)到遠程等離子體區(qū)域中。

氣體可從噴淋頭1025流向混合區(qū)域1070?；旌蠀^(qū)域1070可由流分配板1072界定在一側(cè)上。流分配板可為本文中描述的任何隔板，并且本文中的任何隔板可為流分配板1072。流分配板1072可以具有多個開口，諸如開口1074。開口1074可以包括面對基板處理區(qū)域1033的漸縮部分、面對噴淋頭1025的漸縮部分和/或圓柱形的部分。漸縮部分可朝向或遠離它們所面對的那側(cè)漸縮。

前驅(qū)物、例如含氟的前驅(qū)物和含氧的前驅(qū)物可以通過本文中描述的噴淋頭的實施方式流入基板處理區(qū)域1033。從腔室等離子體區(qū)域1015中的工藝氣體衍生的激發(fā)物質(zhì)可以行進通過離子抑制器1023中的孔隙、和/或噴淋頭1025，并與從噴淋頭的單獨部分流入基板處理區(qū)域1033的額外前驅(qū)物反應(yīng)?；蛘撸绻星膀?qū)物質(zhì)在腔室等離子體區(qū)域1015中激發(fā)，那么可無額外的前驅(qū)物流過噴淋頭的單獨部分。在遠程等離子體蝕刻工藝過程中，可存在于基板處理區(qū)域1033中的等離子體幾乎沒有或沒有。前驅(qū)物的激發(fā)的衍生物可以在基板上方的區(qū)域和/或在基板上組合，以便蝕刻結(jié)構(gòu)或?qū)⑽镔|(zhì)從所述結(jié)構(gòu)上去除。

處理氣體可以在腔室等離子體區(qū)域1015中激發(fā)，并且可以在激發(fā)狀態(tài)下穿過噴淋頭1025到達基板處理區(qū)域1033。雖然等離子體可以在基板處理區(qū)域1033中生成，但是等離子體可替代地不生成在處理區(qū)域之中。在一個實例中，僅僅激發(fā)處理氣體或前驅(qū)物可以通過激發(fā)腔室等離子體區(qū)域1015中的處理氣體以便在基板處理區(qū)域1033中彼此反應(yīng)進行。如先前所論述，這可保護圖案化在基板1055上的結(jié)構(gòu)。

圖7示出影響穿過面板1017的處理氣體分配的特征的細節(jié)圖。用于處理腔室區(qū)段1001中的氣體分配組件(諸如噴淋頭1025)可以稱為雙通道噴淋頭(DCSH)，并且另外詳細示出在本文中的圖6以及圖8中描述的實施方式中。雙通道噴淋頭可以提供用于蝕刻工藝，從而允許在處理區(qū)域1033外的蝕刻劑在遞送到處理區(qū)域中前分離，以便提供與腔室部件以及彼此的有限相互作用。

噴淋頭1025可以包括上板1014和下板1016?？蓪灞舜笋罱右栽诎逯g限定容積1018。板的耦接可如此來提供穿過上板和下板的第一流體通道1019、以及穿過下板1016的第二流體通道1021。所形成的通道可配置成僅經(jīng)由第二流體通道1021來提供從容積1018穿過下板1016的流體進出，并且第一流體通道1019可與在板與第二流體通道1021之間的容積1018流體隔離。容積1018可為可供流體穿過氣體分配組件1025一側(cè)來進出的。雖然圖6-8的示例性的系統(tǒng)包括雙通道噴淋頭，但應(yīng)理解，也可利用使第一前驅(qū)物和第二前驅(qū)物在進入基板處理區(qū)域1033前維持流體地分離的替代分配組件。例如，可以利用穿孔的板以及板下方的管道，但是其他配置也可有效降低效率，或不提供如所述雙通道噴淋頭那樣均勻的處理。

在所示實施方式中，噴淋頭1025可經(jīng)由第一流體通道1019來分配工藝氣體，所述工藝氣體在通過腔室等離子體區(qū)域1015中的等離子體激發(fā)后，含有等離子體出流。在實施方式中，引入RPS 1002和/或腔室等離子體區(qū)域1015中的工藝氣體可以含氟，例如NF₃。工藝氣體還可包括載氣，諸如氦、氬、氮(N₂)等等。等離子體出流可以包括工藝氣體的離子化或中性衍生物，并且在本文中還可稱為氟自由基前驅(qū)物，所述氟自由基前驅(qū)物是指引入的工藝氣體的原子組分。含氫和氧的化合物可以流過第二流體通道1021。

圖8是實施方式中的與處理腔室一起使用的噴淋頭1025的底視圖。噴淋頭1025與圖6中的噴淋頭相對應(yīng)。示出第一流體通道1019的視圖的穿孔1031可以具有多個形狀以及配置以控制和影響穿過噴淋頭1025的前驅(qū)物流動。示出第二流體通道1021的視圖的小孔1027可基本上均勻地分配在噴淋頭的表面上方，甚至是在穿孔1031之間，這可有助于在前驅(qū)物離開噴淋頭時，使前驅(qū)物比其他配置更均勻的混合。

腔室等離子體區(qū)域1015或RPS中的區(qū)域可以稱為遠程等離子體區(qū)域。在實施方式中，氟自由基前驅(qū)物和氧自由基前驅(qū)物形成在遠程等離子體區(qū)域中，并且行進到基板處理區(qū)域中以與含氫和氧的前驅(qū)物組合。在實施方式中，含氫和氧的前驅(qū)物僅由含氟自由基前驅(qū)物和含氧自由基前驅(qū)物激發(fā)。在實施方式中，等離子體功率可基本上僅施加到遠程等離子體區(qū)域，以便確保氟自由基前驅(qū)物和氧自由基前驅(qū)物主導(dǎo)激發(fā)。

干法蝕刻系統(tǒng)實施方式可結(jié)合到用于生產(chǎn)出集成電路芯片的更大制造系統(tǒng)之中。圖9示出實施方式中的具有沉積腔室、蝕刻腔室、烘烤腔室和固化腔室的一個此類處理系統(tǒng)(主機)1101。在附圖中，一對前開式聯(lián)合晶片盒(負載鎖定腔室1102)供應(yīng)多種大小基板，這些基板是由機器人臂1104接收并放入到低壓保持區(qū)域1106中，然后放入到基板處理腔室1108a-f中的一個中。第二機器人臂1110可以用于將基板晶片從保持區(qū)域1106傳輸?shù)交逄幚韰^(qū)域1108a-f并傳輸回。每個基板處理腔室1108a-f可裝配來執(zhí)行許多基板處理操作，這些基板處理操作除了循環(huán)層沉積(CLD)、原子層沉積(ALD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、預(yù)先清潔、脫氣、取向和其他基板工藝之外，還包括了本文中描述的干法蝕刻工藝。

在實施方式中，三氟化氮(或另一含氟的前驅(qū)物)可以約1sccm與約40sccm之間、約3sccm與約25sccm之間或約5sccm與約10sccm之間的速率流入腔室等離子體區(qū)域1020。在實施方式中，氧氣(或另一含氧的前驅(qū)物)可以約10sccm與約400sccm之間、約30sccm與約250sccm之間或約50sccm與約150sccm之間的速率流入腔室等離子體區(qū)域1020。根據(jù)實施方式，水蒸氣可以約5sccm與約100sccm之間、約10sccm與約50sccm之間或約15sccm與約25sccm之間的速率流入混合區(qū)域1070。根據(jù)實施方式，含氧的前驅(qū)物與含氟的前驅(qū)物的流率比可以大于4、大于6或大于10。在實施方式中，含氧的前驅(qū)物與含氟的前驅(qū)物的流率比可以小于40、小于30或大小20。根據(jù)實施方式，上限可與下限組合。

由于通向基板處理區(qū)域中的兩個通路不同，因此噴淋頭可稱為雙通道噴淋頭。含氟前驅(qū)物和含氧前驅(qū)物可以流過雙區(qū)域噴淋頭中的穿孔，而水蒸氣可以穿過雙區(qū)域噴淋頭中的單獨區(qū)域。單獨區(qū)域可通向混合區(qū)域或基板處理器區(qū)域，但不通向如上所述遠程等離子體區(qū)域。

水蒸氣和等離子體出流流入基板處理區(qū)域中的組合流率可占據(jù)了0.05％至約20％的總氣體混合物體積；剩余的是載氣。在實施方式中，流入遠程等離子體區(qū)域中的含氟前驅(qū)物和含氧前驅(qū)物而非等離子體出流具有相同的體積流量比。在含氟前驅(qū)物情況下，可以使凈化氣體或載氣首先引入到等離子體區(qū)域中，然后引入含氟氣體和含氧前驅(qū)物，以便穩(wěn)定遠程等離子體區(qū)域內(nèi)的壓力。

如本文所使用，“基板”可為具有或沒有層形成在其上的支撐基板。圖案化的基板可為多種摻雜濃度以及分配的的絕緣體或半導(dǎo)體，并且可例如為用于集成電路制造中的半導(dǎo)體基板的類型。圖案化的基板暴露的“氧化硅”主要是SiO₂，但是可以包括各濃度的其他元素組分，諸如像氮、氫和碳。在一些實施方式中，使用本文所公開的方法來蝕刻的氧化硅部分基本由硅和氧組成。圖案化的基板暴露的“氮化硅”主要是Si₃N₄，但是可以包括各濃度的其他元素組分，諸如像氧、氫和碳。在一些實施方式中，本文所描述的氮化硅部分基本由硅和氮組成。圖案化的基板暴露的“氧化鉿”主要為鉿和氧，但是除鉿和氧之外，還可包括小濃度的其他元素。在一些實施方式中，本文所描述的氧化鉿部分基本由鉿和氧組成。圖案化的基板暴露的“鎢”主要為鎢，但是除鎢之外，還可包括小濃度的其他元素。在一些實施方式中，本文所描述的鎢部分基本由鎢組成。類似定義適用本文所述所有材料。

術(shù)語“前驅(qū)物”用于指代參與反應(yīng)以將材料從表面去除或?qū)⒉牧铣练e到表面上的任何工藝氣體。“等離子體出流”描述離開腔室等離子體區(qū)域并進入基板處理區(qū)域的氣體。等離子體出流處于“激發(fā)狀態(tài)”，其中氣體分子中的至少一些處于振動激發(fā)、離解和/或離子化的狀態(tài)?！白杂苫膀?qū)物”用于描述參與反應(yīng)以將材料從表面去除或?qū)⒉牧铣练e到表面上的等離子體出流?！胺杂苫膀?qū)物(Radical-fluorine precursor)”描述含氟但還可含有其他元素組分的自由基前驅(qū)物?！把踝杂苫膀?qū)物(Radical-oxygen precursor)”描述含氧但還可含有其他元素組分的自由基前驅(qū)物。詞語“惰性氣體”是指在蝕刻膜或并入膜中時不形成化學(xué)鍵的任何氣體。示例性的惰性氣體包括稀有氣體，但也可以包括其他氣體，只要在(通常)痕量被捕陷在膜中時不會形成化學(xué)鍵合即可。

在先前描述中，出于解釋目的，已闡明了許多細節(jié)，以便提供對本技術(shù)的各種實施方式的理解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當清楚，某些實施方式可以在無這些細節(jié)中的一些或有另外細節(jié)的情況下實踐。

在已描述若干實施方式的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，在不背離本發(fā)明的精神的情況下，可以使用各種修改、替代構(gòu)造和等效物。另外，多個熟知的工藝和元件尚未描述，以便避免不必要地使本發(fā)明模糊。另外，任何特定實施方式細節(jié)可能并非始終存在于在所述實施方式的變型中，或者可添加到其他實施方式。

在提供值的范圍情況下，應(yīng)當理解，還確切地公開在這個范圍的上限與下限之間的每一個居間值，精度為下限單位的十分之一，除非上下文清楚地另外指明。涵蓋在陳述范圍中的任何陳述的值或居間值與這個陳述范圍中的任何其他陳述的值或居間值之間的每個更小范圍。這些更小范圍的上限和下限可獨立地包括或排除于所述范圍，并且其中在更小范圍中包括任一限值、并不包括限值或包括兩個限值的每個范圍也涵蓋在本發(fā)明內(nèi)，根據(jù)陳述范圍中的任何確切地排除的限值而定。在陳述范圍包括這些限值中的一或兩個情況下，還包括排除那些所包括的限值中的任一個或兩個的范圍

如本文以及在隨附的權(quán)利要求書中所使用，單數(shù)形式“一個”、“一種”和“所述”包括復(fù)數(shù)指稱對象，除非上下文清楚地另外指明。因此，例如，提及“一種方法”包括多種此類方法，并且提及“等離子體出流”包括指稱本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的一或多個等離子體出流以及其等效物，等等。出于清楚和理解的目的，現(xiàn)詳細地描述了本發(fā)明。然而，應(yīng)當理解，某些改變以及修改可以在隨附的權(quán)利要求書范圍內(nèi)實踐。