硅-碳-氮化物的選擇性蝕刻的制作方法
【專利說明】枯-碳-氮化物的選擇性蝕刻
[0001] 相關(guān)申請的香叉引用
[0002] 本申請主張于2012年09月20日提出申請且標(biāo)題為"娃-碳-氮化物的選擇性蝕 刻（SILIC0N-CARB0N-N口RIDESELECTIVEETCH)"的美國臨時(shí)專利申請案第 61/703, 612 號 的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，為了所有的目的將該申請案W引用方式全部并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0003] 集成電路能夠被制作出是藉由在基板表面上產(chǎn)生錯(cuò)綜復(fù)雜的圖案化材料層的工 藝。在基板上產(chǎn)生圖案化材料需要控制的方法，W去除曝光的材料?；瘜W(xué)蝕刻被用于各式 各樣的目的，包括將光阻中的圖案轉(zhuǎn)入下面的層、減薄層或者減小已經(jīng)存在表面上的特征 的橫向尺寸。往往理想的是擁有一種蝕刻一種材料的速度比蝕刻另一種材料的速度更快的 蝕刻工藝，W有助于例如圖案轉(zhuǎn)移工藝進(jìn)行。該樣的蝕刻工藝即所謂的對第一種材料有選 擇性。材料、電路及工藝具有多樣性的結(jié)果是，已經(jīng)開發(fā)出具有對各種材料的選擇性的蝕刻 工藝。然而，對于選擇性地蝕刻娃碳氮化物的選擇很少。
[0004]干式蝕刻工藝對于選擇性地從半導(dǎo)體基板去除材料往往是理想的。此理想性源自 于W最小的物理干擾和緩地從微型結(jié)構(gòu)去除材料的能力。干式蝕刻工藝也允許通過去除氣 相試劑來突然停止蝕刻速率。某些干式蝕刻工藝牽設(shè)到將基板曝露于由一個(gè)或更多個(gè)前驅(qū) 物形成的遠(yuǎn)程等離子體副產(chǎn)物。例如，當(dāng)?shù)入x子體流出物流入基板處理區(qū)域時(shí)，氨和=氣化 氮的遠(yuǎn)程等離子體激發(fā)使得氧化娃可被選擇性地從圖案化基板去除。某些選擇性的遠(yuǎn)程等 離子體蝕刻工藝會產(chǎn)生固體副產(chǎn)物，當(dāng)基板材料被去除時(shí)該固體副產(chǎn)物生長在基板的表面 上。當(dāng)后續(xù)基板的溫度升高時(shí)，該固體副產(chǎn)物經(jīng)由升華被去除。產(chǎn)生固體副產(chǎn)物的結(jié)果是， Siconi?蝕刻工藝會使在被蝕刻材料的曝露區(qū)域中或附近形成的微細(xì)剩余結(jié)構(gòu)變形。
[0005]-種理想地選擇性去除娃-碳-氮化物的氣相方法，且不會形成固體副產(chǎn)物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]茲描述蝕刻圖案化異質(zhì)結(jié)構(gòu)上曝露的含-娃-氮-和-碳材料的方法，該方法包 括由含氣前驅(qū)物和含氧前驅(qū)物形成的遠(yuǎn)程等離子體蝕刻。來自遠(yuǎn)程等離子體的等離子體 流出物流入基板處理區(qū)域，在基板處理區(qū)域該等離子體流出物與含-娃-氮-和-碳材料 的曝露區(qū)域反應(yīng)。該等離子體流出物與該圖案化異質(zhì)結(jié)構(gòu)反應(yīng)，W選擇性地從該曝露的 含-娃-氮-和-碳材料區(qū)域去除含-娃-氮-和-碳材料，同時(shí)非常緩慢地去除選定的 其他曝露材料。含-娃-氮-和-碳材料的選擇性部分是由位于遠(yuǎn)程等離子體和基板處理 區(qū)域之間的離子抑制元件的存在所致。該離子抑制元件控制到達(dá)基板的離子性帶電物種 的數(shù)量。可W使用該方法來W比曝露的氧化娃或曝露的氮化娃更快的速率選擇性地去除 含-娃-氮-和-碳材料。
[0007] 本發(fā)明的實(shí)施例包括在基板處理腔室的基板處理區(qū)域中蝕刻圖案化基板的方法。 該圖案化基板具有曝露的含-娃-氮-和-碳區(qū)域。該方法包含使含氣前驅(qū)物和含氧前驅(qū) 物中的每一者流入流體禪接至該基板處理區(qū)域的遠(yuǎn)程等離子體區(qū)域，同時(shí)在該等離子體區(qū) 域中形成等離子體，w產(chǎn)生等離子體流出物。該方法進(jìn)一步包括通過使該等離子體流出物 經(jīng)由噴灑頭中的通孔流入該基板處理區(qū)域而蝕刻該曝露的含-娃-氮-和-碳區(qū)域。
[0008] 在W下的部分描述中提出另外的實(shí)施例與特征，而且對于本技術(shù)領(lǐng)域中具有通常 知識者而言，在檢視本說明書之后，部分的該等實(shí)施例與特征將變得顯而易見，或者是可通 過實(shí)施揭示的實(shí)施例而學(xué)習(xí)部分的該些實(shí)施例與特征。通過說明書中描述的手段、組合W 及方法可實(shí)現(xiàn)及獲得揭示的實(shí)施例的特征與優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0009] 通過參照本說明書的剩余部分及附圖可W實(shí)現(xiàn)對揭示的實(shí)施例的本質(zhì)與優(yōu)點(diǎn)的 進(jìn)一步了解。
[0010] 圖1為依據(jù)所揭示實(shí)施例的碳化娃選擇性蝕刻工藝的流程圖。
[0011] 圖2A圖示依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基板處理腔室。
[0012] 圖2B圖示依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基板處理腔室的噴灑頭。
[0013]圖3圖示依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基板處理系統(tǒng)。
[0014] 在附圖中，相似的組件和/或特征可W具有相同的參考標(biāo)號。此外，相同類型的各 個(gè)組件可W通過在該參考標(biāo)號之后接續(xù)破折號和第二標(biāo)號來進(jìn)行區(qū)分，該第二標(biāo)號可W在 類似的組件之間進(jìn)行區(qū)分。假使只在說明書中使用第一參考標(biāo)號，則該描述適用于任何一 個(gè)具有相同第一參考標(biāo)號的類似組件，而與第二參考標(biāo)號無關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 茲描述蝕刻圖案化異質(zhì)結(jié)構(gòu)上曝露的含-娃-氮-和-碳材料的方法，該方法包 括由含氣前驅(qū)物和含氧前驅(qū)物形成的遠(yuǎn)程等離子體蝕刻。來自遠(yuǎn)程等離子體的等離子體 流出物流入基板處理區(qū)域，在基板處理區(qū)域該等離子體流出物與含-娃-氮-和-碳材料 的曝露區(qū)域反應(yīng)。該等離子體流出物與該圖案化異質(zhì)結(jié)構(gòu)反應(yīng)，W選擇性地從該曝露的 含-娃-氮-和-碳材料區(qū)域去除含-娃-氮-和-碳材料，同時(shí)非常緩慢地去除選定的其 他曝露材料。含-娃-氮-和-碳材料的選擇性部分是遠(yuǎn)程等離子體和基板處理區(qū)域之間存 在離子抑制元件所致。該離子抑制元件控制到達(dá)基板的離子性帶電物種的數(shù)量?？蒞使用 該方法來W比曝露的氧化娃或曝露的氮化娃更快的速率選擇性地去除含-娃-氮-和-碳 材料。
[0016] 離子抑制元素的功能是減少或消除從等離子體產(chǎn)生區(qū)域前往基板的離子性帶電 物種。不帶電的中性物種和自由基物種可W通過離子抑制器中的開口，W在基板發(fā)生反應(yīng)。 應(yīng)該注意的是，完全消除基板周圍的反應(yīng)區(qū)域中的離子性帶電物種并非總是所期望的目 標(biāo)。在許多情況下，需要離子物種到達(dá)基板，W進(jìn)行蝕刻和/或沉積工藝。在該些情況下， 離子抑制器有助于將反應(yīng)區(qū)域中的離子物質(zhì)濃度控制在可協(xié)助工藝的水平。
[0017] 依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，可W使用如示例性的設(shè)備部分中描述的離子抑制器來 提供用于選擇性地蝕刻基板的自由基和/或中性物種。例如在一個(gè)實(shí)施例中，使用離子抑 制器來提供含氣和氧的等離子體流出物，W選擇性地蝕刻含-娃-氮-和-碳材料。使用 等離子體流出物可W得到高達(dá)約4000:1或W上的含-娃-氮-和-碳材料對氧化娃的蝕 刻速率選擇性?？蒞使用離子抑制器來提供自由基濃度比離子更高的反應(yīng)氣體。因?yàn)榈入x 子體的大部分帶電粒子被離子抑制器過濾或去除，所w在蝕刻工藝過程中基板通常沒有偏 壓。使用自由基和其他中性物種的該種工藝與傳統(tǒng)包括瓣射和轟擊的等離子體蝕刻工藝相 比可W減少等離子體損傷。本發(fā)明的實(shí)施例也優(yōu)于傳統(tǒng)的濕式蝕刻工藝，傳統(tǒng)的濕式蝕刻 工藝中液體的表面張力會導(dǎo)致小的特征彎曲和剝離。
[0018] 為了更好地了解和理解本發(fā)明，現(xiàn)在參照圖1，圖1為依據(jù)所揭示實(shí)施例的碳化娃 選擇性蝕刻工藝的流程圖。娃碳氮化物是含-娃-氮-和-碳材料的實(shí)例。在第一操作之 前，圖案化基板中形成了結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有分離的娃碳氮化物和氧化娃的曝露區(qū)域。然后 基板被輸送到處理區(qū)域（操作110)。
[0019] S氣化氮的流動(dòng)被引入至與處理區(qū)域分開的等離子體區(qū)域（操作120)?？蒞使用 其他來源的氣來增加或取代=氣化氮。一般情況下，可W使含氣前驅(qū)物流入等離子體區(qū)域， 并且該含氣前驅(qū)物包含至少一選自于由原子氣、雙原子氣、=氣化漠、=氣化氯、=氣化氮、 氣化氨、六氣化硫及二氣化氣所組成的群組的前驅(qū)物。甚至可W將含碳前驅(qū)物，例如四氣化 碳、S氣甲燒、二氣甲燒、氣甲燒及諸如此類添加到已列出的群組中。使用含碳前驅(qū)物通常 需要流量增加的本文所述含氧前驅(qū)物。本文中可W將分離的等離子體區(qū)域稱為遠(yuǎn)程等離子 體區(qū)域，而且該分離的等離子體區(qū)域可W在與處理腔室不同的模塊內(nèi)或在該處理腔室內(nèi)的 隔室內(nèi)。也使氧氣（〇2)流入等離子體區(qū)域（操作125)，其中氧氣在等離子體中與=氣化氮 一起被激發(fā)。一般來說，可W使含氧前驅(qū)物流入等離子體區(qū)域，并且該含氧前驅(qū)物可W包含 至少一選自化、〇3、馬〇、NO、N02或諸如此類的前驅(qū)物。
[0020] 本發(fā)明的實(shí)施例保持高的氧（0)對氣（巧原子流量比，W實(shí)現(xiàn)含-娃-氮-和-碳 薄膜本身在制造中使用的蝕刻速率。本質(zhì)上，氧的存在有助于從含-娃-氮-和-碳薄膜 清除碳。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)現(xiàn)在1:1和4:1之間的氣體流量比（02:NF3)，或更一般地是在 2:3和8:3之間的原子流量比（0:巧實(shí)現(xiàn)了人/分鐘或更高的可制造蝕刻速率。在 不同的實(shí)施例中，本發(fā)明也可W利用在約0. 5:1或W上的〇:F比、在約1:1或W上的〇:F比 或在約2:1或W上的〇:F比。在本發(fā)明的實(shí)施例中，0:F原子流量比可W為低于或約10:1、 低于或約6:1、低于或約5:1或低于或約4:1。原子流量比的上限可W與下限組合，W形成 其他的實(shí)施例。更高的范圍通常用于含有碳的含氣前驅(qū)物。更一般的〇:F原子流量比計(jì)算 自每個(gè)前驅(qū)物氣體的氣體流動(dòng)速率和每個(gè)分子中每種原子的總數(shù)。在一種前驅(qū)物是化且另 一種前驅(qū)物是NFs的實(shí)施例中，每個(gè)氧分子包括兩個(gè)氧原子，而每個(gè)S氣化氮分子包括3個(gè) 氣原子。使用質(zhì)量流量控制器來保持例如1:1W上的氣