差別氧化硅蝕刻的制作方法
【專利說明】差別氧化括蝕刻
[0001] 對相關(guān)申請案的交互參照
[000引 此申請案主張在2012年9月17日提出的發(fā)明名稱為"DIFFERENTIAL SILICON OXIDE ETCH"的美國臨時專利申請案第61/701，964號的權(quán)益，該美國臨時專利申請案的整 體內(nèi)容為所有目的在此W引用形式并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明是關(guān)于差別氧化娃蝕刻。
【背景技術(shù)】
[0004] 透過在基板表面上生產(chǎn)錯綜復(fù)雜圖案化的材料層的工藝，可制作集成電路。在基 板上生產(chǎn)圖案化材料需要受控的方法W移除暴露的材料?；瘜W(xué)蝕刻用于各種目的，包括將 光阻中的圖案轉(zhuǎn)移進(jìn)入下面的層中、薄化層或薄化已經(jīng)存在于表面上的特征結(jié)構(gòu)的側(cè)向尺 寸。通常，期望具有蝕刻一種材料比另一種快的蝕刻工藝，W助于例如圖案轉(zhuǎn)移工藝進(jìn)行。 此類蝕刻工藝可說是對第一材料有選擇性。材料、電路與工藝多樣化的結(jié)果是，蝕刻工藝已 被開發(fā)成具有對多種材料的選擇性。
[0005] 濕式HF蝕刻優(yōu)先移除氧化娃甚于其它介電質(zhì)及半導(dǎo)體。然而，濕式工藝無法滲透 某些受限的溝槽，且有時候會使余留的材料變形。在局部等離子體（基板處理區(qū)內(nèi)的等離 子體）中產(chǎn)生的干式蝕刻可滲透更為受限的溝槽，并對細(xì)微的余留結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)較少變形。然 而，局部等離子體可透過電弧的產(chǎn)生而在電弧放電時損壞基板。
[0006] Siconi?蝕刻為遠(yuǎn)端等離子體輔助的干式蝕刻工藝，該工藝設(shè)及同時將基板暴露 于&、町及NH 3等離子體副產(chǎn)物。遠(yuǎn)端等離子體激發(fā)氨與氣物種容許無等離子體損壞的基 板處理。Siconi?蝕刻對氧化娃層有相當(dāng)大程度的共形與選擇性，但不易于蝕刻娃，無論該 娃是非晶、結(jié)晶或多晶。氮化娃一般是W介于娃及氧化娃之間的速率受到蝕刻。
[0007] 為了進(jìn)行新式的制造流程，需要一些方法來更進(jìn)一步地擴(kuò)展選擇性組合（suite)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引茲描述蝕刻經(jīng)圖案化異質(zhì)結(jié)構(gòu)上的暴露的氧化娃的方法，且該方法包括自遠(yuǎn)端等 離子體蝕刻所創(chuàng)造的氣相蝕刻。遠(yuǎn)端等離子體激發(fā)含氣前體。來自遠(yuǎn)端等離子體的等離子 體流出物流入基板處理區(qū)，等離子體流出物在基板處理區(qū)中與水蒸氣結(jié)合。藉此產(chǎn)生的反 應(yīng)物蝕刻經(jīng)圖案化異質(zhì)結(jié)構(gòu)，W在不同的蝕刻速率下移除兩個相異氧化娃的獨(dú)立區(qū)域。所 述方法可用W在移除較少高密度氧化娃的同時移除低密度氧化娃。
[0009] 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)中蝕刻經(jīng)圖案化基板的方法。 經(jīng)圖案化基板具有暴露的氧化娃區(qū)。該方法包括下列步驟：將含氣前體流入遠(yuǎn)端等離子體 區(qū)，同時在遠(yuǎn)端等離子體區(qū)中形成遠(yuǎn)端等離子體W產(chǎn)生等離子體流出物，遠(yuǎn)端等離子體區(qū) 流通地禪接基板處理區(qū)。該方法進(jìn)一步包括下列步驟；將水蒸氣流入基板處理區(qū)而不先將 水蒸氣通過遠(yuǎn)端等離子體區(qū)。該方法進(jìn)一步包括下列步驟：通過將等離子體流出物流入基 板處理區(qū)，w蝕刻暴露的氧化娃區(qū)。暴露的氧化娃區(qū)包含具有第一密度的第一氧化娃區(qū)及 具有第二密度的第二氧化娃區(qū)。第一密度小于第二密度。在第一蝕刻速率下蝕刻第一氧化 娃區(qū)，且在第二蝕刻速率下蝕刻第二氧化娃區(qū)，第二蝕刻速率低于第一蝕刻速率。
[0010] 部分額外實(shí)施例與特征在隨后的說明書中提出，而對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言在詳 閱此說明書后可易于了解部分額外實(shí)施例與特征，或者此本領(lǐng)域技術(shù)人員可透過操作本文 揭露的實(shí)施例而了解部分額外實(shí)施例與特征。透過在說明書中描述的設(shè)備、結(jié)合物與方法， 可實(shí)現(xiàn)與獲得本文揭露的實(shí)施例的特征與優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0011] 透過參考說明書的其余部分及附圖，可進(jìn)一步了解本文揭露的實(shí)施例的本質(zhì)與優(yōu) 點(diǎn)。
[0012] 圖1為根據(jù)本文揭露的實(shí)施例的氧化娃選擇性蝕刻工藝的流程圖。
[0013] 圖2A顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基板處理腔室。
[0014] 圖2B顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基板處理腔室的噴淋頭。
[0015] 圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基板處理系統(tǒng)。
[0016] 在附圖中，相似的部件及/或特征結(jié)構(gòu)可具有相同的元件符號。進(jìn)一步而言，同類 的各部件可透過在元件符號后加上一破折號W及第二符號（該符號區(qū)別類似部件）加W區(qū) 另IJ。倘若在說明書中僅用第一元件符號，該敘述內(nèi)容可應(yīng)用至具有相同第一元件符號（無 論第二元件符號為何）的類似部件的任一者。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 茲描述蝕刻經(jīng)圖案化異質(zhì)結(jié)構(gòu)上的暴露的氧化娃的方法，且該方法包括由遠(yuǎn)端等 離子體蝕刻所產(chǎn)生的氣相蝕刻。遠(yuǎn)端等離子體激發(fā)含氣前體。來自遠(yuǎn)端等離子體的等離子 體流出物流入基板處理區(qū)，而等離子體流出物在基板處理區(qū)中與水蒸氣結(jié)合。因此而產(chǎn)生 的反應(yīng)物可蝕刻經(jīng)圖案化異質(zhì)結(jié)構(gòu)，W在不同的蝕刻速率下移除相異氧化娃的兩個各別區(qū) 域。可使用所述方法在移除較少高密度氧化娃的同時移除低密度氧化娃。
[001引選擇性遠(yuǎn)端氣相蝕刻工藝已使用氨（畑3)的氨源及S氣化氮（NFs)的氣源，所述 氨源與氣源一起流經(jīng)遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)（RP巧并進(jìn)入反應(yīng)區(qū)。通常選擇氨及=氣化氮的流 速，使得氨的原子流速大致上是氣的原子流速的兩倍，W為了有效地利用該兩種處理氣體 成份。氨與氣的存在使得（NH4)2SiFe的固體副產(chǎn)物得W在相對低的基板溫度下形成。通過 將基板溫度升高至升華溫度之上而移除固體副產(chǎn)物。遠(yuǎn)端氣相蝕刻工藝移除氧化物膜比移 除例如娃快得多。然而，不同的氧化娃制品之間的蝕刻速率僅有非常小的差異。發(fā)明人已 發(fā)現(xiàn)可通過W下方式強(qiáng)化低密度氧化娃相較于高密度氮化娃的選擇性：在遠(yuǎn)端等離子體中 激發(fā)含氣前體，并將等離子體流出物與尚未通過遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)的水蒸氣結(jié)合。
[0019] 為了較佳地了解與認(rèn)識本發(fā)明，現(xiàn)在請參考圖1，圖1為根據(jù)本文揭露的實(shí)施例的 氧化娃選擇性蝕刻工藝的流程圖。在第一個操作之前，基板經(jīng)圖案化，并將高密度氧化娃沉 積至經(jīng)圖案化基板上。接著將低密度氧化娃沉積于高密度氧化娃上，并作為暫時性犧牲支 撐結(jié)構(gòu)（例如，用于細(xì)微的垂直特征結(jié)構(gòu)）。一但低密度氧化娃的結(jié)構(gòu)性方面不再被需要， 可W本文所述的蝕刻工藝將低密度氧化娃移除，同持保留高密度氧化娃。
[0020] 接著傳遞經(jīng)圖案化基板進(jìn)入處理區(qū)（操作110)。起始=氣化氮流進(jìn)入等離子體 區(qū)，等離子體區(qū)與處理區(qū)分離（操作120)?？墒褂脷獾钠渌鼇碓碬增強(qiáng)或取代S氣化氮。 一般而言，可使含氣前體流入等離子體區(qū)，且含氣前體包含選自由原子氣、二原子氣、=氣 化氮、四氣化碳、氣化氨及二氣化氣所組成的群組中的至少一種前體。分離的等離子體區(qū)可 指本文的遠(yuǎn)端等離子體區(qū)且可能位在與處理腔室有所區(qū)別的模塊內(nèi)，或位在處理腔室內(nèi)的 隔間中。接著使遠(yuǎn)端等離子體區(qū)中形成的等離子體流出物流入基板處理區(qū)（操作125)。使 水蒸氣同時流入基板處理區(qū)（操作130)，W與等離子體流出物反應(yīng)。由于水蒸氣不通過遠(yuǎn) 端等離子體區(qū)，因此水蒸氣僅通過與等離子體流出物的交互作用而受到激發(fā)。在本發(fā)明的 實(shí)施例中，水蒸氣在進(jìn)入基板處理區(qū)之前不通過任何遠(yuǎn)端等離子體區(qū)。
[0021] 選擇性蝕刻經(jīng)圖案化基板（操作135)，使得低密度氧化娃在顯著高于高密度氧化 娃的速率下被移除。該樣的能力能使用一個氧化娃區(qū)作為犧牲部分（低密度氧化娃），同時 使用另一個氧化娃區(qū)被暴露（高密度氧化娃）。自基板處理區(qū)移除反應(yīng)性化學(xué)物種，并接著 自處理區(qū)移開基板（操作145)。
[0022] 濕式蝕刻，如緩沖的氧化物蝕刻，也可用來相對于高密度氧化娃選擇性地移除低 密度氧化娃。發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)選擇性限于約6 ;1或7 ;1(低密度SiO蝕刻速率；高密度SiO蝕 刻速率）。使用本文所述的氣相干式蝕刻工藝，發(fā)明人已確認(rèn)40 ;1甚至50 ;1 (低密度SiO 蝕刻速率；高密度SiO蝕刻速率）的選擇性是可能的。在本發(fā)明的實(shí)施例中，低密度氧化娃 蝕刻速率超過高密度氧化娃蝕刻速率達(dá)約8或更大、約10或更大、約15或更大或約25或 更大的倍乘因子（multiplicative factor)。
[0023] 可產(chǎn)生低密度氧化娃的范例沉積技術(shù)包括化學(xué)氣相沉積（使用二氯娃燒作為 沉積前體）、旋涂式玻璃（spin-on glass ;S0G)或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積。在本發(fā) 明的實(shí)施例中，可W熱氧化（在高溫下將娃暴露于如〇2)、二娃燒前體爐管氧化（化rnace oxidation)或高密度等離子體化學(xué)氣相沉積來沉積高密度氧化娃。
[0024] 僅設(shè)及氣（遠(yuǎn)端或局部）的氣相蝕刻無法擁有在經(jīng)圖案化基板的其它部分（高密 度氧化娃所制成）接近不受干擾的同時移除低密度氧化娃所需的選擇性。本文所述的氣相 蝕刻所增加的益處在于所述氣相蝕刻不會產(chǎn)生固體殘留物。固體殘留物的消除可避免干擾 可能由犧牲低密度氧化娃所支撐的細(xì)微特征結(jié)構(gòu)。固體殘留物的消除也可通過移除升華步 驟而簡化工藝流，并減少處理成本。在本發(fā)明的實(shí)施例中，含氣前體可缺乏氨。當(dāng)遠(yuǎn)端等離 子體區(qū)中不包括氨前體時，等離子體流出物也可缺乏氨。此舉確保經(jīng)圖案化基板上不可能 產(chǎn)生固體副產(chǎn)物。
[0025] 不希望將權(quán)利要求書的涵