一種在襯底中刻蝕特征的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在襯底中刻蝕特征的方法，尤其但絕不排他地參照在諸如硅襯底 之類的半導(dǎo)體襯底中刻蝕一個(gè)或更多特征。
【背景技術(shù)】
[0002] 在硅中刻蝕特征是半導(dǎo)體器件制造的普遍存在的方面。然而，硅中的刻蝕特征很 難使用隨后的CVD和PVD工藝加襯或填充，除非刻蝕特征的側(cè)壁具有正錐度并且掩膜具有 很少的底切?？涛g的這些方面的控制通常以犧牲刻蝕速率來實(shí)現(xiàn)。然而，如果工藝要具有 產(chǎn)業(yè)價(jià)值，那么高產(chǎn)量顯然是必需的。一個(gè)特定的問題存在于常用的循環(huán)刻蝕沉積技術(shù)中， 該技術(shù)中的刻蝕步驟完成之后緊隨著沉積步驟。該工藝是循環(huán)的，即利用大量的循環(huán)，其 中的每個(gè)循環(huán)包括一個(gè)刻蝕步驟和一個(gè)相關(guān)的沉積步驟。此通用類型的種子工藝通常被 描述為Bosch工藝。在US5501893中對(duì)Bosch工藝進(jìn)行了說明，其中的全部?jī)?nèi)容以引用方 式包含在本申請(qǐng)中。沉積步驟通常將諸如聚合物之類的鈍化材料沉積到刻蝕特征的側(cè)壁 上。已知Bosch工藝的各種變型，其中包括有每個(gè)循環(huán)包括刻蝕和沉積步驟之外的一個(gè)其 他步驟的變型。使用Bosch工藝及其各種變型刻蝕的特征通常產(chǎn)生大量底切，基于上述原 因，產(chǎn)生的大量底切導(dǎo)致處理問題。圖1為示出了常規(guī)的Bosch工藝之后觀察到的相對(duì)較 大的底切的一個(gè)示例的SEM顯微圖像，在常規(guī)的Bosch工藝中，通過在掩膜中以光刻產(chǎn)生的 孔來在硅中刻蝕特征。這些問題存在于大深寬比溝槽的形成、通孔的形成、以及其它應(yīng)用 中。盡管這些問題并不限于任意特定的特征尺寸，但是在微米和亞微米尺度下尤為顯著。 US2006/0134917 和US7250371 公開了用于形成具有小臨界尺寸（CD，criticaldimension) 的刻蝕特征的方法，在該方法中，對(duì)掩膜進(jìn)行沉積并且在掩膜中的開口的側(cè)壁上沉積一個(gè) 適形沉積層。然而，這些文獻(xiàn)并未解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明在其實(shí)施例的至少一些中解決了上述問題。與本發(fā)明的至少一些實(shí)施例相 關(guān)聯(lián)的其它特點(diǎn)同樣由于以下說明而變得顯而易見。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)主要方面，提供了一種在襯底中刻蝕特征的方法，該方法包括 以下步驟：
[0005] 在所述襯底上形成掩膜結(jié)構(gòu)，所述掩膜結(jié)構(gòu)限定了至少一個(gè)凹陷開口；
[0006] 穿過所述開口刻蝕所述襯底以形成所述特征；以及
[0007] 去除所述掩膜。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種在襯底中刻蝕特征的方法，該方法包括以下 步驟：
[0009] 在所述襯底上形成掩膜結(jié)構(gòu)，所述掩膜結(jié)構(gòu)限定了至少一個(gè)凹陷開口；
[0010] 使用循環(huán)刻蝕沉積工藝穿過所述開口刻蝕所述襯底以形成所述特征；以及
[0011] 去除所述掩膜。
[0012] 以此方式，能夠制作出具有正輪廓錐度以及減少的底切的特征。特征能夠以很高 的刻蝕速率被刻蝕出來。另一優(yōu)點(diǎn)是，可以在使用現(xiàn)有的常規(guī)刻蝕工藝的同時(shí)實(shí)現(xiàn)與本發(fā) 明相關(guān)聯(lián)的一些或全部?jī)?yōu)點(diǎn)。
[0013] 襯底可以是諸如硅襯底之類的半導(dǎo)體襯底。
[0014] 有利地，所述掩膜結(jié)構(gòu)包括第一掩膜和第二掩膜，所述第二掩膜形成在所述第一 掩膜的至少一部分上，其中，所述第二掩膜限定了所述凹陷開口。第一掩膜可以具有在所述 第一掩膜上形成的孔。第二掩膜可以延伸到所述孔中以限定所述凹陷開口?？卓梢允且怨?刻方式形成的孔。
[0015] 第二掩膜可以由聚合材料形成。聚合材料可以是有機(jī)聚合材料。有機(jī)聚合材料可 以是氟碳聚合物，較優(yōu)地是全氟碳聚合物。所述有機(jī)聚合材料使用c4F8前驅(qū)物沉積到所述 第一掩膜上。
[0016] 第二掩膜可以通過循環(huán)沉積和刻蝕所述聚合材料來構(gòu)造。通過使與所述循環(huán)沉積 刻蝕工藝相關(guān)聯(lián)的因素變化，可以控制所述開口附近的所述第二掩膜的形貌。所述聚合材 料的橫向厚度和/或所述聚合材料的形狀能夠被控制。例如，聚合材料的橫向厚度能夠通 過控制所述聚合材料的沉積和刻蝕的循環(huán)次數(shù)來進(jìn)行控制。通過對(duì)與經(jīng)由刻蝕獲得的材料 的去除速率相關(guān)的沉積的聚合材料的厚度進(jìn)行控制，能夠控制第二掩膜的形狀。
[0017] 第一掩膜可以是硬掩膜，諸如二氧化硅掩膜。
[0018] 在其它實(shí)施例中，所述掩膜結(jié)構(gòu)由單一掩膜形成。所述單一掩膜可以是硬掩膜。
[0019] 所述開口的橫截面尺寸小于10微米，較優(yōu)地小于5微米，更較優(yōu)地小于2微米，并 且最優(yōu)地小于1微米。有利地，本發(fā)明容易用于納米技術(shù)應(yīng)用。
[0020] 掩膜結(jié)構(gòu)可以限定所述開口周圍的頸部區(qū)域，其中，所述頸部區(qū)域朝著所述開口 向內(nèi)傾斜。所述掩膜結(jié)構(gòu)限定所述開口的部分可以作為方包化構(gòu)成存在。在掩膜結(jié)構(gòu)包括 第一眼膜和第二掩膜的實(shí)施例中，所述第二掩膜可以作為限定了所述開口的方包化構(gòu)成存 在。
[0021] 所述掩膜結(jié)構(gòu)可以與襯底直接接觸。然而，所述掩膜結(jié)構(gòu)還可以不與所述襯底直 接接觸，即在所述掩膜結(jié)構(gòu)與所述襯底之間可以放置一個(gè)或更多其它層，其前提是能夠穿 過所述掩膜結(jié)構(gòu)和所述額外的層對(duì)所述襯底進(jìn)行刻蝕。。
[0022] 刻蝕的特征可以是大深寬比溝槽或者通孔。
[0023] 刻蝕襯底的步驟可以使用循環(huán)刻蝕沉積工藝來完成。循環(huán)刻蝕沉積工藝可以是 Bosch工藝或其變型。在US5501893中對(duì)Bosch工藝進(jìn)行了說明，其中的全部?jī)?nèi)容以引用方 式包含在本申請(qǐng)中。盡管本發(fā)明尤其非常適用于Bosch工藝及其變型，但是本發(fā)明還適于 與諸如使用氟碳聚合物的氧化物和氮化物刻蝕之類的其它常規(guī)刻蝕工藝共同使用。
【附圖說明】
[0024] 在已經(jīng)在上文中對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明的同時(shí)，將本發(fā)明擴(kuò)展到上文中、或在以下 說明書、權(quán)利要求和附圖中所說明的特征的任意創(chuàng)造性組合。
[0025] 現(xiàn)參照附圖對(duì)依照本發(fā)明的方法的實(shí)施例進(jìn)行說明，在附圖中：
[0026] 圖1為使用常規(guī)制造工藝產(chǎn)生的刻蝕特征的SEM顯微圖像，其示出了由于底切造 成的CD損失；
[0027] 圖2為（a)在刻蝕之前具有掩膜結(jié)構(gòu)的襯底的半示意性剖視圖以及（b)在刻蝕之 后襯底中的特征的半示意性剖視圖；
[0028] 圖3為在二氧化硅掩膜上形成的凹陷聚合物層的SEM顯微圖像；
[0029] 圖4示出了（a)-(c)使用本發(fā)明刻蝕的特征的SEM顯微圖像以及（d)-(e)使用常 規(guī)工藝刻蝕的特征的SEM顯微圖像；
[0030] 圖5