[发明专利]间歇－连续蚀刻

说明书

技术领域

本发明涉及对样品的(例如半导体材料和/或衬底)气相蚀刻，更具体地，涉及对样品进行气相蚀刻的系统和方法。

背景技术

半导体材料和/或衬底的气相蚀刻是利用气体(如二氟化氙)完成的。具体地，在二氟化氙蚀刻中，二氟化氙气体与诸如硅和钼的固体材料反应，以使得材料被转化为气相并且被去除。这些对材料的去除被公知为蚀刻。

如由Kirt Reed Williams在其博士论文″MicromachinedHot-Filament Vacuum Devices(微机械热丝真空装置)″Ph.D.Dissertation，UC Berkeley，May 1997，p.396，第6,409,876号美国专利和第6,290,864号美国专利所描述的，向二氟化氙添加非蚀刻气体能提供对蚀刻工艺的改进。向二氟化氙蚀刻气体添加非蚀刻剂气体的优点记录在第6,290,864号美国专利中，并且包括改进的选择性和均匀性，选择性为将被蚀刻的材料相对于意图保留的那些材料之间的蚀刻比。对于这些参数的提高最终导致产量的提高。

二氟化氙蚀刻的一种普通方法是通过间歇蚀刻的方法。关于间歇模式蚀刻的信息可以在Chu，P.B.；J.T.Chen；R.Yeh；G.Lin；J.C.P.Huang；B.A.Warneke；K.SJ.Pister的″Controlled PulseEtching withXenon Difluoride(用二氟化氙控制的间歇蚀刻)″；1997InternationalConference on Solid State Sensors and Actuators-TRANSDUCERSλ97，Chicago，USA，June 16-19，pp.665-668。在蚀刻的间歇模式下，二氟化氙在被称为膨胀腔的中间腔中从固态升华到气态，然后可将二氟化氙与一种或者多种其他气体混合。然后，膨胀腔内的气体可流入蚀刻腔，以对样品进行蚀刻，这被称为蚀刻步骤。接着，通过真空泵将主腔排空，并且包括蚀刻步骤的这个循环被称为蚀刻循环。如果需要，则重复该循环，以达到所期望的蚀刻量。

可选地，二氟化氙蚀刻可以利用连续的方法完成，例如在第6,409,876号美国专利中所描述，其中单个贮存器连接到流控制器，以向待蚀刻的样品提供二氟化氙气体的持续流。另外，描述了将附加的惰性气体混合于流控制器的出口侧和腔的入口之间的蚀刻气体的装置。

将附加气体(典型地是惰性或者最小程度反应的气体，例如氮)添加到蚀刻工艺必须紧记二氟化氙的升华压力才能完成。经常地，附加的、非蚀刻气体的部分压力比所述升华压力高，升华压力是这样的压力：低于该压力时，二氟化氙是气体，而高于该压力时，二氟化氙是固体。在25℃，二氟化氙的升华压力大约是4torr。在间歇蚀刻期间，在膨胀腔已经充有少许torr的二氟化氙后，将例如氮的其它气体的高压混合到膨胀腔达到例如30torr的高压并不少见。然而，在持续过程中，例如第6,409,876号美国专利中描述的，混合到二氟化氙的附加气体的压力必须小于供应的二氟化氙气体的压力。这种限制的原因是附加气体压力高于流控制器的出口和蚀刻腔入口之间的二氟化氙的压力会导致二氟化氙停止流过控制器。

因此，期望提供一种系统和方法，其允许具有高压附加气体的混合物的二氟化氙气体基本持续流动。

发明内容

为了保持长时间、连续蚀刻，本发明利用多个膨胀腔，其允许一个膨胀腔用于蚀刻，而另一个作为预备。

气体可以是任何惰性气体，例如氦、氮、或氩。也可以是惰性气体的混合物。注意术语“惰性”用于指与蚀刻化学物质发生最小程度的反应的任何气体，也称为非蚀刻气体。

另外，其它气相蚀刻气体，例如三氟化溴，可以用于添加到二氟化氙或者代替二氟化氙。