[发明专利]通过介稳氢终止的硅的选择性蚀刻

说明书

相关申请案的交互参照

本申请是2012年4月4日申请且标题为“SELECTIVE ETCH OF SILICON BY WAY OF METASTABLE HYDROGEN TERMINATION”的美国专利申请案第13/439,079号的PCT申请。本申请案主张2011年10月7日申请且标题为“SELECTIVE ETCH OF SILICON BY WAY OF METASTABLE HYDROGEN TERMINATION”的美国专利临时申请案第61/544,747号的利益并且与该美国专利临时申请案相关，将上述两件美国专利申请案以参考资料并入本文中以用于所有目的。

背景技术

可能通过于基板表面产生错综复杂图案化的材料层的工艺来制造集成电路。于基板上产生图案化的材料需要用于移除暴露材料的受控制方法。化学蚀刻用于多种目的，多种目的包括转移光阻剂中的图案进入下层、薄化层或薄化已经存在于表面上的特征结构的侧向尺寸。通常，期望具有比另一材料更快地蚀刻一材料的蚀刻工艺，如此有助于例如图案转移工艺进行。将上述蚀刻工艺称为对第一材料具选择性。由于材料、电路与工艺的多样性，已经发展出针对多种材料具选择性的蚀刻工艺。然而，少有选择可比硅更快地选择性蚀刻氮化硅。

通常期望干蚀刻工艺自半导体基板选择性移除材料。期望源自于自微型结构平缓地移除材料且具有最小的物理扰乱的能力。干蚀刻工艺亦允许通过移除气相反应剂而突然地停止蚀刻速率。某些干蚀刻工艺包括暴露基板至由一或多个前体形成的远端等离子体副产物。举例而言，三氟化氮的远端等离子体生成搭配离子抑制技术可在将等离子体流出物流入基板处理区时自图案化的基板选择性移除硅。然而，有时需要甚至更高的硅选择性以用于某些应用，举例而言，在可形成工作闸极之前聚硅的“假”闸极的移除。

需要方法来相对于氧化硅、氮化硅与其他材料提高硅选择性以用于干蚀刻工艺。

发明内容

描述蚀刻图案化的非均相结构上的暴露硅的方法，且方法包括自含氟前体与含氢前体形成的远端等离子体蚀刻。将来自远端等离子体的等离子体流出物流入基板处理区中，等离子体流出物在基板处理区中与硅的暴露区反应。等离子体流出物与图案化的非均相结构反应，以选择性移除硅同时非常缓慢地移除其他暴露材料。硅的选择性部分是因为含氢前体在远端等离子体中的数量优势，此数量优势氢终止图案化的非均相结构上的表面。含氟前体的低很多流动逐渐以氟取代氢终止硅上的氢，藉此自硅的暴露区选择性移除硅。硅的选择性亦源自位于远端等离子体与基板处理区之间的离子抑制器的存在。离子抑制器降低或实质上排除到达基板的离子性带电物种的数目。方法亦可用来在远快于氧化硅、氮化硅与多种含金属材料下选择性移除硅。

本发明的实施例包括在基板处理腔室的基板处理区中蚀刻图案化的基板的方法。图案化的基板具有暴露硅。方法包括将含氟前体与含氢前体的每一个流入远端等离子体区，同时在远端等离子体区中形成远端等离子体以产生等离子体流出物，远端等离子体区流体耦接至基板处理区。前体的原子流比例大于或约为25：1的H：F，且在远端等离子体区中形成远端等离子体以产生等离子体流出物的步骤包括施加约10瓦与约2000瓦之间的RF功率至等离子体区。方法更包括通过将等离子体流出物通过喷头中的通孔流入基板处理区来蚀刻暴露硅。蚀刻操作过程中，图案化的基板的温度大于或约为0℃，且基板处理区中的压力高于或约为0.05托且低于或约为10托。

在后续描述中提出额外实施例与特征结构的部分，且本领域的技术人员在查看本说明书后可得知额外实施例与特征结构的部分或通过实施揭露实施例可学习额外实施例与特征结构的部分。可通过本说明书描述的仪器设备、组合及方法理解与达成揭露实施例的特征结构与优点。

附图说明

通过参考说明书的其余部分及附图，可进一步了解所揭示的实施例的本质与优点。

图1是根据所揭示的实施例的硅选择性蚀刻工艺的流程图。

图2A图示根据本发明实施例的基板处理腔室。

图2B图示根据本发明实施例的基板处理腔室的喷头。

图3图示根据本发明实施例的基板工艺系统。

在这些附图中，相似的元件及/或特征结构可具有相同的元件符号。再者，同类的多种元件可通过在元件符号后加上一破折号以及第二符号（该符号区别类似元件）加以区别。倘若在说明书中仅用第一元件符号，该叙述内容可应用至具有相同第一元件符号（无论第二元件符号为何）的类似元件的任一者。

具体实施方式