[发明专利]使用含硫掩模选择性自对准图案化锗硅、锗和III/V族材料

说明书

本发明涉及使用含硫掩模选择性自对准图案化锗硅、锗和III/V族材料。一种使用基于硫的掩模图案化包含多个层的衬底的方法包括：提供包含第一层和布置在所述第一层上的第二层的衬底。所述第一层包含选自由锗、硅锗和III/V族材料组成的群组中的材料。该方法包括：通过将所述衬底暴露于第一湿化学物质，在所述第一层和所述第二层的侧壁上沉积包含硫物质的掩模层。该方法包括通过将所述衬底暴露于第二湿化学物质，去除所述第二层的所述侧壁上的所述掩模层，而不完全去除所述第一层的所述侧壁上的所述掩模层。该方法包括通过将所述衬底暴露于第三湿化学物质，相对于所述第一层和所述第一层的所述侧壁上的所述掩模层选择性地蚀刻所述第二层。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年3月29日提交的美国临时申请No.62/314,685的权益。该申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及衬底处理系统，并且更具体地涉及在衬底处理系统中将膜图案化。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总体上呈现本公开的背景的目的。目前所命名的发明人的工作就其在该背景技术部分以及本说明书的可能在申请时不被另外认为是现有技术的方面中所描述的范围而言，既不明确地也不隐含地被承认为是针对本发明的现有技术。

晶体管的进一步缩放将需要用于替换晶体管沟道中的硅(Si)的材料。例如，对于未来的晶体管，已经提出使用锗(Ge)和硅锗(SiGe)膜以及包括诸如镓(Ga)、砷(As)和铟(In)之类的III/V族材料的膜。这些超过7nm节点的先进材料的材料选择性图案化是有挑战性的。这些材料具有非常低的耐化学性，特别是对氧化具有非常低的耐化学性。这些材料的氧化物通常是水溶性的，这对湿化学方法提出了额外的挑战。

例如，Ge/SiGe纳米线可用于一些应用中。SiGe膜(通常具有50-75％Ge)需要相对于Ge膜选择性地被蚀刻。然而，与SiGe膜比较，Ge膜对于氧化溶液具有低得多的耐化学性。传统的湿化学法基于氧化和溶解步骤。因此，由于Ge膜比SiGe膜显著更快地被蚀刻，氧化步骤受到较大的限制。

发明内容

一种使用基于硫的掩模图案化包含多个层的衬底的方法包括：a)提供包含第一层和布置在所述第一层上的第二层的衬底。所述第一层包含选自由锗、硅锗和III/V族材料组成的群组中的材料。该方法包括：b)通过将所述衬底暴露于第一湿化学物质(wetchemistry)，在所述第一层和所述第二层的侧壁上沉积包含硫物质的掩模层；c)通过将所述衬底暴露于第二湿化学物质，去除所述第二层的所述侧壁上的所述掩模层，而不去除所述第一层的所述侧壁上的所述掩模层；以及d)通过将所述衬底暴露于第三湿化学物质，相对于所述第一层和所述第一层的所述侧壁上的所述掩模层选择性地蚀刻所述第二层。

在其他特征中，所述方法包括重复b)、c)和d)一次或多次。所述方法包括e)在b)之前执行清洁工艺。所述清洁工艺包括在预定温度下将所述衬底暴露于包含去离子水(DIW)、盐酸(HCl)水溶液和过氧化氢(H₂O₂)水溶液的混合物持续预定的时间段。所述清洁工艺包括将所述衬底暴露于稀氢氟酸(HF)。

在其他特征中，所述方法包括：f)在b)之前通过将所述衬底暴露于第四湿化学物质来改善所述衬底的表面，以增强所述掩模层的键合。所述方法包括重复f)、b)、c)和d)一次或多次。

在其他特征中，将所述衬底暴露于所述第四湿化学物质包括将所述衬底暴露于选自由稀氯化氢(HCl)、稀溴化氢(HBr)、稀碘化氢(HI)及其组合组成的群组中的化学物质。

在其他特征中，将所述衬底暴露于所述第一湿化学物质包括将所述衬底暴露于选自包含硫化铵(NH₄)₂S、元素硫(S)、烷烃-硫醇及其组合的群组的化学物质。