深宽比依赖性降低的选择性蚀刻的方法技术

提供了一种相对于掩模选择性蚀刻蚀刻层的方法。提供包括多个蚀刻循环的蚀刻工艺，其中每个蚀刻循环包括：提供沉积阶段和蚀刻阶段。所述沉积阶段包括：提供沉积阶段气体流，所述沉积阶段气体包含具有碳氟化合物或氢氟烃与氧的比率的含碳氟化合物或氢氟烃的气体和含氧气体；提供RF功率，其使所述沉积阶段气体形成等离子体；以及停止所述沉积阶段。所述蚀刻阶段包括：提供蚀刻阶段气体流，所述蚀刻阶段气体包含具有比所述沉积阶段气体的所述碳氟化合物或氢氟烃与氧的比率低的碳氟化合物或氢氟烃与氧的比率的含碳氟化合物或氢氟烃的气体和含氧气体；提供RF功率；以及停止所述蚀刻阶段。

Selective etching method with reduced depth-width ratio dependence

A method of selective etching layer relative to mask is provided. Provides etching processes that include multiple etching cycles, each of which includes: providing deposition and etching stages. The deposition stage includes: providing gas flow during the deposition stage, the gas in the deposition stage includes gas containing carbon fluoride or hydrofluorocarbon and oxygen gas having the ratio of carbon fluoride or hydrofluorocarbon to oxygen; providing RF power to form plasma for the gas during the deposition stage; and stopping the deposition stage. The etching stage includes: providing gas flow during the etching stage, which comprises a gas containing a carbon fluoride or hydrofluorocarbon with a lower ratio of the carbon fluoride or hydrofluorocarbon to oxygen than the gas in the deposition stage; providing RF power; and stopping the etching stage.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】深宽比依赖性降低的选择性蚀刻的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年10月11日提交的美国专利申请No.15/290,800的优先权，其全部内容通过引用并入本文。背景本公开涉及一种在半导体晶片上形成半导体器件的方法。更具体地，本公开涉及半导体器件形成中的鳍显露工艺。在形成半导体器件中，可以形成薄鳍。可以蚀刻层以显露鳍。
技术实现思路
为了实现前述目的并且根据本专利技术的目的，提供了一种相对于掩模选择性蚀刻具有隔离区域和密集区域的蚀刻层的方法。将所述蚀刻层放置在处理室中。提供包括多个蚀刻循环的蚀刻工艺，其中每个蚀刻循环包括：提供沉积阶段和蚀刻阶段。所述沉积阶段包括：提供沉积阶段气体流到所述处理室内，所述沉积阶段气体包含具有碳氟化合物或氢氟烃与氧的比率的含碳氟化合物或氢氟烃的气体和含氧气体；提供RF功率，其使所述沉积阶段气体形成等离子体；以及通过停止使所述沉积阶段气体流到所述处理室内来停止所述沉积阶段。所述蚀刻阶段包括：提供蚀刻阶段气体流到所述处理室中，所述蚀刻阶段气体包含具有比所述沉积阶段气体的所述碳氟化合物或氢氟烃与氧的比率低的碳氟化合物或氢氟烃与氧的比率的含碳氟化合物或氢氟烃的气体和含氧气体；提供RF功率，其使所述蚀刻阶段气体形成等离子体；以及通过停止使所述蚀刻阶段气体流到所述处理室中来停止所述蚀刻阶段。在另一实现方式中，提供了一种相对于含氮化硅掩模选择性蚀刻具有隔离区域和密集区域的含氧化硅层的方法。将所述蚀刻层放置在处理室中。将静电卡盘保持在介于60℃至120℃之间的温度下。提供包括多个蚀刻循环的蚀刻工艺，其中每个蚀刻循环包括沉积阶段和蚀刻阶段。所述沉积阶段包括：提供沉积阶段气体流到所述处理室内，所述沉积阶段气体包含含碳氟化合物或氢氟烃的气体；提供RF功率，其使所述沉积阶段气体形成等离子体；以及停止所述沉积阶段。所述蚀刻阶段包括：提供蚀刻阶段气体流到所述处理室中，所述蚀刻阶段气体是不含碳氟化合物和氢氟烃的，并且包含Ar和含氧气体；提供RF功率，其使所述蚀刻阶段气体形成等离子体；以及停止所述蚀刻阶段。本专利技术的这些特征和其它特征将在下面在本专利技术的详细描述中并结合以下附图进行更详细的描述。附图说明在附图中以示例而非限制的方式示出了本公开，并且附图中相同的附图标记表示相似的元件，其中：图1是一种实施方案的高阶流程图。图2是蚀刻沟槽的步骤的较详细的流程图。图3A-E是根据一种实施方案处理的叠层的示意性横截面图。图4是可以在一种实施方案中使用的等离子体处理室的示意图。图5是可以用于实施一种实施方案的计算机系统的示意图。具体实施方式现在将参考附图中所示的几个优选实施方案来详细描述本专利技术。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本专利技术的彻底理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本专利技术可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施。在其他情况下，未详细描述公知的工艺步骤和/或结构，以免不必要地使本专利技术不清楚。图1是一实施方案的高级流程图。在该实施方案中，在蚀刻层中在掩模下方形成鳍结构(步骤104)。提供循环的湿法和干法蚀刻工艺(步骤108)。湿法和干法蚀刻工艺的每个循环包括干法蚀刻工艺(步骤112)和湿法蚀刻工艺(步骤116)。可以进一步处理鳍结构。图2是提供干法蚀刻工艺(步骤112)的步骤的更详细的流程图。将蚀刻层置于等离子体处理室中(步骤204)。提供循环的干法蚀刻工艺(步骤208)。循环的干法蚀刻工艺的每个循环包括沉积阶段(步骤212)和蚀刻阶段(步骤216)。从等离子体处理室去除蚀刻层(步骤220)。实施例在本专利技术的优选实施方案中，在蚀刻层中在掩模下方形成鳍结构(步骤104)。图3A是叠层300的示意性横截面图，叠层300具有衬底304以及氧化硅蚀刻层308。在蚀刻层308中形成鳍结构312。在该示例中，鳍结构312由SiGe制成。硬掩模316围绕鳍结构312。在该示例中，硬掩模316由氮化硅(SiN)制成。在该示例中，一个或多个层可以设置在不同层之间。例如，氧化硅衬垫可以放置在鳍结构312和硬掩模316之间。氧化硅蚀刻层308具有密集区域320和隔离区域324。当蚀刻时，氧化硅蚀刻层308的密集区域320将比隔离区域324具有更高的深宽比，这可能导致不均匀的蚀刻。另外，在形成氧化硅蚀刻层308时，与隔离区域324相比，可以在密集区域320中使用不同的氧化硅材料。例如，隔离区域可以由常规旋涂氧化硅材料形成。然而，密集区域可以使用基于氧化硅的eHARP氧化物，其特别配制用于高深宽比填充工艺。氧化硅蚀刻层材料的差异可以进一步使密集区域320和隔离区域324之间的蚀刻速率有差异。提供循环的湿法和干法蚀刻工艺(步骤108)。湿法和干法蚀刻工艺的每个循环包括干法蚀刻工艺(步骤112)和湿法蚀刻工艺(步骤116)。图2是提供干法蚀刻工艺(步骤112)的步骤的更详细的流程图。将叠层放置在等离子体处理室中(步骤204)。图4是可以在一个实施方案中使用的等离子体处理室的示意图。在一个或多个实施方案中，等离子体处理系统400包括气体分配板406，其在处理室449内设置气体入口和静电吸盘(ESC)408，处理室449由室壁450包围。在处理室449内，衬底304位于ESC408的顶部。边缘环460放置在衬底304周围。ESC408可以提供来自ESC源448的偏置。气体源410通过分配板406连接到等离子体处理室449。在该实施方案中，气体源410包括CF4气体源412、C4F6气体源416和一个或多个另外的气体源418。每种气体源可以包括多个气体源。ESC温度控制器451连接到ESC408，并且提供对ESC408的温度控制。ESC温度控制器451或另一温度控制器也可用于控制边缘环460的温度。在该示例中，第一连接件413用于向内部加热器411供电以加热ESC408的内部区域，并且第二连接件414用于向外部加热器412供电以加热ESC408的外部区域。RF源430向下部电极434和上部电极提供RF功率，在该实施方案中，上部电极为气体分配板406。在优选的实施方案中，2MHz、60MHz和可选的27MHz功率源组成RF源430和ESC源448。在该实施方案中，针对每个频率提供一个发生器。在其他实施方案中，发生器可以在单独的RF源中，或者单独的RF发生器可以连接到不同的电极。例如，上部电极可以具有连接到不同RF源的内电极和外电极。在其他实施方案中可以使用RF源和电极的其它布置，例如在另一个实施方案中，上部电极可以接地。控制器435可控地连接到RF源430、ESC源448、排放泵420和蚀刻气体源410。这种等离子体处理室的一个示例是由LamResearchCorporation(Fremont，CA)制造的ExelanFlexTM蚀刻系统。处理室可以是CCP(电容耦合等离子体)反应器或ICP(感应耦合等离子体)反应器。图5是示出适用于实现在本专利技术的实施方案中使用的控制器435的计算机系统500的高级框图。计算机系统可以具有从集成电路、印刷电路板和小型手持设备到超大型计算机的许多物理形式。计算机系统500包括一个或多个处理器502，并且还可以包括电子显示设备504(用于显示图形、文本和其他数据)、主存储器506(例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相对于掩模选择性蚀刻具有隔离区域和密集区域的蚀刻层的方法，其包括：将所述蚀刻层放置在处理室中；提供包括多个蚀刻循环的蚀刻工艺，其中每个蚀刻循环包括：提供沉积阶段，其包括：提供沉积阶段气体流到所述处理室内，所述沉积阶段气体包含具有碳氟化合物或氢氟烃与氧的比率的含碳氟化合物或氢氟烃的气体和含氧气体；提供RF功率，其使所述沉积阶段气体形成等离子体；以及停止所述沉积阶段；并且提供蚀刻阶段，其包括：提供蚀刻阶段气体流到所述处理室中，所述蚀刻阶段气体包含具有比所述沉积阶段气体的所述碳氟化合物或氢氟烃与氧的比率低的碳氟化合物或氢氟烃与氧的比率的含碳氟化合物或氢氟烃的气体和含氧气体；提供RF功率，其使所述蚀刻阶段气体形成等离子体；以及停止所述蚀刻阶段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.11 US 15/290,8001.一种相对于掩模选择性蚀刻具有隔离区域和密集区域的蚀刻层的方法，其包括：将所述蚀刻层放置在处理室中；提供包括多个蚀刻循环的蚀刻工艺，其中每个蚀刻循环包括：提供沉积阶段，其包括：提供沉积阶段气体流到所述处理室内，所述沉积阶段气体包含具有碳氟化合物或氢氟烃与氧的比率的含碳氟化合物或氢氟烃的气体和含氧气体；提供RF功率，其使所述沉积阶段气体形成等离子体；以及停止所述沉积阶段；并且提供蚀刻阶段，其包括：提供蚀刻阶段气体流到所述处理室中，所述蚀刻阶段气体包含具有比所述沉积阶段气体的所述碳氟化合物或氢氟烃与氧的比率低的碳氟化合物或氢氟烃与氧的比率的含碳氟化合物或氢氟烃的气体和含氧气体；提供RF功率，其使所述蚀刻阶段气体形成等离子体；以及停止所述蚀刻阶段。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述蚀刻阶段期间提供比在所述沉积阶段期间提供的偏置高的偏置。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻阶段气体包含CF4、C4F6、O2或Ar中的至少一种，并且其中所述沉积阶段气体至少包含C4F6和含氧气体。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻层包含氧化硅。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述掩模包含氮化硅。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻部分地蚀刻所述蚀刻层到目标深度。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻工艺相对于所述蚀刻层选择性地在所述掩模上沉积聚合物。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻阶段还包括提供RF频率小于10MHz的偏置RF功率，其中所述沉积阶段不具有RF频率小于10MHz的RF偏置RF功率。9.根据权利要求1所述的方法，其还包括提供湿法工艺以...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿达什·巴萨瓦林加帕，王彭，巴斯卡·纳加布海拉瓦，迈克尔·葛斯，普拉帕格拉·卡帕拉达苏，伦道夫·科纳尔，斯蒂芬·施米茨，菲尔·弗里德尔，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US