使用氟及金属卤化物来蚀刻金属氧化物制造技术

本公开内容的实施例提供用于蚀刻氧化物材料的多种方法。本公开内容的一些实施例提供优先于其他材料而选择性蚀刻氧化物材料的方法。在一些实施例中，本公开内容的方法是通过原子层蚀刻(ALE)执行。在一些实施例中，本公开内容的方法是在包括镍腔室材料的处理腔室内执行。执行。执行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用氟及金属卤化物来蚀刻金属氧化物


[0001]本公开内容的实施例总的来说涉及用于金属氧化物的选择性原子层蚀刻的方法，所述方法使用氟和金属卤化物源。具体而言，本公开内容的一些实施例涉及通过氟化及以金属卤化物移除而进行金属氧化物的选择性原子层蚀刻的方法。本公开内容的一些实施例提供用于HF的替代氟源，从制造的观点而言HF可为非期望的。

技术介绍

[0002]随着半导体元件在设计及材料成分的复杂性方面持续增加，对于半导体元件的持续规模缩放和改良而言，材料的选择性移除已变得相当关键。
[0003]选择性原子层蚀刻(ALE)已形成为运用了自我限制的表面反应的精确蚀刻方法。金属氧化物(MO
x
)的选择性ALE对于许多半导体技术而言特别地重要，但是可能由于这些氧化物材料的固有稳定性而难以完成。一种这样的示例是，在高k金属栅极构造的凹部蚀刻期间选择性移除HfO2。
[0004]对于半导体制造中的持续微型化和最佳化而言，选择性移除金属氧化物和氮化物是相当关键的。虽然存在某些蚀刻工艺，但这些工艺并非选择性，或是依赖HF作为氟源。HF有毒，并在制造期间会招致处置的问题。期望有避免这些顾虑的用于金属氧化物蚀刻的替代氟源以用于蚀刻工艺的广泛采用上。
[0005]因此，需要用于选择性移除金属氧化物和金属氮化物的新型氟和金属卤化物源。

技术实现思路

[0006]本公开内容的一个或多个实施例涉及一种蚀刻工艺，所述蚀刻工艺包括将上面有氧化物层的基板表面暴露于氟化剂，以将所述氧化物层的一部分转化成氟化物层。将所述氟化物层暴露于卤化物蚀刻剂以移除所述氟化物层。
[0007]本公开内容的另外的实施例涉及一种蚀刻工艺，所述蚀刻工艺包括将上面有氢氧化物层的基板表面暴露于氟化剂以形成氟化物层。将所述氟化物层暴露于卤化物蚀刻剂以移除所述氟化物层。
[0008]本公开内容的其他实施例涉及一种蚀刻工艺，所述蚀刻工艺包括在包括镍腔室材料的工艺腔室中将具有氧化物层和第二材料的基板表面暴露于氟化剂，以选择性地将所述氧化物层的一部分转化为氟化物层。所述第二材料包括下述一者或多者：TiN、SiN、TaN、SiO、AlO、LaO、碳、硅或上述材料的组合。将所述氟化物层暴露于卤化物蚀刻剂，以移除所述氟化物层。
附图说明
[0009]为了能够详细理解本公开内容的上述特征的方式，可通过参考其中一些于附图中示出的实施例而对在上文中简要总结的本公开内容进行更详细的描述。然而，应注意附图仅示出本公开内容的典型实施例，并且因此不应被认为是对本公开内容的范围的限制，因
为本公开内容可容许其他等效的实施例。
[0010]图1是根据本公开内容的一个或多个实施例的示例性方法的流程图；
[0011]图2是根据本公开内容的一个或多个实施例的示例性方法的流程图；
[0012]图3是根据本公开内容的一个或多个实施例的示例性方法的流程图；并且
[0013]图4A至图4E是根据本公开内容的一个或多个实施例的在处理期间的示例性基板的剖面图。
具体实施方式
[0014]在描述本公开内容的数个示例性实施例之前，应理解，本公开内容不限于下文描述中所提出的构造或工艺步骤的细节。本公开内容能够有其他实施例并且能够以各种方式实践或执行。
[0015]如在此说明书和所附的权利要求中所用，术语“基板(substrate)”是指上面有工艺作用的表面或者是表面的一部分。本领域技术人员也会理解，除非上下文另外明确地指出，否则对基板的引用也能够仅指基板的一部分。另外，对从基板蚀刻或于基板上沉积的引用能意指，裸基板和上面沉积或形成有一个或多个膜或特征的基板两者。
[0016]如本文所用，“基板”是指在制造工艺期间在上面执行膜处理的任何基板或基板上所形成的材料表面。例如，上面能够执行处理的基板表面包括诸如下述的材料：硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(SOI)、碳掺杂氧化硅、非晶硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石、及其他任何材料，诸如金属、金属氮化物、金属合金、和其他导电材料，视应用而定。基板包括(但不限于)半导体晶片。可将基板暴露于预处理工艺，以研磨、蚀刻、还原、氧化、羟基化、退火、UV固化、电子束固化和/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的表面上进行膜处理之外，在本公开内容中，所公开的任何膜处理步骤也可以在形成于基板上的下层(underlayer)上进行，如下文更详细公开，且希望术语“基板表面”包括上下文指示的下层。因此，举例而言，在已从基板表面移除膜/层或部分膜/层的情况下，新暴露的膜、层、或基板的暴露表面成为基板表面。
[0017]如在此说明书和所附权利要求中所用，术语“前驱物”、“反应物”、“反应气体”等术语可互换使用，以指代能与基板表面反应的任何气态物质。
[0018]“原子层蚀刻”(ALE)或“循环蚀刻”是原子层沉积的变化形式，其中从基板移除了表面层。如本文所用，ALE是指依序地将两种或更多种反应性化合物暴露，以蚀刻基板表面上的材料层。基板或基板的一部分分开暴露至两种或更多种反应性化合物，所述反应性化合物被引入处理腔室的反应区中。
[0019]在时域(time
‑
domain)ALE工艺中，暴露于每一反应性化合物是以时间延迟(time delay)分开，以使每一化合物得以在基板表面上附着和/或反应，然后从处理腔室中净化。这些反应性化合物称为依序地暴露于基板。
[0020]在时域ALE工艺的一个方面中，将第一反应气体(即，第一反应物或化合物A)脉冲供应至反应区中，然后是第一时间延迟。接着，将第二反应物或化合物B脉冲供应至反应区中，然后是第二延迟。在每一时间延迟期间，将诸如氩气之类的净化气体引入处理腔室中以净化反应区，或若以其他方式从反应区移除任何残留的反应性化合物或反应副产物。替代地，净化气体可以在整个蚀刻工艺中连续地流动，使得在反应性化合物的脉冲之间的时间
延迟期间仅有净化气体流动。或者，脉冲供应反应性化合物，直到从基板表面移除期望的膜或膜厚度为止。
[0021]将化合物A、净化气体、化合物B、和净化气体脉冲供应的ALE工艺称作循环(cycle)。循环能够从化合物A或化合物B开始，并持续所述循环的相应顺序，直到移除预定的厚度为止。
[0022]在空间ALE工艺中，基板表面(或基板表面上的材料)的不同部分同时暴露于两种或更多种反应性化合物，使得基板上的任何给定点实质上不同时暴露于超过一种的反应性化合物。如在此方面所用，如本领域技术人员所理解，术语“实质上(substantially)”是指，由于扩散而基板的一小部分可能会同时暴露于多种反应性气体的可能性，并且，所述同时的暴露是非所要的。
[0023]在空间ALE工艺的一实施例中，第一反应性气体和第二反应性气体同时输送至反应区，但被惰性气体帘幕和/或真空帘幕分开。基板相对于气体输送设备移动，而使得基板上的任何给定点暴露于第一反应气体和第二反应气体。
[0024]本公开内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种蚀刻工艺，包括：将基板表面暴露于氟化剂以形成氟化物层，所述基板表面上具有氧化物层；以及将所述氟化物层暴露于卤化物蚀刻剂以移除所述氟化物层。2.如权利要求1所述的蚀刻工艺，其中所述氧化物层包括下述项中的一者或多者：铪、钨、钼或钛。3.如权利要求2所述的蚀刻工艺，其中所述金属氧化物基本上由氧化铪组成。4.如权利要求1所述的蚀刻工艺，其中所述氟化剂包括下述项中的一者或多者：HF；NF3；具有通式C
x
H
y
F
z
的有机氟化物，其中x为1至16，y为0至33，且z为1至34；具有通式C
x
H
y
O
w
F
z
的有机氧氟化物，其中x为1至16，y为0至33，w为1至8，且z为1至34；金属氟化物；上述物质的组合；或上述物质的等离子体。5.如权利要求1所述的蚀刻工艺，其中所述卤化物蚀刻剂包括化合物，所述化合物具有通式EX3，其中E包括铝(Al)或硼(B)中的一者或多者，且X包括Cl、Br或I中的一者或多者。6.如权利要求1所述的蚀刻工艺，其中所述卤化物蚀刻剂包括化合物，所述化合物具有通式MX
y
，其中M包括钛(Ti)、锡(Sn)、钼(Mo)、钨(W)或铌(Nb)中的一者或多者，且X包括Cl、Br或I中的一者或多者。7.如权利要求1所述的蚀刻工艺，进一步包括：重复暴露于所述氟化剂以及所述卤化物蚀刻剂，以移除预定厚度的所述氧化物层。8.如权利要求1所述的蚀刻工艺，其中所述氟化剂与氢气(H2)共流，且所述氟化物层具有范围为约10埃至约15埃的厚度。9.如权利要求8所述的蚀刻工艺，其中所述氟化物层是在包括镍腔室材料的工艺腔室中形成。10.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：