热原子层蚀刻工艺制造技术

本发明专利技术公开了热原子层蚀刻工艺。在一些实施例中，该方法包括至少一个蚀刻循环，其中所述基材交替且序贯地暴露于第一气相卤化物反应物和第二气相卤化物反应物。在一些实施例中，第一反应物可包含有机卤化物化合物。在热ALE循环期间，基材不与等离子体反应物接触。基材不与等离子体反应物接触。基材不与等离子体反应物接触。

【技术实现步骤摘要】
热原子层蚀刻工艺
[0001]本申请为分案申请，原申请的申请日是2017年12月7日、申请号是201780075642.X、专利技术名称为“热原子层蚀刻工艺”。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本专利申请要求于2016年12月9日提交的美国临时申请号62/432,318、于2017年1月24日提交的美国临时申请号62/449,945、于2017年2月7日提交的美国临时申请号62/455,989、以及于2017年4月13日提交的美国临时申请号62/485,330的优先权。


[0004]本专利申请涉及蚀刻工艺，更具体而言涉及使用序贯反应的热原子层蚀刻工艺。

技术介绍

[0005]气相沉积工艺例如原子层沉积(ALD)是众所周知的。ALD工艺通常利用气相反应物的交替和序贯脉冲，以受控和高度保形的方式沉积直至单层材料。通过ALD沉积的薄膜被用于各种各样的应用例如形成集成电路中。材料的受控去除也是高度期望的。与ALD相比，原子层蚀刻(ALE)在每个反应循环中利用气相反应物的序贯脉冲，以从基材中去除材料。典型的ALE工艺利用第一反应物在基材表面上形成第一物种，所述第一物种然后由从等离子体生成的第二被激发物种去除。

技术实现思路

[0006]在一些实施例中，基材上的膜通过包括一个或多个蚀刻循环的化学原子层蚀刻工艺在反应室中进行蚀刻。每个蚀刻循环包括将基材暴露于第一气相卤化物反应物例如非金属卤化物反应物，以在基材表面上形成被吸附物种，随后将基材暴露于第二气相反应物，其中所述第二气相反应物将被吸附物种转换成挥发性物种，所述挥发性物种包含来自待蚀刻的表面的一个或多个原子。以这种方式，至少一些材料在每个蚀刻循环中从膜中去除。
[0007]在一些实施例中，第一气相卤化物反应物例如非金属卤化物反应物包含第一卤化物配体，并且第二气相反应物包含第二卤化物配体。在一些实施例中，在蚀刻循环期间基材不与等离子体反应物接触。在一些实施例中，蚀刻循环重复两次或更多次。在一些实施例中，第一气相卤化物反应物可包含金属。
[0008]在一些实施例中，挥发性加合物包含杂氮三环化合物。在一些实施例中，杂氮三环化合物由三(2
‑
氨基乙基)胺或三乙醇胺形成。
[0009]在一些实施例中，所述膜包含W、TiN、TiO2、TaN、SiN、SiO
X
、AlO
x
、AlO2、Al2O3、ZrO
x
、ZrO2、WO3、SiOCN、SiOC、SiCN、AlN和HfO2中的至少一种。
[0010]在一些实施例中，待蚀刻的表面包含金属氮化物例如TiN或TaN，并且第二气相反应物包含路易斯酸。
[0011]在一些实施例中，第一气相卤化物反应物包含金属卤化物。在一些实施例中，金属包含Nb、Ta、Mo、Sn、V、Re、W或者第5族或第6族过渡金属。在一些实施例中，第一气相卤化物
反应物包含Sb或Te。在一些实施例中，卤化物包含氯化物、氟化物、溴化物或碘化物。在一些实施例中，第一气相卤化物反应物包含NbF5。
[0012]在一些实施例中，第一气相卤化物反应物不包含金属。在一些实施例中，第一气相卤化物反应物包含有机卤化物化合物。在一些实施例中，第一气相卤化物反应物包含含有有机配体的卤代烷、酰卤、磺酰卤、硫酰卤(sulfenyl halide)、硒酰卤(selenyl halide)或卤化硼。
[0013]在一些实施例中，第一气相卤化物反应物包含氟磺酸、三氟甲磺酸、三氟甲基磺酸三氟甲酯、或1
‑
氯2
‑
(五氟磺酰氧基)乙烷(1
‑
chloro 2
‑
(pentafluorosulfuranyloxy)ethane)。
[0014]在一些实施例中，第一气相反应物包含氯磺酰异氰酸酯或N,N
‑
二甲基氨磺酰氯。
[0015]在一些实施例中，第一气相反应物包含硼、氢和卤化物。在一些实施例中，第二气相卤化物反应物包含磷、氧和卤化物。在一些实施例中，第一气相卤化物反应物包含锑和卤化物。
[0016]在一些实施例中，第一气相卤化物反应物包含一个或多个CF3基团。
[0017]在一些实施例中，第一气相卤化物反应物可包含环状化合物如环己烷二烯(chd)、环戊二烯等。在一些实施例中，第一反应物可包含α,β
‑
不饱和羰基化合物，例如烯酮如甲基乙烯基酮等。
[0018]在一些实施例中，第二气相反应物包含路易斯碱。在一些实施例中，路易斯碱包含吡啶、四氢呋喃(thf)、DMSO、四氢噻吩、吡咯、咪唑、噻嗪或吖嗪例如吡嗪。在一些实施例中，第二气相反应物包含二胺或二硫酮。在一些实施例中，第二气相反应物包含杂环反应性化合物。在一些实施例中，杂环化合物包含硫代碳酸酯、噻二唑或二噁烷。
[0019]在一些实施例中，第二气相反应物包含平面化合物例如BCl3、BF3或AlCl3。在一些实施例中，第二气相反应物包含卤化物。在一些实施例中，第二气相反应物包含多于两种卤化物。
[0020]在一些实施例中，第二气相反应物包含SO3、异硫氰酸烷基酯例如CH3NCS、氯腈、COS或CS2。
[0021]在一些实施例中，第二气相反应物能够与已吸附到基材表面的金属原子形成配位键。
[0022]在一些实施例中，第二气相卤化物反应物不包含金属。在一些实施例中，第二气相卤化物反应物是基于碳的卤化物。在一些实施例中，基于碳的卤化物包含CCl4或CBr4。
[0023]在一些实施例中，蚀刻循环包括将基材暴露于第一气相反应物，随后将基材暴露于第二气相反应物，其中在蚀刻循环期间基材不与等离子体反应物接触。在一些实施例中，第一气相反应物包含CSe2。在一些实施例中，第一气相反应物包含具有S＝R＝S结构的化合物，其中R可为碳或任何烃，例如C2
‑
C8。在一些实施例中，第一气相反应物包含CS2。在一些实施例中，CS2参与蚀刻剂的原位形成。在一些实施例中，第二气相反应物包含TEA或TMA。
[0024]在一些实施例中，用于在反应室中的基材上蚀刻薄膜的方法包括将基材序贯暴露于气相卤化物反应物，其中所述气相卤化物反应物不是包含氢的烷基卤化物，并且其中所述方法不是自限性的。
[0025]在一些实施例中，在蚀刻循环期间基材的温度为300℃至500℃。
[0026]在一些实施例中，用于在基材表面上蚀刻膜的方法包括将基材表面暴露于包含第一卤化物配体的第一气相卤化物反应物，以在基材表面上形成第一反应物物种，其中所述第一气相卤化物反应物不包含氢。随后可将基材暴露于包含第二卤化物配体的第二气相卤化物反应物，使得第二气相卤化物反应物将第一反应物物种转换为气相反应产物，其中所述第二气相卤化物反应物不包含氢。在一些实施例中，第一反应物物种的形成和/或第二气相卤化物反应物转换为气相反应产物不是自限性的。在一些实施例中，在蚀刻循环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在反应室中的基材上蚀刻膜的方法，所述方法包括一个或多个蚀刻循环，每个循环包括：将所述基材暴露于气相卤化物反应物；和去除过量气相卤化物反应物，其中所述气相卤化物反应物包括至少一种卤化物配体，其中所述基材在所述蚀刻循环期间不与等离子体反应物接触，和其中每个蚀刻循环从所述膜去除材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基材在所述蚀刻循环期间不与HF接触。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述膜包括一种或多种金属。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述膜包括金属氧化物或金属氮化物。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述膜包括Si或Ge。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述膜包括TiN、TiO2、TaN、AlO2、Al2O3、ZrO2、AlN、Si、Cu、Co、CuO
x
、CoO
x
、Mo、MoO
x
、Ru、RuO
x
或HfO2。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述气相卤化物反应物包含非金属卤化物。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述气相卤化物反应物包含金属卤氧化物。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述气相卤化物反应物包含卤氧化物。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述气相卤化物反应物包含半金属卤化物。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述气相卤化物反应物包含酰卤。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述气相卤化物反应物包含氮、氧和卤化物。13.一种通过化学原子层蚀刻在反应室中的基材上蚀刻膜的方法，所述方法包括多个蚀刻循环，每个循环包括：将所述基材暴露于第一气相非金属氧卤化物反应物；和从所述反应室去除过量的第一气相非金属氧卤化物反应物和副产物，其中所述基材在所述蚀刻循环期间不与等离子体反应物接触。14.一种通过化学原子层蚀刻在基材上蚀刻膜的方法，所述方法包括多个蚀刻循环，每个循环包括：将所述基材暴露于第一气相非金属氧卤化物反应物...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：ASMIP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：