本发明专利技术涉及选择性蚀刻和形成二氟化氙。尤其涉及用于从二氧化硅、氮化硅、镍、铝、TiNi合金、光致抗蚀剂、磷硅酸盐玻璃、硼磷硅酸盐玻璃、聚酰亚胺、金、铜、铂、铬、氧化铝、碳化硅和其混合物选择性除去下述材料的工艺，比如：硅、钼、钨、钛、锆、铪、钒、钽、铌、硼、磷、锗、砷和其混合物。该工艺与下列重要应用相关，即用于半导体沉积腔室和半导体工具、微电动机械系统(MEMS)中的器件、以及离子注入系统的清洁或蚀刻工艺。本发明专利技术也提供通过将Xe与含氟化学品反应而形成XeF2的方法，其中，所述含氟化学品选自F2、NF3、C2F6、CF4、C3F8、SF6、从上游等离子发生器产生的含F原子的等离子体和它们的混合物。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及选择性蚀刻和二氟化氙的形成。
技术介绍
在电子工业中已开发出各种沉积技术，其中将选定材料沉积于目标基材上以制造电子元件比如半导体。一种沉积工艺是化学气相沉积(CVD)，其中气体反应剂被导入至经加热的加工腔室(chamber)中得到被沉积于期望基材上的膜。CVD的一个亚型被称作等离子体增强CVD(PECVD)，其中等离子体在CVD加工腔室中建立。通常，所有沉积方法均造成膜和颗粒材料累积在不同于目标基材的表面上，S卩，沉积材料也聚集在沉积工艺中使用的壁、工具表面、基座(susceptor)和其它设备上。任何聚集在壁、工具表面、基座和其它设备上的材料、膜等均被认为是污染物，并可能导致电子产品兀件中的缺陷。普遍认同沉积腔室、工具和设备必须定期地清洁以除去不需要的污染性沉积材料。通常优选的清洁沉积腔室、工具和设备的方法包括使用全氟化的化合物(PFC)，例如 C2F6、CF4、C3F8、SF6和NF3来作为蚀刻剂清洁剂。在这些清洁操作中，正常由过程气体携带的化学活性氟物种(species)将不需要的污染性残渣转化为挥发性产物。然后，挥发性产物被过程气体吹扫出反应器。离子注入用在集成电路制造中以精确地将控制量的掺杂剂杂质导入至半导体晶片中，并且其是微电子/半导体生产中的重要工艺。在理想情形中，所有原料分子会被电离并提取，但实际上却发生一定量原料的分解，这造成在离子源区域内的表面上的、或者离子注入工具的部件，比如低压绝缘子和高压元件上的沉积和污染。已知的污染残渣是硅、 硼、磷、锗或砷。将成为离子注入领域的重要进步的是，提供用于有效地、选择性除去在注入过程中沉积于注入机(implanter)各处，特别是离子源区域内的不需要残渣的原位清洁工艺。该原位清洁会增强工作人员安全并有助于注入设备的稳定、连续操作。将气相反应性卤化物组合物，例如XeF2、NF3> F2, XeF6, SF6, C2F6, IFs或IF7导入至被污染的部件以充足的时间并在充分的条件下以从元件至少部分地除去残渣，并且以下述方式进行，即，相对于构建离子注入机的元件的材料选择性地除去残渣。在微型电动机械系统(MEMS)中，形成牺牲层(通常具有非晶硅)和保护层的混合物，由此形成器件结构层。选择性地除去该牺牲材料是用于结构释放蚀刻(release etching)工艺的关键步骤，其中需要各向同性地除去数微米的牺牲材料而不损害其它的结构。已了解的是该蚀刻工艺是不蚀刻保护层的选择性蚀刻工艺。在MEMS中使用的典型牺牲材料为硅、钥、钨、钛、锆、铪、钒、钽、铌。曲型保护材料是镍、铝、光致抗蚀剂、氧化硅、氮化硅。为了有效地除去牺牲材料，释放蚀刻使用蚀刻剂气体，其能够进行牺牲层的自发性化学蚀刻，优选为除去牺牲层的各向同性蚀刻。因为二氟化氙的各向同性蚀刻效果强，故使用二氟化氣(XeF2)作为横向蚀刻工艺(lateral etching process)的蚀刻剂。然而，二氟化氙昂贵，且是难以处理的材料。二氟化氙与空气、光或水蒸气(湿气) 接触而不稳定。所有的氟化氙都必须防止接触湿气、光和空气以避免形成三氧化氙和氟化氢。三氧化氙是危险的爆炸性无色、非挥发性固体。氟化氢不仅危险而且还降低蚀刻效率。此外，二氟化氙是具有低蒸气压的固体，这使得难以将二氟化氙运送至加工腔室。以下参考文献举例说明了用于如下的方法半导体生产中的膜沉积，以及沉积腔室、工具和设备的清洁，和基材的蚀刻、MEMS中牺牲层的蚀刻，和微电子器件制造中所用离子注入系统中的离子源区域的清洁US 5，421，957公开了用于低温清洁冷壁CVD腔室的工艺。该工艺在无湿气条件下原位进行。各种材料比如外延硅、多晶硅、氮化硅、氧化硅和耐火金属、钛、钨和它们的硅化物的膜的清洁使用蚀刻剂气体例如三氟化氮、三氟化氯、六氟化硫和四氟化碳来实现。US 6，051, 052公开了在离子增强等离子体中使用氟化合物例如NF3和C2F6作为蚀刻剂的导体材料的各向异性蚀刻。所述蚀刻剂由含氟化学制品和选自He、Ar、Xe和Kr的稀有气体组成。试验基材包括与基材连接的集成电路。在一个实施方案中，将钛层形成在绝缘层上并与鹤插塞(tungsten plug)接触。然后,将招-铜合金层形成在该钛层之上,并在其上形成氮化钛层。US 2003/0047691公开了利用电子束加工来蚀刻或沉积材料或者修补在光刻掩模 (lithography mask)中的缺陷。在一个实施方案中，二氟化氣通过电子束激活以蚀刻鹤和氮化钽。GB 2，183，204A公开了利用NF3来原位清洁CVD沉积硬件、船、管和石英器皿以及半导体晶片。将NF3导入至超过350°C的经加热反应器足够的时间以除去氮化硅、多晶硅、 硅化钛、硅化钨、耐火金属和硅化物。Holt, J. R.等，Comparison of the Interactions of XeF2and F2With Si (100) (2X I), J. Phys. Chem. B 2002，106，8399-8406 公开了在 250K 时 XeF2 与 Si (100) (2X1)的相互作用，并提供了与F2的比较。发现XeF2在室温下快速并各向同性地与Si反应。Chang,F. I. ,Gas-Phase Silicon Micromachining With Xenon Difluoride,SPIE Vol. 2641/117-127公开了利用XeF2作为气相、室温、各向同性的硅蚀刻剂，并且指出其对用于微电动机械系统的许多材料比如铝、光致抗蚀剂和二氧化硅具有高选择性。其还在119 页指出，在硅基材上形成图案时，XeF2具有对二氧化硅以及铜、金、钛-镍合金和丙烯酸类 (acrylic)的大于1000 I的选择性。Isaac, ff. C.等，Gas Phase Pulse Etching of Silicon For MEMS With Xenon Difluoride, 1999IEEE，1637-1642公开了利用XeF2作为用于硅的各向同性气相蚀刻剂。报道了 XeFjf集成电路制造中的许多金属、电介质和聚合物具有高选择性。该作者也在1637 页指出，XeF2F蚀刻铝、铬、氮化钛、钨、二氧化硅和碳化硅。还观测到了分别对于钥硅；以及钛硅的显著蚀刻。Winters 等，The Etching of Silicon With XeF2Vapor, Appl. Phys. Lett. 34 (I) 1979年I月I日，70-73公开了利用CF4的氟烃等离子体诱导离解中产生的F 原子和CF3基团来蚀刻固体硅以制造挥发性SiF4物种。该论文诉诸于利用XeF2以在300K 在I. 4X 10_2托下蚀刻硅。其它实验显示XeF2也快速地蚀刻钥、钛和或许钨。Si02、Si3N4和 SiC的蚀刻使用XeF2并不有效，但在电子或离子轰击的存在下蚀刻却有效。故作者断定这些材料的蚀刻不仅需要F原子而且还需要辐射或高温。US 6870654和US 7078293两者均公开了结构释放蚀刻工艺，其通过使用具有氟基团或氯基团的蚀刻剂来代替二氟化氙，避免了因使用二氟化氙而造成的困难。然而，蚀刻效果不如使用二氟化氙时有效。因此，U本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴定军，E·J·小卡瓦基，A·马利卡朱南，A·D·约翰逊，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：
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