[發明專利]在等離子體處理系統中優化抗蝕能力的方法和裝置

無效

• 申請號: 200580027666.5
• 申請日: 2005-06-14
• 公開（公告）號: CN101263092A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 山口葉子;喬治·斯托亞科維奇;艾倫·米勒
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: C03C25/68
• 分類號: C03C25/68;C23F1/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 余剛;尚志峰

技術領域

總的來說，本發明涉及一種基板制造技術，具體地，涉及在等離子體處理系統中優化抗蝕能力的方法和裝置。

背景技術

在諸如使用在平板顯示器制造中的基板(例如半導體基板或玻璃面板)的處理中，經常使用等離子體。例如，作為基板處理的一部分，將基板分成多個管芯(die)或矩形區域，每個管芯或矩形區域都將成為集成電路。接著，通過一系列步驟處理基板，其中，選擇性地去除(蝕刻)以及沉積材料。隨后，由于目標柵極長度的每個納米偏離都可直接轉化為這些器件的運行速率，所以大約若干納米的晶體管柵極臨界尺寸(CD)的控制的優先級最高。

在基板上形成一組柵極的示例性等離子體處理中，p型外延層通常通過化學汽相沉積設置在硅基板上。隨后可在外延層上方沉積氮化物層，隨后根據特定圖案掩蓋并蝕刻，在外延層上留下暴露區域(即，不再被氮化物層覆蓋的區域)。隨后，這些暴露區域在遭受擴散或離子注入之前可再次被特定圖案掩蓋，以接收形成n阱的諸如磷的摻雜劑。

隨后，選擇性地去除硬化的乳劑區域，使得底層成分暴露。隨后，將基板放置在基板支撐結構上的等離子體處理室中，該基板支撐結構(稱為卡盤或底座)包括單極電極或雙極電極。隨后，適當的蝕刻劑源流入室中并被撞擊，以形成等離子體，從而蝕刻基板的暴露區域。

隨后，可熱生長二氧化硅，以形成將n阱與電路的其它部分隔離的場氧化物。之后可為另一掩蓋/氧化循環，以在n阱上方生長柵極氧化物層，稍后用于p溝道MOS晶體管。該柵極氧化物層將作為這些晶體管中每一個的溝道和柵極之間的隔離物。之后可跟隨另一掩蓋和擴散/注入循環，以調節外延層其它部分上的閾值電壓，稍后用于n溝道晶體管。

隨后，可完成在晶片上方沉積多晶硅，然后進行掩蓋/蝕刻循環，以去除不想要的多晶硅區域，其在p溝道晶體管的柵極氧化物上方限定多晶硅柵極。此時，通過在正確的位置將氧化物刻除，在n阱上形成用于源極和漏極驅入(drive-in)的開口。

之后可以進行另一輪掩蓋/注入循環，此次將硼摻雜劑摻入n阱的新開口中，形成p型源極和漏極。隨后，可進行掩蓋/注入循環，以在p型外延層中形成n溝道晶體管的n型源極和漏極。

然而，使用當前的等離子體處理技術(其中，亞微米過孔接觸和溝槽具有高縱橫比)很難滿足對基板上高電路密度逐漸增加的需求。具體地，很難形成相對較深的柵極蝕刻，特別是當柵極深度小于光刻工藝的照明波長。在一種通用方法中，使用化學主蝕刻工藝(chemically?dominant?etch?process)連續修整光刻膠掩模。即，形成掩模，其中，當與期望結果(即，預蝕刻CD)相比時，特征CD過大。當縱向(即，垂直于基板)蝕刻底層基板溝槽時，還橫向(即，平行于基板)蝕刻或修整光刻膠柱，以形成最終的期望柵極CD。

通常，對于光刻工藝(即，對比度、分辨率、內嵌粗糙度(in-lineroughness)等)和集成工藝(蝕刻選擇性、化學穩定性、灰化選擇性等)，必須優化光刻膠。傾向于對集成問題(例如，化學主蝕刻)敏感的這些類型的光刻膠通常被稱為“軟的(soft)”。

尤其在亞100nm的光刻環境中，很難通過軟光刻膠控制CD。即，光刻膠必須足夠薄以避免光刻膠柱的毀壞，并且必須足夠厚以符合被蝕刻層的期望蝕刻選擇性。然而，如果光刻膠柱的高度相比于其寬度不相稱(即，高度與寬度比大于4)，則蝕刻工藝可能破壞柱，從而改變基板的電特性和功能特性，并且直接影響基板的性能和產量。

例如，由于蝕刻軟蝕刻膠，所以可形成擺動狀或波紋狀圖案，潛在地引起條紋、錯誤微負載(false?micro-loading)、以及隨機的蝕刻停止。以常規特征的形狀而言，條紋是不規則的，其在掩模上形成額外的暴露區域。由于蝕刻劑去除了不想要的基板材料，所以可以改變晶片結果的電特性和功能特性。例如，一種效果可為柱表面粗糙度的增加。同樣地，如果一組光刻膠擺動基本上集中，則形成的掩模圖案可部分地或完全地阻止去除期望基板材料。

當基板的制品留在柱溝槽底部上時，產生錯誤微負載，形成物理上不均勻的底面。當在蝕刻工藝期間通過蝕刻氣體有效防止柱入口時，產生隨機的蝕刻停止。在一些情況下，其中，柱的高度與薄度不相稱(即，高度與寬度比大于4)，可能意外地去除或剝去光刻膠柱的整個薄片。此外，通過在橫向蝕刻速率與縱向蝕刻速率不同時所產生的不均勻壓力，可使光刻膠柱褶皺、彎曲、或扭曲。