[發明專利]脈沖超高縱橫比電介質蝕刻

有效

• 申請號: 200880004180.3
• 申請日: 2008-02-04
• 公開（公告）號: CN101606232A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 池貞浩;埃里克·A·埃德爾伯格
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065;H01L21/768
• 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;吳孟秋

背景技術

本發明涉及半導體器件的制造。更具體地，本發明涉及 使用超高縱橫比特征的半導體器件的制造。

等離子蝕刻工藝通常用于半導體器件的制造。通常，光 刻膠材料在待蝕刻晶片的表面上形成特征圖案，然后通過將該晶片 暴露于特定類型的蝕刻氣體而將特征蝕刻進該晶片。在等離子蝕刻 中所面臨的一個挑戰是需要不斷增加縱橫比以滿足設計要求，尤其 是對于超高密度結構。當在半導體晶片上蝕刻特征時，所蝕刻的特 征的縱橫比定義為特征的深度與特征的關鍵尺寸(CD)的比。由于 將更多的特征封裝在單片晶片上以產生更高密度的結構，所以每個 單獨特征的CD必須減小，同時特征的深度保持不變。因此，每個單 獨特征的縱橫比隨著器件特征縮減而增加。

所發現的一個困難是在蝕刻期間改變橢圓率(ellipse ratio)。 發明內容

為了實現前述和按照本發明的目的，提供一種在蝕刻室 中穿過碳基掩模選擇性蝕刻超高縱橫比特征介電層的方法。提供蝕 刻氣體流(包括含氟碳化合物分子和含氧分子)至該蝕刻室。提供 脈沖偏置RF信號。提供激勵RF信號以將該蝕刻氣體轉換為等離子。

本發明的另一方面，提供一種在蝕刻室中穿過碳基掩模 選擇性蝕刻超高縱橫比特征介電層的方法。提供蝕刻氣體流(包括 含氟碳化合物分子和含氧分子)至該蝕刻室。提供脈沖偏置RF信號。 提供激勵RF信號以將該蝕刻氣體轉換為等離子。

本發明的另一方面，提供一種用于在碳基掩模下方的蝕 刻層中蝕刻UHAR特征的設備。等離子處理室，包括形成等離子處 理室外殼的室壁，在該等離子處理室外殼內支撐基片的基片支撐 件，調節該等離子處理室外殼內壓強的壓強調節器，至少一個提供 功率至該等離子處理室外殼用以維持等離子的電極，RF偏置源，其 提供RF頻率在1kHz和10MHZ之間的信號，脈沖發生裝置，其能夠 脈沖化該RF偏置源并連接到該RF偏置源，第一RF激勵源，其提供 RF頻率在1MHz和5MHz之間的信號，第二RF激勵源，其提供RF頻 率在10MHz和40MHz之間信號，用以將氣體提供進該等離子處理室 外殼的氣體入口，和用以從該等離子處理室外殼排出氣體的氣體出 口。氣源，與該氣體入口流動連通，包括氧氣源和氟碳聚合物氣源。 控制器以可控制的方式連接到該氣源、該RF偏置源、該第一RF激 勵源和該第二RF激勵源和該至少一個電極，并且包括至少一個處理 器和計算機可讀介質，包括用以提供相對該碳基掩模選擇性蝕刻該 介電層的計算機可讀代碼，其中該第一選擇性蝕刻提供氟碳基聚合 物凈沉積。該用于提供該介電層選擇性蝕刻的計算機可讀代碼包 括：用于提供蝕刻氣體流至該處理室外殼的計算機可讀代碼，該蝕 刻氣體包括來自該氧氣源的氧氣和來自該氟碳聚合物氣源的氟碳 聚合物氣體；用以激勵該RF偏置源的計算機可讀代碼；用以脈沖化 該RF偏置源的計算機可讀代碼；和用以激發該第一RF激勵源和該 第二RF激勵源以提供能量從而由該蝕刻氣體和聚合物形成氣體形 成等離子的計算機可讀代碼。

本發明的這些和其他特征將在下面的具體描述中結合附 圖更詳細地說明。 附圖說明

在附圖中本發明作為示例而不是作為限制來描述，其中 類似的參考標號指的是相似的元件，以及其中：

圖1是本發明實施例的高層流程圖。

圖2是可用來實施本發明的蝕刻反應器的示意圖。

圖3A和3B說明其適于實現用于本發明一個或多個實施 例的控制器的計算機系統。

圖4A-D是按照本發明實施例蝕刻的層的剖視示意圖。

圖5是說明測量扭曲量的示意圖。

圖6是橢圓的示意圖。 具體實施方式

現在將根據其如在附圖中說明的幾個實施方式來具體描 述本發明。在下面的描述中，闡述許多具體細節以提供對本發明的 徹底理解。然而，對于本領域技術人員，顯然，本發明可不利用這 些具體細節的一些或者全部而實施。在有的情況下，公知的工藝步 驟和/或結構沒有說明，以避免不必要的混淆本發明。

扭曲發生在超高縱橫比(UHAR)特征(如孔)的蝕刻 過程中。不希望受到下面的限制，以實驗的方式推理出扭曲是不對 稱蝕刻導致的。隨著特征縱橫比增加，有多種可能的導致不對稱蝕 刻的機制。一種已經發現的機制是在掩模上沉積凈氟碳聚合物的蝕 刻過程中，不對稱地(不均勻地)沉積氟碳聚合物。