[發(fā)明專利]用于金屬及金屬氧化物膜的蝕刻的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280013237.2
• 申請日: 2012-03-13
• 公開（公告）號: CN103430288A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·張;王安川;N·英格爾
• 申請（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 張欣

交互參照的相關(guān)申請案

本申請根據(jù)35U.S.C.§119(e)主張2011年3月14日提出申請的美國臨時申請案第61/452,522號的優(yōu)先權(quán)，所述美國臨時申請案的內(nèi)容出于所有目的在此藉由參照而整體地被并入到本文。

本申請還和2011年4月18日提出申請的美國非臨時專利申請案第13/088,930號相關(guān)、和2011年10月3日提出申請的美國非臨時專利申請案第13/251,663號相關(guān)、并且和同時提出申請的美國非臨時專利申請案(代理人卷號A15600/T103010，客戶卷號015600USA/DSM/PMD)相關(guān)，所述案件的內(nèi)容分別出于所有目的在此藉由參照而整體地被并入到本文。

技術(shù)領(lǐng)域

藉由在基板表面上產(chǎn)生復(fù)雜圖案化材料層的工藝是可以制造集成電路的。在基板上產(chǎn)生圖案化材料需要可控的用于移除暴露材料的方法。化學(xué)蝕刻用于各種目的，包括將光刻膠中的圖案轉(zhuǎn)移到下方層內(nèi)、將層予以薄化或增加已經(jīng)存在于表面上的特征結(jié)構(gòu)的橫向尺寸。時常，期望具有能蝕刻一種材料比蝕刻另一材料更快的蝕刻工藝。這樣的蝕刻工藝被稱為對于第一材料具有選擇性。由于材料、電路與工藝的多樣性，已經(jīng)以針對各種材料的選擇性來發(fā)展蝕刻工藝。

用以制造半導(dǎo)體集成電路的等離子體沉積與蝕刻工藝已經(jīng)廣泛使用長達(dá)數(shù)十年。這些工藝通常涉及從氣體形成等離子體，其中所述氣體被暴露于處理腔室內(nèi)的足以將氣體予以離子化的功率的電場。所需要以形成這些等離子體的溫度會比所需要以將同樣的氣體予以熱離子化的溫度更低得多。因此，等離子體產(chǎn)生工藝可用以在比僅藉由加熱氣體而可用的溫度明顯更低的腔室處理溫度下產(chǎn)生反應(yīng)性自由基與離子物種。這容許等離子體能從基板表面沉積和/或蝕刻材料，而不必將基板溫度升高到高于會熔化、分解或以其他方式損壞基板上的材料的閥值。

示例性等離子體沉積工藝包括位于基板晶圓的暴露表面上的電介質(zhì)材料(諸如氧化硅)的等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)。傳統(tǒng)的PECVD涉及處理腔室中的氣體和/或沉積前驅(qū)物的混合及從氣體引發(fā)等離子體而產(chǎn)生會在基板上反應(yīng)且沉積材料的反應(yīng)性物種。等離子體通常靠近基板的暴露表面，以促進(jìn)有效的反應(yīng)產(chǎn)物的沉積。

相似地，等離子體蝕刻工藝包括以下步驟：使基板的選擇部分暴露于等離子體引發(fā)的蝕刻物種，等離子體引發(fā)蝕刻物種會從基板化學(xué)地反應(yīng)和/或物理地濺射出材料。可藉由調(diào)整蝕刻劑氣體、等離子體激發(fā)能量與基板和充電等離子體物種之間的電偏壓及其他參數(shù)來控制被等離子體蝕刻的材料的移除速率、選擇性與方向。一些等離子體技術(shù)(諸如高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDP-CVD))倚賴同時的等離子體蝕刻與沉積，以在基板上沉積膜。

盡管等離子體環(huán)境相比于高溫沉積環(huán)境大體上更不具有對于基板的破壞性，但等離子體環(huán)境仍產(chǎn)生制造挑戰(zhàn)。對于會過度蝕刻(over-etch)淺溝渠與間隙的高能等離子體而言，蝕刻精確性會是問題。等離子體中的高能物種(特別是離子化物種)會在被沉積的材料中造成不希望的反應(yīng)，這會不利地影響材料的性能。因此，需要能對等離子體成分提供更精確控制的系統(tǒng)與方法，其中所述等離子體成分在制造期間和基板晶圓接觸。

概要

描述了系統(tǒng)與方法，以用于等離子體與基板晶圓的表面之間的環(huán)境的改善控制，其中所述基板晶圓被暴露于等離子體和/或等離子體的流出物。可至少部分地藉由設(shè)置在等離子體與基板之間的離子抑制元件來實現(xiàn)所述改善控制，所述離子抑制元件減少或消除抵達(dá)基板的多個被離子充電的物種。調(diào)整抵達(dá)基板表面的離子物種的濃度可容許在基板上的等離子體輔助蝕刻和/或沉積的期間的蝕刻速率、蝕刻選擇性與沉積化學(xué)作用(及其他參數(shù))的更精確控制。

在實施例中，提供一種從包括含金屬層與氧化硅層的基板選擇性地蝕刻含金屬膜的方法。所述方法包括以下步驟：使含氟氣體流動到基板處理腔室的等離子體產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)；及施加能量到所述含氟氣體，以在所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域中產(chǎn)生等離子體。所述等離子體包括氟自由基與氟離子。所述方法還包括以下步驟：過濾所述等離子體，以提供具有比氟離子更高濃度的氟自由基的反應(yīng)性氣體；以及使所述反應(yīng)性氣體流動到所述基板處理腔室的氣體反應(yīng)區(qū)域內(nèi)。所述方法還包括以下步驟：使所述基板暴露于所述基板處理腔室的所述氣體反應(yīng)區(qū)域中的所述反應(yīng)性氣體。相較于所述反應(yīng)性氣體蝕刻所述氧化硅層而言，所述反應(yīng)性氣體以更高的蝕刻速率來蝕刻所述含金屬層。