[發(fā)明專利]改良的溝槽內(nèi)輪廓

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280051888.0
• 申請(qǐng)日: 2012-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN103907182A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·薩普瑞;N·K·英格爾;J·唐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類號(hào): H01L21/762
• 分類號(hào): H01L21/762;H01L21/31;H01L21/205
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 黃嵩泉

相關(guān)申請(qǐng)案的交互參照

此申請(qǐng)案是美國(guó)專利申請(qǐng)案13/624,724的PCT申請(qǐng)，該美國(guó)申請(qǐng)案于2012年9月21日提出申請(qǐng)，發(fā)明名稱為“Improved?Intrench?Profile（改良的溝槽內(nèi)輪廓）”。此申請(qǐng)案與美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案61/539,279有關(guān)并且主張其權(quán)益，該美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案于2011年9月26日提出申請(qǐng)，發(fā)明名稱為“Improved?Intrench?Profile（改良的溝槽內(nèi)輪廓）”。這兩件美國(guó)專利申請(qǐng)案的全文在此并入本文。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體處理經(jīng)常包括許多不同的制造步驟。在技術(shù)現(xiàn)況中，常規(guī)上將電路部件形成為處于納米尺寸，且需要具敏感度的制造技術(shù)。例如，在用于淺溝槽隔離（“STI”）柵極形成上的整合方案上，在選擇性材料存在于納米級(jí)的細(xì)小溝槽中時(shí)，必須優(yōu)先移除犧牲膜。隨著半導(dǎo)體技術(shù)持續(xù)發(fā)展，這些半導(dǎo)體基板溝槽繼續(xù)在寬度上縮小，這使得膜的移除更加困難。

這些小寬度的溝槽需要精細(xì)的蝕刻技術(shù)。盡管可用各種蝕刻技術(shù)，但幾乎沒有蝕刻技術(shù)提供這么錯(cuò)綜復(fù)雜的細(xì)節(jié)所必須的選擇性移除。例如，使用氫氟化物溶液的濕式移除法可用于選擇性移除。但此類濕式移除法不能用于STI的凹部形成上，因?yàn)樵摴に嚨幕瘜W(xué)條件（chemistry）與溶液浴（bath）的壽命經(jīng)常無(wú)法充分受到控制以用于此類細(xì)微的蝕刻。

可運(yùn)用干式蝕刻技術(shù)，且該干式蝕刻技術(shù)已顯示能提供選擇性移除。例如，使用干式蝕刻劑氣體（包括氨氣與含氟氣體）的組合的Siconi^TM工藝已被用于在材料移除期間較佳地控制材料的移除。然而，該干式蝕刻劑氣體仍以不同速率選擇性地蝕刻不同品質(zhì)的氧化物。盡管此氧化物的選擇性在半導(dǎo)體處理期間經(jīng)常是可被接受的，但在STI凹部形成中，細(xì)微的選擇性可能引發(fā)在STI溝槽中有凹陷（concave）輪廓，其中襯墊氧化物與可流動(dòng)氧化物同時(shí)存在。這樣的輕微凹陷（或彎月面（meniscus））可能潛在地引發(fā)整合無(wú)源器件規(guī)模縮放以及控制溝槽間的柵極多晶硅填充的整合問題。因此，需要在STI凹部產(chǎn)生上有改良的溝槽輪廓。這些與其他需求由本發(fā)明解決。

發(fā)明內(nèi)容

本技術(shù)提供從已蝕刻在半導(dǎo)體基板上的溝槽內(nèi)移除不同品質(zhì)的介電材料的方法。可用干式蝕刻劑氣體執(zhí)行該移除，所述干式蝕刻劑氣體對(duì)沉積的氧化物的品質(zhì)不敏感。因?yàn)椴幻舾校瑥亩摰雀墒轿g刻劑氣體可以實(shí)質(zhì)上類似的速率移除不同的氧化物。以此方式，包括不同品質(zhì)的多種氧化物的溝槽可受到蝕刻，而使得溝槽內(nèi)的輪廓遍及不同氧化物上是一致的。

在此描述于半導(dǎo)體基板中蝕刻凹部的方法。該等方法可包含：在該基板的溝槽中形成介電襯墊層，其中該襯墊層具有第一密度。該等方法也可包含：至少部分在該溝槽中于該襯墊層上沉積第二介電層。該第二介電層在沉積后最初為可流動(dòng)，并且該第二介電層可具有第二密度，該第二密度低于該襯墊層的第一密度。該等方法可進(jìn)一步包括：將該基板暴露至干式蝕刻劑，其中該蝕刻劑移除該第一襯墊層與該第二介電層的一部分，而形成凹部，其中該干式蝕刻劑包括含氟化合物與分子氫。移除該第一介電襯墊層與移除該第二介電層的蝕刻速率比為約1:1.2至約1:1。

本發(fā)明的實(shí)施例也包括一種蝕刻介電材料的方法，該介電材料位在半導(dǎo)體基板上的選擇性材料的多個(gè)區(qū)塊之間。選擇性材料可包括諸如多晶硅或其他用于形成如浮置柵極的結(jié)構(gòu)的材料。諸如多晶硅的選擇性材料可能需要某些移除技術(shù)，這些移除技術(shù)能夠在移除其他材料的同時(shí)盡可能多地維持該選擇性材料。另一態(tài)樣中，在某些類型的濕式或腐蝕性蝕刻期間，可相對(duì)于犧牲材料優(yōu)先地移除選擇性材料，因而可使用維持選擇性材料的移除技術(shù)。該等方法包括：沉積選擇性材料于半導(dǎo)體基板上。該等方法也可包括：在該選擇性材料與半導(dǎo)體基板中蝕刻至少一個(gè)溝槽，該至少一個(gè)溝槽在該半導(dǎo)體基板上建立至少兩個(gè)彼此隔離的該選擇性材料的區(qū)塊。可沉積該介電材料以至少部分填充該選擇性材料的該等隔離區(qū)塊之間的該溝槽。隨后可將該基板暴露至干式蝕刻劑氣體，該干式蝕刻劑氣體移除該選擇性材料的該等隔離區(qū)塊之間的該介電層的一部分而形成凹部。該干式蝕刻劑氣體可包括含氟化合物與分子氫。

額外的實(shí)施例與特征在某種程度上于下文的實(shí)施方式中提出，且對(duì)發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者而言，一旦審視本說明書將能明了該額外的實(shí)施例與特征及/或可通過操作所揭露的實(shí)施例而學(xué)得該額外的實(shí)施例與特征。通過說明書中所描述的手段、組合、與方法，可實(shí)現(xiàn)與達(dá)成所揭露的實(shí)施例的特征與優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

通過參考說明書的其余部分以及附圖，能夠進(jìn)一步了解所揭露的實(shí)施例的本質(zhì)與優(yōu)點(diǎn)。