[發明專利]高選擇性氮化物蝕刻工藝

有效

• 申請號: 201280052538.6
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN103890918A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: J·B·張;S·U·恩格爾曼;N·C·M·富勒;M·A·古羅恩;中村昌洋
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司;日本瑞翁株式會社
• 主分類號: H01L21/31
• 分類號: H01L21/31
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 賀月嬌;于靜

1.一種形成半導體結構的方法，包括：

在半導體襯底上形成硅部分、氧化硅部分和氮化硅部分；以及

采用包含氟代烴的等離子體各向異性蝕刻所述氮化硅部分，其中具有第一厚度的第一包含氟代烴的聚合物形成在所述硅部分上，具有第二厚度的第二包含氟代烴的聚合物形成在所述氧化硅部分上，并且具有第三厚度的第三包含氟代烴的聚合物形成在所述氮化硅部分上，其中所述第一厚度大于所述第二厚度，并且大于所述第三厚度。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述氟代烴等離子體以大于對所述硅部分和所述氧化硅部分的對應蝕刻速率的蝕刻速率蝕刻所述氮化硅部分。

3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述氟代烴等離子體以比所述硅部分大的蝕刻速率蝕刻所述氧化硅部分。

4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一包含氟代烴的聚合物包括通過所述包含氟代烴的等離子體與所述氮化硅部分的相互作用而形成的含氮化合物。

5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述含氮化合物是包含C、H、F和N的揮發性化合物。

6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述包含氟代烴的等離子體包括C_xH_yF_z的離子，其中x是選自3、4、5和6的整數，y和z是正整數，并且y大于z。

7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述包含氟代烴的等離子體包括O₂、CO、CO₂、N₂、Ar、H₂、He或其組合的等離子體。

8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述包含氟代烴的等離子體包括具有在10eV到100eV的范圍內的平均動能的離子。

9.一種形成半導體結構的方法，包括：

在半導體襯底中的半導體材料部分內形成包含氧化硅的淺溝槽隔離結構；

在所述半導體材料部分上形成柵極疊層；

在所述柵極疊層、所述半導體材料部分和所述淺溝槽隔離結構上形成氮化硅層；以及

各向異性蝕刻所述氮化硅層以形成橫向包圍所述柵極疊層的氮化硅間隔物，其中所述淺溝槽隔離結構的頂面和所述半導體材料部分的頂面在所述各向異性蝕刻期間被物理暴露并且隨后被凹陷，并且在所述半導體材料部分的頂面的物理暴露之后所述半導體材料部分的所述頂面所凹陷的第一凹陷距離小于在所述半導體材料部分的所述頂面的所述物理暴露之后所述淺溝槽隔離結構的頂面所凹陷的第二凹陷距離，并且小于在所述半導體材料部分的所述頂面的所述物理暴露之后所述氮化硅間隔物的頂面所凹陷的第三凹陷距離。

10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述淺溝槽隔離結構的所述頂面和所述半導體材料部分的所述頂面在所述各向異性蝕刻之前與所述柵極電介質的最底面共面。

11.根據權利要求9所述的方法，其中，第二凹陷距離小于所述第三凹陷距離。

12.根據權利要求9所述的方法，其中，采用包含氟代烴的等離子體蝕刻所述氮化硅層，其中形成在所述半導體材料部分的所述頂面上的第一包含氟代烴的聚合物的第一厚度大于形成在所述淺溝槽隔離結構的所述頂面上的第二包含氟代烴的聚合物的第二厚度，并且大于所述氮化硅間隔物的所述頂面上的第三包含氟代烴的聚合物的第三厚度。

13.根據權利要求12所述的方法，其中，通過C_xH_yF_z的分解產生所述包含氟代烴的等離子體，其中x是選自3、4、5和6的整數，y和z是正整數，并且y大于z。

14.一種形成半導體結構的方法，包括：

在半導體襯底中的半導體材料部分之上形成柵極疊層和至少一個柵極間隔物；

在所述柵極疊層、所述柵極間隔物和所述半導體材料部分之上形成氮化硅襯里；

在所述氮化硅襯里之上形成圖案化的掩蔽結構；以及

采用等離子體各向異性蝕刻所述氮化硅襯里以在其中形成至少一個開口，其中具有第一厚度的第一包含氟代烴的聚合物直接形成在所述至少一個開口的底部處的所述半導體材料部分上，并且具有第二厚度的第二包含氟代烴的聚合物直接形成在所述至少一個柵極間隔物的氧化硅表面上，其中所述第一厚度大于所述第二厚度。