[發明專利]使用等離子體和蒸氣處理的組合對AL2

有效

• 申請號: 201710117229.7
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN107146755B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 安德列亞斯·費希爾;索斯藤·利爾;理查德·雅內克;約翰·博尼法斯
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/311
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 李獻忠;邱曉敏

本發明涉及使用等離子體和蒸氣處理的組合對AL₂O₃進行原子層蝕刻。一種用于在襯底上執行原子層蝕刻(ALE)的方法，其包括以下方法操作：在襯底的表面上執行表面改性操作，所述表面改性操作配置為將所述襯底表面的至少一個單層轉化為改性層；在襯底表面上執行去除操作，所述去除操作被配置為從所述襯底表面去除所述改性層，其中去除所述改性層通過被配置為使所述改性層揮發的配體交換反應來進行；在所述去除操作之后，在所述襯底表面上執行等離子體處理，所述等離子體處理被配置為從所述襯底表面去除通過所述去除操作產生的殘留物，其中所述殘留物通過所述等離子體處理而揮發；重復前述操作，直到已經從所述襯底表面蝕刻掉預定厚度。

技術領域

本公開的實現方案涉及原子層蝕刻(ALE)，更具體地涉及使用等離子體和蒸氣處理的組合對氧化鋁進行ALE。

背景技術

通過對均勻性和蝕刻速率的微調控制而在半導體襯底上蝕刻材料的常規技術受到限制。例如，反應離子蝕刻通常用于在半導體處理期間蝕刻半導體襯底上的材料，并且使用反應離子蝕刻所蝕刻的材料的蝕刻速率通過調節射頻等離子體功率和化學選擇來控制。然而，在襯底的頂部形成晶片等離子體鞘，因此來自等離子體的離子通常被加速到晶片表面上以蝕刻襯底。這導致各向異性的定向蝕刻工藝，其不以相同的速率蝕刻材料的豎直和水平表面。另外，經歷常規蝕刻工藝的材料也可能是不均勻的。使用常規技術通常涉及具體的反應器設計和/或原料氣體輸送和排出的修改，以及對室或反應器壁和靜電卡盤兩者的溫度分布的仔細監測，所述靜電卡盤可以是能夠在處理期間保持晶片以實現高蝕刻速率均勻性控制的晶片保持器的一部分，并且其可導致襯底處理的效率較低且成本較高。

發明內容

根據一些實現方案，提供了一種用于在襯底上執行原子層蝕刻 (ALE)的方法，其包括：(a)在所述襯底的表面上執行表面改性操作，所述表面改性操作配置為將所述襯底表面的至少一個單層轉化為改性層；(b)在所述襯底表面上執行去除操作，所述去除操作被配置為從所述襯底表面去除所述改性層，其中去除所述改性層通過被配置為使所述改性層揮發的配體交換反應來進行；(c)在所述去除操作之后，在所述襯底表面上執行等離子體處理，所述等離子體處理被配置為從所述襯底表面去除通過所述去除操作產生的殘留物，其中所述殘留物通過所述等離子體處理而揮發；(d)重復操作(a)至(c)，直到已經從所述襯底表面蝕刻掉預定厚度。

在一些實現方案中，執行所述表面改性操作包括將所述襯底表面暴露于含氟等離子體，其中所述暴露于含氟等離子體被配置為將所述襯底表面的所述至少一個單層轉換為氟化物。

在一些實現方案中，所述襯底的所述表面包括金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬磷化物、金屬硫化物或金屬砷化物；其中所述暴露于含氟等離子體形成金屬氟化物。

在一些實現方案中，將所述襯底的所述表面暴露于所述含氟等離子體包括將含氟氣體引入內部設置有所述襯底的室中，并且點燃等離子體。

在一些實現方案中，所述暴露于含氟等離子體在約10mTorr至 500mTorr的室壓強下執行少于約15秒的持續時間。

在一些實現方案中，執行所述去除操作包括將所述襯底表面暴露于乙酰丙酮錫(II)(Sn(acac)₂)蒸氣，所述暴露于所述Sn(acac)₂蒸氣被配置為將acac配體與所述改性層中的氟原子交換。

在一些實現方案中，將所述襯底的所述表面暴露于所述 Sn(acac)₂包括將所述Sn(acac)₂作為蒸氣引入內部設置有所述襯底的室中。

在一些實現方案中，所述暴露于所述Sn(acac)₂執行約1秒至30 秒的持續時間。

在一些實現方案中，執行所述等離子體處理包括將所述襯底表面暴露于氫等離子體，所述暴露于氫等離子體被配置為使所述襯底的所述表面上的錫、氟化錫或氧化錫殘留物揮發。