[發明專利]超高選擇性的氮化物蝕刻以形成FinFET器件

有效

• 申請號: 201810208164.1
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108630578B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 夸梅·伊森;楊鄧良;皮利翁·帕克;費薩爾·雅各布;樸俊洪;馬克·川口;艾夫林·安格洛夫;朱吉;常蕭偉
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/8234
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 李獻忠;張華

本發明涉及超高選擇性的氮化物蝕刻以形成FinFET器件。用于選擇性地蝕刻襯底上的層的襯底處理系統包括上室區域、圍繞上室區域布置的感應線圈和包括襯底支撐件以支撐襯底的下室區域。氣體分配裝置布置在上室區域和下室區域之間并且包括具有多個孔的板。冷卻充氣室冷卻氣體分配裝置，并且吹掃氣體充氣室將吹掃氣體引導到下室中。孔的表面積與體積之比大于或等于4。控制器選擇性地將蝕刻氣體混合物供應到上室并將吹掃氣體供應到吹掃氣體充氣室，并且在上室中激勵等離子體以相對于襯底的至少一個其他暴露層選擇性地蝕刻襯底的層。

技術領域

本公開涉及襯底處理裝置，并且更具體地涉及氮化硅的選擇性蝕刻。

背景技術

這里提供的背景描述是為了一般地呈現本公開的背景的目的。在該背景技術部分以及在提交時不會以其他方式認為是現有技術的描述的方面中描述的程度上，目前署名的發明人的工作既不明確地也不隱含地被承認為針對本公開的現有技術。

襯底處理系統可以用于在諸如半導體晶片之類的襯底上蝕刻膜。襯底處理系統通常包括處理室、氣體分配裝置和襯底支撐件。在處理期間，襯底布置在襯底支撐件上。可以將不同的氣體混合物引入到處理室中并且可以使用射頻(RF)等離子體來激活化學反應。

當集成諸如鰭式場效應晶體管(FinFET)器件之類的一些半導體襯底時，氮化硅膜需要相對于其他暴露的膜材料以非常高的選擇性進行蝕刻。例如，在FinFET器件集成期間使用的偽氮化物膜(dummy?nitride?film)需要被選擇性蝕刻。

熱磷酸是用于在這些器件中蝕刻氮化硅膜的主要化學物質。熱磷酸有幾個局限性，包括滿足超過10nm節點的外延硅(epi-Si)、硅磷(SiP)和硅鍺(SiGe)的選擇性要求、顆粒和缺陷控制、表面張力引起的圖案崩潰、和來自碳氮氧化硅(SiOCN)膜的碳(C)的表面損耗。

發明內容

用于選擇性地蝕刻襯底上的層的襯底處理系統包括：上室區域、圍繞上室區域布置的感應線圈和包括襯底支撐件以支撐襯底的下室區域。氣體分配裝置設置在上室區域和下室區域之間并且包括具有與上室區域和下室區域流體連通的多個孔的板。孔的表面積與體積之比大于或等于4。RF發生器向感應線圈供應RF功率。氣體輸送系統選擇性地供應氣體混合物。控制器被配置為使得氣體輸送系統選擇性地將蝕刻氣體混合物供應到上室并且在上室中激勵等離子體以相對于襯底的至少一個其他暴露層選擇性蝕刻襯底的層。

在其他特征中，氣體分配裝置包括使氣體分配裝置中的流體循環以控制氣體分配裝置的溫度的冷卻充氣室(plenum)以及將吹掃氣體引導通過氣體分配裝置進入下室的吹掃氣體充氣室。

在其他特征中，控制器進一步被配置為在預定的蝕刻時間段之后將等離子體轉變為蝕刻后氣體混合物。蝕刻后氣體混合物包含氫物質和氧化物物質。控制器被配置為在不熄滅等離子體的情況下將來自蝕刻氣體混合物的等離子體轉變成蝕刻后氣體混合物。

在其他特征中，所述板的厚度在5mm至25mm的范圍內，所述孔的直徑在1mm至5mm的范圍內，所述多個孔的數量在100至5000的范圍內，并且所述板的直徑在6”(英寸)至20”的范圍內。