[發明專利]一種低溫刻蝕的方法及裝置

在審

• 申請號: 202010345284.3
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN113643973A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 倪圖強;杜若昕
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）股份有限公司
• 主分類號: H01L21/311
• 分類號: H01L21/311;H01L21/67
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;張妍

本發明公開了一種基片的低溫刻蝕方法，所述基片包括介質材料，所述方法包括：a)將基片放置在一腔體的基座上，所述基座包括其中具有流動的冷卻劑的冷卻通道，b)通過冷卻劑將基片冷卻到一冷卻溫度，所述冷卻溫度小于等于?20℃，c)向所述腔體通入刻蝕氣體以生產等離子體，刻蝕基片的介質材料，所述刻蝕氣體包括鹵素族單質或其化合物氣體。本發明還公開了一種使用上述方法的刻蝕裝置。

技術領域

本發明涉及等離子體處理方法，特別涉及一種低溫刻蝕介質的方法及裝置。

背景技術

在制造半導體器件時，一種經常實行的步驟是在介質層中形成柱形結構。這種情況包括但不限于諸如動態存取隨機存儲器(DRAM)和3D NAND結構的存儲器應用。例如，可以刻蝕被刻蝕層以形成存儲器的孔或線或其他特征。可以通過刻蝕單個二氧化硅(SiO₂)堆疊以在(DRAM)中形成電容器來形成一些半導體器件。也可以通過刻蝕交替的二氧化硅(氧化物)和氮化硅(氮化物)(ONON)或交替的二氧化硅和多晶硅的雙層堆疊來形成其他半導體器件。隨著半導體工藝的發展，器件的尺寸變得越來越小、堆疊高度越來越高，即被刻蝕特征的深寬比越來越大，刻蝕極高深寬比結構的工藝挑戰也越來越嚴峻，包括能刻蝕的最大深度、頂部/底部關鍵尺寸比例、弓形尺寸控制、形貌扭曲度、變形度等。

發明內容

一方面，本發明提供了一種基片的低溫刻蝕方法，該基片包括介質材料，該方法包括：將基片放置在一腔體的基座上，所述基座包括其中具有流動的冷卻劑的冷卻通道；通過冷卻劑將基片冷卻到一冷卻溫度，所述冷卻溫度小于等于-20℃；向所述腔體通入刻蝕氣體以生產等離子體，刻蝕基片的介質材料，所述刻蝕氣體包括鹵素族或其化合物氣體。

可選地，所述冷卻劑的溫度小于等于-30℃。

可選地，所述刻蝕氣體包括下列氣體中的至少一種：F₂、Cl₂、HBr、NF₃、SF₆、CBrF₃。

可選地，所述冷卻溫度比所述刻蝕氣體的冷凝溫度高10℃-30℃。

可選地，所述冷卻溫度比所述刻蝕氣體的冷凝溫度高20℃。

可選地，所述刻蝕氣體包括Cl₂，并且所述冷卻溫度是-20℃至-40℃。

可選地，所述刻蝕氣體包括下列氣體中的至少一種：NF₃、SF₆、CBrF₃，并且所述冷卻溫度是-40℃至-60℃。

可選地，所述刻蝕氣體包括下列氣體中的至少一種：HBr、NF₃，并且所述冷卻溫度是-60℃至-80℃。

可選地，所述刻蝕氣體還包括下列氣體中的至少一種：F₂、CF₄、O₂、含H氣體。

可選地，所述刻蝕氣體包括含H氣體，所述含H氣體包括CHF₃或C₃H₂F₆。

可選地，所述介質材料具有疊層結構，所述疊層結構包括氮化硅、碳化硅或二氧化硅中的至少一層。

可選地，所述介質材料包括氮化硅層和二氧化硅層，其中氮化硅層和二氧化硅層交替設置。

可選地，所述介質材料包括二氧化硅層和多晶硅層，其中二氧化硅層和多晶硅層交替設置。

可選地，所述基片刻蝕后的深寬比大于50:1。