[發(fā)明專利]氧化硅選擇性干式刻蝕工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202080005199.0
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112789711B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設計）人: 張祺;呂新亮;仲華;楊海春
• 申請（專利權(quán)）人: 瑪特森技術公司;北京屹唐半導體科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/311
• 分類號: H01L21/311;H01L21/67
• 代理公司: 北京易光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11596
• 代理人: 崔曉光

提供了用于處理工件的系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，方法包括當工件在第一溫度時，將工件暴露于第一氣體混合物以進行摻雜的硅酸鹽玻璃刻蝕工藝。第一氣體混合物可包括氫氟酸(HF)蒸汽。摻雜的硅酸鹽玻璃刻蝕工藝以第一刻蝕速率至少部分去除摻雜的硅酸鹽玻璃層，第一刻蝕速率大于與至少一種第二層的去除相關的第二刻蝕速率。方法可包括將工件加熱至第二溫度。第二溫度大于第一溫度。方法可包括當工件在第二溫度時，將工件暴露于第二氣體混合物以從工件去除殘留物。

優(yōu)先權(quán)聲明

本申請要求于2019年8月30日提交的名稱為“Silicon Oxide Selective DryEtch Process(氧化硅選擇性干式刻蝕工藝)”的美國申請系列號16/557,346的優(yōu)先權(quán)，其通過引用并入。

技術領域

本公開大體上涉及工件比如半導體工件的處理。

背景技術

半導體工件的處理可涉及在基材上沉積、圖案化和去除不同材料層以形成多層結(jié)構(gòu)。為了在3D器件結(jié)構(gòu)制造中更好地圖案化比對，每層都近似平面。在每層中，介電材料比如硅酸鹽玻璃可用于使結(jié)構(gòu)分離并使導電材料絕緣。包括硼硅酸鹽玻璃(BSG)、磷硅酸鹽玻璃(PSG)和硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)的摻雜的硅酸鹽玻璃通常用作導電材料之間的介電層或絕緣層，因為其熔點通常比常規(guī)玻璃或其他介電材料低得多。較低的熔化溫度允許摻雜的硅酸鹽玻璃在相對較低的溫度下在平坦化之前回流至圖案化的結(jié)構(gòu)中。

硅酸鹽玻璃膜可通過使用液體四乙氧基硅烷(TEOS)代替有害硅烷氣體作為硅源的等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)系統(tǒng)進行沉積。BSG、PSG或BPSG膜可分別在PECVD工藝中添加硼和磷前體來沉積。硼和/或磷前體本質(zhì)上可以是有機的或無機的。例如，硼前體可包括B₂H₆和TEB(硼酸三乙酯)，并且磷前體可包括PH₃和TEPO(磷酸三乙酯)。

某些工藝制造流程設計要求去除圖案化結(jié)構(gòu)內(nèi)部回流的摻雜的硅酸鹽玻璃，其包括大容量動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)器件制造中的一些硅酸鹽玻璃剝離工藝。對于其他材料例如未摻雜的硅酸鹽玻璃、氮化硅、氮化鈦和硅(例如，多晶硅)，期望以高的選擇性去除摻雜的硅酸鹽玻璃。在半導體制造中，器件尺寸持續(xù)減小，并且器件結(jié)構(gòu)縱橫比持續(xù)增加。因此，對刻蝕選擇性的要求變得越來越嚴格。

濕式刻蝕工藝在半導體制造中很普遍。然而，常規(guī)的濕式刻蝕工藝具有一些固有的問題，并且開始在先進的半導體制造中達到極限，尤其是在去除小且高縱橫比的結(jié)構(gòu)內(nèi)部的大量材料方面。濕式刻蝕速率可由工藝溫度限制。它可受到濕式刻蝕化學前體向高縱橫比納米結(jié)構(gòu)中的緩慢擴散以及濕式刻蝕化學反應產(chǎn)物從高縱橫比納米結(jié)構(gòu)向外的緩慢擴散的進一步限制。另外，在濕式刻蝕工藝之后，從高縱橫比納米結(jié)構(gòu)中完全去除濕化學品可能是非常具有挑戰(zhàn)性的，因為大多數(shù)濕式刻蝕化學前體和濕式刻蝕反應產(chǎn)物都不易揮發(fā)，因此容易在用標準晶片清洗和旋轉(zhuǎn)干燥工藝的高縱橫比納米結(jié)構(gòu)內(nèi)部留下殘留物。濕式刻蝕后晶片清潔/干燥不足也可導致晶片表面的表面腐蝕和顆粒污染。最后，先進的半導體器件中狹窄且高縱橫比納米結(jié)構(gòu)非常易碎，濕式刻蝕工藝中的表面張力可導致明顯的圖案損傷，有時還會導致圖案塌陷和器件故障。

與濕式刻蝕工藝相比，基于真空的干式刻蝕工藝可更有效的，更有效率，更通用并且更適于在高縱橫比納米結(jié)構(gòu)內(nèi)部去除材料。在干式刻蝕工藝中，工件溫度可更靈活，以優(yōu)化刻蝕速率和選擇性，并且滿足工藝整合要求。另外，基于真空的干式刻蝕工藝具有更好的擴展性，用于用氣相前體吸附和揮發(fā)性反應產(chǎn)物解吸附來去除高縱橫比納米結(jié)構(gòu)內(nèi)部的材料。最后，如上述，濕式刻蝕工藝可具有表面張力引起的圖案坍塌以及高縱橫比結(jié)構(gòu)內(nèi)部的刻蝕后殘留物的問題。對于基于氣相的干式刻蝕工藝，它們通常不是問題。

發(fā)明內(nèi)容