差别氧化硅蚀刻的制作方法
【专利说明】差别氧化括蚀刻
[0001] 对相关申请案的交互参照
[000引 此申请案主张在2012年9月17日提出的发明名称为"DIFFERENTIAL SILICON OXIDE ETCH"的美国临时专利申请案第61/701，964号的权益，该美国临时专利申请案的整 体内容为所有目的在此W引用形式并入。
技术领域
[0003] 本发明是关于差别氧化娃蚀刻。
【背景技术】
[0004] 透过在基板表面上生产错综复杂图案化的材料层的工艺，可制作集成电路。在基 板上生产图案化材料需要受控的方法W移除暴露的材料。化学蚀刻用于各种目的，包括将 光阻中的图案转移进入下面的层中、薄化层或薄化已经存在于表面上的特征结构的侧向尺 寸。通常，期望具有蚀刻一种材料比另一种快的蚀刻工艺，W助于例如图案转移工艺进行。 此类蚀刻工艺可说是对第一材料有选择性。材料、电路与工艺多样化的结果是，蚀刻工艺已 被开发成具有对多种材料的选择性。
[0005] 湿式HF蚀刻优先移除氧化娃甚于其它介电质及半导体。然而，湿式工艺无法渗透 某些受限的沟槽，且有时候会使余留的材料变形。在局部等离子体（基板处理区内的等离 子体）中产生的干式蚀刻可渗透更为受限的沟槽，并对细微的余留结构显现较少变形。然 而，局部等离子体可透过电弧的产生而在电弧放电时损坏基板。
[0006] Siconi?蚀刻为远端等离子体辅助的干式蚀刻工艺，该工艺设及同时将基板暴露 于&、町及NH 3等离子体副产物。远端等离子体激发氨与氣物种容许无等离子体损坏的基 板处理。Siconi?蚀刻对氧化娃层有相当大程度的共形与选择性，但不易于蚀刻娃，无论该 娃是非晶、结晶或多晶。氮化娃一般是W介于娃及氧化娃之间的速率受到蚀刻。
[0007] 为了进行新式的制造流程，需要一些方法来更进一步地扩展选择性组合（suite)。
【发明内容】
[000引兹描述蚀刻经图案化异质结构上的暴露的氧化娃的方法，且该方法包括自远端等 离子体蚀刻所创造的气相蚀刻。远端等离子体激发含氣前体。来自远端等离子体的等离子 体流出物流入基板处理区，等离子体流出物在基板处理区中与水蒸气结合。藉此产生的反 应物蚀刻经图案化异质结构，W在不同的蚀刻速率下移除两个相异氧化娃的独立区域。所 述方法可用W在移除较少高密度氧化娃的同时移除低密度氧化娃。
[0009] 本发明的实施例包括在基板处理腔室的基板处理区中蚀刻经图案化基板的方法。 经图案化基板具有暴露的氧化娃区。该方法包括下列步骤：将含氣前体流入远端等离子体 区，同时在远端等离子体区中形成远端等离子体W产生等离子体流出物，远端等离子体区 流通地禪接基板处理区。该方法进一步包括下列步骤；将水蒸气流入基板处理区而不先将 水蒸气通过远端等离子体区。该方法进一步包括下列步骤：通过将等离子体流出物流入基 板处理区，w蚀刻暴露的氧化娃区。暴露的氧化娃区包含具有第一密度的第一氧化娃区及 具有第二密度的第二氧化娃区。第一密度小于第二密度。在第一蚀刻速率下蚀刻第一氧化 娃区，且在第二蚀刻速率下蚀刻第二氧化娃区，第二蚀刻速率低于第一蚀刻速率。
[0010] 部分额外实施例与特征在随后的说明书中提出，而对于本领域技术人员而言在详 阅此说明书后可易于了解部分额外实施例与特征，或者此本领域技术人员可透过操作本文 揭露的实施例而了解部分额外实施例与特征。透过在说明书中描述的设备、结合物与方法， 可实现与获得本文揭露的实施例的特征与优点。
【附图说明】
[0011] 透过参考说明书的其余部分及附图，可进一步了解本文揭露的实施例的本质与优 点。
[0012] 图1为根据本文揭露的实施例的氧化娃选择性蚀刻工艺的流程图。
[0013] 图2A显示根据本发明的实施例的基板处理腔室。
[0014] 图2B显示根据本发明的实施例的基板处理腔室的喷淋头。
[0015] 图3显示根据本发明的实施例的基板处理系统。
[0016] 在附图中，相似的部件及/或特征结构可具有相同的元件符号。进一步而言，同类 的各部件可透过在元件符号后加上一破折号W及第二符号（该符号区别类似部件）加W区 另IJ。倘若在说明书中仅用第一元件符号，该叙述内容可应用至具有相同第一元件符号（无 论第二元件符号为何）的类似部件的任一者。
【具体实施方式】
[0017] 兹描述蚀刻经图案化异质结构上的暴露的氧化娃的方法，且该方法包括由远端等 离子体蚀刻所产生的气相蚀刻。远端等离子体激发含氣前体。来自远端等离子体的等离子 体流出物流入基板处理区，而等离子体流出物在基板处理区中与水蒸气结合。因此而产生 的反应物可蚀刻经图案化异质结构，W在不同的蚀刻速率下移除相异氧化娃的两个各别区 域。可使用所述方法在移除较少高密度氧化娃的同时移除低密度氧化娃。
[001引选择性远端气相蚀刻工艺已使用氨（畑3)的氨源及S氣化氮（NFs)的氣源，所述 氨源与氣源一起流经远端等离子体系统（RP巧并进入反应区。通常选择氨及=氣化氮的流 速，使得氨的原子流速大致上是氣的原子流速的两倍，W为了有效地利用该两种处理气体 成份。氨与氣的存在使得（NH4)2SiFe的固体副产物得W在相对低的基板温度下形成。通过 将基板温度升高至升华温度之上而移除固体副产物。远端气相蚀刻工艺移除氧化物膜比移 除例如娃快得多。然而，不同的氧化娃制品之间的蚀刻速率仅有非常小的差异。发明人已 发现可通过W下方式强化低密度氧化娃相较于高密度氮化娃的选择性：在远端等离子体中 激发含氣前体，并将等离子体流出物与尚未通过远端等离子体系统的水蒸气结合。
[0019] 为了较佳地了解与认识本发明，现在请参考图1，图1为根据本文揭露的实施例的 氧化娃选择性蚀刻工艺的流程图。在第一个操作之前，基板经图案化，并将高密度氧化娃沉 积至经图案化基板上。接着将低密度氧化娃沉积于高密度氧化娃上，并作为暂时性牺牲支 撑结构（例如，用于细微的垂直特征结构）。一但低密度氧化娃的结构性方面不再被需要， 可W本文所述的蚀刻工艺将低密度氧化娃移除，同持保留高密度氧化娃。
[0020] 接着传递经图案化基板进入处理区（操作110)。起始=氣化氮流进入等离子体 区，等离子体区与处理区分离（操作120)。可使用氣的其它来源W增强或取代S氣化氮。 一般而言，可使含氣前体流入等离子体区，且含氣前体包含选自由原子氣、二原子氣、=氣 化氮、四氣化碳、氣化氨及二氣化氣所组成的群组中的至少一种前体。分离的等离子体区可 指本文的远端等离子体区且可能位在与处理腔室有所区别的模块内，或位在处理腔室内的 隔间中。接着使远端等离子体区中形成的等离子体流出物流入基板处理区（操作125)。使 水蒸气同时流入基板处理区（操作130)，W与等离子体流出物反应。由于水蒸气不通过远 端等离子体区，因此水蒸气仅通过与等离子体流出物的交互作用而受到激发。在本发明的 实施例中，水蒸气在进入基板处理区之前不通过任何远端等离子体区。
[0021] 选择性蚀刻经图案化基板（操作135)，使得低密度氧化娃在显著高于高密度氧化 娃的速率下被移除。该样的能力能使用一个氧化娃区作为牺牲部分（低密度氧化娃），同时 使用另一个氧化娃区被暴露（高密度氧化娃）。自基板处理区移除反应性化学物种，并接着 自处理区移开基板（操作145)。
[0022] 湿式蚀刻，如缓冲的氧化物蚀刻，也可用来相对于高密度氧化娃选择性地移除低 密度氧化娃。发明人已发现选择性限于约6 ;1或7 ;1(低密度SiO蚀刻速率；高密度SiO蚀 刻速率）。使用本文所述的气相干式蚀刻工艺，发明人已确认40 ;1甚至50 ;1 (低密度SiO 蚀刻速率；高密度SiO蚀刻速率）的选择性是可能的。在本发明的实施例中，低密度氧化娃 蚀刻速率超过高密度氧化娃蚀刻速率达约8或更大、约10或更大、约15或更大或约25或 更大的倍乘因子（multiplicative factor)。
[0023] 可产生低密度氧化娃的范例沉积技术包括化学气相沉积（使用二氯娃烧作为 沉积前体）、旋涂式玻璃（spin-on glass ;S0G)或等离子体增强化学气相沉积。在本发 明的实施例中，可W热氧化（在高温下将娃暴露于如〇2)、二娃烧前体炉管氧化（化rnace oxidation)或高密度等离子体化学气相沉积来沉积高密度氧化娃。
[0024] 仅设及氣（远端或局部）的气相蚀刻无法拥有在经图案化基板的其它部分（高密 度氧化娃所制成）接近不受干扰的同时移除低密度氧化娃所需的选择性。本文所述的气相 蚀刻所增加的益处在于所述气相蚀刻不会产生固体残留物。固体残留物的消除可避免干扰 可能由牺牲低密度氧化娃所支撑的细微特征结构。固体残留物的消除也可通过移除升华步 骤而简化工艺流，并减少处理成本。在本发明的实施例中，含氣前体可缺乏氨。当远端等离 子体区中不包括氨前体时，等离子体流出物也可缺乏氨。此举确保经图案化基板上不可能 产生固体副产物。
[0025] 不希望将权利要求书的涵