用于利用循环蚀刻工艺对蚀刻停止层进行蚀刻的方法
【技术领域】
[0002] 本发明的实施例大体上关于用于形成半导体器件的方法。更特定而言，本发明的 实施例大体上关于通过使用用于制造半导体器件的循环蚀刻工艺对设置在基板上的蚀刻 停止层进行蚀刻的方法。
【背景技术】
[0003] 可靠地生产亚半微米W及更小的特征是对半导体器件的下一代极大规模集成电 路(VLSI)和超大规模集成电路化LSI)的关键技术挑战中的一项。然而，随着推行对电路技 术的限制，VLSI和化SI互连技术的缩小的尺寸已对处理能力提出额外的需求。栅极结构在 基板上的可靠形成对于化SI和化SI的成功W及对于增加单个基板和管忍的电路密度和质 量的持续的工作是重要的。
[0004] 诸如光阻层之类的经图案化掩模常用在通过蚀刻工艺而在基板上形成结构，所述 结构诸如，栅极结构、浅沟槽隔离(STI)、位线，等等。通过使用光刻工艺来W光学方式将具 有所需的关键尺寸的图案转移至光阻层，W常规方式制造经图案化的掩模。随后，光阻层经 显影W去除光阻剂中不需要的部分，从而在其余的光阻剂中产生开口。
[000引为了能够制造下一代器件和结构，已将设计称为半导体器件而形成的结构的几何 形状限制推至技术极限，对于对具有较高深宽比的小关键尺寸结构的制造的准确的工艺控 制的需求已变得日益重要。蚀刻工艺期间的不良的工艺控制将导致不规则结构轮廓和线边 缘粗糖度，进而导致所形成的结构的不良的线完整性。此外，在蚀刻期间形成的蚀刻副产物 的不规则的轮廓和生长可能逐渐阻塞用于制造小关键尺寸结构的小开口，进而导致经蚀刻 的结构的弯曲的、崎变的、倾倒的，或扭转的轮廓。
[0006] 此外，经选择W用于设置在膜叠层中的硬掩模层、邻接的层W及位于下方的蚀刻 停止层的材料W及甚至基板上的位于下方的材料之间的相似性也可能导致上述各者之间 类似的蚀刻特性，从而在蚀刻期间导致不良的选择性。硬掩模层、邻接的层W及基板上的材 料之间的不良的选择性可能导致硬掩模层的不均匀的、锥形的W及变形的轮廓，进而导致 不良的图案转移W及无法进行准确的结构尺寸控制。由此，蚀刻停止层常用于提供蚀刻停 止界面，所述界面可提供高蚀刻选择性W辅助保护位于下方的材料免受损害并减少过度蚀 刻的可能性。
[0007] 由此，要求用于蚀刻工艺的化学蚀刻剂具有对于邻接的材料层、蚀刻停止层W及 材料层(导电层或电介质层)的位于下方的层的上表面的更大的蚀刻选择性，W便提供优良 的界面控制。当蚀刻停止层经蚀刻时，邻接的材料层可能受到反应性蚀刻物质的侵蚀，导致 邻接的材料层的顶部和/或侧壁上的不均匀性或锥形轮廓，从而导致不期望的轮廓变形。由 此，需要具有高度选择性的蚀刻剂增强W用于准确的图案转移。然而，常规的蚀刻剂对于实 现下一代器件的稳健的制造是选择性不足的。
[0008] 由此，需要具有高选择性和准确的工艺和轮廓控制的、用于制造半导体器件的对 蚀刻停止层进行蚀刻的改进的方法。
【发明内容】
[0009] 提供了使用循环蚀刻工艺来对设置在基板上的蚀刻停止层进行蚀刻的方法。在一 个实施例中，用于对蚀刻停止层进行蚀刻的方法包括W下步骤:通过将处理气体混合物供 应至处理腔室中W处理氮化娃层来对基板执行处理工艺，所述基板具有设置在所述基板上 的氮化娃层；W及通过将化学蚀刻气体混合物供应至处理腔室中来对所述基板执行化学蚀 刻工艺，其中化学蚀刻气体混合物至少包括氨气和=氣化氮，其中化学蚀刻工艺蚀刻经处 理的氮化娃层。
[0010] 在另一实施例中，用于对蚀刻停止层进行蚀刻的方法包括W下步骤:在处理腔室 中移送基板，所述基板具有设置在所述基板上的氮化娃层，其中设置在所述氮化娃层上的 经图案化氧化娃层W及经图案化掩模层使氮化娃层的部分暴露;供应处理气体混合物W处 理所述氮化娃层的所述被暴露部分，其中处理气体混合物包括惰性气体；W及将化学蚀刻 气体混合物供应至处理腔室中，其中化学蚀刻气体混合物至少包括氨气和=氣化氮W蚀刻 所述经处理的氮化娃层。
[0011] 在又一实施例中，用于对氮化娃层进行蚀刻的方法包括W下步骤:将基板移送至 处理腔室中，所述基板具有设置在金属娃化物结构上的氮化娃层，其中所述氮化娃层具有 设置在所述氮化娃层上的经图案化的氧化娃层W及经图案化的掩模层，从而使所述氮化娃 层的部分暴露；在施加将RF偏置功率W处理所述被暴露的氮化娃层的同时供应Ar气或化 气;在所述处理腔室的远程施加 RF源功率W蚀刻所述经处理的氮化娃层的同时供应化学蚀 刻气体混合物，所述化学蚀刻气体混合物至少包括至少氨气和S氣化氮；W及在不施加 RF 功率的情况下将Ar气或化气供应至所述处理腔室。
【附图说明】
[0012] 因此，为了可详细地理解上文列举的本发明的特征的方式，可通过参考实施例来 进行对上文简述的本发明的更特定的描述，在所附附图中示出实施例中的一些。然而，将注 意到，附图仅示出本发明的典型实施例，因此将不视作限制本发明的范围，因为本发明可承 认其他等效的实施例。
[0013] 图1是说明性处理腔室的横截面图，本发明的实施例可在所述说明性处理腔室中 实践。
[0014] 图2是说明性多腔室处理系统的示意性俯视图。
[0015] 图3绘示根据本发明的一个实施例的、使用循环蚀刻工艺对蚀刻停止层进行蚀刻 的流程图；W及
[0016] 图4A-4D描绘根据本发明的一个实施例的、设置在半导体基板上的蚀刻停止层在 对蚀刻停止层的蚀刻期间的横截面图。
[0017] 为了便于理解，在可能的情况下，已使用完全相同元件符号来指定各图所共有的 完全相同的元件。构想了一个实施例的元件和特征可在无需进一步详述的情况下而有益地 并入其他实施例。
[0018] 然而，将注意，附图仅示出本发明的示例性实施例，因此将不视作限制本发明的范 围，因为本发明可承认其他等效的实施例。
【具体实施方式】
[0019] 本发明的实施例提供了用于W高选择性和准确的轮廓控制来对在半导体器件基 板上形成的蚀刻停止层进行蚀刻的方法。在一个实施例中，蚀刻工艺包括W下步骤:使用缓 慢的循环蚀刻工艺W逐渐地对蚀刻停止层进行蚀刻，直到位于下方的基板被暴露为止。缓 慢的循环蚀刻工艺可辅助控制蚀刻选择性，并且在界面处提供相对准确的蚀刻停止端点， W便提供对蚀穿所述蚀刻停止层W使位于下方的基板暴露的的优良的轮廓控制。在一个实 施例中，可利用蚀刻工艺来蚀刻半导体器件的接触结构中所利用的蚀刻停止层。
[0020] 如本文中使用的术语"接触结构"是包括可形成栅极电极的部分的金属娃化物的 材料层。在一个或更多个实施例中，金属娃化物可W是娃化儀、娃化钻、娃化铁，或上述各者 的任何组合。金属娃化物也可包括鹤、娃化鹤、铁/钻合金娃化物、铁/儀合金娃化物、钻/儀 合金娃化物W及娃化儀/销。或者，接触结构可W是娃基、错基，或含有错渗杂剂和/或其他 渗杂剂的娃基。
[0021] 图1是说明性处理腔室100的横截面图，所述说明性处理腔室100适用于执行下文 进一步所述的蚀刻工艺。腔室100可经配置W将材料从设置在基板表面上的材料层去除。腔 室100对于执行等离子体辅助干法蚀刻工艺是特别有用的。处理腔室100可W是可购自美国 加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司的Siconi?腔室。应注意，购自其他制造商的其他 真空处理腔室也可经调适W实践本发明。
[0022] 处理腔室100在不破坏真空的情况下提供对基板表面的加热和冷却两者。在一个 实施例中，处理腔室100包括腔室主体112、盖组件140 W及支撑组件180。盖组件140设置在 腔室主体112的上端处，并且支撑组件180至少部分地设置在腔室主体112内。
[0023] 腔室主体112包括形成在此腔室主体112的侧壁中的流量阀开口 114 W提供对处理 腔室100的内部的接取。选择性地开启并关闭流量阀开口 114W允许由晶片传送机器人(未 示出）进出腔室主体112的内部。
[0024] 在一个或更多个实施例中，腔室主体112包括形成在所述腔室主体112内部的通路 115, W便使热传递流体流经所述腔室主体112。热传递流体可W是加热流体或冷却剂，并且 用于在处理和基板移送期间控制腔室主体112的溫度。对腔室主体112的溫度的控制对于防 止气体或副产物在腔室壁上的不期望的凝结是重要的。示例性热传递流体包括水、乙二醇， 或运两者的混合物。示例性热传递流体也可包括氮气。
[00巧]腔室主体112可进一步包括围绕支撑组件180的衬垫120。衬垫120是可移除的W用 于保养和清洁。衬垫120可由金属(诸如，侣）、陶瓷材料或任何其他工艺相容材料制成。衬垫 120可经珠粒