蚀刻高纵横比接触的方法

专利名称：蚀刻高纵横比接触的方法
技术领域：
本发明的实施例涉及气体化学物以及在氧化物层中等离子体蚀刻高纵横比接触 (HARC)的方法。
背景技术：
在半导体装置中，例如二氧化硅(SiO2)的绝缘层、例如BPSG的经掺杂氧化物，和 氮化硅用于电分离导电层，例如经掺杂多晶硅、金属、耐火金属硅化物等。高纵横比接触 (HARC)蚀刻是用于在高密度集成装置中形成穿过绝缘层到活性装置区域或导电层的接触 孔互连件的关键工艺。HARC需要产生垂直轮廓和经界定的临界尺寸(⑶)的蚀刻工艺。HARC 特征在电介质中的另一应是在堆叠电容器DRAM中形成电容器或容器结构。在典型等离子体蚀刻中，将衬底定位于气体腔室中的夹盘上，将蚀刻剂气体引入 到所述腔室中，且减小腔室压力。能量源/电源产生穿过定位于腔室内的电极的带电的电 或电磁场，以将蚀刻剂气体激励为等离子体状态。所述蚀刻剂气体转变为不带电中子以及 电子与正离子的经解离混合物。通常，正离子通过提供用于形成垂直接触孔轮廓的方向性 的射频(RF)偏置电极外鞘而加速到衬底，且支撑衬底的夹盘充当底部电极且可由第二 RF 电源偏置。离子与衬底反应，借此从半导体装置移除暴露材料。一般来说，用于蚀刻穿过二氧化硅(SiO2)到下伏硅和/或氮化硅的标准工艺使用 氟碳化合物气体等离子体。氟碳化合物分子通过等离子体作用的解离产生对SiO2衬底起 作用的活性自由基和/或离子。举例来说，在一些高密度等离子体中，从CF3和其它CxFy自 由基(其中χ高达11且y高达15)产生的CF+、CF2+和CF3+离子为用于SiO2的主要蚀刻离 子，其中Ar+离子在氧化物上溅镀CFx膜，且较少氟化自由基(例如，CF2和CF)在蚀刻工艺 期间吸附于SiO2的接触孔中的侧壁和底部表面上，并聚合以形成抑制离子的蚀刻的非挥发 性含氟聚合物层。对在SiO2接触等离子体蚀刻期间的吸附自由基与蚀刻离子之间的平衡 的精确控制是重要的，以同时钝化开口的侧壁且在开口的底部延伸蚀刻前端。然而，当使用 常规的氟碳化合物化学物时，此控制是困难的。包括开口的弯曲和/或扭转的问题常在HARC蚀刻期间出现。图1到图2说明整 体标示为10的衬底片段(例如，晶片)，其展示通过现有技术蚀刻方法在电介质层14中形 成到下伏衬底层16的接触孔12。图1中所说明的弯曲大体上由自由氟的反应形成，所述自 由氟在蚀刻期间累积于接触开口 12的侧壁18上(箭头丨丨丨)且横向侵蚀并蚀刻暴露的 侧壁，从而产生特征性弯曲20。在典型HARC蚀刻期间，沿窄且深的开口的侧壁18积聚的电 荷可使传入离子偏转，从而导致那些离子的轨迹改变。图2中所说明的扭转可在结合特征 充电的蚀刻期间由沿侧壁18的不对称聚合物沉积物22引起，所述特征充电可导致传入的 蚀刻离子的偏转和所述离子的改变轨迹(箭头)，从而导致接触孔12从完全垂直轮廓扭转 或弯曲，其中所述孔朝向一侧或另一侧。接触孔的扭转可导致未对准和在随后沉积的导电 金属与(例如)在下伏衬底16中的活性区域沉陷(landing)区24之间的不完全接触。例 如弯曲和扭转的偏差还可导致非垂直接触孔以及所述接触与邻近接触或其它结构的短接。
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提供一种用于在氧化硅层中蚀刻高纵横比开口的方法和蚀刻剂气体是有用的，其 克服这些或其它问题。


在下文参看以下附图来描述本发明的实施例，其仅出于说明的目的。在所有以下 视图中，在所述图式中将使用参考数字，且在所有若干视图中且在描述中将使用相同的参 考数字来指示相同或相似部分。图1说明在蚀刻期间导致接触孔的弯曲的现有技术处理。图2说明在蚀刻期间导致接触孔的扭转的现有技术处理。图3说明根据本发明的一实施例的处于初步处理阶段的衬底的一部分的正视横 截面图。图4为处于后续处理阶段的图3中所描绘的衬底的横截面图。
具体实施例方式参看图式的以下描述提供根据本发明的实施例的装置和方法的说明性实例。此描 述仅出于说明的目的且并非出于限制其的目的。在当前申请案的上下文中，术语“半导体衬底”或“半导电衬底”或“半导电晶片片 段”或“晶片片段”或“晶片”将理解为意指包含半导体材料的任何构造，包括(但不限于) 例如半导体晶片等主体半导电材料(单独地或在上面包含其它材料的组合件中)和半导电 材料层(单独地或在包含其它材料的组合件中)。术语“衬底”指代包括(但不限于)上文 所描述的半导电衬底、晶片片段或晶片的任何支撑结构。如本文所使用，术语“高纵横比”指约15 1或更高的深度与宽度(或直径)比。本发明的实施例涉及对在半导电微电子装置处理中使用的经掺杂和未经掺杂电 介质材料进行等离子体蚀刻以产生开口来制造高纵横比接触或容器(HARC)的方法。本 发明提供用于高纵横比接触孔的蚀刻的处理参数，其减少蚀刻期间的接触开口的弯曲和扭 转，维持用于接触孔的整个深度轮廓的临界尺寸(CD)，且产生具有大体上为圆柱形且具有 最小锥度的垂直轮廓的接触孔。举例来说，具有约2 μ m的深度、60nm的顶部CD和约45到 60nm的底部CD的接触将视为具有所需CD轮廓控制。参看图3到图4说明根据本发明的方法的一实施例。图3说明整体参考数字10' 所指示的处于初步处理阶段的衬底片段。衬底片段10'包含形成于衬底层16'上的绝缘 或电介质层14'，和活性区域或元件24'(例如，扩散区域、接触、导电线等)。进行中的衬 底片段10'可包含半导体晶片衬底或晶片连同形成于其上的各种处理层，包括一个或一个 以上半导体层或其它形成物，和半导体装置的活性或可操作部分。电介质层14'形成到待蚀刻的选定厚度以界定高纵横比接触孔，例如，约2到 3ym的厚度。电介质层14'可由未经掺杂的二氧化硅(SiO2)或经掺杂的SiO2以单一 层或多层形成，所述经掺杂的SiO2例如为从正硅酸乙酯(TEOS)沉积的氧化硅、硼磷硅玻 璃(BPSG)、硼硅玻璃(BSG)和磷硅玻璃(PSG)，或例如氮化物(例如，例如Si3N4的氮化硅 (SixNy))或氮氧化硅(SiOxNy)的其它材料。下伏衬底层16'在组成上不类似于电介质层 14'，且可由氮化物蚀刻终止层(例如，Si3N4)、例如氮化钛、氮化钨等耐火金属氮化物、具有与二氧化硅电介质层14'不同的经掺杂二氧化硅层、例如单晶硅或多晶硅的硅层、经掺 杂硅区、例如硅化钛的金属硅化物、金属互连件，或其它材料层构成。在所说明的实例中，衬 底16'为SiO2，其具有接触区域24'(例如，多晶硅)。抗蚀刻掩模层28'(例如，光致抗蚀剂或硬掩模材料)形成于电介质层14'上， 且如所描绘经图案化和蚀刻以界定暴露电介质层的若干部分的开口 30'。参看图4，电介质层14'经蚀刻以形成高纵横比接触开口 12'(即，接触孔和通 路，或例如沟槽的其它开口)，其延伸到下伏衬底层16 ‘以用于在例如SRAM、DRAM等各种装 置或电路的制造中形成(例如)用于互连层、栅极电极、电容器电极、通路等的接触孔。通 常，将接触开口 12'蚀刻为约1 15到约1 40或约1 20到约1 30的高纵横比，且 临界尺寸(CD)(宽度)小于约IOOnm或约25到70nm,且深度(d)(例如)为约1到3 μ m。在本发明的实施例中，使用HARC气体等离子体(箭头丨丨丨)蚀刻电介质层14' 以形成接触孔12 ‘，所述HARC气体等离子体是根据本发明利用C4F8 (八氟环丁烷)、C4F6 (六 氟丁二烯)或其混合物、氧源，和惰性气体结合C2F4(四氟乙烷)而产生。C4F8、C4F6和C2F4 气体产生作为用于聚合物沉积的气体前驱物的CF2自由基和用以蚀刻氧化硅层的CF3+离 子。在一些实施例中，蚀刻剂气体本质上由C4F8和/或C4F6、氧源、惰性气体和C2F4组成或 由其组成。氧源可为(例如)氧(O2)、一氧化碳(CO)或其混合物，其量并不减弱蚀刻剂气体 的性能。氧源将与等离子体内的含碳和氟的离子(CFx)反应以调整附着到侧壁18'的碳和 氟的量，且抑制可由接触12'孔的底部表面26'上的碳沉积物引起的“蚀刻终止”。任选地，蚀刻剂气体包括此项技术中已知的惰性载气，例如氩(Ar)、氙(Xe)、氖 (Ne)、氪(Kr)和氦(He)。载气存在于蚀刻剂中以稀释蚀刻剂气体，使得过量蚀刻或沉积不 会发生，以稳定正产生的等离子体且增强蚀刻工艺的均勻性。在一些实施例中，氙(Xe)、氖 (Ne)和/或氪(Kr)用作取代氩(Ar)或与氩(Ar)组合的载气。在本发明的实施例中，氟碳化合物馈送气体由C4F8/02/Ar/C2F4、C4F6/02/Ar/C2F4或 C4F8/C4F6/02/Ar/C2F4构成。在其它实施例中。O2与CO组合或由CO取代，和/或Ar由Xe、 Ne、Kr和/或He取代或与其组合。在各种实施例中，馈送气体可包含上述气体、本质上由 上述气体组成，或由上述气体组成。蚀刻气体可任选地包括一种或一种以上额外氟碳化合物气体，其具有通式CxFy， 其中X = l·到6且y = 2到8，例如CF4(四氟化碳)、C2F6(六氟乙烷)、C3F6(六氟丙烯)、 C3F8 (八氟丙烷)、C5F8 (八氟环戊烯)和C6F6 (全氟苯)以及其组合。已发现，在利用C4F8或C4F6的蚀刻化学物与氧源和惰性气体的HARC蚀刻期间添 加C2F4提供较薄且保形的聚合物层22'的沉积，以在蚀刻期间钝化接触开口 12'的侧壁 18'，以尤其在移除衬底16'上的剩余的残余氧化物的过蚀刻期间防止横向蚀刻并最小化 接触孔的扭转和弯曲，而不必补偿所添加的聚合气体(即，C2F4)。由向C4F8和/或C4F6蚀刻气体添加C2F4引起的基于CFx的聚合物沉积提供保形且 对称的经改进钝化层，且蚀刻位于侧壁上作为接触孔的沉积物。保形聚合物层防止离子驱 动的横向蚀刻或侧壁局部区域中的“弯曲”，以维持接触孔的整个深度轮廓的临界尺寸(CD) 并减小容器变形。所述保形聚合物层在接触孔的侧壁上的沉积还可用作弱导电路径以耗散 接触孔底部处的电荷并减少扭转。而且，对称聚合物沉积减小形成横向电场的概率，此减少
6扭转。内部特征等离子体沉积聚合物材料的不规则性已知转移到待蚀刻的衬底中。由当前 的基于C4F8/C4F6/C2F4的HARC化学物产生的极规则且保形的聚合物材料层减少接触孔中的 变形和缺陷，而同时的离子轰击抑制接触孔的底部处蚀刻前端上的聚合物的吸收或沉积， 因此促进蚀刻而不影响锥度。研究者已描述使用三氟碘甲烷(CF3I)与四氟乙烷(C2F4)的气体混合物将SiO2图 案化。然而，CF3I并非优选的蚀刻化学物，因为其为高腐蚀性气体且在实现所要的接触孔轮 廓的过程中并非同样有效。当前的蚀刻化学物克服那些缺点并实现动态均衡，使得以约相 同速率沉积和移除聚合物，其防止蚀刻终止并提供连续钝化，借此不暴露侧壁，此防止弯曲 效应。还可控制蚀刻气体以避免可引起接触孔扭转的过量聚合物残余物的沉积(例如，如 图2中)，且限制等离子体沉积的聚合物残余物在开口 12'的底部表面24'上的累积。在本发明的实施例中，蚀刻气体等离子体可为用于以比氮化物和/或硅衬底层 16'显著高的速率高纵横比地蚀刻氧化硅的气体混合物，即，蚀刻气体等离子体对氮化物 和硅为高选择性的。此蚀刻气体等离子体允许向下蚀刻氧化物层14'到达衬底层16'，而 大体上不损坏氮化物或硅层。在其它实施例中，蚀刻气体可包括碳氢化合物(例如CH4(甲烷))和/或一种或一 种以上氢氟碳化合物馈送气体，其具有通式CxHyFz，其中χ = 1到6、y = 1到6且ζ = 1到6， 尤其例如CHF3 (三氟甲烷)、CH2F2 (二氟甲烷)、CH2F4 (四氟乙烷)、CH3F (甲基氟)、C2HF5 (五氟 乙烷)、C2H2F4 (四氟乙烷)、C2H5F (乙基氟)、C3HF5 (五氟丙烯)、C3HF7 (七氟丙烷)、C3H2F6 (六 氟丙烷)、C3H3F3 (三氟丙烯)、C3H3F5 (五氟丙烷)、C3H4F4 (四氟丙烷)、C4HF7 (七氟丁烯)、 C4HF9 (九氟丁烷)、C4H2F6 (六氟丁烯)、C4H2F8 (八氟丁烷)、C5HF9 (九氟戊烯)、C5HF11 ( i^一 氟戊烷)或任何氢氟苯(例如，C6H3F3)。并入有氢氟碳化合物气体的蚀刻气体的实施例尤 其包括(例如)C4F8/CHF3/02/Ar。包括碳氢化合物(例如，CH4)和/或氢氟碳化合物馈送气 体有用于蚀刻除SiO2以外的电介质，包括(例如)氮化硅(例如SixNy，例如为Si3N4)。使用C2F4的益处在于，所沉积的聚合物为基于CF的聚合物，其与使用例如SiH4、 SiF4或SiCl4的蚀刻气体的工艺所形成的含Si聚合物相比更容易剥落/清洁。从C2F4产 生的基于CF的聚合物极具保形，其允许添加C2F4气体而无需更改C4F8/C4F6蚀刻气体中O2 的量以补偿所添加的聚合气体(C2F4)。另外，C2F4的使用不会产生可“堵塞”接触开口的过 沉积物(即，面包状囤积)。尽管以C2F4气体形成的蚀刻等离子体气体的实施例在蚀刻期间提供所要的保形 聚合物沉积，但C2F4气体在经净化时是高度可燃且不稳定的，且如果暴露于微量的O2则可 在气体管线中和在储存期间自发聚合。可使C2F4稳定，但例如d-柠檬烯(CltlH16)、二氧化碳 (CO2)或氢氯酸(HCl)等稳定剂可不利地影响蚀刻工艺。另外，使用C2F4的费用可过高。在本发明的其它实施例中，使用由C4F8和/或C4F6、氧源(例如，O2和/或CO)、惰 性气体和卤代氟碳化合物构成的蚀刻气体在电介质层中蚀刻接触开口，所述卤代氟碳化合 物将在氧化物的干式蚀刻期间产生C2F4以提供与馈送到C4F6-C4F8蚀刻等离子体中的纯C2F4 相同或类似的聚合物沉积。蚀刻气体中所利用的卤代氟碳化合物为1，2_ 二溴四氟乙烷(BrCF2CF2Br或 C2F4Br2)、1，2-二碘四氟乙烷(ICF2CF2I或C2F4I2)和二碘二氟甲烷(CF2I2)中的至少一者。 上述卤代氟碳化合物是将在等离子体中解离为CF2自由基的稳定液体源。C2F4Br2和C2F4I2
7将在暴露于UV光(例如，266到193nm)下解离以形成在等离子体中形成两个单位的CF2自
由基的C2F4。在C4F6和/或C4F8蚀刻气体等离子体中使用C2F4或上述卤代氟碳化合物使得能够 对等离子体气体中的CF2自由基产生进行更精确的控制，从而导致在蚀刻期间在接触开口 的侧壁上形成规则且保形的聚合物层，以最小化弯曲和扭转并改进对接触孔的轮廓控制。 上述卤代氟碳化合物充当C2F4的类似物并在干式蚀刻期间提供工艺影响和聚合物沉积，其 类似于馈送到C4F6和/或C4F8蚀刻等离子体中的纯C2F4，但具有更大稳定性且不具有由可 燃且可在暴露于氧后便爆炸性聚合的纯C2F4带来的问题。可利用任何已知的合适蚀刻装置(例如，可用的蚀刻器)来产生等离子体，所述蚀 刻器例如为来自应用材料公司(Applied Materials, Inc.)的 Applied Centura Enabler 蚀刻系统、来自莱姆研究公司(Lam Research Corporation)的2300Exelan系统、来自东京 电子有限公司(Tokyo Electron Limited)的TEL Unity SCCM电介质蚀刻腔室，或任何其它 高密度等离子体蚀刻器。用于等离子体蚀刻的装备和技术的实例描述于多诺赫(Donohoe) 等人的共同转让的第6，123，862号美国专利中。所属领域的技术人员应容易明白，视用于 产生等离子体的特定蚀刻设备而定，例如气体混合物、温度、RF功率、压力和气流速率等各 种蚀刻参数可变化以实现等离子体系统的所要蚀刻速率和蚀刻特性。将具有待蚀刻的电介质层14'的衬底10'(例如，晶片)置放于用于进行蚀刻工 艺的适当设备的等离子体反应腔室中，且蚀刻剂气体大体上流入等离子体反应腔室中，且 施加功率以从蚀刻剂气体诱发等离子体。一般来说，等离子体形成于晶片的表面上且将偏 置功率供应到含有所述晶片的衬底或供应到支撑所述衬底的支撑件或夹盘，以从反应物气 体朝向所述表面使离子加速。从蚀刻剂气体形成的物质(例如，氟离子)撞击在电介质层 14'的经由图案化掩模18'而暴露的区域上并与其反应以蚀刻掉并推进蚀刻前端。可经由 出口从反应腔室排出可能为挥发性的副产物。在同时平衡蚀刻工艺的条件下进行蚀刻工艺，S卩，等离子体产生反应性中性和离 子物质，其在离子(CF3+)拥有由晶片处的偏置功率供应的充足能量的情况下蚀刻电介质， 且在接触开口或孔12'的侧壁18'上沉积聚合物材料(经由CF2自由基)。底部表面26' 在过蚀刻期间受离子轰击，以便移除衬底16'上的任何剩余的残余氧化物。控制C4F8、C4F6和C2F4的气流以优化CF2自由基和CF3+离子密度。在C4F8/C2F4或 C4F6/C2F4蚀刻气体的本发明的实施例中，进入等离子体腔室中的气流速率为=C4F8或C4F6为 约 10 到 IOOsccm(或约 50 到 70sccm)，C2F4 为约 50 到 150sccm(或约 80 到 IOOsccm)，O2 为约10到60sccm(或约20到40sccm)，以及惰性气体为约500到1500sccm(或约900到 1300sccm)。一般来说，C4F8 C2F4的比率为约0. 25到1. 5 1 (或约0. 5到1 1)，且 C4F6 C2F4的比率为约0. 25到1. 5 1 (或约0. 5到1 1)。在C4F8/C4F6/C2F4蚀刻气体的实施例中，气流速率通常为=C4F8为约0到 IOOsccm(或约 20 到 70sccm)，C4F6 为约 0 到 IOOsccm(或约 20 到 70sccm)，C2F4 为约 50 到 150sccm(或约80到IOOsccm)，O2为约10到60sccm(或约20到40sccm)，以及惰性气体 为约500到1500sccm(或约900到1300sccm)，C4F6与C4F8的组合总流动速率为约30到 100sccm(或约50到70sccm)的范围。一般来说，C4F8与C4F6(组合)C2F4的比率为约 0. 25 IlJ 1. 5 1 (或约 0. 5 到 1 1)。
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在利用卤代氟碳化合物来取代C2F4的本发明的实施例中，进入等离子体腔室中的 蚀刻气流速率为=C4F8或C4F6为约10到IOOsccm (或约50到70sccm)，C2F4Br2或C2F4I2为 约 50 到 150sccm(或约 80 到 IOOsccm)，CF2I2 为约 100 到 300sccm(或约 160 到 180sccm)， O2为约10到60sccm(或约20到40sccm)，以及惰性气体为约500到1500sccm(或约900 到 1300sccm)。C4F8 或 C4F6 C2F4Br2 或 C2F4I2 的比率为约 0. 25 到 1. 5 1(或约 0.5 到 1 1)，且 C4F8 或 C4F6 CF2I2 的比率为约 0. 25 到 1. 5 1 (或约 0. 5 到 1 1)。在其它实施例中，进入等离子体腔室中的蚀刻气流速率为=C4F8为约0到 IOOsccm (或约 20 到 70sccm)且 C4F6 为约 0 到 IOOsccm (或约 20 到 70sccm)，C4F6 与 C4F8 的组 合总流为约30到IOOsccm (或约50到70sccm)，C2F4Br2或C2F4I2为约50到150sccm (或约80 到 IOOsccm) ,CF2I2 为约 50 到 150sccm (或约 80 至Ij IOOsccm)，O2 为约 10 到 60sccm (或约 20 到 40sccm)，以及惰性气体为约 500 到 1500sccm (或约 900 到 1300sccm)。C4F8 与 C5F6 C2F4Br2 或C2F4I2的比率为约0. 25 IlJ 1. 5 1 (或约0. 5到1 1)，且C4F8与C4F6 CF2I2的比率 为约 0. 25 IlJ 1. 5 1 (或约 0. 5 到 1. 0)。蚀刻气体可任选地包括额外的氟碳化合物气体(例如，CF4, C2F6等)，气体流速高 达约 50sccm(或约 10 到 50sccm)。任选地，蚀刻气体还可大约包括例如CH4等碳氢化合物。CH4的典型流动速率高达 约5sccm(或高达约20sccm)，且氢氟碳化合物高达约5sccm(或高达约20sccm)。可按需调整蚀刻气体的各种组成气体的流动速率，以提供根据本发明的方法的合 适蚀刻，且适应蚀刻腔室和正蚀刻的晶片的大小。与蚀刻腔室相关联的等离子体的功率电 平和蚀刻腔室中的压力应足以维持蚀刻工艺。源功率电平通常在约1000到3000瓦的范围 内，偏置功率电平在约2000到7000瓦的范围内，且压力大体上在约10到30mTorr的范围 内。本发明形成具有高纵横比的接触孔而不引起孔的弯曲或扭转，所述孔具有在孔的 整个深度上大体上相同的直径(⑶)。在接触孔12'的蚀刻完成后，接着可(例如)通过以氧等离子体灰化步骤进行干 式蚀刻或通过以Piranha清洁(H2SO4M2O2)进行湿式蚀刻而移除(剥落)掩模层28'和聚 合物层22'。衬底10'可经历此项技术中已知的制造所要组件的后蚀刻处理步骤。举例来说， 可(例如)通过以例如(尤其)铜、铝、硅、Ti3N4的金属或导电材料进行填充而进一步处 理所得的接触孔12'，以在例如存储器装置等集成电路装置的制造中形成(例如)到下伏 活性区域、接触或导电线的接触或导电线，或使用金属-绝缘体-金属堆叠而以例如A1203、 HfO2, ZrO2, SrTiO3等电介质材料形成电容器。可将完成的半导体晶片切割为电路小片，其 可接着经进一步处理为集成电路芯片且并入电子装置中。尽管在本文中已说明和描述了特定实施例，但所属领域的技术人员将了解，经计 算以实现相同目的的任何布置可替代所展示的特定实施例。本申请案意欲涵盖根据如所描 述的本发明的原理而操作的任何调适或变化。因此，希望本发明仅受权利要求书及其等效 物限制。在本申请案中所引用的专利、参考和公开案的揭示内容以引用的方式并入本文中。
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权利要求
一种在电介质层中蚀刻开口的方法，其包含从C4F6、C4F8或C4F6与C4F8的混合物、氧源气体、惰性气体和C2F4形成等离子体蚀刻气体；以及以所述等离子体蚀刻气体穿过所述电介质层蚀刻所述开口到达下伏衬底，其中在所述蚀刻期间沿所述开口的侧壁维持保形聚合物层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述等离子体蚀刻气体包含约0.25到1.5 1的 比率的 C4F6 C2F4、C4F8 C2F4，或 C4F8 与 C4F6 C2F4。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电介质层包含氧化物。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述电介质层包含氮化硅，且所述等离子体蚀刻 气体进一步包含具有通式CxHyFz的氢氟碳化合物，其中χ = 1到6、y = 1到6且ζ = 1到 6，或其组合。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述开口为接触孔或具有为约20到30 1的纵 横比的沟槽。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述开口的所述侧壁上的所述保形聚合物层针对 所述开口的深度轮廓具有约5到20 A的厚度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中以约3000到6000人/分钟的速率蚀刻所述电介质。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻气体基本上由所述气体组成。
9.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述等离子体蚀刻气体包含对于C4F6或C4F8 以约10到lOOsccm且对于C2F4以约50到150sCCm的流动速率使所述气体流动。
10.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述等离子体蚀刻气体包含以约30到 IOOsccm的组合流动速率使C4F6和C4F8流动，且以约50到150sCCm的流动速率使C2F4流动。
11.一种在电介质层中蚀刻开口的方法，其包含从流动速率为约50到70SCCm的C4F6、C4F8或C4F6与C4F8的混合物、流动速率为约20 到40SCCm的氧源气体、流动速率为约900到1300SCCm的惰性稀释气体和流动速率为约80 到lOOsccm的C2F4形成等离子体蚀刻气体；以及以所述等离子体蚀刻气体穿过所述电介质层蚀刻所述开口到达下伏衬底，其中在所述 蚀刻期间沿所述开口的侧壁维持保形聚合物层。
12.一种在电介质层中蚀刻开口的方法，其包含施加等离子体蚀刻气体以蚀刻所述电介质层到达下伏衬底，从C4F6、C4F8或C4F6与C4F8 的混合物、氧源气体、惰性稀释气体和选自由C2F4Bi^C2F4I2和CF2I2组成的群组的卤代氟碳 化合物形成所述等离子体蚀刻气体；其中在蚀刻期间沿所述开口的侧壁维持保形聚合物层。
13.根据权利要求12所述的方法，其中通过以约10到lOOsccm的流动速率使C4F6、C4F8 或C4F6与C4F8的混合物流动且以约50到300sCCm的速率使所述卤代氟碳化合物流动而形 成所述等离子体蚀刻气体。
14.根据权利要求13所述的方法，其中通过以约50到150sCCm的速率使C2F4Br2或 C2F4I2流动或以约100到300sCCm的速率使CF2I2流动而形成所述等离子体蚀刻气体。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述等离子体蚀刻气体包含约0.25到1.5 1的比率的C4F6 卤代氟碳化合物、C4F8 卤代氟碳化合物或C4F8与C4F6 卤代烃。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述等离子体蚀刻气体进一步包含具有通式 CxFy的额外氟碳化合物气体，其中χ = 1到6且y = 2到8。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述电介质层包含氮化硅，且所述等离子体蚀 刻气体进一步包含具有通式CxHyFz的氢氟碳化合物气体，其中χ = 1到6、y = 1到6且ζ =1到6，或其混合物。
18.一种用于蚀刻电介质材料的蚀刻气体，其包含C4F6与C4F8中的至少一者、以及氧源 气体、惰性稀释气体和C2F4，其量有效地形成等离子体蚀刻气体以穿过电介质层蚀刻开口， 同时在所述蚀刻期间在所述开口的侧壁上维持保形聚合物层。
19.根据权利要求18所述的蚀刻气体，其进一步包含具有通式CxFy的额外氟碳化合物 气体，其中χ = 1到6且y = 2到8。
20.根据权利要求18所述的蚀刻气体，其进一步包含具有通式CxHyFz的氢氟碳化合物 气体，其中χ = 1到6、y = 1到6且ζ = 1到6，或其混合物。
21.一种用于对电介质层进行等离子体蚀刻的蚀刻气体，其包含C4F6与C4F8中的至少 一者、氧源气体、惰性载气和选自由C2F4Biv C2F4I2和CF2I2组成的群组的卤代氟碳化合物， 其量有效地形成等离子体蚀刻气体以穿过电介质层蚀刻开口，同时在所述蚀刻期间在所述 开口的侧壁上维持保形聚合物层。
22.根据权利要求21所述的蚀刻气体，其基本上由所述气体组成。
23.根据权利要求21所述的蚀刻气体，其进一步包含以下至少一者具有通式CxFy的 额外氟碳化合物气体，其中χ = 1到6且y = 2到8，和具有通式CxHyFz的氢氟碳化合物气 体，其中χ = 1至Ij 6、y = 1至Ij 6且ζ = 1至Ij 6。
全文摘要
本发明提供用于在电介质层中蚀刻接触开口的方法和蚀刻气体组合物。所述方法的实施例使用从蚀刻气体产生的等离子体，所述蚀刻气体由C4F8和/或C4F6、氧源和载气结合四氟乙烷(C2F4)或C2F4的卤代氟碳化合物类似物构成。
文档编号H01L21/311GK101911263SQ200880123894
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月16日 优先权日2008年1月4日
发明者拉塞尔·A·本森, 特德·泰勒, 马克·基尔鲍赫 申请人:美光科技公司