本公开内容涉及用于选择性蚀刻氧化物和氮化物材料的技术以及使用这样的技术形成的产品。具体而言，本公开内容涉及用于在微电子器件或其前体的制造期间选择性蚀刻工件上的氧化物和氮化物材料的技术以及使用这样的技术形成的微电子器件。
背景技术：
公知了用于形成集成电路和微电子器件的不同工艺。在这些工艺之中有所谓的“镶嵌工艺”，其总体上涉及使用光致抗蚀剂和蚀刻工艺来从衬底或其它电介质材料中选择性去除材料。例如，光致抗蚀剂可以沉积在硅晶圆上并且随后例如通过暴露至紫外光、电子束等等来进行图案化。然后可以例如经由暴露至湿法蚀刻方案或等离子体来对衬底进行蚀刻以去除衬底的未被光致抗蚀剂保护的部分。
基于鳍状物的场效应晶体管或FINFET是通常由镶嵌或类似工艺制造的一种类型的微电子器件。如在本领域中将理解的，FINFET器件的制造可以包括凹陷蚀刻工艺，在凹陷蚀刻工艺期间，湿法蚀刻剂(例如，基于氢氟酸或硝酸的蚀刻剂)或直接等离子体可以用于去除牺牲材料(例如，氧化物)，以暴露可以嵌入其中的鳍状的结构的一部分。这样的凹陷蚀刻工艺还可以用于去除存在于鳍状结构上的氧化物和/或氮化物涂覆，以暴露鳍状物材料自身，以便在微电子器件的制造中进一步进行处理。
尽管这样的现有技术可以有效地蚀刻不同材料，但是发明人已经发现其变得越来越难以使用它们来制造正变得越来越小和越来越复杂的微电子器件。这在针对制造基于鳍状物的场效应晶体管或FINFET是特别正确的。随着时间，技术趋势已经驱动制造商制造具有相对大的鳍状物高度但相对小的或变化的鳍状物节距的FINFET。用现有湿法蚀刻化学品制造这样的器件已经被证明是困难的，部分地由于不能补偿在这样的方案的湿法速率的差异。确实，发明人已经观察到一些湿法蚀刻剂的蚀刻速率可以取决于诸如鳍状物高度、鳍状物节距、正在被蚀刻的材料的成分以及正在被蚀刻的材料的量之类的各个因素。结果，一些湿法蚀刻剂可以不能够使得FINFET中使用的氧化物和氮化物材料均匀地凹陷至相同水平，该问题会潜在地导致器件失效。
例如，当基于氢氟酸的湿法蚀刻剂用于在具有≥大约35nm的鳍状物高度和≤50nm的鳍状物节距的FINFET器件的制造中执行凹陷蚀刻，发明人观察到这样的蚀刻化学品在鳍状物之间产生不均匀的凹陷的场高度。此不均匀的场高度还被观察为阻碍器件隔离并且促进集成差错的生成。
用干法直接等离子体执行相同的凹陷蚀刻不解决问题，因为等离子体化学品缺乏此应用所必需的选择性，导致鳍状物侵蚀和/或等离子种类植入至鳍状物中。
附图说明
随着下面的具体实施方式进行，并且在参照附图的同时，所要求保护的主题的实施例的特征和优点将变得显而易见，在附图中，相同的附图标记描述相同的部分，并且其中：
图1是描绘了与本公开内容一致的示例性远程等离子体蚀刻工艺的示例性操作的流程图。
图2A-C逐步地图示了用于使用与本公开内容一致的远程等离子体蚀刻工艺来执行凹陷蚀刻以暴露微电子器件的鳍状物的流程图的一个示例。
尽管下面的具体实施方式将用对示例性实施例进行的参照而进行，但是对于本领域技术人员而言，对示例性实施例的许多替代、修改和变形将显而易见。
具体实施方式
如在背景中指出的，半导体器件尺寸在缩小但是复杂性在增大。而且，越来越复杂和多样化的材料正在被用于制造微电子器件，这些材料包括但不限于各种氧化物、氮化物和半导体材料。这些因素已经使得难以在一些应用中使用先前公知的基于硝酸和氢氟酸的湿法蚀刻化学品，特别是在其中会期望将不同的材料蚀刻至相同的高度的应用中。这部分地由于以下事实：许多基于硝酸和氢氟酸的湿法蚀刻化学品以与蚀刻氮化物不同的速率蚀刻氧化物。因此，当这样的溶液接触工件上的氧化物和氮化物时(例如，在微电子器件或其前体的形成期间)，可以以不同的速率蚀刻氧化物和氮化物。
氧化物和氮化物蚀刻速率的不一致可以被其它因素(例如，暴露至蚀刻剂的表面面积量和已经被去除的材料量)加剧。的确，相比于相同工件的具有相对低的表面面积的第二部分，可以以相对高的蚀刻速率通过基于硝酸和氢氟酸的湿法蚀刻剂来蚀刻工件的具有相对大的表面面积的第一部分，即使第一部分和第二部分是由相同材料组成的。而且，正在被蚀刻的氧化物和/或氮化物的成分的变化(例如，当材料被去除时)可以阻碍湿法蚀刻化学品与要被蚀刻的材料的接触，降低了蚀刻速率。
直接等离子体蚀刻已经用在湿法蚀刻化学品由于一些原因可能不是适合的或者不是优选的一些情况下。然而，如先前所指出的，这样的等离子体中使用的化学品可以对一些应用不是足够选择性的。例如，当直接等离子体用于在制造半导体器件中蚀刻工件时，发明人观察到其可以攻击除了期望进行蚀刻的那些材料之外的材料。当要使用这样的等离子体来蚀刻结构(例如，FINFET的鳍状物)周围的牺牲材料时，这可以特别有问题的，但是对于蚀刻牺牲材料而且还大体上不蚀刻形成该结构的材料是不够有选择性的。
考虑到前述内容，本公开内容总体上涉及用于选择性蚀刻工件上的氧化物和氮化物材料的技术。其中，本文描述的技术包括经由等离体子蚀刻选择性蚀刻工件上的氧化物和氮化物材料的方法。通常，远程等离体子包含可以通过对进入等离子体的等离子体气流进行点燃而产生的反应性种类。氧化物和氮化物的蚀刻可以通过将工件暴露至等离子体中的反应性种类来进行。在这样的暴露期间，反应性种类可以以以下方式与氧化物和氮化物材料反应：可以例如通过热退火将氧化物和氮化物材料从工件去除。
如稍后将描述的，等离子体中各种反应性种类的量可以通过调整等离子体气流的成分来控制。控制那些反应性种类的量可以继而控制相对于彼此的速率，等离子体以该速率蚀刻氧化物和氮化物材料。即，调整用于产生等离子体的等离子体气流的成分可以控制由从等离子体气流产生的等离子体呈现的氧化物:氮化物蚀刻比率(例如，氧化物蚀刻速率:氮化物蚀刻速率)。这可以实现其中可以将工件暴露至多个蚀刻操作的多步骤等离子体蚀刻工艺的设计和使用，其中，可以调节在每个蚀刻操作期间使用的等离子体气流的成分，以实现期望的氧化物:氮化物蚀刻比率。
本文所描述的等离子体蚀刻技术还可以实现包括不同的氧化物和氮化物材料的微电子器件的制造，其中，这样的材料中的两种或更多种被蚀刻为相同的或大体上相同的高度。甚至在要被蚀刻的不同的材料在工件上具有不同的表面面积(例如，嵌套的和隔离的鳍状物之间的场)以及在不期望蚀刻其它材料(例如，鳍状物材料)的情况下也可以实现这样的蚀刻。而且，本文所描述的等离子体蚀刻技术可以用于制造包括相对高和窄的特征的功能微电子器件，例如具有被相对窄的场分离的两个或更多个嵌套的鳍状物的FINFET。还可以调节本文所描述的等离子体蚀刻工艺以允许从围绕嵌套的和隔离的鳍状物的区域对不同的氧化物和氮化物进行凹陷蚀刻以便满足一个或多个设计目标。
如在本文所使用的，在结合值、比率、或范围时使用的术语“大体上”通常是指该值、比率或范围的+/-5％。因此，例如，词语“大体上5埃每分钟”应当被理解为包含从大约4.75埃每分钟至大约5.25埃每分钟。
如在本文使用的，术语“工件”指代宽范围的衬底、微电子器件及其部件、其组合等等中的任何一种，其可以包括其中使用了氧化物和氮化物材料的一个或多个区。
如在本文所使用的，术语“氧化物重蚀刻操作”和“氧化物重循环”可交换地用于指代其中相比于氮化物以更快的速率蚀刻氧化物(即，氧化物:氮化物蚀刻比率大于1:1)的等离子体蚀刻操作。在一些实施例中，与本公开内容一致的氧化物重蚀刻操作呈现出从大于1:1至大约15:1的氧化物蚀刻比率(例如，10:1)。相比之下，术语“氮化物重蚀刻操作”和“氮化物重循环”可交换地用于指代其中相比于氧化物更快地蚀刻氮化物(即，氧化物:氮化物蚀刻比率1:大于1)的等离子体蚀刻操作。在一些实施例中，与本公开内容一致的氮化物重蚀刻操作呈现出从1:大于1至大约1:1.4的氧化物蚀刻比率。
在一些实施例中，本文所描述的工件包括在其上具有一个或多个氧化物材料和一个或多个氮化物材料的衬底。在一些实施例中，至少一种氧化物材料设置在衬底的至少一部分上，并且至少一种氮化物材料设置在衬底表面的至少一部分、氧化物材料或其组合上。在其它实施例中，至少一种氮化物材料可以设置在衬底上，并且至少一种氮化物材料设置在氧化物的至少一部分、衬底的至少一部分或其组合上。在另外的实施例中，工件可以包括被设置在衬底上但是彼此被另一种材料隔离的氧化物材料和氮化物材料。
无限制地，本文所描述的工件优选地为微电子器件的前体的形式，这些前体包括但不限于诸如基于鳍状物的场效应晶体管(FINFET)之类的非平面晶体管的前体。在这样的实施例中，工件可以包括第一、第二或可选地第三鳍状物。这样的鳍状物可以被涂覆有一个或多个共形氧化物和氮化物层，并且可以嵌入在牺牲材料(例如，牺牲氧化物或氮化物)中。还可以存在自然氧化物(例如，产生于用于产生鳍状物或其它部件的材料的氧化)。
如先前所指出的，本公开内容的技术利用一种或多种等离子体来选择性蚀刻工件上的氧化物和氮化物材料。可以施加这样的等离子体以执行远程或直接等离子体蚀刻，并且可以通过向等离子体气流施加射频(RF)或其它功率来形成这样的等离子体。这样的功率的施加可以例如通过形成来自等离子体气流的各个组分的反应性种类来点燃至等离子体中的等离子体气流。无限制地，本公开内容的等离子体优选地用于执行对工件的远程等离子体蚀刻。无限制地，本文所描述的等离子体优选地用于执行对工件的各向同性的干法远程等离子体蚀刻。
如先前所解释的，用于产生与本公开内容一致的等离子体的等离子体气流的成分可以控制由该等离子体呈现的氧化物:氮化物蚀刻比率。考虑到此，本公开内容的等离子体气流通常包括单独的或与其它组分(例如载气)组合的三氟化氮(NF3)、氢气(H2)、氨气(NH3)和其组合。等离子体气流中的NF3、H2、NH3和可选的载气可以广泛变化，并且可以通过调整流率来控制，在等离子体气体中以该流率来提供这些组分中的每一种。
可以在本公开内容的等离子体气流中包括以范围从大于0至大约70标准立方厘米每分钟(sccm)的流率(例如，大约1至大约65sccm、大约6至大约60sccm、大约20至大约50sccm、或甚至大约40至大约50sccm)的NF3气体。无限制地，本公开内容的等离子体气流优选地包括以大约50sccm的流率的NF3气体。
在本公开内容的等离子体气流中通常包括NF3，以经由氯化种类的形成来促进对氧化物和氮化物的蚀刻。使NF3的流率向上/向下变化可以导致等离子体呈现出增大/减小的氧化物和氮化物蚀刻速率但是氧化物:氮化物蚀刻速率具有很少的差异或没有差异。通过示例的方式，将NF3的流率从50sccm降低至大约40sccm可以导致由与本公开内容一致的等离子体所呈现的氧化物和氮化物蚀刻速率的20-40％的降低，但是会对由该等离子体所呈现的氧化物:氮化物蚀刻速率具有有限的影响或没有影响。
本公开内容的等离子体气流中的NH3是氧化物蚀刻速率的强调节剂，其与增大的NH3气流一起通常导致等离子体呈现出增大的氧化物蚀刻速率和氧化物:氮化物蚀刻速率。在这点上，本公开内容的等离子体气流中可以包括以范围从0至大约120sccm(例如，从0至100sccm、从大约0至大约40sccm、大约20至大约90sccm或甚至大约20至大约40sccm)的流率的NH3。
将NH3流率调整到以上范围内可以在一些实施例中导致产生呈现出大约1.4埃/秒(A/s)(NH3＝0sccm)至大约15.5A/s(NH3＝40sccm)的氧化物蚀刻速率的等离子体。当然，这样的蚀刻速率仅仅是示例性的，并且在指定的蚀刻速率之上、之下或之内的氧化物蚀刻速率可以通过控制等离子体气流中的NH3的流率来实现。无限制地，NH3流率优选地在大于0至40sccm的范围内(对于氧化物重蚀刻操作)，以及优选地为0sccm(对于氮化物重蚀刻操作)。
本公开内容的等离子体气流中的H2气体是氮化物和氧化物蚀刻速率的调节剂。在这点上，本公开内容的等离子体气流中可以存在以范围从0至大约850sccm(例如，大约30至大约850、大约30至大约450sccm、或甚至大约130至大约450sccm)的流率的H2气体。无限制地，H2流率优选地在30至130sccm的范围内(对于氧化物重蚀刻操作)，以及在大约130至大约450sccm之间(对于氮化物重蚀刻操作)。在一些实施例中，H2流率大约为130sccm(对于氮化物重蚀刻操作)。
如先前所指出的，调整H2流率可以对与本公开内容一致的等离子体蚀刻氧化物和氮化物的速率以及因此等离子体的氧化物:氮化物蚀刻比率具有影响。例如，包括了30sccmH2的等离子体流率可以产生以大约1埃/秒的速率蚀刻氧化物以及以大约1.5埃/秒的速率蚀刻氮化物的等离子体，然而，280sccm的H2流率可以导致以大约2.5埃/秒的速率蚀刻氧化物以及以大约2.2埃/秒的速率蚀刻氮化物的等离子体。因此，通过调整H2流率，可以产生呈现出范围从1:大于1至1:大约1.5(例如，从1:大约1.4)的氧化物:氮化物蚀刻速率的等离子体。
等离子体气流中的载气的量可以在从0至大约1000sccm的范围，例如从大于0至大约1000sccm、从大于0至大约500sccm、从大于0至大约100sccm或甚至大约100至大约500sccm。通常，载气可以用作稀释由等离子体气流形成的等离子体中的反应性。以相对高的载气流率，载气可以抑制由等离子体所呈现的氧化物和氮化物蚀刻速率。例如，等离子体气流中可以包括大约100sccm的流率的载气，其对氧化物或氮化物蚀刻速率具有小的影响或没有影响。然而，将载气流率增加至大约500sccm或更大可以将由等离子体所呈现的氧化物和氮化物蚀刻速率减小10％(相对于由不包含载气或包括相对小量的载气的等离子体气体产生的等离子体而言)。
在等离子体气流中可以包括的适合的载气的非限制性示例包括氮气、惰性气体(例如，氦、氖、氩、氪、氙或其组合)等等。无限制地，氦优选地用作本公开内容的等离子体气流中的载气。
被施加以产生在本文所描述的等离子体的功率可以广泛地变化，并且可以被设置为任何适合的值(例如大于0至大约100W)。无限制地，将在大约20至大约60W的范围中(例如，大约20至大约50W或甚至大约20至大约40W)的RF功率施加至等离子体气流，以产生与本公开内容一致的等离子体。
因此，本公开内容预见了各种不同的等离子体气流成分，其中，可以调节NF3、NH3、H2和可选载气的流率以产生呈现出期望的氧化物和氮化物蚀刻特性(包括氧化物:氮化物蚀刻速率)的等离子体。在一些实施例中，适合于氧化物重蚀刻操作的等离子体可以呈现出范围从大约0.5至大约5埃/秒(例如，大约0.5至4埃/秒)的氧化物蚀刻速率、以及大于1:1至大约15:1的(例如，大约10:1)氧化物:氮化物蚀刻速率。这样的等离子体可以例如通过将相关的等离子体气流中的NF3的流率调整至大约5至大约50sccm内、将等离子体气流内的NH3的流率调整至大约0至大约100sccm内、以及将等离子体气流内的H2的流率调整至大约0至大约850sccm内来获得。无限制地，适合于氧化物重蚀刻操作的等离子体是通过向等离子体气流(该等离子体气流包括以范围从大约10至大约50sccm的流率的NF3、以0至70sccm的流率的NH3、以110至大约140sccm(例如，大约130sccm)的流率的H2)施加大约20-50W(例如，大约20-40W)的RF功率而产生的。
适合于氮化物重蚀刻操作的等离子体可以呈现出范围从大约0.1大约2埃/秒(例如大约0.1至1.8埃/秒)的氮化物蚀刻速率以及范围从1:大于1(诸如，1:大约1.4或甚至1:1.2)的氧化物蚀刻速率。这样的等离子体可以例如通过将相关等离子体气流中的NF3的流率调整至大约10至50sccm(例如，大约10至大约50sccm)内、将等离子体气流中的NH3的流率调整至0sccm以及将等离子体气流中的H2的流率调整至大约30sccm至大约450sccm内(例如，大约30至130sccm或甚至大约130至大约450sccm)来获得。无限制地，适合于氧化物重蚀刻操作的等离子体是通过将大约20至大约50W的RF功率施加至包含以10-50sccm的流率的NF3、不包含NH3、包含大约130至大约450sccm的流率的H2的等离子体气流来产生的。
在不希望受到理论约束的情况下，据信，本公开内容的等离子体化学品通过经由等离子体中的反应性种类与氧化物的反应的产生来蚀刻氧化物和氮化物，导致NH4F种类、氢氟酸、蚀刻副产品和水的产生。氮化物蚀刻被认为是通过等离子体中的反应性种类与氮化物的反应而进行的，导致氢氟酸溶液和氮化物、相同的蚀刻副产品的形成，但没有水的形成。水源可以因此用于调节在本文所描述的等离子体化学品对氮化物的选择性。
在一些实施例中，本公开内容的等离子体产生NH4YMFx，其中，M是正在被蚀刻的氧化物和氮化物的元素(例如，硅、钽等)，并且Y和x是化学计量变量。例如，利用与本公开内容一致的等离子体对二氧化硅的蚀刻可以产生(NH4)2SiF6作为蚀刻副产品。在一些实施例中，本文所描述的工件可以在范围从大于0至大约50℃(例如，大约30至40℃)的工艺温度下暴露至等离子体，以便蚀刻衬底上的氧化物和氮化物的至少一部分。以这样的温度，以上所指出的蚀刻副产品可以是固体。然而，蚀刻副产品可以通过在高温(例如，大约80至120℃或甚至大约90至大约100℃)下对工件进行退火来去除。可以执行这样的退火足以去除或大体上去除蚀刻副产品的时间，例如，从大约15秒至大约300秒，诸如大约30秒至大约120秒。
如可以从前述内容意识到的，可以调节本公开内容的等离子体以蚀刻各种不同的氧化物和氮化物以及期望的氧化物:氮化物蚀刻比率。考虑到此，可以使用在本文描述的等离子体蚀刻的适合的氧化物的非限制性示例包括碳掺杂的氧化物(CDO)、氧化硅(例如，SiO、SiO2)、旋涂玻璃以及其组合等等。可以通过在本文描述的等离子体蚀刻的适合的氮化物的非限制性示例包括金属氮化物和金属氮氧化物，例如但不限于氮化物和氮氧化物、硅和其组合。无限制地，氮化物优选地是氮化硅和氮氧化硅。
本公开内容的等离子体可以呈现出足够的对于氧化物和氮化物的蚀刻选择性，如以上所指出的，但是可以不蚀刻或可以大体上不蚀刻其它材料。通过示例的方式，本文所描述的等离子体可以不蚀刻或可以大体上不蚀刻可以用在微电子器件的制造中的各种材料。这样的材料包括但不限于硅、锗、金属、Ⅲ-Ⅴ族半导体材料(例如，SiGe、InAs、InP等等)、其组合、合金和混合物等等。
如以上所指出的，调整本文所描述的等离子体气流的各个组分的流率可以实现产生具有期望的蚀刻特性(例如，氧化物:氮化物蚀刻比率)的不同的等离子体。考虑到此，本公开内容的另一个方面涉及用于从工件中选择性蚀刻氧化物和氮化物的方法。在这一点上，参照图1，图1是与本公开内容一致的等离子体蚀刻方法的示例性操作的流程图。
如示出的，方法100在框101开始。方法可以进行至框102，其中，可以通过将RF或其它功率施加至第一等离子体气流来生成第一等离子体。第一等离子体气流可以包括NF3、NH3、H2和可选的载气中的一种或多种，如所讨论的。第一等离子体气流中的这样的组分的流率可以被调整为使得第一等离子体呈现出期望的蚀刻特性，例如期望的氧化物:氮化物蚀刻比率。在一些实施例中，NF3、NH3、H2、可选的载气或其组合的流率可以被设置为使得由第一等离子体成分产生的第一等离子体适合用于氧化物重蚀刻操作或氮化物重蚀刻操作中。
即，第一等离子体气流中的一个或多个组分的流率可以被设置为使得从其中产生的第一等离子体可以呈现出大于1:1(氧化物重)或1:大于1(氮化物重)的氧化物:氮化物蚀刻速率。在一些实施例中，第一等离子体气流中的一个或多个组分的流率可以被设置为使得从其中产生的第一等离子体可以呈现出范围从大于1:1至大约15:1(例如，大约10:1)的氧化物:氮化物蚀刻比率。替代地，第一等离子体气流中的一个或多个组分的流率可以被设置为使得从其中产生的第一等离子体可以呈现出范围从大于1:大于1至大约1:1.4的氧化物:氮化物蚀刻比率。无限制地，优选地，第一等离子体优选地适合于执行至少一个氧化物重蚀刻操作。
在这点上，蚀刻可以通过将工件暴露至第一等离子体内的反应性种类而进行。这样的暴露可以发生在任何蚀刻的等离子体蚀刻室中，包括本领域中公知的蚀刻室中。无限制地，将工件暴露至本文所描述的等离子体优选地发生在远程等离子体室，其中，第一等离子体的反应性种类由远程源产生。可以使用、提及的适合的等离子体蚀刻腔的一个示例是由商业上可从AppliedMaterials获得的SICONITM等离子体室制成。
方法然后可以进行至框103，其中，可以对工件进行退火以去除由于暴露至第一等离子体而产生的蚀刻副产品。如以上所指出的，退火可以在足以去除或大体上去除蚀刻副产品的一温度下执行并且持续一时间，例如从大约80至120℃持续大约15至300秒，例如，大约90至100℃持续大约30至120秒。如可以意识到的，蚀刻副产品的去除可以促进工件上的氧化物和/或氮化物与可以稍后施加的另外的等离子体的反应性种类的进一步接触。无限制地，这样的退火优选地在原位(即，当工件保留在等离子体室中时)执行。因此优选地装备用于将工件暴露至等离子体的等离子体蚀刻室以执行原位退火。
在去除蚀刻副产品之前或之后，可以在原位或非原位地监控蚀刻过程，其通过使用适合的技术检查工件的表面来执行。通过示例的方式，可以使用原子力显微术、电子显微术(例如，扫描电子显微术、透射电子显微术、光学显微术)、干涉法或本领域中公知的另一种适合的技术来检查工件的表面。
这样的监视的目的可以是确定将工件暴露至第一等离子体是否已经产生期望的结果，例如期望的对氧化物和/或氮化物的去除。例如，在第一等离子体被配置用于氧化物或氮化物重蚀刻的情况下，可以执行蚀刻过程的监视，以确定暴露至第一等离子体是否已经导致对期望的量的氧化物和/或氮化物的去除。
方法可以然后进行至框104，其中，可以做出关于是否应调整第一等离子体气流的化学品的确定。就这一点而言，应当指出的是，第一等离子体气流可以被配置为使得第一等离子体适合于执行氧化物或氮化物重蚀刻操作，其中，以第一氧化物:氮化物蚀刻比率来去除氧化物和氮化物，以第一氧化物蚀刻速率来去除氧化物，以及以第一氮化物蚀刻速率来去除氮化物。
因此，例如，第一等离子体气流的化学品可以被设置为使得第一等离子体呈现出相对高的氧化物蚀刻速率、相对低的氮化物蚀刻速率以及大于1:1至大约15:1(例如，大约10:1)的氧化物:氮化物蚀刻比率。在此情形下，将工件暴露至第一等离子体可以适合于从工件去除相比于氮化物更多的氧化物。替代地，第一等离子体的化学品可以被设置为使得第一等离子体呈现出相对低的氧化物蚀刻速率、相对高的氮化物蚀刻速率以及范围从1:大于1至大约1:1.4的氧化物:氮化物蚀刻比率。在此情形下，将工件暴露至第一等离子体可以适合于从工件去除相比于氧化物更多的氮化物。
考虑到此，在一些实施例中，可以期望很好地调节氧化物/氮化物去除速率和氧化物:氮化物比率，例如，当本文所描述的等离子体可以用于在微电子器件(例如，FINFET)的形成期间的蚀刻工艺。考虑到此，依据框104，可以确定的是，期望对等离子体气流的调整，例如，以便调整第一等离子体的氧化物/氮化物去除的速率和/或氧化物:氮化物蚀刻速率。
在这样的情形下，方法可以进行至框105，其中，可以如以上所讨论地调整第一等离子体气流的组分中的一个或多个组分的流率，以便产生经修改的第一等离子体气流。方法可以然后回送至框102，其中，可以生成经修改的第一等离子体(具有不同的氧化物/氮化物蚀刻特性)并且将工件暴露至经修改的第一等离子体中的反应性种类。方法可以然后再一次再次进行至框103和104。
框102-105可以重复直至已经执行了具有期望的等离子体气流(或等离子体气流组)的所有的蚀刻操作。在一些实施例中，框102至105可以重复从1至大约15次。在这些重复中的任何一个重复期间依据框102产生的等离子体可以与由这些重复中的任何其它重复产生的等离子体中的一种或多种等离子体相同的或不同。
通过示例的方式，框102至105可以重复1至12次，其中等离子体气流被设计为产生各自适合于对工件执行氧化物重蚀刻操作或氮化物重蚀刻操作的等离子体。依据这样的重复中的任何一个重复的由等离子体所呈现的氧化物:氮化物蚀刻比率可以与在这样的重复中的任何其它重复中的一个或组合中使用的等离子体所呈现的氧化物:氮化物蚀刻比率相同。类似地，依据这些重复中的任何一个重复的由等离子体所呈现的氧化物和/或氮化物蚀刻速率可以与在这些重复中的任何其它重复中的一个或组合中使用的等离子体所呈现的氧化物和/或氮化物蚀刻速率相同。无限制地，依据框102至105的操作重复1至6次，其中，等离子体适合于对工件执行氧化物重蚀刻操作。
如果不需要对第一等离子体气流化学品进行调整(或如果执行借助于第一等离子体的仅仅一个蚀刻操作)，方法可以进行至框106。依据该框，可以做出关于是否将做出对替代蚀刻化学品(替代蚀刻)的转换的确定。通过示例的方式，依据框106，可以做出关于是否从氧化物重蚀刻切换至氮化物重蚀刻的确定，反之亦然，取决于依据框102而执行的蚀刻操作的类型。如果否，则方法可以进行至框107，其中，可以做出关于蚀刻是否要继续的确定。如果是，则方法可以回送至框102。如果否，则方法可以进行至框115并且结束。
如果做出至替代蚀刻的转换，则方法可以从框106进行至框108，其中，可以调整NH3、NF3、H2的流率，以便以与以上结合在框102中的第一等离子体的产生讨论的相同的方式来产生点燃(依据框109)至第二等离子体中的第二等离子体气流。
在一些实施例中，第二等离子体气流的流率优选地依据框108被设置为使得第二等离子体适合于执行氧化物重蚀刻操作或氮化物重蚀刻操作。例如，在依据框102的第一等离子体适合于氧化物重蚀刻操作的情况下，第二等离子体可以适合于氮化物重蚀刻操作(例如，氧化物:氮化物蚀刻比率的范围从1:大于2至大约1:1.4)。同样当依据框102的第一等离子体适合于氮化物重蚀刻操作时，第二等离子体可以适合于氧化物重蚀刻操作(例如，氧化物:氮化物蚀刻比率的范围从大于1:1至大约15:1(例如，大约10:1))。
在这一点上，方法可以进行至框109，其中，第二等离子体使用依据框108设置的第二等离子体气流化学品来生成。工件的蚀刻可以然后通过将工件暴露至第二等离子体内的反应性种类而进行。这样的暴露可以以与如以上结合框102讨论地将工件暴露至第一等离子体大体上相同的方式来发生。无限制地，如本文所描述的将工件暴露至第二等离子体优选地发生在远程等离子体室中，其中，第一等离子体的反应性种类是由远程源产生的。
该方法然后可以进行至框110，其中，可以对工件进行退火以去除由暴露至第二等离子体而产生的蚀刻副产品。依据框110的退火可以以与以上针对框103解释的相同或类似的方式来执行。即，可以在足以去除或大体上去除蚀刻副产品的一温度下进行退火并且持续一时间，例如从大约80至120℃持续大约15至300秒，例如，大约90至100℃持续大约30至120秒。无限制地，优选地在原位(即，当工件保留在等离子体室中时)执行依据框110的退火。
在去除蚀刻副产品之前或之后，可以通过使用适合的技术(例如，以上针对框103所指出的那些技术)检查工件的表面来执行对蚀刻过程的监控。这样的监视方式的一个目的可以是为了确定将工件暴露至第一和第二等离子体是否已经实现期望的蚀刻目标。蚀刻目标的非限制性示例包括期望结构的完全形成、指定量的氧化物和/或氮化物的去除、另一个蚀刻目标(例如，器件设计规范)、其组合等等。
依据框111，可以做出关于是否已经实现蚀刻目标的确定。如果否，方法可以进行至框112，其中，可以做出关于是否做出至第二等离子体气流化学品的调整的确定。此修改的一个目的可以是调整通过这样的等离子体所呈现的速率(依据框109产生的等离子体以该速率蚀刻氧化物和/或氮化物)以及氧化物:氮化物蚀刻比率。如果将不做出至等离子体化学品的调整，则方法可以进行至框114，其中，可以做出关于蚀刻是否要继续的确定。如果是，则方法可以回送至框109。如果否，则方法可以进行至框115并且结束。
如果依据框112确定了要调整第二等离子体气体化学品，则方法可以进行至框113，其中，可以以与以上结合依据框105对第一等离子体气体化学品的调整而描述的方式相同的方式来修改第二等离子体气体化学品。因此，没有对如何可以修改第二等离子体气体化学品的具体实施方式进行详细重复。通常，可以调整第二等离子体气流中的NH3、H2和NF3以便实现期望的氧化物蚀刻速率、氮化物蚀刻速率以及氧化物:氮化物蚀刻比率。
与前述讨论一致，可以做出对第二等离子体气流的修改以产生经修改的第二等离子体气流，这继而可以生成经修改的第二等离子体。在第二等离子体适合于氧化物重蚀刻操作的情况下，经修改的第二等离子体也可以适合于氧化物重蚀刻操作。同样在第二等离子体适合于氮化物重蚀刻操作的情况下，经修改的第二等离子体也可以适合于氮化物重蚀刻操作。一旦已经修改了第二等离子体气流化学品，工艺可以返回框109，其中，可以将工件暴露至由经修改的第二等离子体气流生成的经修改的第二等离子体。
与框102-106相似，框109-113可以重复，直至已经执行了借助于期望的第二等离子体气流(或第二等离子体气流组)的所有蚀刻操作。在一些实施例中，框109至113可以重复从1至大约15次。在这样的重复中的任何一个重复期间依据框109产生的等离子体可以与由这些重复中的任何其它重复产生的等离子体中的一种或多种等离子体相同或不同。
在任何情况下，一旦到达蚀刻目标或如果依据框114做出了蚀刻不继续的确定，方法可以进行至框115并且结束。
如根据前述内容将意识到的，本公开内容的技术可以实现高灵活性蚀刻工艺的使用，其可以涉及一个或多个蚀刻操作。每个蚀刻操作可以使用由等离子体气流生成的等离子体来执行，可以对该等离子体气流进行修改以调整等离子体的氧化物蚀刻速率、氮化物蚀刻速率以及氧化物:氮化物蚀刻速率中的一个或多个。结果，本文所描述的技术可以使得实验室技术人员能够设计可以用于以高灵活性方式蚀刻氧化物和氮化物的多步骤蚀刻操作。如以下将详细描述的，此灵活性在凹陷蚀刻操作的性能方面可以是相当有用的，例如在制造诸如FINFET之类的微电子器件期间使用的那些凹陷蚀刻操作，特别是包括相对高的并且被相对低鳍状物节距分离的嵌套的鳍状物(单独地或与隔离的鳍状物组合地)的FINFET。
考虑到此，本公开内容的另一个方面涉及制造非平面微电子器件(非平面器件)(包括但不限于诸如FINFET之类的非平面晶体管)的方法。这样的非平面器件可以包括诸如可以在FINFET或其它微电子器件中使用的一个或多个鳍状结构。如本领域中将意识到的，FINFET中的鳍状物的成分和节距(间距)可以显著地变化。
通过示例的方式，可以通过蚀刻半导体衬底(例如，硅或锗晶圆)来产生鳍状物。替代地或另外地，包括了一个或多个材料(例如SiGe)、交替的硅和锗的层、Ⅲ-Ⅴ族半导体(例如，InP、InAs等)的鳍状物可以沉积或生长在衬底上以便在其上形成一个或多个鳍状物。
这些鳍状物的横向间距(即，鳍状物节距)可以显著变化，并且其范围可以从大约5nm至大约100nm或更大，如从一个鳍状物的边缘至相邻鳍状物的边缘所测量的。在一些实施例中，鳍状物中的至少一些鳍状物被分离小于大约50nm的鳍状物节距。在另外的实施例中，鳍状物中的至少一些鳍状物可以被分离小于大约50nm的鳍状物节距，然而，其它鳍状物可以被分离大于50nm的鳍状物节距，例如大于100nm或甚至200nm。因此，例如与本公开内容一致的FINFET可以包括多个“嵌套”的鳍状物(即，具有相对低的鳍状物节距的鳍状物)以及一个或多个隔离鳍状物(即，具有相对大的鳍状物节距的鳍状物)。在相同的FINFET中，第一对鳍状物的鳍状物节距可以因此与第二对鳍状物的鳍状物节距不同。
如在本领域中还将意识到的，不同的涂覆可以生长和/或施加至非平面微电子器件(例如，FINFET)的鳍状物。例如，当用于形成鳍状物的材料与氧反应时，自然氧化物可以在该鳍状物暴露至氧(例如，空气中)时形成在其表面处。在一些实施例中，本文所描述的非平面器件的鳍状物包括硅，并且自然硅氧化物的层存在于这样的鳍状物的表面上。
替代地或另外地，可以将氧化物、氮化物或其组合的一个或多个层施加至非平面器件中的每个鳍状物。这样的层可以用作本领域公知的各个目的。例如，氧化物和氮化物层可以用作将鳍状物彼此隔离。替代地或另外地，这样的层可以用作扩散势垒，例如以阻止掺杂剂材料扩散离开鳍状物。
可以通过包括对牺牲材料(例如，氧化物)和先前提到的氧化物和氮化物层进行凹陷蚀刻以暴露鳍状物的一部分的方法来制造诸如如以上指出的那些非平面器件之类的非平面器件。鳍状物材料延伸超过氧化物和氮化物层的程度在本文被称为“鳍状物高度”、“目标鳍状物高度”或TFH。如在背景技术中解释的，基于硝酸和氢氟酸的湿法蚀刻剂能够使牺牲材料和氧化物和氮化物层凹陷。然而，这样的蚀刻剂去除氧化物和氮化物的速率随着材料成分、以及鳍状物节距、鳍状物高度和潜在地其它因素而变化。
结果，当这样的蚀刻剂用于执行凹陷蚀刻以制造具有为相对高并且具有相对低的鳍状物节距的多个鳍状物的非平面器件时，制造具有均匀的鳍状物高度是困难的或不可能的。这在目标鳍状物高度超过大约35nm并且鳍状物节距小于大约50nm的情形下是特别正确的。此问题在要形成的非平面器件包括具有小于大约50nm的鳍状物节距的鳍状物以及具有相对大的鳍状物节距的鳍状物时加剧。
基于硝酸和氢氟酸的湿法蚀刻剂还可以以不同的速率蚀刻牺牲材料，取决于牺牲材料暴露至蚀刻剂的程度。例如，这样的湿法蚀刻化学品可以以相对慢的速率蚀刻第一区中的在具有相对小的鳍状物节距(例如，小于或等于大约50nm)的鳍状物之间的牺牲材料，但是可以以较高的速率蚀刻第二区中的在具有相对大的鳍状物节距(例如，大于大约50nm)的鳍状物之间的牺牲材料。结果，第二场中的牺牲材料的上表面可以低于第一场中的牺牲材料的上表面，即使将牺牲材料暴露至相同的湿法蚀刻剂。如果在任一场中的牺牲材料的上表面显著低于在相邻鳍状物上的氮化物层，则会发生器件的失效。
换句话说，如果保留在鳍状物上的氮化物层显著地延伸超过相邻场中的牺牲材料的上表面的上表面，则会发生器件的失效。在这点上，如果氮化物层的上部分超过相邻场中的牺牲材料的上表面大于5nm，则氮化物层可以被认为显著地延伸超过牺牲材料的上表面。无限制地，本文所描述的非平面器件优选地被形成为使得每一个鳍状物上的氮化物层延伸超过相邻场中的牺牲材料的上表面小于2nm，即使当鳍状物节距小于大约50nm并且鳍状物高度高于大约35nm。
为了图示，本公开内容现在将进行以描述使用本文所描述的等离子体蚀刻技术形成诸如FINFET之类的非平面器件的方法的一个示例。因此参照图2A-2C，其逐步图示了包括与本公开内容一致的多个鳍状物的非平面器件的制造。尽管图2A-2C的示出可以应用于产生任何适合的非平面器件，但是这样的示出可以特别地被理解为施加逐步指示凹陷蚀刻工艺，该凹陷蚀刻工艺可以用于例如从工件200形成FINFET。
如在图2A中示出的，工件200可以包括衬底201，其可以是可以用于制造微电子器件的任何适合的衬底。可以用作衬底201的材料的非限制性示例包括硅、绝缘体上硅、锗、金属、SiGe、Ⅲ-Ⅴ族半导体材料、其组合等等。无限制地，衬底201优选地由硅形成。
工件200可以还包括多个鳍状物，诸如鳍状物2011、2012以及鳍状物201y，其中，y是大于或等于3的整数。鳍状物2011、2012、201y可以通过蚀刻衬底201来形成，如以上所指出的。替代地，鳍状物2011、2012、201y中的一个或多个可以使用本领域公知的任何适合的工艺生长在衬底201上。无限制地，鳍状物2011、2012、201y中的一个或多个可以由硅、锗、SiGe、Ⅲ-Ⅴ族半导体、其组合等等形成。无限制地，鳍状物2011、2012、201y优选地由SiGe、或Si和Ge的层形成，SiGe、或Si和Ge的层中的任一者可以生长或另外沉积在衬底201上。
鳍状物2011、2012、201y中的任何一个或全部可以使用本领域公知的任何适合的工艺掺杂有一种或多种n或p类型掺杂剂。适合的n类型掺杂剂的一个示例是磷，以及适合的p-类型掺杂剂的一个示例是硼。当然，可以使用其它的p和/或n类型掺杂剂。这样的掺杂剂的浓度可以广泛变化，如本领域中通常理解的。
在图2A的实施例中，鳍状物2021、2022被示出为嵌套的鳍状物。即，这样的鳍状物被图示为彼此横向间隔相对小的鳍状物节距FP1。FP1可以是用于形成嵌入的鳍状物的任何适合的鳍状物节距。无限制地，FP1优选地小于或等于大约50nm，例如小于或等于40nm，大约30nm、大约20nm或甚至大约10nm。鳍状物2021、2022的间距界定了于其中的第一场(I)。在图示的实施例中，鳍状物2011的右侧与鳍状物2012嵌套，但是没有其它鳍状物被示出为在鳍状物2011的左边。应当理解的是，此示例是示例性的，并且该另外的嵌入的或隔离的鳍状物可以存在(于鳍状物2011的左边或以其它方式)。
为了图示，图2A还描绘了工件200包括202y并且其中鳍状物2022和202y横向间隔相对大的鳍状物节距FP2的实施例。鳍状物202y可以因此被理解为与隔离的鳍状物相对应，其中的一个或多个可以用在非平面器件中。FP2可以是用于一个或多个隔离的鳍状物的任何适合的节距。无限制地，FP2优选地大于50nm，诸如大于75nm，大于100nm或更大。
如在图2A中进一步示出的，工件200可以包括自然氧化物层204，其可以沉积在鳍状物2021、2022、202y上方。为了图示，自然氧化物层204被示出为这样的鳍状物的侧部和上表面上的共形层。应当理解的是，该图示是示例性的，并且自然氧化物层204可以被呈现为在鳍状物2021、2021、202y的一个或多个上的非共形层。而且，在用于形成鳍状物2021、2021、202y的材料非反应性的情形下，自然氧化物层204可以不存在。在一些实施例中，自然氧化物层204是氧化硅(例如SiO2)的共形层。在这样的实施例中，可以至少部分地由包含材料的硅来形成鳍状物2021、2021、202y。
工件200可以还包括氧化物层205。在图2A的实施例中，氧化物层205被示出为存在于鳍状物2021、2021和202y的侧部和上表面上以及第一区I和第二区II内的共形层。当然，氧化物层205可以以另一种构造而存在，例如仅仅在鳍状物2021、2021和202y的侧部和上表面上的共形或非共形层。
氧化物层205可以由任何适合的氧化物材料形成。这样的材料的非限制性示例包括氧化硅、硅酸盐、碳掺杂的氧化物、旋涂玻璃及其组合。无限制地，氧化物层205优选地是掺杂有一种或多种n或p类型掺杂剂(例如，硼或磷)的硅酸盐玻璃。在一些实施例中，氧化物层205可以用作扩散势垒层以阻止掺杂剂从鳍状物2021、2021和202y迁移。
氧化物层205的厚度可以广泛变化。例如，氧化物层205的厚度的范围变化可以为大约10-50埃。无限制地，氧化物层205的厚度的范围优选地从大约20埃变化。
工件200还包括氮化物层206。在图2A的实施例中，氮化物层206被示出为存在于氧化物层205上的共形层。氮化物层206可以因此与氧化层205在衬底201和氧化物层205的鳍状物2021、2021和202y的相同表面上方延伸。当然，氮化物层206可以以另一种构造而存在，例如仅仅在鳍状物2021、2021和202y(或其上的氧化物层205)的侧部和上表面上的共形或非共形层。
氮化物层206可以由任何适合的氮化物材料形成，包括过渡金属氮化物和氮氧化物。可以用于形成氮化物层206的适合的材料的非限制性示例包括氮化硅和氮氧化硅。无限制地，氮化物层206优选地是氮化硅。在任何情况下，氮化物层206可以掺杂有一种或多种n或p类型掺杂剂，例如硼或磷。在一些实施例中，氮化物层206可以用作(单独地或与与氧化物层205结合地)扩散势垒层，以阻止掺杂剂从鳍状物2021、2021和202y迁移。
氮化物层206的厚度可以广泛地变化。例如，氮化物层206的厚度的范围可以从大约10-70埃。无限制地，氧化物层206的厚度的范围优选地从大约50埃变化。
如在图2A中进一步示出的，工件200可以包括牺牲氧化物203。如示出的，牺牲氧化物可以设置在衬底201上(或更具体而言，在氮化物层205上)，以使得其填充区I和II并且鳍状物2021、2021和202y嵌入在其中。牺牲氧化物203可以是本领域公知的任何适合的牺牲氧化物(只要其可以通过本文所描述的等离子体来进行蚀刻)，并且用作将鳍状物2021、2021和202y彼此隔离。在一些实施例中，牺牲氧化物203是氧化硅或硅酸盐，例如旋涂玻璃。当然，其它氧化物可以用作牺牲氧化物203。
在诸如FINFET之类的非平面器件的制造期间，以上所描述的等离子体蚀刻工艺可以用于使得牺牲氧化物203的部分凹陷，以便暴露鳍状物2021、2021和202y的至少一部分。在图2B中示出了此概念，图2B示出了在暴露至与本公开内容一致的一个或多个等离子体蚀刻操作之后的工件。
为了制造图2B的结构，图2A的工件200可以被放置在等离子体处理室中；并且用与本公开内容一致的一个或多个等离子体蚀刻工艺来进行处理，以便去除牺牲氧化物203的至少一部分。在一些实施例中，工件200的初始蚀刻可以使用被配置为产生适合于对工件200执行氧化物重蚀刻操作的等离子体的一种或多种等离子体气流来进行。
例如，工件200的处理可以与对牺牲氧化物203的体去除一起，以便暴露鳍状物2021、2021和202y的至少一部分。可以通过使用本文所描述的等离子体蚀刻技术对图2A的工件200执行一个或多个氧化物重蚀刻循环来执行对牺牲氧化物203的体去除。相应地，这样的循环可以涉及将图2A的工件200暴露至呈现出大于1:1的氧化物:氮化物蚀刻比率的一种或多种等离子体的反应性种类。这样的等离子体的一个示例包括通过将20-50W的RF功率施加至包含大约10sccmNF3、65sccmNH3和130sccmH2的第一等离子体气流而产生的等离子体。
在这样的氧化物重蚀刻循环期间，通过暴露至这样的等离子体，相比于氮化物层206，显著地更多的牺牲氧化物203可以从工件200去除。在图2B中反映了此概念，图2B图示了相比于氮化物层205，显著地去除了更多的牺牲氧化物203。在氧化物重蚀刻循环之后，对工件200进行退火(例如，在80-160℃下持续15-300秒)以去除所得到的蚀刻副产品。
因为场1和2在尺寸上不同，被暴露至以上所描述的氧化物重蚀刻等离子体的牺牲氧化物的量可以不同。这在区I是窄的(例如，小于大约50nm)的情形下特别正确，因为在氧化物重(或其它)蚀刻期间产生的蚀刻副产品可以在区I内积累，从而在蚀刻操作进行时妨碍、限制或阻止来自等离子体的反应性种类与区I中的牺牲氧化物203接触。结果，在蚀刻循环期间从区I去除的牺牲氧化物203的量可以少于从区II去除的牺牲氧化物203的量。
因为，在给定的氧化物重蚀刻循环之后，区II和区I中的氧化物203的高度差会存在。为了清晰，此高度差被称为ΔTox1，并且在图2B中进行了图示。增加氧化物重蚀刻循环的数量和/或增加蚀刻时间可以降低或甚至消除ΔTox1。这在使用了多个相对短的氧化物重蚀刻循环的情形下特别正确，其中在每一个蚀刻循环之后，对工件200进行退火以去除蚀刻副产品。无限制地，在一个或多个氧化物重蚀刻循环的执行之后，优选地小于或等于大约5nm，例如小于或等于大约2nm。
在这一点上，处理可以通过将工件200暴露至一个或多个重蚀刻循环而进行，其可以被施加为去除自然氧化物204(如果存在的话)、氧化物层205、和另外的牺牲氧化物203中的至少一部分，以便进一步暴露鳍状物2021、2022和202y。更具体而言，可以施加氮化物重蚀刻循环以暴露鳍状物2021、2022和202y，直到这些鳍状物呈现出期望的目标鳍状物高度(TFH)。TFH可以与鳍状物2021、2022和202y的分别延伸超过氧化物和氮化物层205、206的高度相对应。无限制地，TFH优选地大于或等于大约35nm。
通过示例的方式，图2B的工件可以暴露至呈现出1:大于1(例如1:1.4)的氧化物:氮化物蚀刻比率的一种或多种等离子体的反应性种类。这样的等离子体的一个示例包括可以通过将20-50W的RF功率施加至包含大约50sccmNF3、0sccmNH3和130sccmH2的等离子体气流而生成的等离子体。与前述描述一致，当将工件200暴露至这样的等离子体时，相比于氧化物层205和/或牺牲氧化物203，可以去除更多量的氮化物层206。因为这样的等离子体仍然呈现出一些氧化物蚀刻速率，然而，可以去除氧化物层205中的至少一部分。
无限制地，优选地施加氮化物重蚀刻循环，直至鳍状物2021、2022和202y的高度等于或大体上等于TFH。如在图2C中示出的，使用本文所描述的等离子体处理技术可以用于制造具有相同或大体上相同的目标鳍状物高度的鳍状物，即使当嵌套的和隔离的鳍状物正在被暴露。
如先前所指出的，由于场I和II的不同尺寸和蚀刻副产品的积累，在氧化物重蚀刻操作期间从场I和II去除的牺牲氧化物203的量。此相同的问题可以在一个或多个氮化物重蚀刻操作循环的执行期间发生。因此，在给定的氮化物重蚀刻循环之后，区II和区I中的氧化物203的高度差会存在。
为了清晰，此高度差被称为ΔTox2，并且在图2B中进行图示。与ΔTox1相似，ΔTox2可以通过增加氮化物重蚀刻循环的数量和/或减小蚀刻时间来降低或甚至消失。这在使用了多个相对短的氮化物重蚀刻循环时特别正确，其中，在每个蚀刻循环之后，对工件200进行退火以去除蚀刻副产品。无限制地，在一个或多个氧化物重蚀刻操作之后的ΔTox2优选地小于或等于大约5nm，例如小于或等于大约2nm，或甚至0nm。
ΔTox2还可以与鳍状物上的氮化物层206的上表面突出超过相邻场中的牺牲氧化物203的表面的量相关联。在图2C中图示了此概念，其中，氮化物层206被描绘为突出超过区II中的牺牲氧化物203的上表面。在一些实施例中，可以期望其来控制ΔTox2以及因此氮化物层206突出超过相邻区中的牺牲氧化物203的上表面的程度。的确，如果氮化物层206突出超过牺牲氧化物203太远，由工件200形成期间的操作会受到危害。因此在一些实施例中，在凹陷蚀刻完成时，氮化物层206会突出超过氧化物层203小于或等于大约5nm，例如小于或等于2nm或甚至0nm。
如可以意识到的，本文所描述的技术可以实现可以呈现出期望的蚀刻特性(例如氧化物蚀刻速率、氮化物蚀刻速率和氧化物:氮化物蚀刻比率)的等离子体的产生。通过控制用于产生这样的等离子体的等离子体气流，这些蚀刻特性中的一个或多个可以变化。这可以实现单个或多步骤等离子体蚀刻方法的设计和使用，其可能能够以受控的方式蚀刻不同的材料。结果，这些方法在诸如FINFET非平面器件的制造中(特别是当这些器件包括为相对高且其被间隔相对窄和/或变化的节距的鳍状物)会是有用的。确实如由图2A-C中的示例所示出的，本文所描述的技术可以实现多步骤蚀刻方法的设计和实施，其可能能够将鳍状物凹槽蚀刻至大于35nm的目标鳍状物高度，即使这些鳍状物中的一些或全部具有小于或等于大约50nm的鳍状物节距。
相应地，在一个示例性实施例中，提供了一种用于选择性蚀刻工件上的氧化物和氮化物的方法。所述方法包括：将所述工件暴露至包括第一等离子体气流的反应性种类的第一等离子体，以便以第一氧化物:氮化物蚀刻比率去除所述氧化物和所述氮化物的至少一部分，所述第一等离子体气流包括三氟化氮气体(NF3)、氨气(NH3)和氢气(H2)；以及将所述工件暴露至包括第二等离子体气流的反应性种类的第二等离子体，以便以第二氧化物:氮化物蚀刻比率去除所述氧化物和所述氮化物的至少一部分，所述第二等离子体气流包括NF3、NH3和H2；其中，所述第一氧化物:氮化物蚀刻比率和所述第二氧化物:氮化物蚀刻比率是不同的。
此外在另一个示例性实施例中，提供了一种微电子器件。所述微电子器件包括：第一鳍状物和第二鳍状物，所述第一鳍状物和所述第二鳍状物横向偏移小于或等于50nm的鳍状物节距，以界定其间的第一场；共形氧化物层，所述共形氧化物层设置在所述第一鳍状物和所述第二鳍状物的至少一部分上；共形氮化物层，所述共形氮化物层设置在所述第一鳍状物和所述第二鳍状物的至少一部分上和所述共形氧化物层的至少一部分上；以及牺牲氧化物材料，所述牺牲氧化物材料至少设置在所述第一场内；其中：所述第一鳍状物和所述第二鳍状物延伸超过所述共形氧化物层和所述共形氮化物层至少35nm；并且所述第一鳍状物和所述第二鳍状物上的所述共形氮化物层突出超过所述第一场内的所述牺牲氧化物材料的上表面小于大约5nm。
已经在本文采用的术语和表达用作描述而不是限制的术语，在使用这些术语和表达时不存在排除所示出的和所描述的特征(或其部分)的任何等同形式的意图，并且应当认识到的是，在权利要求书的范围内的各种修改是可能的。相应地，权利要求书旨在涵盖所有这些等同形式。在本文已经描述了各个特征、方面和实施例。如本领域技术人员将理解的，该特征、方面和实施例易于彼此结合并且与变形和修改相结合。因此，本公开内容应当被认为包含这些组合、变形和修改。