1)和对多晶硅的蚀刻选择率 (903)的结果。用于1、2和3的CH2F2流率分别为100sccm、200sccm和300sccm。结果也不于下表 1中。 表1.在添加CHxFy的情况下，SiN对SiO和多晶硅的蚀刻选择率
[0086] 通过加入含氢碳氟化合物实现大于50:1的蚀刻选择率。 实验4:温度
[0087] 进行实验以评价相对于衬底温度的蚀刻速率和氮化硅相对于TE0S沉积的氧化硅 的蚀刻选择率。向处理室提供具有氮化硅和热的二氧化硅的衬底。在每次试验中，使衬底暴 露于具有等离子体的一氧化二氮(N 20)、氧气(02)和四氟化碳(CF4)。将结果绘图在图10中。 曲线1001示出了相对于温度的归一化氮化硅蚀刻速率。注意蚀刻速率峰值在约10°C处，但 接近〇°C的温度产生低蚀刻速率并且蚀刻速率随晶片温度增大而稳步下降。曲线1003示出 了相对于温度，对热氧化硅的蚀刻选择率。如同蚀刻速率，选择率在约5-10°C具有峰值，但 在〇°C下极低，并且随晶片温度增大超过15°C而稳步下降。这些结果表明蚀刻速率和选择率 在约10°C下最高。 实验5:脱氟
[0088]进行实验以测定在蚀刻氮化硅之后和关闭等离子体之前将衬底脱氟的影响。向处 理室提供具有氮化硅和氧化硅的衬底。使一个衬底暴露于具有等离子体的一氧化二氮 (N20)、氧气(0 2)和四氟化碳(CF4)，然后在不脱氟的情况下关闭等离子体。使第二衬底暴露 于具有等离子体的一氧化二氮(N 20)、氧气(02)和四氟化碳(CF4)，并且然后在关闭等离子体 之前通过在衬底RF偏置的情况下运行N 20和02的等离子体45秒将衬底脱氟。如下表2所示，对 于两个衬底评价氮化硅蚀刻速率，并且计算对氧化物的选择率。注意在脱氟的情况下，对氧 化物的蚀刻选择率为至少200或更大。 表2:在SiN蚀刻之后脱氟
结论
[0089]虽然出于清楚理解的目的一定程度详细描述了前述实施方式，但应当理解可在所 附权利要求的范围内实施某些改变和修改。应当注意对于实施本发明实施方式的方法、系 统和装置具有许多可供选择的方式。因此，本发明实施方式应看成是说明性而不是限制性 的，并且所述实施方式不应限于本文所给出的细节。
【主权项】
1. 一种蚀刻衬底上的氮化硅的方法，该方法包括： (a) 将一氧化二氮(N20)、氧气(02)和氟化气体引入并点燃等离子体以形成蚀刻物质；以 及 (b) 使所述氮化硅暴露于所述蚀刻物质以在所述衬底上相对于其它含硅材料选择性地 蚀刻所述氮化硅。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述氟化气体包括具有式CHxFy的一种或多种气体； 且其中X和y是介于〇和4之间并包括0和4的整数，并且x+y = 4。3. 根据权利要求1所述的方法，其中氧气的流率与一氧化二氮的流率之比介于约0.75: 1和约1:1.5之间。4. 根据权利要求1所述的方法，其中所引入的所述氟化气体的量为总气体流量的约 10%或10%以下。5. 根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其还包括(c)使含硅化合物流动。6. 根据权利要求5所述的方法，其中所述含硅化合物选自由硅烷、四氯硅烷、四氟硅烷、 原硅酸四乙酯、乙硅烷和四甲基硅烷组成的组。7. 根据权利要求5所述的方法，其中所述含硅化合物的分压小于容纳所述衬底的室的 压力的约10 %。8. 根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其还包括(c)将一氧化氮(NO)引入到所述等 呙子体。9. 根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其还包括(c)使所述衬底脱氟。10. 根据权利要求9所述的方法，其中使所述衬底脱氟进一步包括用吹扫气体吹扫容纳 所述衬底的室。11. 根据权利要求9所述的方法，其中使所述衬底脱氟包括使清除气体流动。12. 根据权利要求11所述的方法，其中所述清除气体选自由一氧化二氮(N20)、一氧化氮 (NO)、氮气(N2)、二氧化碳(C〇2)、一氧化碳(C0)、氧(〇2)、氨气(NH3)以及它们的组合组成的 组。13. 根据权利要求9所述的方法，其中使所述衬底脱氟包括开通RF偏置并让RF偏置保持 开通、或给RF偏置施加脉冲。14. 根据权利要求9所述的方法，其中使所述衬底脱氟包括在不存在氟化气体的情况下 产生一氧化二氮(N2〇)气体和氧气(〇2)的等离子体。15. 根据权利要求9所述的方法，其还包括在使所述衬底脱氟后，引入含氧气体。16. 根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其还包括重复(a)和(b)。17. 根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其中处理温度介于约0°C和约80°C之间。18. 根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其中氮化硅与电介质的蚀刻选择率至少 为约100:1。19. 根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其中所述其它含硅材料选自由二氧化硅、 一氧化硅、氮氧化硅、碳掺杂的氧化硅和硅组成的组。20. 根据权利要求10所述的方法，其中所述吹扫气体选自由氩、氮、氦、氖、氪和氙组成 的组。21. -种蚀刻衬底的方法，该方法包括： 使所述衬底暴露于一氧化氮(NO)和氟化气体并且点燃等离子体以蚀刻所述衬底上的 氮化硅；以及 使所述衬底脱氟。22. 根据权利要求21所述的方法，其中所引入的所述氟化气体的量为总气体流量的约 10%或10%以下。23. 根据权利要求22所述的方法，其中使所述衬底脱氟进一步包括用吹扫气体吹扫容 纳所述衬底的室。24. 根据权利要求22所述的方法，其中使所述衬底脱氟包括使清除气体流动。25. 根据权利要求24所述的方法，其中所述清除气体选自由一氧化二氮、一氧化氮、氮 气、二氧化碳、一氧化碳、氧、氨气以及它们的组合组成的组。26. 根据权利要求21所述的方法，其中使所述衬底脱氟包括在不存在氟化气体的情况 下保持一氧化氮的等离子体。27. 根据权利要求21所述的方法，其中使所述衬底脱氟包括开通RF偏置。28. 根据权利要求21-27中任一项所述的方法，其还包括在使所述衬底脱氟后，引入含 氧气体。29. 根据权利要求21-27中任一项所述的方法，其中，通过使一氧化二氮(N20)和氧气 (〇2)反应并点燃等离子体产生一氧化氮。30. 根据权利要求21-27中任一项所述的方法，其中通过使氮气(N2)和氧气(02)反应并 点燃等离子体产生一氧化氮。31. 根据权利要求21 -27中任一项所述的方法，其中所述氟化气体包括具有式CHxFy的一 种或多种气体;且其中X和y是介于0和4之间并包括0和4的整数，并且x+y = 4。32. 根据权利要求23所述的方法，其中所述吹扫气体选自由氩、氮、氦、氖、氪和氙组成 的组。33. -种用于处理半导体衬底的装置，该装置包括： (a) -个或多个处理室，每个处理室包括喷头和基座； (b) -个或多个气体入口，其被配置成耦合到所述一个或多个处理室和相关的流量控 制硬件； (c) 等离子体发生器;和 (d) 具有存储器和至少一个处理器的控制器，所述存储器包括用于下述操作的计算机 可执行指令： (i) 将一氧化二氮(N20)、氧气(02)、和一种或多种氟化气体引入到所述一个或多个处理 室中的至少一个，以及 (ii) 点燃等离子体。34. 根据权利要求33所述的装置，其中所述等离子体发生器是远程等离子体发生器。35. 根据权利要求33所述的装置，其中，所述基座还包括静电卡盘。36. 根据权利要求33所述的装置，所述用于将所述一氧化二氮、所述氧气和所述一种或 多种氟化气体引入的计算机可执行指令包括用于使介于约0.75:1和约1:1.5之间的比率的 氧气与一氧化二氮流动的指令。37. 根据权利要求33-36中任一项所述的装置，其中，所述存储器还包括用于使含硅化 合物流动的计算机可执行指令。38. 根据权利要求33-36中任一项所述的装置，其中，所述存储器还包括用于将一氧化 氮(NO)引入到所述等离子体的计算机可执行指令。39. 根据权利要求33-36中任一项所述的装置，其中，所述存储器还包括用于关断所述 一种或多种氟化气体的气流的计算机可执行指令。40. 根据权利要求33-36中任一项所述的装置，其中，所述存储器还包括用于在关闭所 述等离子体之前用吹扫气体吹扫所述室的计算机可执行指令。41. 根据权利要求33-36中任一项所述的装置，其中，所述存储器还包括用于在关闭所 述等离子体之前使清除气体流动的计算机可执行指令。42. 根据权利要求33-36中任一项所述的装置，其中，所述存储器还包括用于在关闭所 述等离子体之前开通RF偏置的计算机可执行指令。43. 根据权利要求33-36中任一项所述的装置，其中，所述存储器还包括用于在关闭所 述等离子体之前引入含氧气体的计算机可执行指令。
【专利摘要】本发明涉及选择性氮化物蚀刻。提供了高选择性蚀刻氮化硅的方法。使氮化硅层暴露于氟化气体和一氧化氮(NO)，一氧化氮(NO)可以在等离子体中通过使一氧化二氮(N2O)与氧气(O2)反应形成。方法还包括在关闭所述等离子体之前使所述衬底脱氟以增大氮化硅的蚀刻选择率。
【IPC分类】H01J37/32, H01L21/02
【公开号】CN105719949
【申请号】CN201510957911
【发明人】伊凡·L·贝瑞三世, 伊夫兰·安格洛夫, 琳达·马克斯, 费萨尔·雅各布, 皮利翁·帕克, 海伦·H·朱, 贝尤·阿特马加·西德乔伊斯沃罗, 李昭
【申请人】朗姆研究公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2015年12月18日
【公告号】EP3038142A1, US20160181116