相對于工藝時間的圖。圖2A示出了蝕刻化學(xué)物質(zhì)120的流量作為時間的函數(shù)。注意蝕刻化學(xué)物質(zhì)具有連續(xù)的最小流動量，并且還具有增加的流動的循環(huán)或圖案。圖2B示出了氧化化學(xué)物質(zhì)110的流量作為時間的函數(shù)。如可以看到的，氧化化學(xué)物質(zhì)110還具有增加的流動的重復(fù)周期的連續(xù)流動的最小量。將圖2A和圖2B進(jìn)行比較示出了彼此交替的各種氣體化學(xué)物質(zhì)的增加的或高的流動的周期。換言之，蝕刻化學(xué)物質(zhì)和氧化化學(xué)物質(zhì)在占優(yōu)的流動之間交替，而各自提供最小連續(xù)流動。圖2C是示出兩個氣體化學(xué)物質(zhì)流動的圖。注意占優(yōu)的氣體周期可以在占優(yōu)的流動之間具有梯度或逐漸變化。因而，在各個步驟處發(fā)生蝕刻，并且逐漸的化學(xué)改變可以幫助產(chǎn)生較平滑的側(cè)壁。
[0023]常規(guī)的蝕刻工藝通常生成聚合物層以保護側(cè)壁。這樣的聚合物鈍化通常由CF2S沉積的類似材料提供。然而，本文中的技術(shù)使用S12或類似材料以生成保形的氧化物，因而提供氧化層而非聚合物/鈍化層。因為利用本文中的技術(shù)來沉積氧化物，所以使用氟碳例如C4F8來去除沉積在底面/水平面的氧化物以能夠繼續(xù)蝕刻到下層硅材料。
[0024]在一些實施方式中，可以選擇不生成大量CF2的蝕刻機制。在大多數(shù)應(yīng)用中需要很少CF2或不需要CF2。因而，C4F8可以被用作大多數(shù)的調(diào)節(jié)氣體。在一個示例性化學(xué)物質(zhì)中，SF6被用于蝕刻，而SiF4和O2被用于氧化物生成/鈍化。可以添加任何CFx離子氣體用于調(diào)節(jié)。來自這些氣體的碳可以被用于從特征底部去除氧。因而，在鈍化步驟(氧化步驟)中，類似硅氧化物的沉積/轉(zhuǎn)移發(fā)生在給定蝕刻特征的側(cè)面和底面，并且然后在主要蝕刻步驟期間，添加從特征的底表面去除氧的碳，從而使得蝕刻下面的硅變得較容易。鈍化步驟指的是當(dāng)鈍化氣體化學(xué)物質(zhì)(氧化化學(xué)物質(zhì))占優(yōu)地流動的情況，并且然后蝕刻步驟指的是當(dāng)蝕刻氣體相對于鈍化氣體化學(xué)物質(zhì)占優(yōu)地流動的情況。
[0025]本文中所公開的這些化學(xué)物質(zhì)與氣體脈沖技術(shù)一起提供了優(yōu)于常規(guī)技術(shù)的優(yōu)點。例如，圖3A示出了由單步連續(xù)蝕刻工藝引起的樣品蝕刻特征310。注意所產(chǎn)生的輪廓可以變成弓形并隨后逐漸變窄到終止點，這強調(diào)了連續(xù)工藝的縱橫比限制。圖3B示出了具有由分時復(fù)用(Bosch)蝕刻工藝產(chǎn)生的通常的輪廓的樣品蝕刻特征320。盡管Bosch工藝可以比單步工藝蝕刻得更深，但是不幸的是，該輪廓發(fā)展為呈現(xiàn)扇形輪廓的粗糙側(cè)壁表面。另外，利用常規(guī)的包含鈍化劑的氟碳通?？梢宰璧K特征的頂部，因而妨礙特征蝕刻。圖3C示出了具有由執(zhí)行根據(jù)本文的實施方式的蝕刻工藝而產(chǎn)生的輪廓的樣品蝕刻特征330。形成的保形氧化物可以減少扇形，并且產(chǎn)生具有平滑側(cè)壁和高的縱橫比的蝕刻特征。另外，因為沉積有很少聚合物或者沒有沉積聚合物，本文中的技術(shù)避免了阻礙特征的頂部。與沉積有聚合物相比，本文中的技術(shù)使表面氧化，并且然后該氧化的表面阻礙橫向蝕刻。注意利用分時復(fù)用工藝，在給定特征的側(cè)壁上真實存在沉積物，即沉積有聚合物。然而，本文中的保形氧化物可以被認(rèn)為是生長的或飽和的(saturated)。
[0026]現(xiàn)在參照圖4，流程圖示出了用于蝕刻深硅特征的執(zhí)行本文中的實施方式的示例性方法。
[0027]在步驟410中，在等離子體處理系統(tǒng)中的基板保持器上布置或放置基板?；蹇梢允抢绻杌寤蚓?。基板具有限定露出硅表面的開口的圖案化的掩模層?？梢岳贸Ｒ?guī)的半導(dǎo)體制造工具來執(zhí)行層疊和圖案化。圖案化掩模層可以包括一個或更多個層。
[0028]在步驟420中，使第一過程氣體混合物流入等離子體處理系統(tǒng)，例如進(jìn)入基板之上的空間或等離子體處理區(qū)域。第一過程氣體混合物包括硅、氧以及至少一種鹵素。例如，第一過程氣體混合物包括含鹵素硅氣體和含氧氣體。含鹵素硅氣體可以選自包括以下的幾種替代物:SiFx、SiClx和SiBrx，其中X大于或等于I。含氧氣體可以選自例如以下的幾個選項:原子氧、雙原子氧和臭氧。通過特定的示例的方式，含鹵素的娃氣體可以為SiF4、SiCS4、SiCl4或鹵代硅烷。與單獨利用氧相比，利用含鹵素硅氣體可以加快氧化物層的生長。因而，第一過程氣體是生成富鹵素氧化物膜或類似氧化物膜的S1沉積氣體。
[0029]在步驟430中，使第二過程氣體混合物流入等離子體處理系統(tǒng)。第二過程氣體混合物包括含鹵素的氣體和氟碳?xì)怏w。例如，來自第二過程氣體混合物的含鹵素的氣體可以選自由以下構(gòu)成的組:SF6、NF3、XeF2、氯以及溴。由來自第二過程氣體混合物的含鹵素的氣體的產(chǎn)物(離子化之后)可以被用于蝕刻在基板內(nèi)的硅。來自第二過程氣體混合物的氟碳?xì)怏w可以為CxFyHz，其中X和y大于或等于I，并且其中z大于或等于O。氟碳?xì)怏w和等離子的產(chǎn)物可以用于蝕刻在一個或更多個硅特征的底表面上的氧化物沉積物(來自第一過程氣體混合物)。注意，氟碳?xì)怏w(其可以是C4F8)不與蝕刻劑分開流動，而是與作為氧化物蝕刻劑而非作為聚合物形成氣體的蝕刻劑一起流動。因而，第二過程氣體混合物包括含齒素蝕刻劑和氧化物蝕刻劑。
[0030]在步驟440中，由第一過程氣體混合物和第二過程氣體混合物形成等離子體，使得硅表面通過圖案化的掩模暴露于等離子體。這樣的等離子體生成可以發(fā)生于在基板之上的區(qū)域的等離子體處理系統(tǒng)內(nèi)。
[0031]在步驟450中，利用第一氣體混合物與等離子體的產(chǎn)物在基板內(nèi)的一個或更多個硅特征的側(cè)壁和底表面上形成氧化物層。形成氧化物層可以包括在一個或更多個硅特征的側(cè)壁和底表面上保形地沉積或生長氧化物層。氧化物沉積物包括硅、氧以及至少一種鹵素。
[0032]在步驟460中，利用第二過程氣體混合物與等離子體的產(chǎn)物蝕刻在基板內(nèi)的一個或更多個娃特征。
[0033]在一些實施方式中，第一過程氣體混合物和第二過程氣體混合物的各自的流速可以隨時間變化，使得占優(yōu)的流速在第一過程氣體混合物與第二過程氣體混合物之間交替。換言之，第一過程氣體混合物和第二過程氣體混合物均具有預(yù)定的最小流動，并且一種氣體的最小流動(其可以為O或更大)發(fā)生而另一氣體的流動處于增加或較大的相對流動。各自的流速的變化可以包括在流速之間具有梯度轉(zhuǎn)變，例如在圖2C中所示出的。使第一過程氣體混合物流動和使第二過程氣體混合物流動可以包括維持各自的流速在預(yù)定的量之上，使得在蝕刻一個或更多個硅特征的步驟期間存在每種氣體混合物的最小連續(xù)流動。每種氣體混合物的占空比可以相等或不同。例如，蝕刻化學(xué)物質(zhì)時間可以比氧化物化學(xué)物質(zhì)時間持續(xù)較長的時間，并且這個重蝕刻脈動(etch-heavy pulsing)可以具有一些優(yōu)點，例如較深的蝕刻長度，并且因而可以被選擇用于特定的蝕刻應(yīng)用。
[0034]在基板內(nèi)蝕刻一個或更多個硅特征可以包括連續(xù)執(zhí)行蝕刻工藝，直到已經(jīng)形成特征在于蝕刻深度大于約20微米且深度與寬度的縱橫比大于約5比I的特征為止。
[0035]各種不同的常規(guī)的等離子體處理系統(tǒng)可以用于沉積和蝕刻的工藝步驟?？梢栽诟鞣N常規(guī)的等離子體處理系統(tǒng)中的任一個中執(zhí)行根據(jù)以上描述的各種實施方式的用于執(zhí)行間隔物蝕刻過程順序的一個或更多個方法。圖5示出了一個示例性的等離子體處理系統(tǒng)500。等離子體處理系統(tǒng)500被配置為執(zhí)行上面限定的處理條件，并且包括等離子體處理室510、基板保持器520以及真空抽氣系統(tǒng)550，其中待被處理的基板525被固定在基板夾持器520上。基板525