硅蝕刻與清潔的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體器件的制造。更具體地說，本發(fā)明涉及硅層的蝕刻和清潔。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導體晶片處理期間，可以使特征蝕刻穿過硅層。這樣的蝕刻工藝會形成殘留物或鈍化物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了實現(xiàn)上述意圖并按照本發(fā)明的目的，提供了一種用于將特征蝕刻到含硅蝕刻層中的方法。將所述蝕刻層放置到等離子體處理室中。使蝕刻氣體流入所述等離子體處理室。使所述蝕刻氣體形成蝕刻等離子體，其中使所述含硅蝕刻層暴露于所述蝕刻等離子體，并且其中所述蝕刻等離子體將特征蝕刻到所述含硅層中，留下含硅殘留物。使蝕刻氣體停止流入所述等離子體處理室。使干燥的清潔氣體流入所述等離子體處理室，其中所述干燥的清潔氣體包括Mfe和NF3。使所述干燥的清潔氣體形成等離子體，其中使所述含娃殘留物暴露于所述干燥的清潔氣體等離子體，并且其中所述含硅殘留物中的至少一些形成含銨化合物。使所述干燥的清潔氣體的流動停止。從所述等離子體處理室去除所述蝕刻層。
[0004]在本發(fā)明的另一種表現(xiàn)方式中，提供了一種用于將特征蝕刻到含硅蝕刻層中的方法。將所述蝕刻層放置到等離子體處理室中。使含齒素的蝕刻氣體流入所述等離子體處理室。使所述含齒素的蝕刻氣體形成蝕刻等離子體，其中使所述含硅蝕刻層暴露于所述蝕刻等離子體，并且其中所述蝕刻等離子體將特征蝕刻到含硅層中，留下含硅殘留物，其中所述含硅殘留物包含氧化硅，SiBrx、SiClx、S1N、S1xFy、SiCO、S1xCly、或S1xBry中的至少一種，其中X和y為正整數(shù)。使蝕刻氣體停止流入所述等離子體處理室。使干燥的清潔氣體流入所述等離子體處理室，其中所述干燥的清潔氣體包括NH3和NF3，其中所述干燥的清潔氣體具有介于1:1到20:1之間的NH3比NF3的流量比。使所述干燥的清潔氣體形成等離子體，其中使所述含硅殘留物暴露于所述干燥的清潔氣體等離子體，并且其中所述含硅殘留物中的至少一些形成含銨化合物。使所述干燥的清潔氣體的流動停止。在60°C至220°C之間的溫度下，使所述含銨化合物升華。從所述等離子體處理室去除所述蝕刻層。
[0005]在本發(fā)明的另一種表現(xiàn)方式中，提供了一種用于將特征蝕刻到含硅蝕刻層中的裝置。提供了一種等離子體處理室，其包括:形成等離子體處理室外殼的室壁；用于支撐在所述等離子體處理室外殼內(nèi)的晶片的襯底支撐件;用于調(diào)節(jié)所述等離子體處理室外殼內(nèi)的壓力的壓力調(diào)節(jié)器;用于提供功率至所述等離子體處理室外殼內(nèi)以維持等離子體的至少一個電極；用于提供氣體到所述等離子體處理室外殼內(nèi)的氣體入口；以及用于從所述等離子體處理室外殼排出氣體的氣體出口。至少一個RF功率源電連接到所述至少一個電極。加熱器連接到所述等離子體處理室以用于加熱所述含硅蝕刻層。氣體源與所述氣體入口流體連接。所述氣體源包括:蝕刻氣體源;NH3氣體源;和NF3氣體源?？刂破骺煽氐剡B接到所述氣體源和所述至少一個RF功率源并且包括至少一個處理器和計算機可讀介質(zhì)。所述計算機可讀介質(zhì)包括:用于使蝕刻氣體從所述蝕刻氣體源流入所述等離子體處理室的計算機可讀代碼；用于將蝕刻氣體轉(zhuǎn)化成蝕刻等離子體的計算機可讀代碼，所述蝕刻等離子體將特征蝕刻到含硅蝕刻層中，留下含硅殘留物;用于使所述蝕刻氣體的流動停止的計算機可讀代碼；用于使干燥的清潔氣體流入所述等離子體處理室中的計算機可讀代碼，所述干燥的清潔氣體包括來自所述NH3氣體源的NH3和來自NF3氣體源的NF3;用于使所述干燥的清潔氣體轉(zhuǎn)化成干燥的清潔等離子體的計算機可讀代碼，所述干燥的清潔等離子體使所述含硅殘留物中的至少一些轉(zhuǎn)化成含錢化合物；用于使所述干燥的清潔氣體的流動停止的計算機可讀代碼；以及用于加熱所述含硅蝕刻層從而使所述含銨化合物升華的計算機可讀代碼。
[0006]下面將在本發(fā)明的【具體實施方式】中結(jié)合附圖對本發(fā)明的這些以及其他特征進行更詳細的描述。
【附圖說明】
[0007]本發(fā)明在附圖的圖中通過示例的方式而非限制的方式進行說明，附圖中相似的參考數(shù)字指的是相似的元件，其中:
[0008]圖1是本發(fā)明的實施方式的高階流程圖。
[0009]圖2A-D是根據(jù)本發(fā)明的實施方式處理的堆層的示意圖。
[0010]圖3是可以用于蝕刻的蝕刻反應器的示意圖。
[0011]圖4示出一種計算機系統(tǒng)，其適于實現(xiàn)用于本發(fā)明的實施方式中的控制器。
【具體實施方式】
[0012]現(xiàn)在將參考如附圖中所闡釋的本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施方式詳細描述本發(fā)明。在以下的描述中，闡述了許多具體細節(jié)以提供對本發(fā)明的全面的理解。然而對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯而易見，沒有這些具體細節(jié)的一些或者全部也可以實施本發(fā)明。在其它示例中，沒有詳細描述公知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)以免不必要地使本發(fā)明難以理解。
[0013]為了便于理解，圖1是在本發(fā)明的一個實施方式中使用的工藝的高階流程圖。將蝕刻層放置在等離子體處理室中(步驟104)。使蝕刻氣體流入該等離子體處理室(步驟108)。使蝕刻氣體形成等離子體(步驟112)，等離子體蝕刻該蝕刻層并形成殘留物，殘留物可能是鈍化的。使該蝕刻氣體的流動停止(步驟116)。使包括NH3和NF3的干燥的清潔氣體流入等離子體處理室(步驟120)。使所述干燥的清潔氣體形成等離子體(步驟124)，該等離子體將硅蝕刻殘留物轉(zhuǎn)化成含氨化合物。停止干燥的清潔氣體的流動(步驟128)。將所述層加熱，并且使含氨化合物升華(步驟132)。將該蝕刻層從等離子體處理室去除(步驟136)。
實施例
[0014]在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的一個實施例中，將層放入等離子體處理室(步驟104)。圖2A是堆層200的剖視圖，堆層200含有帶有掩模特征212的掩模208與配置于掩模208下方的含硅蝕刻層204ο在本實施例中，該蝕刻層204是硅晶片。在其他實施方式中，該蝕刻層可以是形成在硅晶片上方的硅層或多晶硅層。
[0015]在一個實施方式中，所有處理可以在單個的等離子體蝕刻室中進行。圖3是等離子體處理系統(tǒng)300的示意圖，其包括等離子體處理工具301。等離子體處理工具301是電感耦合等離子體蝕刻工具，并包括等離子體反應器302，等離子體反應器302內(nèi)具有等離子體處理室304。變壓器耦合功率(TCP)控制器350和偏置功率控制器355分別控制TCP供應源351和偏置功率源356，從而影響等離子體處理室304內(nèi)產(chǎn)生的等離子體324。
[0016]TCP控制器350設(shè)置用于TCP供應源351的設(shè)定點，TCP供應源351被配置為提供13.56MHz的射頻信號(通過TCP匹配網(wǎng)絡352調(diào)諧)到位于等離子體處理室304附近的TCP線圈353。提供RF透明窗354來將等離子體處理室304與TCP線圈353分離，同時使能量能夠從TCP線圈353傳送到等離子體處理室304。
[0017]偏置功率控制器355設(shè)置用于偏壓功率源356的設(shè)定點，偏壓功率源356被配置為供應通過偏置匹配網(wǎng)絡357調(diào)諧的RF信號到位于等離子體處理室304內(nèi)的卡盤電極308，以在電極308上產(chǎn)生直流(DC)偏置，電極308適于接收正在處理中的具有特征層204的晶片。
[0018]—種氣體供應機構(gòu)或氣體源310包括經(jīng)由氣體歧管317連接的一種或多種氣體的一個或多個源316以供應工藝所需的適當?shù)幕瘜W物至等離子體處理室304的內(nèi)部。在本實施例中，該氣體源316包括至少蝕刻氣體源381、和NH3氣體源382、以及NF3氣體源383。氣體排放機構(gòu)318包括壓力控制閥319和排放栗320，從該等離子體處理室304中去除顆粒，并維持等離子體處理室304內(nèi)的特定壓力。
[0019]一種溫度控制器380通過控制制冷功率源384來控制設(shè)置在卡盤電極308內(nèi)的制冷再循環(huán)系統(tǒng)的溫度。等離子體處理系統(tǒng)還包括電子控制電路370，電子控制電路370可以用于控制偏置功率控制器355、TCP控制器350、溫度控制器380以及其它的控制系統(tǒng)。提供加熱器371來加熱卡盤電極308，以加熱含硅蝕刻層204。等離子體處理系統(tǒng)300還可以具有端點檢測器。這種感應親合系統(tǒng)的一個實施例是由Lam Research Corporat1n(Frement，CA)建造的Kiyo，其用來蝕刻硅層、多晶硅層和導電層。在本發(fā)明的其他實施方式中，可使用電容耦合系統(tǒng)。
[0020]圖4是表示計算機系統(tǒng)400的高級框圖，其適合用于實現(xiàn)在本發(fā)明的實施方式中使用的控制電路370。該計算機系統(tǒng)可具有許多物理形式，范圍從集成電路、印刷電路板和小型手持設(shè)備到巨型超級計算機。該計算機系統(tǒng)400包括一個或多個處理器402，并且還可以包括電子顯示裝置404(用于顯示圖形、文本和其他數(shù)據(jù))、主存儲器406(例如，隨機存取存儲器(RAM))、存儲裝置408(例如，硬盤驅(qū)動器)、可移動存儲裝置410(例如，光盤驅(qū)動器)、用戶接口裝置412 (例如，鍵盤、觸摸屏、鍵盤、鼠標或其他定點設(shè)備等)、以及通信接口 414 (例如，無線網(wǎng)絡接口)。通信接口414使得軟件和數(shù)據(jù)能經(jīng)由鏈路在計算機系統(tǒng)400和外部設(shè)備之間傳輸。該系統(tǒng)還可以包括通信基礎(chǔ)設(shè)施416(例如，通信總線、交叉桿或網(wǎng)絡)，上述裝置/模塊連接至該通信基礎(chǔ)設(shè)施416。
[0021]經(jīng)由通信接口414傳輸?shù)男畔⒖梢猿手T如能夠經(jīng)由承載信號并且可使用線纜或電纜、光纖、電話線、蜂窩電話鏈路、射頻鏈路和/或其它通信信道實現(xiàn)的通信鏈路通過通信接口414接收的電子信號、電磁信號、光信號或其它信號等信號形式。通過這種通信接口，可以預期一個或多個處理器402可以在執(zhí)行上述方法步驟的過程中接收來自網(wǎng)絡的信息，或者可以在執(zhí)行上述方法步驟的過程中將信息輸出到網(wǎng)絡。此外，本發(fā)明的方法實施方式可以僅在處理器上執(zhí)行或者可以在諸如因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡上結(jié)合共享一部分處理的遠程處理器執(zhí)行。
[0022]術(shù)語“非暫態(tài)計算機可讀介質(zhì)”一般用于指代諸如主存儲器、輔助存儲器、可移除存儲設(shè)備和存儲裝置(諸如硬盤、閃存、盤驅(qū)動存儲器、CD-ROM)以及其它形式的永久性存儲器之類的介質(zhì)，而不應當被解釋為涵蓋諸如載波或信號等暫態(tài)性標的物。計算機代碼的示例包括諸如通過編譯器生成的機器代碼，以及含有通過計算機使用解釋器執(zhí)行的更高級代碼的文件。計算機可讀介質(zhì)還可以是通過包含在載波中的計算機數(shù)據(jù)信號傳送并且表示可由處理器執(zhí)行的指令序列的計算機代碼。
[0023]蝕刻氣體從蝕刻氣體源381流入等離子體處理室304(步驟108)。在本實施方式中，蝕刻氣體包括含鹵素組分。蝕刻氣體配方的一個實施例會是HBr和02。
[0024]使蝕刻氣體形成等離子體(步驟112)。在這個實施例中，提供在13.5MHz下的T