[发明专利]脉冲超高纵横比电介质蚀刻

说明书

背景技术

本发明涉及半导体器件的制造。更具体地，本发明涉及 使用超高纵横比特征的半导体器件的制造。

等离子蚀刻工艺通常用于半导体器件的制造。通常，光 刻胶材料在待蚀刻晶片的表面上形成特征图案，然后通过将该晶片 暴露于特定类型的蚀刻气体而将特征蚀刻进该晶片。在等离子蚀刻 中所面临的一个挑战是需要不断增加纵横比以满足设计要求，尤其 是对于超高密度结构。当在半导体晶片上蚀刻特征时，所蚀刻的特 征的纵横比定义为特征的深度与特征的关键尺寸(CD)的比。由于 将更多的特征封装在单片晶片上以产生更高密度的结构，所以每个 单独特征的CD必须减小，同时特征的深度保持不变。因此，每个单 独特征的纵横比随着器件特征缩减而增加。

所发现的一个困难是在蚀刻期间改变椭圆率(ellipse ratio)。 发明内容

为了实现前述和按照本发明的目的，提供一种在蚀刻室 中穿过碳基掩模选择性蚀刻超高纵横比特征介电层的方法。提供蚀 刻气体流(包括含氟碳化合物分子和含氧分子)至该蚀刻室。提供 脉冲偏置RF信号。提供激励RF信号以将该蚀刻气体转换为等离子。

本发明的另一方面，提供一种在蚀刻室中穿过碳基掩模 选择性蚀刻超高纵横比特征介电层的方法。提供蚀刻气体流(包括 含氟碳化合物分子和含氧分子)至该蚀刻室。提供脉冲偏置RF信号。 提供激励RF信号以将该蚀刻气体转换为等离子。

本发明的另一方面，提供一种用于在碳基掩模下方的蚀 刻层中蚀刻UHAR特征的设备。等离子处理室，包括形成等离子处 理室外壳的室壁，在该等离子处理室外壳内支撑基片的基片支撑 件，调节该等离子处理室外壳内压强的压强调节器，至少一个提供 功率至该等离子处理室外壳用以维持等离子的电极，RF偏置源，其 提供RF频率在1kHz和10MHZ之间的信号，脉冲发生装置，其能够 脉冲化该RF偏置源并连接到该RF偏置源，第一RF激励源，其提供 RF频率在1MHz和5MHz之间的信号，第二RF激励源，其提供RF频 率在10MHz和40MHz之间信号，用以将气体提供进该等离子处理室 外壳的气体入口，和用以从该等离子处理室外壳排出气体的气体出 口。气源，与该气体入口流动连通，包括氧气源和氟碳聚合物气源。 控制器以可控制的方式连接到该气源、该RF偏置源、该第一RF激 励源和该第二RF激励源和该至少一个电极，并且包括至少一个处理 器和计算机可读介质，包括用以提供相对该碳基掩模选择性蚀刻该 介电层的计算机可读代码，其中该第一选择性蚀刻提供氟碳基聚合 物净沉积。该用于提供该介电层选择性蚀刻的计算机可读代码包 括：用于提供蚀刻气体流至该处理室外壳的计算机可读代码，该蚀 刻气体包括来自该氧气源的氧气和来自该氟碳聚合物气源的氟碳 聚合物气体；用以激励该RF偏置源的计算机可读代码；用以脉冲化 该RF偏置源的计算机可读代码；和用以激发该第一RF激励源和该 第二RF激励源以提供能量从而由该蚀刻气体和聚合物形成气体形 成等离子的计算机可读代码。

本发明的这些和其他特征将在下面的具体描述中结合附 图更详细地说明。 附图说明

在附图中本发明作为示例而不是作为限制来描述，其中 类似的参考标号指的是相似的元件，以及其中：

图1是本发明实施例的高层流程图。

图2是可用来实施本发明的蚀刻反应器的示意图。

图3A和3B说明其适于实现用于本发明一个或多个实施 例的控制器的计算机系统。

图4A-D是按照本发明实施例蚀刻的层的剖视示意图。

图5是说明测量扭曲量的示意图。

图6是椭圆的示意图。 具体实施方式

现在将根据其如在附图中说明的几个实施方式来具体描 述本发明。在下面的描述中，阐述许多具体细节以提供对本发明的 彻底理解。然而，对于本领域技术人员，显然，本发明可不利用这 些具体细节的一些或者全部而实施。在有的情况下，公知的工艺步 骤和/或结构没有说明，以避免不必要的混淆本发明。

扭曲发生在超高纵横比(UHAR)特征(如孔)的蚀刻 过程中。不希望受到下面的限制，以实验的方式推理出扭曲是不对 称蚀刻导致的。随着特征纵横比增加，有多种可能的导致不对称蚀 刻的机制。一种已经发现的机制是在掩模上沉积净氟碳聚合物的蚀 刻过程中，不对称地(不均匀地)沉积氟碳聚合物。