[发明专利]选择性蚀刻和二氟化氙的形成

说明书

本申请是申请日2010年1月27日、申请号201010104484.6，名称为“选择性蚀刻和二氟化氙的形成”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请是提交于2005年11月22日的题为“SELECTIVE ETCHING OF TITANIUM NITRIDE WITH XENON DIFLUORIDE”的U.S.专利申请系列号No.11/285,056的部分延续。

技术领域

本发明涉及选择性蚀刻和二氟化氙的形成。

背景技术

在电子工业中已开发出各种沉积技术，其中将选定材料沉积于目标基材上以制造电子元件比如半导体。一种沉积工艺是化学气相沉积(CVD)，其中气体反应剂被导入至经加热的加工腔室(chamber)中得到被沉积于期望基材上的膜。CVD的一个亚型被称作等离子体增强CVD(PECVD)，其中等离子体在CVD加工腔室中建立。

通常，所有沉积方法均造成膜和颗粒材料累积在不同于目标基材的表面上，即，沉积材料也聚集在沉积工艺中使用的壁、工具表面、基座(susceptor)和其它设备上。任何聚集在壁、工具表面、基座和其它设备上的材料、膜等均被认为是污染物，并可能导致电子产品元件中的缺陷。

普遍认同沉积腔室、工具和设备必须定期地清洁以除去不需要的污染性沉积材料。通常优选的清洁沉积腔室、工具和设备的方法包括使用全氟化的化合物(PFC)，例如C₂F₆、CF₄、C₃F₈、SF₆和NF₃来作为蚀刻剂清洁剂。在这些清洁操作中，正常由过程气体携带的化学活性氟物种(species)将不需要的污染性残渣转化为挥发性产物。然后，挥发性产物被过程气体吹扫出反应器。

离子注入用在集成电路制造中以精确地将控制量的掺杂剂杂质导入至半导体晶片中，并且其是微电子/半导体生产中的重要工艺。在理想情形中，所有原料分子会被电离并提取，但实际上却发生一定量原料的分解，这造成在离子源区域内的表面上的、或者离子注入工具的部件，比如低压绝缘子和高压元件上的沉积和污染。已知的污染残渣是硅、硼、磷、锗或砷。将成为离子注入领域的重要进步的是，提供用于有效地、选择性除去在注入过程中沉积于注入机(implanter)各处，特别是离子源区域内的不需要残渣的原位清洁工艺。该原位清洁会增强工作人员安全并有助于注入设备的稳定、连续操作。将气相反应性卤化物组合物，例如XeF₂、NF₃、F₂、XeF₆、SF₆、C₂F₆、IFs或IF7导入至被污染的部件以充足的时间并在充分的条件下以从元件至少部分地除去残渣，并且以下述方式进行，即，相对于构建离子注入机的元件的材料选择性地除去残渣。

在微型电动机械系统(MEMS)中，形成牺牲层(通常具有非晶硅)和保护层的混合物，由此形成器件结构层。选择性地除去该牺牲材料是用于结构释放蚀刻(release etching)工艺的关键步骤，其中需要各向同性地除去数微米的牺牲材料而不损害其它的结构。已了解的是该蚀刻工艺是不蚀刻保护层的选择性蚀刻工艺。在MEMS中使用的典型牺牲材料为：硅、钼、钨、钛、锆、铪、钒、钽、铌。曲型保护材料是镍、铝、光致抗蚀剂、氧化硅、氮化硅。

为了有效地除去牺牲材料，释放蚀刻使用蚀刻剂气体，其能够进行牺牲层的自发性化学蚀刻，优选为除去牺牲层的各向同性蚀刻。因为二氟化氙的各向同性蚀刻效果强，故使用二氟化氙(XeF₂)作为横向蚀刻工艺(lateral etching process)的蚀刻剂。

然而，二氟化氙昂贵，且是难以处理的材料。二氟化氙与空气、光或水蒸气(湿气)接触而不稳定。所有的氟化氙都必须防止接触湿气、光和空气以避免形成三氧化氙和氟化氢。三氧化氙是危险的爆炸性无色、非挥发性固体。氟化氢不仅危险而且还降低蚀刻效率。

此外，二氟化氙是具有低蒸气压的固体，这使得难以将二氟化氙运送至加工腔室。

以下参考文献举例说明了用于如下的方法：半导体生产中的膜沉积，以及沉积腔室、工具和设备的清洁，和基材的蚀刻、MEMS中牺牲层的蚀刻，和微电子器件制造中所用离子注入系统中的离子源区域的清洁：