[发明专利]用于利用循环蚀刻工艺对蚀刻停止层进行蚀刻的方法

说明书

提供了用于使用循环蚀刻工艺对设置在基板上的蚀刻停止层进行蚀刻的方法。在一个实施例中，用于对蚀刻停止层进行蚀刻的方法包括以下步骤：通过将处理气体混合物供应至处理腔室中以处理氮化硅层来对基板执行处理工艺，所述基板具有设置在所述基板上的所述氮化硅层；以及通过将化学蚀刻气体混合物供应至处理腔室来对所述基板执行化学蚀刻工艺，其中化学蚀刻气体混合物至少包括氨气和三氟化氮，其中化学蚀刻工艺蚀刻所述经处理的氮化硅层。

发明的背景

技术领域

本发明的实施例大体上关于用于形成半导体器件的方法。更特定而言，本发明的实施例大体上关于通过使用用于制造半导体器件的循环蚀刻工艺对设置在基板上的蚀刻停止层进行蚀刻的方法。

背景技术

可靠地生产亚半微米以及更小的特征是对半导体器件的下一代极大规模集成电路(VLSI)和超大规模集成电路(ULSI)的关键技术挑战中的一项。然而，随着推行对电路技术的限制，VLSI和ULSI互连技术的缩小的尺寸已对处理能力提出额外的需求。栅极结构在基板上的可靠形成对于VLSI和ULSI的成功以及对于增加单个基板和管芯的电路密度和质量的持续的工作是重要的。

诸如光阻层之类的经图案化掩模常用在通过蚀刻工艺而在基板上形成结构，所述结构诸如，栅极结构、浅沟槽隔离(STI)、位线，等等。通过使用光刻工艺来以光学方式将具有所需的关键尺寸的图案转移至光阻层，以常规方式制造经图案化的掩模。随后，光阻层经显影以去除光阻剂中不需要的部分，从而在其余的光阻剂中产生开口。

为了能够制造下一代器件和结构，已将设计称为半导体器件而形成的结构的几何形状限制推至技术极限，对于对具有较高深宽比的小关键尺寸结构的制造的准确的工艺控制的需求已变得日益重要。蚀刻工艺期间的不良的工艺控制将导致不规则结构轮廓和线边缘粗糙度，进而导致所形成的结构的不良的线完整性。此外，在蚀刻期间形成的蚀刻副产物的不规则的轮廓和生长可能逐渐阻塞用于制造小关键尺寸结构的小开口，进而导致经蚀刻的结构的弯曲的、畸变的、倾倒的，或扭转的轮廓。

此外，经选择以用于设置在膜叠层中的硬掩模层、邻接的层以及位于下方的蚀刻停止层的材料以及甚至基板上的位于下方的材料之间的相似性也可能导致上述各者之间类似的蚀刻特性，从而在蚀刻期间导致不良的选择性。硬掩模层、邻接的层以及基板上的材料之间的不良的选择性可能导致硬掩模层的不均匀的、锥形的以及变形的轮廓，进而导致不良的图案转移以及无法进行准确的结构尺寸控制。由此，蚀刻停止层常用于提供蚀刻停止界面，所述界面可提供高蚀刻选择性以辅助保护位于下方的材料免受损害并减少过度蚀刻的可能性。

由此，要求用于蚀刻工艺的化学蚀刻剂具有对于邻接的材料层、蚀刻停止层以及材料层(导电层或电介质层)的位于下方的层的上表面的更大的蚀刻选择性，以便提供优良的界面控制。当蚀刻停止层经蚀刻时，邻接的材料层可能受到反应性蚀刻物质的侵蚀，导致邻接的材料层的顶部和/或侧壁上的不均匀性或锥形轮廓，从而导致不期望的轮廓变形。由此，需要具有高度选择性的蚀刻剂增强以用于准确的图案转移。然而，常规的蚀刻剂对于实现下一代器件的稳健的制造是选择性不足的。

由此，需要具有高选择性和准确的工艺和轮廓控制的、用于制造半导体器件的对蚀刻停止层进行蚀刻的改进的方法。

发明内容

提供了使用循环蚀刻工艺来对设置在基板上的蚀刻停止层进行蚀刻的方法。在一个实施例中，用于对蚀刻停止层进行蚀刻的方法包括以下步骤：通过将处理气体混合物供应至处理腔室中以处理氮化硅层来对基板执行处理工艺，所述基板具有设置在所述基板上的氮化硅层；以及通过将化学蚀刻气体混合物供应至处理腔室中来对所述基板执行化学蚀刻工艺，其中化学蚀刻气体混合物至少包括氨气和三氟化氮，其中化学蚀刻工艺蚀刻经处理的氮化硅层。