[发明专利]超高选择性的氮化物蚀刻以形成FinFET器件

说明书

本发明涉及超高选择性的氮化物蚀刻以形成FinFET器件。用于选择性地蚀刻衬底上的层的衬底处理系统包括上室区域、围绕上室区域布置的感应线圈和包括衬底支撑件以支撑衬底的下室区域。气体分配装置布置在上室区域和下室区域之间并且包括具有多个孔的板。冷却充气室冷却气体分配装置，并且吹扫气体充气室将吹扫气体引导到下室中。孔的表面积与体积之比大于或等于4。控制器选择性地将蚀刻气体混合物供应到上室并将吹扫气体供应到吹扫气体充气室，并且在上室中激励等离子体以相对于衬底的至少一个其他暴露层选择性地蚀刻衬底的层。

技术领域

本公开涉及衬底处理装置，并且更具体地涉及氮化硅的选择性蚀刻。

背景技术

这里提供的背景描述是为了一般地呈现本公开的背景的目的。在该背景技术部分以及在提交时不会以其他方式认为是现有技术的描述的方面中描述的程度上，目前署名的发明人的工作既不明确地也不隐含地被承认为针对本公开的现有技术。

衬底处理系统可以用于在诸如半导体晶片之类的衬底上蚀刻膜。衬底处理系统通常包括处理室、气体分配装置和衬底支撑件。在处理期间，衬底布置在衬底支撑件上。可以将不同的气体混合物引入到处理室中并且可以使用射频(RF)等离子体来激活化学反应。

当集成诸如鳍式场效应晶体管(FinFET)器件之类的一些半导体衬底时，氮化硅膜需要相对于其他暴露的膜材料以非常高的选择性进行蚀刻。例如，在FinFET器件集成期间使用的伪氮化物膜(dummy nitride film)需要被选择性蚀刻。

热磷酸是用于在这些器件中蚀刻氮化硅膜的主要化学物质。热磷酸有几个局限性，包括满足超过10nm节点的外延硅(epi-Si)、硅磷(SiP)和硅锗(SiGe)的选择性要求、颗粒和缺陷控制、表面张力引起的图案崩溃、和来自碳氮氧化硅(SiOCN)膜的碳(C)的表面损耗。

发明内容

用于选择性地蚀刻衬底上的层的衬底处理系统包括：上室区域、围绕上室区域布置的感应线圈和包括衬底支撑件以支撑衬底的下室区域。气体分配装置设置在上室区域和下室区域之间并且包括具有与上室区域和下室区域流体连通的多个孔的板。孔的表面积与体积之比大于或等于4。RF发生器向感应线圈供应RF功率。气体输送系统选择性地供应气体混合物。控制器被配置为使得气体输送系统选择性地将蚀刻气体混合物供应到上室并且在上室中激励等离子体以相对于衬底的至少一个其他暴露层选择性蚀刻衬底的层。

在其他特征中，气体分配装置包括使气体分配装置中的流体循环以控制气体分配装置的温度的冷却充气室(plenum)以及将吹扫气体引导通过气体分配装置进入下室的吹扫气体充气室。

在其他特征中，控制器进一步被配置为在预定的蚀刻时间段之后将等离子体转变为蚀刻后气体混合物。蚀刻后气体混合物包含氢物质和氧化物物质。控制器被配置为在不熄灭等离子体的情况下将来自蚀刻气体混合物的等离子体转变成蚀刻后气体混合物。

在其他特征中，所述板的厚度在5mm至25mm的范围内，所述孔的直径在1mm至5mm的范围内，所述多个孔的数量在100至5000的范围内，并且所述板的直径在6”(英寸)至20”的范围内。