[发明专利]用于3D NAND器件应用的用非等离子体干式工艺进行的SIN对SIO2的选择性蚀刻

说明书

披露了用于各向同性蚀刻HAR孔的侧壁上的含硅层的方法。该HAR孔通过等离子体蚀刻第一含硅层和第二含硅层的交替层的堆叠而形成，该第二含硅层与该第一含硅层不同。披露的方法包括以下步骤：a)将含氟蚀刻气体引入该反应器中，该含氟蚀刻气体选自由FNO、F3NO、FNO2及其组合组成的组；和b)通过用该含氟蚀刻气体相对于这些第一含硅层选择性地蚀刻这些第二含硅层来移除这些第二含硅层的至少一部分，以在该HAR孔的侧壁上产生在这些第一含硅层之间的凹槽。所披露的工艺是循环蚀刻工艺。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年12月29日提交的美国申请号15/858,342的权益，出于所有目的将其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

披露了用于3D NAND器件应用的用非等离子体干式蚀刻工艺相对于SiO₂选择性地蚀刻SiN的方法。所披露的方法提供了用于通过非等离子体干式热蚀刻工艺使用含氟蚀刻气体相对于SiO₂选择性地各向同性蚀刻SiN或Poly-Si(p-Si)材料的工艺，这些工艺伴有或不伴有对该含氟蚀刻气体的等离子体活化，该含氟蚀刻气体选自由亚硝酰氟(FNO)、三氟胺氧化物(F₃NO)、硝酰氟(FNO₂)及其组合组成的组。

背景技术

SiN是半导体工艺和器件中，诸如图案化技术和闪速存储器中常用的材料。使用SiN的挑战是蚀刻选择性和蚀刻速率。在半导体工艺中，SiN通常需要从围绕SiN的其他硅材料(例如SiO₂)进行蚀刻。在3D NAND器件应用中，在交替的SiN和SiO₂层(ONON)的堆叠结构中产生高纵横比(HAR)孔之后，需要在HAR孔内部移除SiN层。因此，在3D NAND器件应用中需要在HAR孔中的顶部和底部两者处以对SiO₂的高选择性和相同的SiN蚀刻速率水平地各向同性蚀刻SiN。

目前，使用H₃PO₄的湿式蚀刻工艺可用于在工业中移除SiN。然而，当HAR沟槽变得更深时，由于表面张力效应，对于液体化学品可能存在到达HAR沟槽的底部的问题。因此，干式蚀刻成为开发的解决方案。干式蚀刻可以减少处理时间并且具有较少的杂质引入。

典型的干式蚀刻工艺利用产生各向异性蚀刻的等离子体。由于SiN的水平蚀刻需要各向同性蚀刻，因此需要等离子体可能不适合的各向同性蚀刻工艺。