[发明专利]用于蚀刻用于半导体应用的结构的方法

说明书

本公开内容的实施方式提供用于形成和图案化设置在基板上的膜堆叠中的特征的方法和设备。在一个实施方式中，一种用于图案化基板上的导电层的方法包括以下步骤：以第一流量供应包括含氯气体的气体混合物，以蚀刻设置在所述基板上的第一导电层；将第一气体混合物中的所述含氯气体降低到低于所述第一流量的第二流量，以继续蚀刻所述第一导电层；和将所述第一气体混合物中的所述含氯气体增加到大于所述第二流量的第三流量，以从所述基板移除所述第一导电层。

技术领域

本公开内容的实例大体涉及用于在膜堆叠中形成结构的沉积和蚀刻工艺。详细而言，本公开内容的实施方式提供了用于多蚀刻工艺的方法，所述多蚀刻工艺用于在半导体应用中在具有不同材料的膜堆叠中形成特征。

背景技术

在制造集成电路(IC)或芯片时，芯片设计者创造表示不同芯片层的图案。从这些图案产生一系列可重复使用的掩模或光掩模以在制造工艺期间将每个芯片层的设计转移到半导体基板上。掩模图案产生系统使用精确的激光或电子束来将每个芯片层的设计成像到相应的掩模上。接着很像照相底片地将掩模用来将每个层的电路图案转移到半导体基板上。这些层是使用一连串的工艺来建立的，且被转换成构成每个完整芯片的微小晶体管和电路。因此，掩模中的任何缺陷都可能转移到芯片，从而可能不利地影响性能。足够严重的缺陷可能使得掩模完全无用。一般而言，15个到100个一组的掩模被用来构造芯片，且可以重复使用。

随着临界尺寸(CD)的缩小，目前的光刻技术接近45纳米(nm)技术节点的技术极限。预期下一代光刻技术(NGL)例如在20nm及更为超越的技术节点中替换传统的光刻法。通过高精确度光学系统将图案化的掩模的图像投射到基板表面上，所述基板表面涂覆有一层光刻胶。接着在复杂的化学反应及随后发生的制造步骤(诸如显影、曝光后烘烤(post-exposure bake)、以及湿式或干式蚀刻)之后将图案形成于基板表面上。

已经广泛地使用多种沉积和蚀刻工艺来在基板上形成具有不同材料的结构以增强特征密度和准确度。然而，随着电性能需求不断推向极限，通常在结构中使用具有不同性质的不同材料以满足性能需求。然而，通常难以实现不同材料之间的高蚀刻选择性。不良的蚀刻选择性通常造成变形的轮廓、高度损失、或由蚀刻工艺造成的其他缺陷。轮廓的此类变形已显著影响了临界尺寸(CD)控制和向装置结构中的靶材的特征转移。其结果是，不希望得到的结构轮廓和不准确的生成尺寸导致装置性能的早期失效。

因此，需要用于在膜堆叠中的不同材料之间以高选择性执行蚀刻工艺以在基板上形成结构的设备和方法。

发明内容

本公开内容的实施方式提供用于蚀刻具有不同材料的结构以用于半导体应用的方法和设备。在一个实施方式中，一种用于图案化基板上的导电层的方法包括以下步骤：以第一流量(flow rate)供应包括含氯气体的气体混合物，以蚀刻设置在所述基板上的第一导电层；将第一气体混合物中的所述含氯气体降低到低于所述第一流量的第二流量，以继续蚀刻所述第一导电层；和将所述第一气体混合物中的所述含氯气体增加到大于所述第二流量的第三流量，以从所述基板移除所述第一导电层。

在另一个实施方式中，一种用于图案化基板上的导电层的方法包括以下步骤：在基板上执行氢处理工艺以移除所述基板上的残余物；通过以下步骤来执行蚀刻工艺：供应包括含氯气体的蚀刻气体混合物以蚀刻所述基板上的第一导电层，直到第二导电层在所述基板上暴露为止；和在约5巴与100巴之间的工艺压力下执行后退火工艺。

在又一个实施方式中，一种用于图案化基板上的导电层的方法包括以下步骤：通过氢处理工艺从基板上移除残余物，其中这些残余物包括有机材料，其中所述基板包括具有设置在第二导电层上的第一导电层；通过以下步骤来蚀刻所述第一导电层：供应包括含氯气体的蚀刻气体混合物，直到第二导电层在所述基板上暴露为止，其中在蚀刻所述第一导电层的同时，将所述蚀刻气体混合物中的所述含氯气体维持从第一流量到第二流量且进一步到第三流量；和在约5巴与100巴之间的工艺压力下执行后退火工艺，以热处理所述基板上的所述第二导电层。

附图说明