[发明专利]用于高度选择性氧化硅/氮化硅蚀刻的蚀刻和钝化气体组分的独立控制

说明书

描述了一种用于相对于氮化硅选择性等离子体蚀刻氧化硅的方法。该方法包括提供含有氧化硅膜和氮化硅膜的衬底，以及通过以下方式相对于该氮化硅膜选择性蚀刻该氧化硅膜：a1)将该衬底暴露于含有碳、硫或碳和硫两者的等离子体激发的钝化气体，其中该等离子体激发的钝化气体不含氟或氢，以及b1)将该衬底暴露于含有含氟气体的等离子体激发的蚀刻气体。该方法可以进一步包括在a1)与b1)之间的额外步骤a2)：将该衬底暴露于含有氟碳气体、氢氟碳气体、氢氯碳气体、氢氯氟碳气体、或烃气体或其组合的等离子体激发的额外钝化气体。

相关申请的交叉引用

本申请涉及并且要求2019年4月5日提交的美国临时专利申请序列号62/830,223的优先权，将该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及半导体制造和半导体装置的领域，并且更特别地涉及一种在半导体制造中相对于氮化硅选择性等离子体蚀刻氧化硅的方法。

背景技术

下一代半导体技术发展提出了巨大的挑战，因为需要相对于其他材料选择性干式蚀刻去除一种材料。相对于氮化硅的选择性氧化硅蚀刻具有许多应用，并且在使用含有氟碳(FC)或氢氟碳(HFC)气体的等离子体时，已经针对高蚀刻选择性广泛研究了优选钝化(大部分是基于碳的)。然而，许多常规蚀刻方法具有限制，包括缺乏在等离子体激发的处理气体中蚀刻组分(例如，氟或氢)与钝化组分(例如，碳)的单独控制。例如，含有C₄F₆/C₄F₈气体的蚀刻气体有助于钝化，并且含有H₂/CH₂F₂/CH₃F/CH₄气体的钝化气体也有助于蚀刻。此外，许多蚀刻方法仅使用一种FC或HFC气体，这对于针对先进半导体装置的相对于氮化硅选择性蚀刻氧化硅而言提供的灵活性不足。完全分离蚀刻组分和钝化组分的尝试尚未提供完全独立控制。

发明内容

在若干实施例中披露了一种在半导体制造中相对于氮化硅选择性等离子体蚀刻氧化硅的方法。

根据一个实施例，该等离子体处理方法包括提供含有氧化硅膜和氮化硅膜的衬底，以及通过以下方式相对于该氮化硅膜选择性蚀刻该氧化硅膜：a1)将该衬底暴露于含有碳、硫或碳和硫两者的等离子体激发的钝化气体，其中该钝化气体不含氟或氢，以及b1)将该衬底暴露于含有含氟气体的等离子体激发的蚀刻气体。

根据一个实施例，该等离子体处理方法包括提供含有氧化硅膜和氮化硅膜的衬底，以及通过以下方式相对于该氮化硅膜选择性蚀刻该氧化硅膜：a1)将该衬底暴露于等离子体激发的钝化气体，其中该等离子体激发的钝化气体包含CO、COS、CS₂、CCl₄、C₂Cl₄、CCl₂Br₂、SCl₂、S₂Cl₂或其组合，并且其中该钝化气体不含氟或氢，以及b1)将该衬底暴露于含有F₂、XeF₂、ClF₃、HF或NF₃或其组合的等离子体激发的蚀刻气体。