[发明专利]含硅膜的蚀刻方法和包括其的半导体装置的制造方法

说明书

根据本发明的含硅膜的蚀刻方法包括将包括第一含硅膜和第二含硅膜的基板引入到蚀刻装置的工艺腔室中的步骤、供应包括Fsubgt;3/subgt;NO的至少一种蚀刻气体至所述工艺腔室的步骤、通过将预定的功率施加到保持在预定的压力下的所述工艺腔室来在所述工艺腔室中生成直接等离子体的步骤、以及利用通过所述直接等离子体激活的蚀刻气体的自由基蚀刻所述基板上的所述第一含硅膜的步骤，其中，所述预定的压力设置在其中相对于压力的所述第一含硅膜的蚀刻速率的斜率与相对于压力的所述第二含硅膜的蚀刻速率的斜率为符号不同的预定范围内。

技术领域

本发明涉及一种含硅膜的蚀刻方法和包括其的半导体装置的制造方法，特别地，涉及使用包括F₃NO的蚀刻气体通过直接等离子体蚀刻含硅膜的蚀刻方法，以及包括该蚀刻方法的半导体装置的制造方法。

背景技术

通常，为了在基板上制造半导体装置，进行沉积、蚀刻和清洗等一系列的工艺。这些工艺在具有工艺腔室的沉积装置(例如，化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition：CVD)装置)、蚀刻装置或清洗装置中执行。双蚀刻工艺是通过选择性地去除通过沉积工艺等形成在基板上的薄膜的一部分来形成具有所需形式的超精细结构的工艺。

在刻蚀工艺中，特别是干刻蚀工艺中，气相的刻蚀气体与作为刻蚀对象的薄膜，例如含硅膜，进行反应来形成具有高挥发性的反应副产物，从而去除薄膜的一部分。为了进一步提高蚀刻气体与作为刻蚀对象的薄膜的反应性，主要使用利用等离子体的等离子体蚀刻法。等离子体通过使蚀刻气体变成具有高反应性的自由基(radical)来提高与薄膜的反应性。

在利用等离子体的干刻蚀中，采用直接等离子体(Direct plasma)技术，其由电容耦合等离子体(Capacitive Coupled Plasma，CCP)技术或电感耦合等离子体(InductiveCoupled Plasma，ICP)技术实现。在此，直接等离子体技术或直接等离子体是指在作为基板处理空间的工艺腔室中直接生成等离子体的技术，或由此生成的等离子体。此外，CCP主要主要在等离子体蚀刻(Plasma Etching，PE)或等离子体增强化学气相沉积(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)方法和反应性离子蚀刻(Reactive IonEtching，RIE)或反应性离子化学气相沉积(Reactive Ion Chemical Vapor Deposition)中使用，且ICP用于生成远程等离子体(Remote Plasma，RP)和直接ICP等离子体(使用螺旋的(Helical)、TCP、ECR、螺旋等离子体源(Helicone Plasma Source)等)。

在刻蚀工艺中，将被刻蚀的膜质必须具有高刻蚀速率(Etch Rate)，相反，不期望被刻蚀的膜质必须具有低刻蚀速率。在现有技术中，在使用直接等离子体的刻蚀的情况下，对刻蚀选择性的改善具有限制。

此外，要求蚀刻工艺中使用的蚀刻气体对地球环境的影响尽可能小，且蚀刻工艺后不排放有害气体。

作为现有的蚀刻气体，大量使用CF₄、C₂F₆、SF₆、和NF₃等全氟化合物气体。然而，现有的全氟化合物蚀刻气体难以处理蚀刻工艺后排放的废气，因此需要大量的处理成本才能将其在排放到大气中之前降低到可接受的水平。另外，现有的全氟化合物蚀刻气体是在大气中寿命长的稳定化合物，其具有非常高的全球变暖潜能值，因此被指出是全球暖化的主要因素。

因此，需要具有低全球变暖潜能值且优异的相对于含硅膜的蚀刻性能的替代蚀刻气体，作为其中之一，已知有专利文献1中记载的F₃NO。

先前技术文献

专利文献

(专利文献)注册专利公布10-2010466

发明内容