[发明专利]气体喷射以均匀地蚀刻基片

说明书

发明内容

提供一种具有提高的关键尺寸均一性的蚀刻半导体基片 的方法。该方法包括在等离子蚀刻室中基片支撑件上支撑半导体基 片；提供第一蚀刻气体至该半导体基片之上的中间区域；提供包括 至少一种含硅气体的第二气体至该半导体基片之上围绕该中间区 域的边缘区域，其中该第二气体中的硅浓度大于该第一蚀刻气体中 的硅浓度；由该第一蚀刻气体和第二气体生成等离子；以及等离子 蚀刻该半导体基片的暴露表面。

附图说明

图1a-b示出两区域喷射器的细节；

图2示出用于边缘气体喷射的等离子室的一个实施方式；

图3是等离子蚀刻室中的SiCl_x径向浓度曲线的图解说明， 其中利用由Cl₂形成的等离子蚀刻半导体基片上的硅层；以及

图4是等离子蚀刻室中的SiCl_x径向浓度曲线的图解说明， 其中利用由Cl₂形成的等离子蚀刻半导体上的硅层以及将含硅气体 提供到该半导体基片之上的边缘区域。 具体实施方式

在基于半导体的产品(如集成电路)制造过程中，蚀刻 和/或沉积步骤可用于在半导体基片(如晶片)上建立或去除层。传 统的蚀刻过程包括使用一种或多种蚀刻气体，其激发为等离子态以 实现材料层的等离子蚀刻。待蚀刻的特征包括，例如，开口、过孔、 沟槽和栅结构。

许多等离子蚀刻应用依赖于钝化层的生成以获得所需要 的特征形貌。形貌控制的主要机制包括蚀刻和沉积反应的平衡。蚀 刻反应通常直接由反应室参数(如输入功率、压力以及气体流量) 来控制。在硅晶片的等离子蚀刻中，蚀刻反应产物是主要的沉积源， 从而间接控制沉积机制。

关键尺寸(CD)是最小的几何特征(例如，互连线、触 电和沟槽等的宽度)的尺寸，这些特征可通过使用已知的技术在半 导体器件/电路制造过程中形成。当晶片中间的特征的关键尺寸与靠 近晶片边缘的特征的关键尺寸相同时，就提供了关键尺寸均一性。 非常希望关键尺寸均一性能达到几乎完美的程度，就是在晶片中心 附近蚀刻的特征基本上与靠近该晶片边缘蚀刻的同等的特征一致， 否则正在制造的集成电路的电气特性将会偏离超过预期。随着晶片 直径大小的每次增加，确保跨越越来越大的晶片所形成的集成电路 的均一性问题变得更加困难。

在蚀刻应用中，使用各种蚀刻气体化学制剂。例如，当 使用HBr-O₂蚀刻气体化学制剂，该钝化层主要由Si_xBr_xO_z构成。对 于Cl₂-O₂蚀刻气体化学制剂，该钝化层主要是由Si_xClyO_z构成。该钝 化层的其他元素可包括N、C、H和F。此外，作为蚀刻硅晶片和/或 室材料(如石英部件)的结果，该钝化层中结合了挥发性硅蚀刻副 产物。

由于硅源(如硅晶片和/或室材料)的蚀刻导致硅混在钝 化层中。这样的硅源是次级产品，其不直接由该蚀刻气体化学制剂 控制。此外，当该挥发性硅蚀刻副产物从该晶片表面向真空排出口 输送时，有一定的可能该含硅副产物沉积在该晶片表面上。进而， 该挥发性硅蚀刻副产物可在该等离子区域分离为反应剂，这时有更 大的可能该含硅副产物在该晶片表面沉积。该含硅副产物在该晶片 表面沉积可导致纵贯该晶片不一致的硅副产物浓度并且导致蚀刻 的特征关键尺寸不一致。

所提供的是一种具有提高的关键尺寸均一性的蚀刻半导 体基片方法。该方法包括在等离子蚀刻室中的基片支撑件上支撑半 导体基片；提供第一蚀刻气体至该半导体基片之上的中间区域；提 供包括至少一种含硅气体的第二气体至该半导体基片之上围绕该 中间区域的边缘区域，其中该第二气体中的硅浓度大于该第一蚀刻 气体中的硅浓度；由该第一蚀刻气体和第二气体生成等离子；以及 等离子蚀刻该半导体基片的暴露表面。优选地，在该半导体基片中 间附近蚀刻的特征基本上与靠近该半导体基片边缘蚀刻的同等的 特征一致。