[发明专利]用于高温蚀刻高-K材料栅结构的方法

权利要求书

1.一种蚀刻高-K材料的方法，所述方法包括：

将具有形成在多晶硅层上的高-K材料层的衬底提供给蚀刻腔室，其中所述多晶硅层形成在衬底上；

在不施加RF偏置功率的情况下，由所述蚀刻腔室中的至少包括含卤素气体的蚀刻气体混合物形成等离子体；

将衬底的温度保持在约100摄氏度和约250摄氏度之间并将所述蚀刻腔室的内部体积表面保持在超过约100摄氏度的温度，同时在所述等离子体中蚀刻高-K材料层；以及

在将衬底的温度保持在约100摄氏度和约250摄氏度之间并将所述蚀刻腔室的内部体积表面保持在超过约100摄氏度的温度的同时，继续蚀刻所述多晶硅层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高-K材料选自包括二氧化铪(HfO₂)、二氧化锆(ZrO₂)、硅酸铪氧化物(HfSiO₄)、铪铝氧化物(HfAlO)、硅酸锆氧化物(ZrSiO₄)、二氧化钽(TaO₂)、氧化铝、铝掺杂的二氧化铪、钛酸锶铋(BST)和钛酸锆铂(PZT)的组。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高-K材料为铪铝氧化物。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供所述气体混合物还包括：

将含氯气体供给到所述蚀刻腔室。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述含氯气体至少包括BCl₃和Cl₂中的一种。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，供给含氯气体还包括：

将碳氢气体与含氯气体一起提供到所述蚀刻腔室。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，提供所述含氯气体还包括：

将惰性气体与所述含氯气体一起提供。

8.一种蚀刻薄膜叠层的方法，用于形成栅结构，所述方法包括：

将衬底上形成有薄膜叠层的衬底提供到蚀刻腔室中，其中所述薄膜叠层包括在第一和第二多晶硅层之间夹有的高-K材料；

蚀刻在所述衬底上的第一多晶硅层以在所述蚀刻腔室中形成暴露高-K材料的沟槽；

在所述沟槽的侧壁上形成保护层；

利用含卤素气体在约100摄氏度和约250摄氏度之间的温度下，在不施加RF偏置功率的情况下通过所保护的沟槽在所述蚀刻腔室中蚀刻所述高-K材料；

在等离子体中蚀刻所述高-K材料的同时，保持所述蚀刻腔室的内部体积表面的温度超过约100摄氏度；以及

在所述蚀刻腔室中蚀刻设置在所述衬底上的第二多晶硅层。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述高-K材料为铪氧化物层或铪铝氧化物层。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，蚀刻所述第一多晶硅层还包括：

提供第一气体混合物以蚀刻所述第一多晶硅层；以及

提供所述第二气体混合物以过蚀刻所述第一多晶硅层。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，提供所述第二气体混合物进一步包括：

将含硅气体与所述第二气体混合物一起提供。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述含硅气体包括SiCl₄。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述含卤素气体至少包括BCl₃和Cl₂中的一种。

14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将用于蚀刻所述第一和第二多晶硅层的温度控制在与用于蚀刻所述高-K材料的温度基本相同。

15.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在单个腔室中蚀刻所述薄膜叠层。

16.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，保护所述第一多晶硅层的侧壁进一步包括：

执行氧气闪蒸工艺。