[发明专利]使用等离子体预处理和高温蚀刻剂沉积的方向性二氧化硅蚀刻

说明书

本文描述了用于处理基板的多种方法。所述方法可包括将具有包括硅氧化物层的暴露表面的基板定位于处理腔室中，将所述基板偏压，处理所述基板以使硅氧化物层的一部分变粗糙，加热所述基板至第一温度，将所述基板的所述暴露表面暴露于氟化铵，以在保持第一温度的同时形成一种或更多种挥发性产物，和加热所述基板至高于第一温度的第二温度以升华所述挥发性产物。

技术领域

本文所描述的技术涉及原生氧化物(native oxides)的方向性蚀刻(directionaletching)。具体地，本文所描述的技术涉及氧化物表面的预处理，以有选择地蚀刻氧化物表面。

背景技术

随着晶体管密度的增加和随后的装置节点横截面尺寸的减小(所述尺寸可小于22nm)，原生氧化物的预清洁尤其重要。预清洁可包括预接触清洁(pre-contact clean)或预硅化物清洁(pre-silicide clean)，预硅化物清洁要求从狭窄横截面尺寸的沟槽或过孔(vias)的底部移除氧化物。随着半导体装置的临界尺寸(critical dimension)的减小，在半导体基板上形成的邻近特征之间的距离也缩短。因此，在预清洁期间控制过孔和沟槽之间的蚀刻以防止损害邻近特征很重要。

当前的预清洁技术大体包括在硅化物或其他接触的沉积之前共形蚀刻(conformal etch)基板以移除原生氧化物，诸如二氧化硅。然而，标准的共形蚀刻可能导致沟槽和过孔的横截面过度增大，因此可能形成渗漏并最终导致装置故障。其他诸如溅射蚀刻(sputter etching)之类的预清洁技术从沟槽或接触底表面移除原生氧化物。然而，溅射工艺也可能导致在过孔或沟槽开口处的场氧化物(field oxide)再沉积。再沉积的氧化物在过孔和沟槽开口形成悬垂物(overhang)导致随后的不良接触填充。

因此，需要优先从特征的底表面蚀刻以防止在预清洁期间损坏特征的方法。

发明内容

本文所描述的实施方式大体涉及原生硅氧化物(native silicon oxides)的选择性蚀刻。在一个实施方式中，一种方法可包括以下步骤：将基板定位于处理腔室中，所述基板包括暴露表面、形成于所述暴露表面中的一个或更多个特征(所述特征包括底表面)和形成于所述暴露表面上的氧化物层(oxide layer)；将所述基板偏压；将所述基板暴露于低能(low energy)惰性等离子体中，以在所述暴露表面和所述特征的底表面上有选择地形成物理或化学活化物质(activated material)；加热所述基板至第一温度；将所述基板暴露于包括氟化铵(NH₄F)或NH₄F(HF)的处理气体中，以在所述暴露表面和所述特征的底表面上形成一种或更多种挥发性产物；和加热所述基板至高于第一温度的第二温度，以升华所述一种或更多种挥发性产物。

在另一个实施方式中，一种方法可包括以下步骤：将含硅基板定位于处理腔室中，所述含硅基板包括暴露表面、在所述暴露表面中形成的一个或更多个特征和在所述暴露表面上形成的表面污染物层；将所述基板冷却至第一温度；在所述第一温度将所述基板的所述暴露表面暴露于氟化铵(NH₄F)、(NH₄F)HF或以上两者的组合中；将所述基板偏压；将所述基板暴露于低能惰性等离子体中，以有选择地在所述暴露表面和所述特征的底表面上形成一种或更多种挥发性产物；在第二温度将所述基板暴露于低压中，其中从所述基板的所述暴露表面将未反应的NH₄F升华；和加热所述基板至高于第一温度和第二温度的第三温度，以升华所述一种或更多种挥发性产物。