[发明专利]用于各向异性钨蚀刻的方法和装置

权利要求书

1.一种在等离子体蚀刻装置内各向异性地蚀刻半导体衬底上的含钨材料的方法，该方法包括：

(a)提供包括含钨材料的半导体衬底至等离子体蚀刻处理室中；

(b)将包含Cl₂的第一工艺气体引入所述等离子体蚀刻处理室中并形成等离子体，以使所述含钨材料与等离子体激活的氯反应，蚀刻所述含钨材料并将所述含钨材料的新的表面暴露；

(c)在(b)以后从所述等离子体蚀刻处理室去除所述第一工艺气体；

(d)将包含氧自由基源的第二工艺气体引入所述等离子体蚀刻处理室并形成含氧自由基的等离子体，以使所述等离子体与所述含钨材料的所述新的表面反应并因此形成钝化层，其中所述钝化层包括包含钨和氧的化合物；以及

(e)在(d)之后从所述等离子体蚀刻处理室去除所述第二工艺气体，其中所述方法主要沿所选择的方向蚀刻所述含钨材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在(b)中形成等离子体包括提供至少500伏的偏压至衬底保持支撑件。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一工艺气体主要由Cl₂组成。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一工艺气体包含Cl₂和惰性气体，所述惰性气体选自由N₂、He、Ar、H₂和其组合组成的组中。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，(b)包括给所述等离子体施以脉冲。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，(b)包括以介于5-50％的占空比给所述等离子体施以脉冲。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二工艺气体包括选自由O₂、O₃、CO、CO₂、COS、SO₂和其混合物组成的组中的氧自由基源。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧自由基源是O₂。

9.根据权利要求1所述的方法，其中重复操作(b)-(e)。

10.根据权利要求1所述的方法，其中重复操作(b)-(e)至少3次。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体衬底还包含选自由氧化硅、氮化硅和氮氧化硅所组成的组中的电介质材料的暴露层。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体衬底还包含选自由氧化硅、氮化硅和氮氧化硅所组成的组中的电介质材料的暴露层，并且其中以至少2：1的蚀刻选择率蚀刻所述含钨材料。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体衬底包括凹入特征，在所述凹入特征的底部包括含钨材料的暴露层，并且其中所述蚀刻从所述凹入特征的底部去除所述含钨材料而不改变所述凹入特征的宽度或直径。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括蚀刻具有介于1000-7000埃之间的厚度的含钨材料层。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体衬底包括凹入特征，在所述凹入特征的底部包括含钨材料的暴露层，其中所述凹入特征的宽度或直径小于150nm。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，单个序列的操作(b)-(e)去除介于10-50nm之间的所述含钨材料。