[发明专利]使用氢等离子体进行原子层蚀刻的方法

权利要求书

1.一种通过包括至少一个蚀刻循环的干法蚀刻工艺来蚀刻衬底上的目标层的方法，其中蚀刻循环包括：

(i)在所述衬底上的所述目标层上使用反应性物质沉积碳卤化物膜，其中所述碳卤化物膜和所述目标层彼此接触；以及

(ii)(1)使用不含卤素的含氢蚀刻气体的等离子体蚀刻所述碳卤化物膜而不蚀刻所述目标层，所述等离子体单独地基本上不蚀刻所述目标层，从而(2)在所述碳卤化物膜和所述目标层的边界区域生成作为蚀刻剂物质的卤化氢，由此蚀刻所述目标层在所述边界区域中的一部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(ii)继续进行，直到所述碳卤化物膜基本上被完全蚀刻，表明蚀刻了所述目标层的所述边界区域的基本上整个部分。

3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(i)的持续时间与所述目标层的蚀刻部分的厚度相关，直到即使步骤(i)的所述持续时间增加所述目标层的所述蚀刻部分的所述厚度也达到平稳，并且步骤(i)继续进行直到所述目标层的所述蚀刻部分的所述厚度达到所述平稳期或所述平稳期附近的点。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻循环重复至少两次。

5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(i)继续进行，直到所述碳卤化物膜的厚度落在0.5nm至10nm的范围内。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(ii)中，所述目标层的所述蚀刻部分的厚度为0.1nm至2.0nm。

7.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(i)中，所述碳卤化物膜通过气相反应沉积，其中所述反应性物质是由卤素和碳构成的一种或多种蚀刻剂气体的反应性物质。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述卤素是F或Cl。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述卤素是F，并且所述蚀刻剂物质是HF。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述蚀刻剂气体是具有双键或三键的CxFy，其中x和y是整数且x至少为2。

11.根据权利要求7所述的方法，其中所述气相反应是等离子体增强CVD。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述等离子体增强CVD包括：

(a)向放置所述衬底的反应空间连续供给惰性气体；

(b)向所述反应空间连续供给碳卤化物气体；以及

(c)在不激发所述惰性气体和所述碳卤化物气体的情况下经过步骤(a)和(b)的预设持续时间之后，将RF功率施加到所述反应空间以将所述碳卤化物膜沉积在所述目标层上，其中在步骤(a)至(c)中不向所述反应空间供给氧化气体。

13.根据权利要求12所述的方法，其中步骤(c)的持续时间短于步骤(a)和(b)的预设持续时间。

14.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(ii)中，所述不含卤素的含氢蚀刻气体为氢气或氨气、或者氢气或氨气与稀有气体的混合物，且不含氧气。

15.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(ii)中，通过反应性离子蚀刻(RIE)来蚀刻所述碳卤化物膜。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述RIE是电容耦合等离子体蚀刻。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述电容耦合等离子体蚀刻包括：

(a)向放置所述衬底的反应空间连续供给反应物气体；以及

(b)在不激发所述反应物气体的情况下经过步骤(a)的预设持续时间之后，将RF功率施加到所述反应空间以蚀刻所述碳卤化物膜和所述目标层。