[发明专利]氧化物的原子层蚀刻的方法

说明书

在一个示例性实施方案中，本文中描述了一种用于蚀刻氧化物的ALE处理。在一个实施方案中，氧化物是硅氧化物。ALE改性步骤包括基于四氟化碳(CF₄)的等离子体的使用。该改性步骤优先从硅氧化物的表面去除氧，从而提供富硅表面。ALE去除步骤包括基于氢(H₂)的等离子体的使用。该去除步骤去除在改性步骤中形成的富硅单层。利用CF₄和H₂步骤的硅氧化物蚀刻ALE处理可以用于广泛范围的基底处理步骤。例如，ALE处理可以用于但不限于自对准接触蚀刻步骤、硅鳍片露出步骤、氧化物芯模抽除步骤、氧化物间隔物修整以及氧化物衬料蚀刻。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年5月11日提交的题为“氧化物的原子层蚀刻的方法(Methodof Atomic Layer Etching of Oxide)”的美国临时专利申请第62/670459号以及于2018年6月14日提交的题为“氧化物的原子层蚀刻的方法(Method of Atomic Layer Etching ofOxide)”的美国临时专利申请第62/684878号的优先权，这两个美国临时专利申请的公开内容通过引用以其全部内容明确地并入本文。

技术领域

本公开内容涉及基底在等离子体处理设备中的处理。特别地，本公开内容提供了一种控制包括氧化物的层的等离子体蚀刻的方法。

背景技术

长期以来已知等离子体系统用于处理基底的用途。例如，半导体晶片的等离子体处理是公知的。等离子体处理的一种公知用途是用于基底的蚀刻。等离子蚀刻存在许多技术挑战。此外，随着基底上的结构和层的几何形状继续收缩，蚀刻选择性、轮廓、纵横比依赖性蚀刻、均匀性等之间的权衡变得更难以处理。为了实现期望的处理性能，可以调节等离子体处理设备的可变设置以改变等离子体特性。这些设置包括但不限于气体流量、气体压力、用于等离子体激发的电功率、偏置电压等，这些都是本领域已知的。然而，随着几何形状继续收缩，已经发现，由等离子体处理设备的设置引起的对离子能量、离子通量、自由基通量等的充分控制无法满足实现期望的蚀刻结果。

一种改进等离子体蚀刻的技术利用原子层蚀刻(ALE)等离子体处理。一般已知ALE处理涉及通过一个或更多个自限制反应来顺序地去除薄层的过程。因此，ALE处理通过如下方式来提供改进的性能：将蚀刻处理分离成表面改性和去除改性表面的顺序步骤，从而允许自由基通量和离子通量以及能量的作用的分离。这样的处理通常包括多个循环系列的层改性和蚀刻步骤。改性步骤可以对暴露的表面进行改性，以及蚀刻步骤可以选择性地去除改性层。因此，可能发生一系列自限制反应。如本文使用的，ALE处理还可以包括准ALE处理。在这样的处理中，可以仍然使用一系列改性和蚀刻步骤循环，然而，去除步骤可能不是纯自限制，因为在改性层的去除之后，蚀刻显著减慢，但蚀刻不会完全停止。在任一情况下，基于ALE的处理包括改性和蚀刻步骤的循环系列。

将期望提供改进的ALE处理。更具体地，将期望提供一种改进的用于氧化物的蚀刻的ALE处理。

发明内容

在一个示例性实施方案中，本文中描述了一种用于蚀刻氧化物的ALE处理。在一个实施方案中，提供了一种用于蚀刻硅氧化物的ALE处理。然而，将认识到，本文中描述的概念可以应用于其他氧化物例如金属氧化物、二氧化锗、硅氧氮化物等的蚀刻。在实施方案中，ALE改性步骤包括诸如基于四氟化碳(CF₄)的等离子体的氟化烃的使用，其中，氟化烃可以是全氟烃并且在本文中描述的方法的工作温度下是气态的。该改性步骤优先从硅氧化物的表面去除氧，从而提供经改性的表面层，该经改性的表面层可以是富硅表面并且可以是单层。ALE去除步骤包括基于氢(H₂)的等离子体的使用。该去除步骤去除了在改性步骤中形成的富硅层。利用CF₄和H₂的硅氧化物蚀刻ALE处理步骤可以用于范围广泛的基底处理步骤。例如，ALE处理可以用于但不限于自对准接触蚀刻步骤、硅鳍片露出步骤、氧化物芯模抽除步骤、氧化物间隔物修整以及氧化物衬料蚀刻。