[发明专利]室清洁和半导体蚀刻气体

说明书

本发明涉及一种半导体制造处理室的操作方法，以及可用作气体的氟烯烃组合物，所述气体用于CVD半导体制造，具体地讲用于蚀刻应用，包括通过使用活化的气体混合物从化学气相沉积室的内部清除表面沉积物的方法，以及蚀刻半导体的表面的方法。

本申请是以下申请的分案申请：申请日2014年12月22日，申请号201480076636.2，发明名称为“室清洁和半导体蚀刻气体”。

技术领域

本发明涉及可用于半导体制造应用(诸如蚀刻半导体)中并且用作用于清除CVD室和PECVD室中的表面沉积物的清洁气体的全氟炔烃组合物。本发明进一步涉及通过使用活化的气体混合物从化学气相沉积室的内部清除表面沉积物的方法，该活化的气体混合物通过活化该室中或远距室中的气体混合物来产生，其中气体混合物包括氟烯烃，诸如全氟炔烃和氧气。

背景技术

蚀刻气体和清洁气体用于制造半导体。例如，化学气相沉积(CVD)室和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)室需要定期清洁，以清除室壁和台板的沉积物。由于在清洁循环中室停止活性服务，所以这一清洁过程降低了室的生产能力。清洁过程可包括，例如反应物气体的排空及使用清洁气体替换反应物气体、该气体的活化以及接下来使用惰性载气去除室中清洁气体的冲洗步骤。清洁气体通常通过蚀刻内表面积聚的污染物来工作，因此在气体的实用性和商业用途中清洁气体的蚀刻速率是一项重要参数，并且一些清洁气体还可用作蚀刻气体。另外，现有清洁气体含有大量具有较高全球变暖潜能值的组分。例如，美国专利6,449,521公开了54％氧气、40％全氟乙烷和6％NF₃的混合物作为CVD室的清洁气体。然而，全氟乙烷具有相对较高的GWP，估计其量值在20年的时间范围内为大约6200，在500年的时间范围内为大约14000。其他清洁气体包括C3F8，其也具有显著的全球变暖潜能值。其他气体包括例如美国专利6,242,359中描述的那些，该专利公开了含有不饱和氟的氧化物，例如六氟环氧丙烷(CF3CFOCF2)、全氟丙烷-二醇(CFOCF2CFO)、三氟甲醇(CF3OH)、二氟甲醇(CHF2OH)、二氟氧基氟甲烷(CHF2OF)、全氟二乙基醚(C2F5OC2F5)、1,1,3,3-四氟二甲基醚(CHF2OCHF2)等。此外，即使对工艺进行优化，清洁气体也具有释放的可能。最后，鉴于这些气体的化学稳定性，其活化可为高耗能的。各种反应器可用于使用蚀刻和清洁气体产生半导体。

蚀刻气体用于将结构蚀刻到半导体中。气体被引入到室中，转换成等离子体，然后等离子体与掩蔽半导体的暴露表面反应以从沉积在衬底上的膜清除暴露的材料。对于特定衬底上的给定膜而言，气体可为可选择的。例如，CF₄/O₂、SF₆和CHF₃可用于蚀刻多晶硅、CF₄、CF₄/O₂和CH2F2可用于蚀刻Si₃N₄膜。

然而，应当理解，这些气体可生成相对较高含量的有毒废气，除清洁或蚀刻气体本身的GWP之外，这可带来另外的GWP或环境、健康和安全(EHS)问题。因此，在本领域中有必要使用比现有气体具有更高蚀刻速率及更低GWP和ESH影响的有效且价廉的清洁/蚀刻气体，以减少清洁和操作CVD反应器造成的全球变暖的危害。

发明内容