发明名称 形成氮化层间隙壁之两阶段氮化矽蚀刻
摘要 本案提供一种蚀刻氧化层上之氮化层的方法,用以形成具高均匀性(uniformity)之垂直轮廓氮化层侧壁,并维持氮化层下方的薄氧化层完整性。本方法包含提供第一气流,该第一气流包含第一氟碳化合物及第二氟碳化合物,而第一氟碳化合物对第二氟碳化合物具有第一比例,提供第一气流第一电量以产生第一电浆,以第一电浆蚀刻氮化矽层之第一部份,提供第二气流,该第二气流包含第一氟碳化合物及第二氟碳化合物,而第一氟碳化合物对第二氟碳化合物具有第二比例,且第二比例较第一比例为高,提供第二气流一第二电量以产生第二电浆,以及以第二电浆蚀刻氮化矽层之第二部份。
申请公布号 TWI226086 申请公布日期 2005.01.01
申请号 TW092103170 申请日期 2003.02.14
申请人 台湾茂矽电子股份有限公司 发明人 芭芭拉哈萨尔登;李约翰
分类号 H01L21/3063 主分类号 H01L21/3063
代理机构 代理人 王丽茹 台北市内湖区瑞光路五八三巷二十四号七楼;曾国轩 台北市内湖区瑞光路五八三巷二十四号七楼
主权项 1.一种蚀刻方法,至少包含下列步骤:提供一基板,该基板上有一闸极结构,该闸极结构上有一氧化矽层,该氧化矽层上有一氮化矽层;提供第一气流,该第一气流所含之氟原子对碳原子具有第一比例;施加第一电量于该第一气流以形成第一电浆,且以该第一电浆蚀刻该氮化矽层之第一部份;提供第二气流,该第二气流所含之氟原子对碳原子具有第二比例,该第二比例大于该第一气流之氟原子对碳原子之该第一比例;以及施加第二电量于该第二气流以形成第二电浆,且以该第二电浆蚀刻该氮化矽层之第二部份,其中,该等蚀刻步骤俾以形成氮化矽间隙壁。2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该闸极结构的宽度介于0.14mm至0.18mm之间。3.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该氧化矽层的厚度至少为20埃。4.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一气流包含四氟化碳(CF4)与二氟甲烷(CH2F2),而该四氟化碳(CF4)对该二氟甲烷(CH2F2)之流速比介于9:1至20:1之间。5.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一电量介于250W至400W之间。6.如申请专利范围第1项所述之方法,其中以该第一电装进行的蚀刻步骤系在10mTorr至20mTorr间的第一制程压力下进行。7.如申请专利范围第6项所述之方法,其中以该第二电装进行的蚀刻步骤系在高于该第一制程压力之第二制程压力之下进行,而该第二制程压力系介于50mTorr至120mTorr之间。8.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第二气流包含四氟化碳(CF4)与二氟甲烷(CH2F2),而该第二气流中之该四氟化碳(CF4)对该二氟甲烷(CH2F2)之流速比系高于该第一气流中之流速比。9.如申请专利范围第8项所述之方法,其中该第二气流之该四氟化碳(CF4)对该二氟甲烷(CH2F2)之流速比介于15:1至32:1之间。10.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第二电量系高于该第一电量,而该第二电量系介于250W至400W之间。11.一种蚀刻方法,至少包含下列步骤:提供一基板,该基板上有一闸极结构,该闸极结构上有一氧化矽层,该氧化矽层上有一氮化矽层;提供第一气流,该第一气流包含第一氟碳化合物及第二氟碳化合物,该第一氟碳化合物对该第二氟碳化合物具有第一流速比,且该第一氟碳化物中所含之氟原子对碳原子的比例高于该第二氟碳化合物中所含之比例;施加第一电量于该第一气流以产生第一电浆,且以该第一电浆蚀刻该氮化矽层之第一部份;提供第二气流,该第二气流包含该第一氟碳化合物及该第二氟碳化合物,其中该第一氟碳化合物对该第二氟碳化合物具有第二流速比,且该第二流速比较该第一流速比为高;以及施加第二电量于该第二气流以产生第二电浆,且以该第二电浆蚀刻该氮化矽层之第二部份,其中,该等蚀刻步骤俾以形成氮化矽间隙壁。12.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该闸极结构的宽度介于0.14mm至0.18mm之间。13.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该氧化矽层的厚度至少为20埃。14.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该第一氟碳化合物包含四氟化碳(CF4)。15.如申请专利范围第14项所述之方法,其中该四氟化碳(CF4)于该第一气流中具有第一流速且介于80sccm至200sccm之间。16.如申请专利范围第14项所述之方法,其中该四氟化碳(CF4)于该第二气流中具有第二流速且介于150sccm至160sccm之间。17.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该第二氟碳化合物包含二氟甲烷(CH2F2)。18.如申请专利范围第17项所述之方法,其中该二氟甲烷(CH2F2)于该第一气流中具有第一流速且介于9sccm至22sccm之间。19.如申请专利范围第17项所述之方法,其中该二氟甲烷(CH2F2)于该第二气流中具有第二流速且介于5sccm至10sccm之间。20.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该第一氟碳化合物对该第二氟碳化合物之该第一流速比介于9:1至20:1之间。21.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该第一气流更包含钝气。22.如申请专利范围第21项所述之方法,其中该钝气系包含氩气,而该氩气具有流速介于21sccm至107sccm之间。23.如申请专利范围第21项所述之方法,其中该钝气系占该第一气流整体体积浓度介于19%至40%之间。24.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该第一电量系介于250W至400W之间。25.如申请专利范围第11项所述之方法,其中以该第一电装进行的蚀刻步骤系在第一制程压力下进行,且该第一制程压力介于10mTorr至20mTorr之间。26.如申请专利范围第11项所述之方法,其中以该第一电浆进行的蚀刻步骤系以蚀刻速率介于490埃/分钟至540埃/分钟之间进行,且具有氮化物对氧化物之选择比介于1.26至1.33之间。27.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该第二气流中该第一氟碳化合物对该第二氟碳化合物之流速比介于15:1至32:1之间。28.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该第二电量高于该第一电量,且该第二电量介于250W至400W之间。29.如申请专利范围第11项所述之方法,其中以该第二电浆进行的蚀刻步骤系以高于该第一制程压力之第二制程压力下进行,且该第二制程压力介于50mTorr至120mTorr之间。30.如申请专利范围第11项所述之方法,其中以该第二电装进行的蚀刻步骤系以蚀刻速率介于170埃/分钟至190埃/分钟之间进行,且具有氮化物对氧化物之选择比介于3.1至3.7之间。31.一种蚀刻方法,至少包含下列步骤:提供一基板,该基板上有一闸极结构,该闸极结构上有一氧化矽层,该氧化矽层上有一氮化矽层;提供第一气流,该第一气流所含之四氟化碳(CF4)流速对二氟甲烷(CH2F2)流速具有第一比例;以及施加第一电量于该第一气流以产生第一电浆,且在第一制程压力下,以该第一电浆蚀刻该氮化矽层之第一部份;以及实施过度蚀刻,包含步骤:提供第二气流,该第二气流所含之四氟化碳(CF4)流速对二氟甲烷(CH2F2)流速具有第二比例,而该第二比例大于该第一比例;以及施加第二电量于该第二气流以产生第二电浆,而该第二电量大于该第一电量,且在第二制程压力下,以该第二电浆蚀刻该氮化矽层之第二部份,其中,该等蚀刻步骤俾以形成氮化矽间隙壁。32.一种形成氮化矽间隙壁之两阶段氮化矽蚀刻方法,其系应用于半导体制程中,该半导体制程包括步骤提供闸极结构于基板上,提供氧化矽层于该闸极结构及该基板上,以及提供氮化矽层于该氧化矽层上,该两阶段氮化矽蚀刻方法至少包括下列步骤:实施主要蚀刻,包含步骤:提供第一气流,该第一气流所含之四氟化碳(CF4)流速对二氟甲烷(CH2F2)流速具有第一比例;以及施加第一电量于该第一气流以产生第一电浆,且在第一制程压力下,以该第一电浆蚀刻该氮化矽层之第一部份;以及实施过度蚀刻,包含步骤:提供第二气流,该第二气流所含之四氟化碳(CF4)流速对二氟甲烷(CH2F2)流速具有第二比例,而该第二比例大于该第一比例;以及施加第二电量于该第二气流以产生第二电浆,而该第二电量大于该第一电量,且在第二制程压力下,以该第二电浆蚀刻该氮化矽层之第二部份,其中,该等蚀刻步骤俾以形成氮化矽间隙壁。图式简单说明:第一图:其系显示两闸极结构形成于半导体基板上之剖面图。第二图:其系显示沈积于第一图所示之闸极结构及半导体基板上的氧化层之剖面图。第三图:其系显示氮化层蚀刻前,沈积于第二图所示之氧化层上的氮化层之剖面图。第四图:其系显示本案之一实施例中,在主要蚀刻步骤残留氮化层剩余物后,形成氮化层间隙壁之剖面图。第五图:其系显示本案一实施例中,在没有任何剩余氮化层或氧化层击穿之过度蚀刻步骤之后,形成氮化层间隙壁之剖面图。第六图:其系显示使用本案实施例之方法,所形成邻近于两闸极结构之氮化矽间隙壁的扫瞄式电子显微镜(SEM)图。
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