| 主权项 |
1.一种形成一凹槽状含矽闸极结构之方法,该方法至少包含下列步骤:a)提供一蚀刻堆叠结构,其从顶部至底部包括一图案化罩幕层、一含矽闸极层、一闸极介电层与一下层基材;b)使用由一第一来源气体产生之一电浆,蚀刻该含矽闸极层成一第一预期深度,以形成一第一保护层于蚀刻期间暴露出之该含矽闸极层的侧壁上,藉以保护上方含矽闸极层侧壁避免在后续蚀刻步骤期间遭受到蚀刻;c)使用由一第二来源气体产生之一电浆,蚀刻该含矽闸极层之残留部分,其可选择性地蚀刻有关该闸极介电层之该含矽闸极层,以形成该含矽闸极层之一下方侧壁,并暴露出该闸极介电层之一上表面;d)将该蚀刻堆叠结构暴露于由一第三来源气体产生之一电浆中,该第三来源气体包含氮,以形成一第二含氮保护层于该蚀刻化含矽闸极层之该暴露出的侧壁上;以及e)使用由一第四来源气体产生之一电浆,其可选择性地蚀刻有关该闸极介电层之该含矽闸极层,而于未被该第一保护层保护之该含矽闸极层的该下方侧壁中蚀刻出一凹槽。2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述图案化罩幕层系一介电抗反射覆盖(DARC)层。3.如申请专利范围第2项所述之方法,其中上述DARC层包含氮氧化矽。4.如申请专利范围第2项所述之方法,其中上述DARC层包含一有机DARC材料。5.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述含矽闸极层包含一材料,而该材料可选自由多晶矽与非晶矽所组成之群组。6.如申请专利范围第5项所述之方法,其中上述含矽闸极层材料包含一掺杂质。7.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述闸极介电层包含一无机氧化物。8.如申请专利范围第7项所述之方法,其中上述无机氧化物可选自由氧化矽、氮氧化矽与五氧化钽所组成之群组。9.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述闸极介电层包含一有机介电材料。10.如申请专利范围第9项所述之方法,其中上述有机介电材料可选自由聚伸芳基醚(Poly(arylene)ethers)、恶唑化聚伸芳基醚(Poly(arylene)ether oxazoles)、聚对苯二甲基-N(Parylene-N)、聚亚醯胺(Polyimides)、聚-N(Polynaphthalene-N)、聚苯(Polyphenyl-Quinoxalines)、聚苯恶唑(Polybenzoxazoles)、聚1,2-二氢化(Polyindane)、聚冰片烯(Polynorborene)、聚氧化二甲苯(Polyphenyleneoxide)、C及其之结合者所组成之群组。11.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述基材包含一材料,而该材料可选自由矽、绝缘层上有矽(SOI)与玻璃所组成之群组。12.如申请专利范围第11项所述之方法,其中上述基材包含矽,而该含矽闸极层包含多晶矽。13.如申请专利范围第11项所述之方法,其中上述基材包含玻璃,而该含矽闸极层包含非晶矽。14.如申请专利范围第5项所述之方法,其中上述闸极介电层包含氧化矽。15.如申请专利范围第5项所述之方法,其中上述第一来源气体包含至少一蚀刻剂气体与至少一钝气,该蚀刻剂气体系选自由一含氟气体、一含氯气体及一含溴气体所组成之群组,而该钝气系选自由N2.O2与HBr所组成之群组。16.如申请专利范围第15项所述之方法,其中上述第一来源气体包含CF4.Cl2与N2。17.如申请专利范围第16项所述之方法,其中上述第一来源气体包含大约50至大约80容积%之CF4.大约10至大约40容积%之Cl2及大约10至大约40容积%之N2。18.如申请专利范围第15项所述之方法,其中上述第一来源气体包含CF4.HBr、Cl2与He/O2。19.如申请专利范围第18项所述之方法,其中上述第一来源气体包含大约10至大约20容积%之CF4.大约40至大约80容积%之HBr、大约30至大约60容积%之Cl2及大约5至大约10容积%之He/O2。20.如申请专利范围第15项所述之方法,其中上述第一来源气体包含HBr、Cl2与He/O2。21.如申请专利范围第20项所述之方法,其中上述第一来源气体包含大约40至大约80容积%之HBr、大约30至大约70容积%之Cl2及大约5至大约10容积%之He/O2。22.如申请专利范围第1项所述之方法,其中在步骤b)期间之一基材偏压功率为至少大约60W。23.如申请专利范围第22项所述之方法,其中上述基材偏压功率至少约80W。24.如申请专利范围第23项所述之方法,其中在步骤b)期间提供之一基材偏压至少约-100V。25.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述第二来源气体提供至少20:1之一选择性,以蚀刻有关该闸极介电层之该含矽闸极层。26.如申请专利范围第14项所述之方法,其中上述第二来源气体包含一含溴气体、一含氯气体及一含氧气体。27.如申请专利范围第26项所述之方法,其中上述第二来源气体包含HBr、Cl2及He/O2。28.如申请专利范围第27项所述之方法,其中上述第二来源气体包含约70至约90容积%之HBr、约5至约20容积%之Cl2及约2至约10容积%之He/O2,其中O2包含该He/O2混合物约30容积%。29.如申请专利范围第14项所述之方法,其中上述第三来源气体包含一含溴气体、一含氯气体、N2及一含氧气体。30.如申请专利范围第29项所述之方法,其中上述第三来源气体包含HBr、Cl2.N2及He/O2。31.如申请专利范围第30项所述之方法,其中上述第三来源气体包含约70至约90容积%之HBr、约5至约20容积%之Cl2.约2至约10容积%之N2及约2至约10容积%之He/O2,其中O2包含该He/O2混合物约30容积%。32.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述第四来源气体提供至少20:1之一选择性,以蚀刻有关该闸极介电层之该含矽闸极层。33.如申请专利范围第14项所述之方法,其中上述第四来源气体提供至少100:1之一选择性,以蚀刻有关该闸极介电层之该含矽闸极层。34.如申请专利范围第14项所述之方法,其中上述第四来源气体包含一含溴气体、一含氯气体及一含氧气体。35.如申请专利范围第34项所述之方法,其中上述第四来源气体包含HBr、Cl2及He/O2。36.如申请专利范围第35项所述之方法,其中上述第四来源气体包含约70至约90容积%之HBr、约5至大约20容积%之Cl2及约2至约10容积%之He/O2,其中O2包含该He/O2混合物之大约30容积%。37.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述第二来源气体与该第四来源气体不含一钝气。38.如申请专利范围第1项所述之方法,其中在步骤c)、d)和e)期间提供之一基材偏压功率为在步骤b)期间提供之一基材偏压功率的大约80%或更少。39.如申请专利范围第38项所述之方法,其中在步骤c)、d)和e)期间提供之该基材偏压功率系在步骤b)期间提供之一基材偏压功率的大约50%至大约75%的范围内。40.如申请专利范围第23项所述之方法,其中在步骤c)、d)和e)期间提供之一基材偏压功率系在约40W至50W的范围内。41.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述凹槽之一深宽比的范围系从约1:1至约10:1。42.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述凹槽状含矽闸极结构系为T形。43.一种控制含矽闸极结构基部之线宽的方法,该方法至少包含下列步骤:a)提供一蚀刻堆叠结构,其从顶部至底部包含一图案化罩幕层、一含矽闸极层、一闸极介电层与一下层基材;b)使用由一第一来源气体产生之一电浆,蚀刻该含矽闸极层成一第一预期深度,以形成一第一保护层于蚀刻期间暴露出之该含矽闸极层的侧壁上,藉以保护上方含矽闸极层侧壁避免在后绩蚀刻步骤期间遭受到蚀刻;c)使用由一第二来源气体产生之一电浆,蚀刻该含矽闸极层之残留部分,其可选择性地蚀刻有关该闸极介电层之该含矽闸极层,以形成该含矽闸极层之一下方侧壁,包含形成一闸极线宽于该闸极介电层之一上方表面;d)将该蚀刻堆叠结构暴露于由一第三来源气体产生之一电浆中,该第三来源气体包含氮,以形成一第二含氮保护层于该含矽闸极层之暴露出的侧壁上;以及e)使用由一第四来源气体产生之一电浆,其可选择性地蚀刻有关该闸极介电层之该含矽闸极层,而于未被该第一保护层保护之该含矽闸极层的该下方侧壁中蚀刻出一凹槽,藉以控制该含矽闸极结构的最后线宽。44.如申请专利范围第43项所述之方法,其中上述含矽闸极层包含一材料,而该材料可选自由多晶矽与非晶矽所组成之群组。45.如申请专利范围第44项所述之方法,其中上述含矽闸极层材料包含一掺杂质。46.如申请专利范围第43项所述之方法,其中上述闸极介电层包含一无机氧化物。47.如申请专利范围第46项所述之方法,其中上述无机氧化物可选自由氧化矽、氮氧化矽与五氧化钽所组成之群组。48.如申请专利范围第43项所述之方法,其中上述闸极介电层包含一有机介电材料。49.如申请专利范围第43项所述之方法,其中上述基材包含一材料,而该材料可选自由矽、绝缘层上有矽(SOI)与玻璃所组成之群组。50.如申请专利范围第49项所述之方法,其中上述基材包含矽,而该含矽闸极层包含多晶矽。51.如申请专利范围第49项所述之方法,其中上述基材包含玻璃,而该含矽闸极层包含非晶矽。52.如申请专利范围第44项所述之方法,其中上述闸极介电层包含氧化矽。53.如申请专利范围第44项所述之方法,其中上述第一来源气体包含至少一蚀刻剂气体与至少一钝气,该蚀刻剂气体系选自由一含氟气体、一含氯气体及一含溴气体所组成之群组,而该钝气系选自由N2.O2与HBr所组成之群组。54.如申请专利范围第53项所述之方法,其中上述第一来源气体包含CF4.Cl2与N2。55.如申请专利范围第53项所述之方法,其中上述第一来源气体包含CF4.HBr、Cl2与He/O2。56.如申请专利范围第53项所述之方法,其中上述第一来源气体包含HBr、Cl2与He/O2。57.如申请专利范围第43项所述之方法,其中在步骤b)期间提供之一基材偏压至少约-100V。58.如申请专利范围第52项所述之方法,其中上述第二来源气体包含一含溴气体、一含氯气体及一含氧气体。59.如申请专利范围第58项所述之方法,其中上述第二来源气体包含HBr、Cl2及He/O2。60.如申请专利范围第52项所述之方法,其中上述第三来源气体包含一含溴气体、一含氯气体、N2及一含氧气体。61.如申请专利范围第60项所述之方法,其中上述第三来源气体包含HBr、Cl2.N2及He/O2。62.如申请专利范围第52项所述之方法,其中上述第四来源气体包含一含溴气体、一含氯气体及一含氧气体。63.如申请专利范围第62项所述之方法,其中上述第四来源气体包含HBr、Cl2及He/O2。64.如申请专利范围第43项所述之方法,其中上述第二来源气体与该第四来源气体不含一钝气。65.如申请专利范围第43项所述之方法,其中在步骤c)、d)和e)期间提供之一基材偏压功率为在步骤b)期间提供之一基材偏压功率的大约80%或更少。66.如申请专利范围第43项所述之方法,其中上述凹槽之一深宽比的范围系从约1:1至约10:1。67.如申请专利范围第43项所述之方法,其中上述含矽闸极结构系为T形。68.一种形成一凹槽状含矽闸极结构之方法,该方法至少包含下列步骤:a)提供一蚀刻堆叠结构,其从顶部至底部包含一图案化罩幕层、一含矽闸极层、一闸极介电层与一下层基材;b)使用由一第一来源气体产生之一电浆,蚀刻该含矽闸极层成一第一预期深度,该第一来源气体包含至少一蚀刻剂气体与至少一钝气,该蚀刻剂气体系选自由一含氟气体、一含氮气体及一含溴气体所组成之群组,而该钝气系选自由N2.O2与HBr所组成之群组;c)使用由一第二来源气体产生之一电浆,蚀刻该含矽闸极层之残留部分,而该第二来源气体包含一含溴气体、一含氯气体及一含氧气体,以形成该含矽闸极层之一下方侧壁,并暴露出该闸极介电层之一上表面;d)将该蚀刻堆叠结构暴露于由一第三来源气体产生之一电浆中,而该第三来源气体包含一含溴气体、一含氯气体、N2及一含氧气体;以及e)使用由一第四来源气体产生之一电浆,执行蚀刻过程,藉以在该含矽闸极层之该下方侧壁中蚀刻出一凹槽,而该第四来源气体包含一含溴气体、一含氯气体及一含氧气体。69.如申请专利范围第68项所述之方法,其中上述含矽闸极层包含一材料,而该材料可选自由多晶矽与非晶矽所组成之群组。70.如申请专利范围第69项所述之方法,其中上述含矽闸极层材料包含一掺杂质。71.如申请专利范围第68项所述之方法,其中上述闸极介电层包含一无机氧化物。72.如申请专利范围第71项所述之方法,其中上述无机氧化物可选自由氧化矽、氮氧化矽与五氧化钽所组成之群组。73.如申请专利范围第68项所述之方法,其中上述闸极介电层包含一有机介电材料。74.如申请专利范围第68项所述之方法,其中上述基材包含一材料,而该材料可选自由矽、绝缘层上有矽(SOI)与玻璃所组成之群组。75.如申请专利范围第74项所述之方法,其中上述基材包含矽,而该含矽闸极层包含多晶矽。76.如申请专利范围第74项所述之方法,其中上述基材包含玻璃,而该含矽闸极层包含非晶矽。77.如申请专利范围第69项所述之方法,其中上述闸极介电层包含氧化矽。78.如申请专利范围第68项所述之方法,其中上述第一来源气体包含CF4.Cl2与N2。79.如申请专利范围第68项所述之方法,其中上述第一来源气体包含CF4.HBr、Cl2与He/O2。80.如申请专利范围第68项所述之方法,其中上述第一来源气体包含HBr、Cl2与He/O2。81.如申请专利范围第68项所述之方法,其中在步骤b)期间提供之一基材偏压至少约-100V。82.如申请专利范围第68项所述之方法,其中上述第二来源气体包含HBr、Cl2及He/O2。83.如申请专利范围第68项所述之方法,其中上述第三来源气体包含HBr、Cl2.N2及He/O2。84.如申请专利范围第68项所述之方法,其中上述第四来源气体包含HBr、Cl2及He/O2。85.如申请专利范围第68项所述之方法,其中上述第二来源气体与该第四来源气体不含一钝气。86.如申请专利范围第68项所述之方法,其中在步骤c)、d)和e)期间提供之一基材偏压功率为在步骤b)期间提供之一基材偏压功率的大约80%或更少。87.如申请专利范围第68项所述之方法,其中上述凹槽之一深宽比的范围系从约1:1至约10:1。88.如申请专利范围第68项所述之方法,其中上述含矽闸极结构系为T形。图式简单说明:第1A图为Applied Materials, Inc.(应用材料公司)之CENTURADPSTM多晶矽蚀刻室的示意图,其为可用于完成此处所述之蚀刻制程之一种设备种类的范例。第1B图为基材表面的示意图,包括有关第1A图所示之处理设备的基材之顶部、底部及中心位置。第2A图为多晶矽闸极蚀刻堆叠200的示意图,其代表执行本发明之方法的一种起始结构。多晶矽闸极蚀刻堆叠结构200从顶部互底部包括一图案化光阻层208.一图案化介电抗反射覆盖(DARC)层206.一多晶矽闸极层204及一氧化矽闸极介电层203,且其皆沉积于一矽基材202上。图式中并未标示出膜堆叠层的相关厚度。图式的左侧表示基材之稠密(D)区,而图式的右侧表示基材之隔离(I)区。第2B图为多晶矽闸极蚀刻堆叠200在执行第二多晶矽蚀刻步骤后的示意图,而在执行此蚀刻步骤期间,多晶矽闸极层204会被蚀刻成一第一预期深度A。第一保护层形成于上方多晶矽侧壁207上,而上方多晶矽侧壁207会在蚀刻期间被暴露出。第2C图为多晶矽闸极蚀刻堆叠200在执行第二多晶矽蚀刻步骤后的示意图,而在执行此蚀刻步骤期间,多晶矽闸极层204之残留厚度会被蚀刻以形成下方侧壁209,而暴露出氧化矽闸极介电层203之上方表面205。第2D图为多晶矽闸极蚀刻堆叠200在使用包括氮之电浆源气体来执行第二钝化步骤后的示意图。第二含氮保护层形成于多晶矽侧壁207.209上。应注意的是,位在基材隔离区中形成于多晶矽侧壁207I、209I上之第二保护层的厚度大于位在基材稠密区中形成于多晶矽侧壁207D、209D上之第二保护层的厚度。在第二钝化步骤期间,位于多晶矽闸极层204底部的残留物会在执行第二多晶矽蚀刻步骤之后被移除。第2E-1图为假设在执行凹槽蚀刻步骤前执行第2D图之第二钝化步骤,如何在凹槽蚀刻后产生第2C图所示之结构200的示意图。应注意的是,横向凹槽蚀刻会不均匀地发生在基材之稠密与隔离区间。在基材之隔离区中,横向凹槽蚀刻进行的更为快速,而形成相对较宽的凹槽(W2)及较短的闸极长度(L2)。第2E-2图为在执行凹槽蚀刻前执行第2D图之第二钝化步骤时,结构200于凹槽蚀刻后的示意图。应注意的是,横向凹槽蚀刻会均匀地发生在基材之稠密与隔离区间。在第二钝化步骤期间,沉积一层较厚的含氮保护层于基材隔离区之多晶矽侧壁209I上,可减慢基材隔离区的横向凹槽蚀刻,使得横向凹槽蚀刻可以大致相同的速率发生在基材之稠密与隔离区中。第2F图为在移除残留的光阻、DARC层与保护层之后,完成的多晶矽闸极结构230的示意图。多晶矽闸极结构230可以看成是具有一T形剖面,而于其中,闸极之顶部(L4)比底部(L3)还要宽。第3A图显示改变用于凹槽宽度上之第二多晶矽蚀刻步骤、第二钝化步骤与凹槽蚀刻步骤期间之电浆源气体之Cl2含量的影响。第3B图显示改变用于基材之稠密与隔离区间之临界尺寸(CD)偏差上之第二多晶矽蚀刻步骤、第二钝化步骤与凹槽蚀刻步骤期间之电浆源气体之Cl2含量的影响。第4A图显示改变用于多晶矽闸极长度上之第二钝化步骤期间之电浆源气体之N2含量的影响。第4B图显示改变用于凹槽宽度上之第二钝化步骤期间之电浆源气体之N2含量的影响。第4C图显示改变用于基材之稠密与隔离区间之CD偏差上第二钝化步骤期间之电浆源气体之N2含量的影响。第5A图显示改变用于多晶矽闸极长度上之第二多晶矽蚀刻步骤、第二钝化步骤与凹槽蚀刻步骤期间之电浆源气体之He/O2含量的影响。第5B图显示改变用于基材之稠密与隔离区间之CD偏差上之第二多晶矽蚀刻步骤、第二钝化步骤与凹槽蚀刻步骤期间之电浆源气体之He/O2含量的影响。第6A图显示改变用于多晶矽闸极长度上之第二多晶矽蚀刻步骤、第二钝化步骤与凹槽蚀刻步骤期间之电浆源功率的影响。第6B图显示改变用于基材之稠密与隔离区间之CD偏差上之第二多晶矽蚀刻步骤、第二钝化步骤与凹槽蚀刻步骤期间之电浆源功率的影响。第7A图显示改变用于多晶矽闸极长度上之第二多晶矽蚀刻步骤、第二钝化步骤与凹槽蚀刻步骤期间之基材温度的影响。第7B图显示改变用于基材之稠密与隔离区间之CD偏差上之第二多晶矽蚀刻步骤、第二钝化步骤与凹槽蚀刻步骤期间之基材温度的影响。第8图显示改变用于多晶矽闸极长度上之凹槽蚀刻步骤期间之蚀刻时间的影响。第9图为Applied Materials公司之MXP+多晶矽蚀刻室的示意图,其为可用于完成此处所述之蚀刻制程之一种设备种类的可替换范例。 |
