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TWI662617B - 無鹵素之氣相矽蝕刻 - Google Patents

無鹵素之氣相矽蝕刻 Download PDF

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TWI662617B
TWI662617B TW104108343A TW104108343A TWI662617B TW I662617 B TWI662617 B TW I662617B TW 104108343 A TW104108343 A TW 104108343A TW 104108343 A TW104108343 A TW 104108343A TW I662617 B TWI662617 B TW I662617B
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etching
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Jun XUE
薛君
Chentsau Ying
尹辰朝
Srinivas D. Nemani
奈馬尼史林尼法斯Ｄ
Original Assignee
Applied Materials, Inc.
美商應用材料股份有限公司
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    • H01J37/32357—Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

描述一種從圖案化的異質結構選擇性乾蝕刻矽的方法。該方法在遠端電漿蝕刻之前可選地包括電漿製程。該電漿製程可以使用偏壓電漿來處理一些結晶矽(例如多晶矽或單晶矽)，以形成非晶矽。之後，使用含氫前驅物形成遠端電漿，以形成電漿流出物。使該電漿流出物流入基板處理區域，以從圖案化基板蝕刻該非晶矽。藉由實施偏壓電漿製程，可以在蝕刻製程期間將通常等向的蝕刻轉變為定向的(非等向的)蝕刻，不管遠端的電漿激發性質為何。

Description

無鹵素之氣相矽蝕刻 【相關申請案的交叉引用】
本專利申請案主張由Xue等人於2014年3月31日提出申請、標題為「無鹵素之氣相矽蝕刻(HALOGEN-FREE GAS-PHASE SILICON ETCH)」的美國非臨時專利申請案第14/231,180號的優先權權益，為了所有的目的將該申請案以引用方式全部併入本文中。
本發明係關於蝕刻矽的方法。
積體電路是採用在基板表面上產生圖案複雜的材料層的製程才能被製成。在基板上產生圖案化的材料是藉由受控的去除曝露材料的方法來實現。化學蝕刻被使用於各種的目的，包括將光阻中的圖案轉移到下面的層、薄化層或薄化已經存在表面上的特徵之橫向尺寸。往往理想的是具有蝕刻一種材料比蝕刻另一種材料更快以幫助例如圖案轉移製程進行的蝕刻製程。這樣的蝕刻製程被說成相對於第二種材料對第一種材料有選擇性。由於材料、電路及製程的多樣性，蝕刻製程已被開發成對各種材料具有選擇性。
乾蝕刻製程對於從半導體基板選擇性地去除材料時常是理想的。該理想性源自於以最少的物理干擾從微型結構和緩地去除材料的能力。乾蝕刻製程也允許藉由去除氣相試劑來突然停止蝕刻速度。某些乾蝕刻製程涉及使基板曝露於由一種或更多種前驅物形成的遠端電漿副產物。例如，遠端電漿產生的三氟化氮結合離子抑制技術使得當使電漿流出物流入基板處理區域時，矽能夠被選擇性地從圖案化基板去除。然而，有時各種應用會需要再更高的矽選擇性。附加的製程靈活性也是理想的。
需要有提高矽選擇性乾蝕刻製程之製程靈活度的方法。
描述一種從圖案化的異質結構選擇性乾蝕刻矽的方法。該方法在遠端電漿蝕刻之前可選地包括電漿製程。該電漿製程可以使用偏壓電漿來非晶化一些結晶矽(例如多晶矽或單晶矽)，以形成非晶矽。之後，使用含氫前驅物形成遠端電漿，以形成電漿流出物。使該電漿流出物流入基板處理區域，以從圖案化基板蝕刻該非晶矽。藉由實施偏壓電漿製程，可以在蝕刻製程期間將通常等向的蝕刻轉變成定向的(非等向的)蝕刻，不管遠端的電漿激發性質為何。
本發明的實施例包括蝕刻圖案化基板的方法。該方法包括使用從惰性氣體形成的局部電漿處理該圖案化基板。處理該圖案化基板包括將該圖案化基板之結晶矽部分轉變為該圖案化基板之非晶矽部分(「非晶化」該結晶矽部分)。該 局部電漿係藉由施加局部電漿功率來激發該局部電漿所形成。該方法還包括蝕刻該圖案化基板之該非晶矽部分。蝕刻該圖案化基板之該非晶矽部分包括在處理該圖案化基板之後使電漿流出物流入容納該圖案化基板的基板處理區域。該電漿流出物是藉由使含氫前驅物流入與該基板處理區域流體耦接的遠端電漿區域所形成，同時在該遠端電漿區域中形成遠端電漿以產生該電漿流出物。在該遠端電漿區域中形成該遠端電漿以產生該電漿流出物包括施加具有遠端RF電漿功率的遠端RF電漿至該遠端電漿區域。
本發明的實施例包括蝕刻圖案化基板的方法。該方法包括將該圖案化基板傳送至基板處理區域，該基板處理區域與遠端電漿區域被噴頭分隔。該圖案化基板包括非晶矽部分，該非晶矽部分覆蓋結晶矽部分。該方法還包括使含氫前驅物流入該遠端電漿區域，同時在該遠端電漿區域中形成遠端電漿以產生電漿流出物。在該遠端電漿區域中形成該遠端電漿以產生該電漿流出物包括施加具有RF電漿功率的RF電漿至該遠端電漿區域。該方法還包括傳送該電漿流出物通過該噴頭然後進入該基板處理區域。該方法還包括蝕刻該非晶矽部分。
本發明的實施例包括蝕刻基板的方法。該方法包括使用局部電漿處理該基板，該局部電漿係由氦氣所形成。處理圖案化基板包含將該基板之結晶矽部分轉變為該基板之非晶矽部分。該局部電漿係藉由施加局部RF電漿功率來激發該氦氣所形成。該方法還包括使分子氫流入遠端電漿區域，同 時在該遠端電漿區域中形成遠端電漿以產生電漿流出物。在該遠端電漿區域中形成該遠端電漿以產生該電漿流出物包括施加具有RF電漿功率的RF電漿至該遠端電漿區域。該方法還包括使該電漿流出物通過噴頭並進入該基板處理區域。該方法還包括使用該電漿流出物蝕刻該基板之該非晶矽部分。
在以下的部分描述中提出另外的實施例與特徵，而且對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，在檢視本說明書之後，部分的該等實施例與特徵將變得顯而易見，或者是可藉由實施該等實施例而學習部分的該等實施例與特徵。藉由說明書中描述的手段、組合以及方法可以實現及獲得該等實施例之特徵與優點。
100‧‧‧矽蝕刻製程
110-150‧‧‧操作
200‧‧‧元件
210‧‧‧結晶矽
211‧‧‧非晶矽部分
220‧‧‧氧化矽
230‧‧‧置換閘極
300‧‧‧蝕刻製程
310-330‧‧‧操作
1001‧‧‧基板處理室
1002‧‧‧遠端電漿系統(RPS)
1003‧‧‧板材
1005‧‧‧氣體入口組件
1010‧‧‧流體供應系統
1014‧‧‧上板材
1015‧‧‧腔室電漿區域
1016‧‧‧下板材
1017‧‧‧面板
1018‧‧‧容積
1019‧‧‧第一流體通道
1020‧‧‧絕緣環
1021‧‧‧第二流體通道
1023‧‧‧離子抑制器
1025‧‧‧噴頭
1027‧‧‧小孔
1031‧‧‧通孔
1033‧‧‧基板處理區域
1040‧‧‧電源
1055‧‧‧基板
1058‧‧‧氣體供應區域
1059‧‧‧孔
1065‧‧‧基座
1101‧‧‧處理系統
1102‧‧‧負載鎖定腔室
1104‧‧‧機器人手臂
1106‧‧‧低壓保持區域
1108a-f‧‧‧基板處理室
1110‧‧‧第二機器人手臂
藉由參照本說明書的剩餘部分及圖式可以實現對實施例之本質與優點的進一步瞭解。
第1圖為依據實施例的矽蝕刻製程之流程圖。
第2A-2D圖圖示依據實施例元件在矽蝕刻製程期間的各個階段的剖面圖。
第3圖為依據實施例的矽蝕刻製程之流程圖。
第4A圖圖示依據實施例的基板處理室之示意性剖面圖。
第4B圖圖示依據實施例的基板處理室之一部分的示意性剖面圖。
第4C圖圖示依據實施例的噴頭之底部平面圖。
第5圖圖示依據實施例的示例性基板處理系統之頂 部平面圖。
在附圖中，相似的元件及/或特徵可以具有相同的參考標號。此外，相同類型的各個元件可以藉由在該參考標號之後接續破折號和第二標號來進行區分，該第二標號可以在類似的元件之間進行區分。假使只在說明書中使用第一參考標號，則該描述係適用於任何一個具有相同第一參考標號的類似元件，而與第二參考標號無關。
描述一種從圖案化的異質結構選擇性乾蝕刻矽的方法。該方法在遠端電漿蝕刻之前可選地包括電漿製程。該電漿製程可以使用偏壓電漿來處理一些結晶矽(例如多晶矽或單晶矽)，以從該結晶矽形成非晶矽。之後，使用含氫前驅物形成遠端電漿，以形成電漿流出物。使該電漿流出物流入基板處理區域，以從圖案化基板蝕刻該非晶矽。藉由實施偏壓電漿製程，可以在蝕刻製程期間將通常等向的蝕刻轉變為定向的(非等向的)蝕刻，不管遠端的電漿激發性質為何。
本發明的實施例係關於從基板選擇性去除材料。該基板可以是結晶矽，例如多晶矽或單晶矽。在實施例中，使具有曝露的結晶矽的基板進行局部電漿處理，以將結晶矽部分改變/轉變成非晶矽部分基板(「非晶化」該結晶矽部分)。在局部電漿處理之前，結晶矽部分在本文中也可以被稱為未處理的矽區域。在局部電漿處理之後，曝露的矽部分將被稱為處理過的矽或非晶矽，以表示缺乏結晶規則。在製程的後續蝕刻部分期間，非晶矽被遠更快速地蝕刻。在某些情況下， 非晶層(或特徵)可能已經存在，所以該處理步驟是可選的。
在蝕刻操作的過程中，使用含氫前驅物的遠端激發來產生電漿流出物。該電漿流出物包括氫基團前驅物。該電漿流出物被送入容納基板的基板處理區域中。在進入基板處理區域之前該電漿流出物被幾乎完全或完全中和，以提高本文中呈現的蝕刻製程之選擇性。該電漿流出物的離子含量可以說是基本上為零，而且更定量的實施例將在稍後給出。該電漿流出物與非晶矽部分反應，並從圖案化基板優先去除非晶矽。已觀察到非晶矽的選擇性比結晶矽高，這理想地降低了對準確選擇或控制蝕刻製程之持續時間的依賴性。依據實施例，非晶矽的去除速度比結晶矽的去除速度快200倍、快300倍、快400倍、或快600倍。在實施中，結晶矽區域的蝕刻速度太小而無法測量，所以選擇性很可能遠高於這些下限值。類似地，非晶矽的去除速度可以遠比氧化矽、氮化矽、高介電常數閘極材料及其他非矽材料的蝕刻速度更快。除了去除速度增加之外，實施局部電漿處理使得遠端電漿蝕刻製程為定向的/非等向的。可以設計去除的矽之形狀，以適合各種元件的性能目標。
離子抑制元件可以被包括在本文所述的遠端蝕刻製程中。離子抑制元件的功能是減少或消除離子/帶電物種從電漿產生區域行進到基板。不帶電的中性和基團物種可以通過離子抑制器中的開口，以在基板進行反應。離子抑制器有助於將反應區域中的離子物種濃度控制在提高選擇性的水平。
依據本發明的一些實施例，如示例性設備部分中描 述的離子抑制器可被用來提供基團及/或中性物種，用於選擇性蝕刻基板。例如，在一個實施例中，使用離子抑制器來提供含氫電漿流出物，以選擇性地蝕刻非晶矽。離子抑制器可被用於提供基團濃度比離子更高的反應氣體。因為電漿的大部分(或在實施例中基本上所有的)帶電粒子被離子抑制器過濾或去除，故在蝕刻製程的過程中基板不一定要被偏壓。與傳統包括濺射和轟擊的電漿蝕刻製程相比，這種使用基團和其他中性物種的製程可以減少電漿損傷。藉由在電漿流出物到達基板處理區域之前從電漿流出物過濾出離子，可以實現非晶矽相對於結晶矽、氧化矽、氮化矽及許多替代材料的高蝕刻速度選擇性。本發明的實施例也優於其中液體的表面張力會導致小的特徵彎曲和剝離的傳統濕蝕刻製程。
離子抑制器可被用來提供基團濃度遠比離子更高的電漿流出物。離子抑制器的功能可顯著減少或大致消除離子帶電物種從電漿產生區域行進到基板。在離子抑制器另一側的遠端電漿區域中激發電漿的過程中，可以在基板處理區域中使用朗繆耳(Langmuir)探針來量測電子溫度。在實施例中，電子溫度可以小於0.5eV、小於0.45eV、小於0.4eV、或小於0.35eV。這些電子溫度的極低值可以藉由位於基板處理區域和遠端電漿區域之間的噴頭及/或離子抑制器的存在來實現。不帶電的中性和基團物種可以通過離子抑制器中的開口以在基板進行反應。與傳統包括濺射和轟擊的電漿蝕刻製程相比，這種使用基團和其他中性物種的製程可以減少電漿損傷。本發明的實施例也優於其中液體的表面張力會導致小 的特徵彎曲和剝離的傳統濕蝕刻製程。
本文提出的技術能夠使無鹵素製程選擇性地及/或非等向性地從基板去除矽(非晶形的或結晶的)。在某些情況下，已發現鹵素從一個晶圓到下一個晶圓逐漸提高蝕刻速度。據推測，該逐漸提高係源自鹵素聚合物(例如氟聚合物或氯聚合物)或其他含鹵素殘餘物積聚在遠端電漿區域及/或基板處理區域的內壁上。在該方法的蝕刻部分期間，本文揭示的無鹵素蝕刻製程在基板處理區域或遠端電漿區域中不含鹵素。例如，在實施例中，在本文提出的方法之蝕刻部分期間，基板處理區域可以是無氟、無氯或無鹵素的。同樣地，在實施例中，在本文提出的方法之蝕刻部分期間，遠端電漿區域可以是無氟、無氯或無鹵素的。當包括時，可選的處理操作也可以發生在基板處理區域中，或是該處理操作可以發生在個別的基板處理區域中。在任一基板處理區域中，該基板處理區域在處理操作過程中也可以是無鹵素的。例如，在實施例中，該基板處理區域在處理操作過程中可以是無氟、無氯或無鹵素的。在依據實施例的處理操作和蝕刻操作兩者之過程中，基板處理區域和遠端電漿區域可以是無氧的。
為了更好地瞭解和理解本發明的實施例，現在參照第1圖，第1圖為依據實施例的示例性矽蝕刻製程100之流程圖。元件在整個製程的各個階段之剖視圖也可以是有用的。因此，將同時參照第2A-2D圖，第2A-2D圖圖示示例性元件在矽蝕刻製程(例如100)期間的剖視圖。在一個實例中，元件200包含圖案化基板，該圖案化基板包括結晶矽210和 氧化矽220。各式各樣其他的元件架構也將從本文描述的矽蝕刻製程中受益。在一個實施例中，基板的頂部是矽(在蝕刻製程100開始時未被處理過)，並且可以是單晶或多晶的(在這種情況下通常被稱為多晶矽)。在繪示的實例中圖示出單晶矽。在第一操作之前，在圖案化基板中形成結構。該結構具有個別的基板曝露部分，包括結晶矽210和氧化矽220。在一個實施例中，下述的蝕刻製程為「置換」閘極沉積產生方法，該「置換」閘極沉積具有相對於結晶矽210的初始部分理想改變的性質，結晶矽210延伸於氧化矽220之間。該置換閘極230在本文中可被稱為置換結晶矽部分。結晶矽210在第1-2圖的實例中為單晶矽，但依據實施例可以是多晶矽。
然後將圖案化基板送入基板處理區域中。之後使氦氣流入容納圖案化基板的基板處理區域中(操作110)。在操作120中，在基板處理區域內的局部電容耦合電漿中激發氦氣，並使用氦離子轟擊圖案化基板。可以施加直流電壓，以進一步協助氦離子加速前往圖案化基板並處理一部分的結晶矽210，而形成處理過的基板部分，該處理過的基板部分在本文中也被稱為非晶矽部分211。在實施例中，基板處理區域可以包括其他的元素，或基板處理區域可以僅由氦氣組成。基板處理區域可以不含反應物種，例如N2、O2及H2，以避免非晶化以外的不良影響。製程的沉積部分可被視為不理想的，而且在實施例中在矽蝕刻製程100期間沒有沉積發生。示例性的氦處理(蝕刻製程100的操作110)在曝露基板的近表面部分中使最初的結晶材料成為非晶形的，從而將未處理過的 矽部分轉變成非晶矽部分211。非晶矽部分211隨後可以被更容易地(以更快的蝕刻速度)蝕刻。在操作120期間，材料可以從多晶或單晶矽轉變成非晶矽。
然後將氫的流動引入遠端電漿區域中(蝕刻製程100的操作130)，其中在個別電漿區域內撞擊出的遠端電漿中激發氫。在本文中，該個別電漿區域可以被稱為遠端電漿區域，而且可以在與處理室不同的模組內、或在處理室內被可滲透擋板與基板處理區域分隔的隔室中。可滲透擋板是氣體或前驅物的流動可滲透的，並且可被稱為噴頭。一般來說，可以使含氫前驅物流入遠端電漿區域中，而且在實施例中該含氫前驅物包含至少一種選自於由原子氫、雙原子氫(又名分子氫或H2)、無鹵素無氧碳氫化合物、無氟無氧碳氫化合物、無氯無氧碳氫化合物、碳氫化合物、無鹵素無氧含氮和氫前驅物、無氟無氧含氮和氫前驅物、無氯無氧含氮和氫前驅物、含氮和氫前驅物、肼或氨所組成之群組的前驅物。在操作120-150或蝕刻製程100的每個操作110-150期間，遠端電漿區域及/或基板處理區域可以不含氟(或一般來說為鹵素)。
接續蝕刻製程100的實施例，然後使在遠端電漿區域中形成的電漿流出物流入基板處理區域(操作140)，並選擇性蝕刻非晶矽部分211(操作150)。電漿流出物可以通過噴頭中的通孔進入基板處理區域，噴頭將遠端電漿區域與基板處理區域分隔。在操作150中，以比未處理的矽會被蝕刻的速度更高的速度去除非晶矽部分211。將非晶矽部分去除之後，可以使未處理的矽區域(結晶矽)露出。從基板處理區 域移除反應化學物種，然後從處理區域移出基板。
一般來說，在第1圖的示例性製程中使用的氦氣可以是任何惰性氣體，其中惰性氣體僅含有在處理過的膜(非晶矽)中不形成共價鍵的原子(當然以及離子)。惰性氣體可以包括氦氣、氖氣、或氬氣中之一者或更多者。局部電漿可以由惰性氣體所組成。在實施例中，惰性氣體係由氦氣所組成、由氬氣所組成、由氖氣所組成、或由氖氣所組成。在實施例中，惰性氣體係由氦氣、氬氣、及/或氖氣所組成。局部電漿可以基本上由惰性氣體所組成。在一些實施例中，惰性氣體基本上由氦氣所組成、基本上由氖氣所組成、或基本上由氬氣所組成。在實施例中，惰性氣體基本上由氬氣、氖氣及/或氦氣所組成。加上用語「基本上」，以允許少量濃度的其他元素可存在於基板處理區域中、但不與曝露的基板部分反應到影響蝕刻製程100之選擇性及/或非等向性的程度。
蝕刻製程100包括在基板處理區域中時將能量施加於惰性氣體(例如氦氣)，以產生用於處理基板的離子(操作120)。電漿可以使用習知的技術(例如射頻激發、電容耦合功率、感應耦合功率)來產生。在一實施例中，能量是使用電容耦合電漿單元施加的。在發明的實施例中，局部電漿功率可以介於約10瓦和約500瓦之間、介於約20瓦和約400瓦之間、介於約30瓦和約300瓦之間、或介於約50瓦和約200瓦之間。已經發現更高的功率可更深入地處理結晶矽，從而增加在處理操作120期間形成的非晶矽之垂直高度(或「厚度」)。在實施例中，在操作120期間，基板處理區域中的壓 力可以介於約0.5毫托和約50毫托之間、介於約2毫托和約200毫托之間、或介於約5毫托和約100毫托之間。同時在操作120期間，基板的溫度可以介於約-20℃和約400℃之間。
蝕刻製程100還包括在遠端電漿區域時將能量施加於含氫前驅物，以產生電漿流出物(操作130)。如所屬技術領域中具有通常知識者可理解的，電漿可以包括數種包括基團和離子的帶電和中性物種。電漿可以使用習知的技術(例如射頻激發、電容耦合功率、感應耦合功率)來產生。在一實施例中，能量是使用電容耦合電漿單元施加的。在發明的實施例中，遠端電漿源功率可以介於約100瓦和約2000瓦之間、介於約200瓦和約1500瓦之間、介於約250瓦和約1200瓦之間、或介於約300瓦和約1000瓦之間。正如本文所提供的所有互補範圍，上限可與任何適當下限組合以獲得另外的實施例。在實施例中，遠端電漿區域中的壓力可以使得基板處理區域中的壓力最終介於約0.01托和約50托之間、介於約0.1托和約15托之間、或介於約0.5托和約5托之間。電容耦合電漿單元可以被配置在處理室之氣體反應區域的遠端。例如，電容耦合電漿單元和電漿產生區域可以藉由噴頭與氣體反應區域分隔。同時在操作120-140期間，基板的溫度可以介於約100℃和約400℃之間。
在蝕刻操作140或每個操作120-140期間，用語「無電漿」可被用來描述基板處理區域。基板處理區域是電漿流出物進行反應以蝕刻部分的圖案化基板之處。電漿流出物也可以伴隨惰性氣體。本文中可以將基板處理區域描述為在蝕 刻基板的過程中「無電漿」。「無電漿」不一定意指該區域不含電漿。由於隔板中的通孔之形狀和尺寸，遠端電漿區域內產生的相對低濃度離子化物種和自由電子的確行進通過隔板(噴頭/離子抑制器)中的細孔(孔)。在一些實施例中，基板處理區域內基本上沒有離子化物種和自由電子的濃度。電子溫度的實施例在先前提供。腔室電漿區域中的電漿邊界難以界定，而且可以通過噴頭中的孔侵入基板處理區域。在感應耦合電漿的情況下，可以直接在基板處理區域內進行少量的離子化。此外，可以在基板處理區域中產生低強度的電漿而不會消除形成膜的理想特徵。在產生激發電漿流出物的過程中，所有引發電漿具有遠比腔室電漿區域(或就此事件而言為遠端電漿區域)更低強度離子密度的起因皆不偏離本文使用的「無電漿」之範圍。
在實施例中，施加於本文所述的局部或遠端電漿任一者的RF頻率可以是低於約200kHz的低RF頻率、介於約10MHz和約15MHz之間的高RF頻率、或大於或約1GHz的微波頻率。處理過的矽部分可以被稱為非晶矽部分或非晶矽層，該非晶矽部分或非晶矽層之特徵為垂直於基板的主要平面量測的垂直厚度。已經發現降低頻率可增加處理操作的深度，使得非晶矽層的厚度可以增加。依據實施例，非晶矽層的厚度可以大於1nm、大於2nm、或大於4nm。在實施例中，非晶矽層的厚度可以小於20nm、小於或約15nm、小於或約12nm。可以將厚度的上限與厚度的下限組合以形成另外的實施例。在較佳的實施例中，非晶矽層的厚度可以介於約7nm 和約10nm之間。
可以將第1圖中繪示的製程100簡便地描述為處理-蝕刻程序。更一般來說，處理-蝕刻-處理-蝕刻程序和處理-蝕刻-處理-蝕刻-處理-蝕刻程序也是可能的。將蝕刻製程分成多個處理-蝕刻可循環蝕刻製程，以去除較大厚度的結晶矽210。換句話說，操作110-120的製程能夠處理一定深度的結晶矽210。超出處理過的矽部分，操作150的蝕刻將會降低組合製程的有效蝕刻速度。多個循環可能是理想的，以允許每個循環避免試圖蝕刻超出非晶化矽部分並浪費時間、前驅物及/或能量。每個循環可以具有稍早描述的非晶矽層厚度。以這種方式，在處理操作期間可以在不增加電漿功率或降低電漿頻率之下增加深度。
原生的氧化物可能存在於矽已被曝露於氧或大氣的曝露部分上。原生氧化物可以藉由局部電漿製程、形成可昇華的鹽的遠端電漿製程、或在大氣壓力下進行的化學處理來去除。無論使用何種方法，原生氧化層(若存在的話)可以或可以不在處理操作及蝕刻曝露的矽之前被去除。在實施例中已經發現，除了處理曝露的矽部分之外，電漿處理可去除(或能夠隨後去除)薄的原生氧化物。最後，不論薄的原生氧化物是否存在，用語「曝露的矽部分」和「曝露的矽」將被用於本文中。
蝕刻製程100可以在蝕刻速度上表現出顯著的非等向性，換句話說，化合物蝕刻可以比橫向更迅速地垂直向下進入基板去除材料。本發明的實施例能夠藉由限制橫向侵入 來生產更小的元件。在許多應用中，在發明的實施例中，各種實例的溝槽寬度，包括第2圖的溝槽寬度可以小於或為約30nm、小於或為約25nm、小於或為約20nm、或小於或為約15nm。這些溝槽寬度可應用於各種應用並超出本文討論的單個實例。在實施例中，本文描述的蝕刻製程垂直去除材料的速度可以比橫向快大於或約2倍、大於或約3倍、或大於或約4倍。
第3圖圖示依據實施例的矽蝕刻製程之另一個流程圖。在某些情況下，非晶層(或特徵)可能已經存在，所以處理步驟是可選的。在這種情況下，將具有先前存在的曝露非晶矽區域的圖案化基板送入基板處理區域中。將氫氣的流動引入遠端電漿區域中(蝕刻製程300的操作310)，其中氫在遠端電漿區域內撞擊的遠端電漿中被激發。噴頭或可滲透擋板如同之前存在於遠端電漿區域和基板處理區域之間。通常可以使用含氫前驅物來取代或增加氫(H2)，並且示例性前驅物已於先前提出。在蝕刻製程300的操作310-330期間，遠端電漿區域及/或基板處理區域可以不含鹵素。
接續蝕刻製程300的實施例，然後使在遠端電漿區域中形成的電漿流出物流入基板處理區域(操作320)，並選擇性蝕刻先前存在的非晶矽部分(操作330)。電漿流出物可以通過噴頭中的通孔進入基板處理區域，噴頭將遠端電漿區域與基板處理區域分隔。在操作330中，以比結晶矽會被蝕刻的速度更高的速度去除非晶矽部分。如同之前，在去除非晶矽部分之後，可以使結晶矽露出。從基板處理區域移除反 應化學物種，然後從處理區域移出基板。
含氫前驅物的流動可以進一步包括一種或更多種相對惰性的氣體，例如He、N2、Ar。惰性氣體可用於改良電漿穩定性和製程均勻性、以及使擊出或維持電漿更容易。作為添加劑，氬有助於促進穩定電漿形成，然而，除了結晶矽之外，夾雜氬可能濺射出其他的特徵，所以可以選擇低質量(在實施例中為<25amu或<10amu)的惰性氣體。當包括氦時，製程均勻度通常會提高，而且在實施例中，氦是處理氣體的較佳選擇。可以使用流動速率和不同氣體的比例來控制蝕刻速度和蝕刻選擇性。
在製程的蝕刻部分期間，含氫氣體(例如H2)被以介於約50sccm(每分鐘標準立方公分)和1,000sccm之間的流動速率供應。可選的是，可以使諸如He或Ar的惰性氣體與含氫氣體結合或直接流入基板處理區域中，例如以介於約0slm(每分鐘標準升)和3slm之間的流動速率。在發明的實施例中，在製程的處理部分期間可以使惰性氣體或非反應氣體以介於約0.5slm和約3slm之間的流動速率流入基板處理區域中。所屬技術領域中具有通常知識者將認可的是，可以視許多因素來使用其他氣體及/或流動，該等因素包括處理室架構、基板尺寸、被蝕刻出的特徵之幾何形狀及佈局。
其他的製程參數被揭示在描述示例性處理室和系統的過程中。
示例性處理系統
第4A圖圖示在處理室內具有分隔的電漿產生區域 的示例性基板處理室1001之剖視圖。在膜蝕刻的過程中，可以使處理氣體通過氣體入口組件1005流入腔室電漿區域1015中。遠端電漿系統(RPS)1002可以可選地被包括在系統中，並且可以處理第一氣體，然後該第一氣體通過氣體入口組件1005前進。入口組件1005可以包括兩個或更多個不同的氣體供給通道，其中若被包括的話，第二通道(未圖示)可以繞過RPS 1002。因此，在實施例中，前驅物氣體可以被以未激發狀態輸送到處理室中。在另一個實例中，可以將設置通過RPS的第一通道用於處理氣體，並且可以將第二通道用於繞過RPS的前驅物。處理氣體可以在進入腔室電漿區域1015之前在RPS 1002內被激發。因此，在實施例中，例如以上討論的含氫前驅物可以通過RPS 1002或繞過RPS單元。將可類似地理解此配置所涵括的各種其他實例。
冷卻板材1003、面板1017、離子抑制器1023、噴頭1025、及上面放置基板1055的基板支座1065(也稱為基座)被圖示出，而且可以分別依據實施例被包括。基座1065可以具有熱交換通道，熱交換流體流過該熱交換通道，以控制基板的溫度。這種架構可以允許基板1055的溫度冷卻或加熱，以保持相對低的溫度，例如介於約-20℃至約200℃或其間。該熱交換流體可以包含乙二醇及/或水。基座1065的晶圓支撐盤(可以包含鋁、陶瓷或上述物質之組合)也可以被使用嵌入式電阻加熱器元件電阻式加熱到相對高的溫度，例如從高達或約100℃至高於或約1100℃。加熱元件可以作為一個或更多個迴圈被形成在基座內，並且加熱器元件的外部可 以與支撐盤的周邊相鄰，而加熱器元件的內部係沿著具有較小外徑的同心圓路徑。接到加熱器元件的接線可以通過基座1065的底桿，基座1065可被進一步設置來旋轉。
面板1017可以是金字塔形、圓錐形或具有狹窄頂部擴展到寬底部的另一個類似結構。面板1017可以另外如圖示為平坦的，並包括複數個用以分配處理氣體的貫通通道。取決於RPS 1002的使用，電漿產生氣體及/或電漿激發物種可以通過面板1017中的複數個孔，圖示於第4B圖，以更均勻地輸入腔室電漿區域1015中。
示例性的架構可以包括使氣體入口組件1005打開進入氣體供應區域1058，氣體供應區域1058藉由面板1017與腔室電漿區域1015分隔，使得氣體/物種流經面板1017中的孔而進入腔室電漿區域1015。可以選擇結構和操作的特徵，以防止電漿從腔室電漿區域1015明顯回流回到供應區域1058、氣體入口組件1005及流體供應系統1010中。結構特徵可以包括選擇面板1017中的孔之尺寸和橫截面幾何形狀，以使回流電漿失活。操作特徵可以包括保持氣體供應區域1058和腔室電漿區域1015之間的壓力差，該壓力差保持電漿單向流動通過噴頭1025。圖示面板1017(或腔室的導電頂部)和噴頭1025具有位於特徵之間的絕緣環1020，絕緣環1020允許AC電位可被相對於噴頭1025及/或離子抑制器1023施加於面板1017。絕緣環1020可以位於面板1017和噴頭1025及/或離子抑制器1023之間，以能夠在該第一電漿區域中形成電容耦合電漿(CCP)。擋板(未圖示)可以被另外放在腔室 電漿區域1015中或以其他方式與氣體入口組件1005耦接，以影響經由氣體入口組件1005進入該區域的流體流動。
離子抑制器1023可以包含在結構各處界定複數個孔的板材或其他幾何形狀，該結構設以抑制離子性帶電物種遷移出腔室電漿區域1015，同時允許不帶電的中性或基團物種通過離子抑制器1023而進入抑制器和噴頭之間的活化氣體輸送區域。在實施例中，離子抑制器1023可以包含具有各種孔的配置的多孔板材。這些不帶電物種可以包括使用較不反應的載氣輸送通過孔的高反應物種。如上所述，通過孔的離子物種遷移可以被減少，而且在某些情況下可以被完全抑制。控制離子物種通過離子抑制器1023的量可以提供增加的、優於被帶到與下方晶圓基板接觸的氣體混合物的控制，從而可以增加對氣體混合物之沉積及/或蝕刻特徵的控制。例如，調整氣體混合物中的離子濃度可以改變蝕刻選擇性。
在離子抑制器1023中的複數個孔可設以控制活化氣體(即離子、基圖、及/或中性物種)通過離子抑制器1023。例如，可以控制孔的長寬比、或孔直徑對長度之比、及/或孔的幾何形狀，以使通過離子抑制器1023的活化氣體中的離子性帶電物種之流量減少。離子抑制器1023中的孔可以包括面向腔室電漿區域1015的錐形部分及面向噴頭1025的圓柱形部分。可以設計該圓柱形部分的形狀和尺寸，以控制離子物種通到噴頭1025的流動。可調整的電偏壓也可以作為附加手段被應用於離子抑制器1023，以控制離子物種通過抑制器的流動。
離子抑制元件1023的功能可以減少或消除離子性帶電物種從電漿產生區域前進到基板的量。不帶電的中性和基團物種仍可以通過離子抑制器的開口而與基板反應。應當指出的是，完全消除在圍繞基板的反應區域中的離子性帶電物種並非總是目標。在許多情況下，當離子物種能夠到達基板時，遠端電漿蝕刻製程的蝕刻速度會增加。在這些情況下，離子抑制器可以有助於以協助製程的水平控制反應區域中的離子物種濃度。
噴頭1025與離子抑制器1023結合可以允許電漿存在於腔室電漿區域1015中，以避免在基板處理區域1033中直接激發氣體，同時仍允許激發物種從腔室電漿區域1015進入基板處理區域1033中。以這種方式，腔室可設以防止電漿接觸被蝕刻的基板1055。這可以有利地保護被圖案化在基板上的各種複雜結構和膜，該等複雜結構和膜若被產生的電漿直接接觸可能會被損壞、錯位或以其他方式變形。此外，當允許電漿接觸基板或接近基板的水平時，氧化矽或氮化矽的蝕刻速度可能會增快。
處理系統可以進一步包括與處理室電耦接的電源1040，以提供電力給面板1017、離子抑制器1023、噴頭1025、及/或基座1065，以在腔室電漿區域1015或處理區域1033中產生電漿。電源可設以輸送可調節量的電力到腔室，取決於進行的製程。這樣的架構可以允許可調電漿被用於進行的製程中。不像時常呈現開啟或關閉功能的遠端電漿單元，可調電漿可設以輸送特定量的電力到腔室電漿區域1015。這接著 可以允許發展出特定的電漿特性，使得前驅物可以被以特定的方式解離，以改良由這些前驅物產生的蝕刻輪廓。
電漿可以在噴頭1025上方的腔室電漿區域1015或噴頭1025下方的基板處理區域1033中被點燃。電漿可以存在於腔室電漿區域1015中，以從含氫前驅物的進入流產生氫基團前驅物。可以將通常在射頻(RF)範圍中的交流電壓施加於處理室的導電頂部(例如面板1017)與噴頭1025及/或離子抑制器1023之間，以在沉積過程中在腔室電漿區域1015中點燃電漿。RF電源可以產生13.56MHz的高RF頻率，但也可以單獨或與13.56MHz的頻率組合來產生其他頻率。
電漿功率可以具有各種的頻率或多種頻率的組合。在示例性的處理系統中，電漿可以由被相對於離子抑制器1023及/或噴頭1025輸送到面板1017的RF功率提供。在實施例中，RF功率可以在約10瓦和約5000瓦之間、約100瓦和約2000瓦之間、約200瓦和約1500瓦之間、或約200瓦和約1000瓦之間。在實施例中，該示例性處理系統中施加的RF頻率可以是小於約200kHz的低RF頻率、在約10MHz和約15MHz之間的高RF頻率、或大於或約1GHz的微波頻率。電漿功率可以被電容耦合(CCP)或感應耦合(ICP)進入遠端電漿區域中。
當開啟基板處理區域1033中的底部電漿以例如固化薄膜或清洗鄰接基板處理區域1033的內部表面時，可以使腔室電漿區域1015(圖式中的頂部電漿)停留在很低或無功率下。基板處理區域1033中的電漿可以藉由在噴頭1025和 基座1065或腔室底部之間施加交流電壓來點燃。可以在電漿存在的同時將處理氣體(例如氦)引入基板處理區域1033，以利圖案化基板的處理。噴頭1025也可以相對於基座1065或腔室底部被偏壓在正DC電壓，以加速帶正電的離子前往圖案化基板1055。在實施例中，基板處理區域1033中的局部電漿可以藉由經由感應耦合源施加AC電力、同時藉由電容耦合工具施加DC電力來擊出。如先前所指出的，在發明的實施例中，局部電漿功率可以介於約10瓦和約500瓦之間、介於約20瓦和約400瓦之間、介於約30瓦和約300瓦之間、或介於約50瓦和約200瓦之間。
可以藉由本文所述的噴頭之實施例使諸如前驅物的流體(例如含氫前驅物)流入處理區域1033中。在腔室電漿區域1015中衍生自處理氣體的激發物種可以穿過離子抑制器1023及/或噴頭1025中的孔，並與從噴頭的分離部分流入處理區域1033的額外前驅物反應。或者，假使所有的前驅物物種皆在腔室電漿區域1015中被激發，則沒有額外的前驅物可以流過噴頭的分離部分。在遠端電漿蝕刻製程期間，很少電漿或沒有電漿可以存在處理區域1033中。前驅物的激發衍生物可以在基板上方的區域中及/或在基板上結合，以蝕刻出結構或從基板去除物種。
在腔室電漿區域1015中直接激發流體、或在RPS單元1002中激發流體可以提供幾項效益。由於腔室電漿區域1015中的電漿，衍生自流體的激發物種之濃度可能會在處理區域1033內增加。這種增加可能是電漿在腔室電漿區域1015 中的位置所導致的。處理區域1033的位置可以比遠端電漿系統(RPS)1002更靠近腔室電漿區域1015，從而留下較少的時間讓激發物種經由與其他氣體分子、腔室壁及噴頭表面碰撞而離開激發態。
也可以提高處理區域1033內衍生自處理氣體的激發物種之濃度均勻性。這可以從腔室電漿區域1015的形狀產生，腔室電漿區域1015的形狀可能與處理區域1033的形狀更相似。RPS 1002中產生的激發物種相對於通過噴頭1025中心附近的孔的物種可以前進更遠的距離，以通過噴頭1025邊緣附近的孔。較長的距離可能導致激發物種減少激發，例如可能導致在基板邊緣附近的生長速率較緩慢。在腔室電漿區域1015中激發流體可以減少這種變化，因為流體流經RPS 1002或者繞過RPS單元。
處理氣體可以在腔室電漿區域1015中被激發，並且可以以激發狀態通過噴頭1025到達處理區域1033。雖然可以在處理區域1033中產生電漿，但可以替代地不在處理區域中產生電漿。在一個實例中，處理氣體或前驅物的僅有激發可以來自在腔室電漿區域1015中激發處理氣體，以在處理區域1033中彼此反應。如先前所討論的，這可用以保護在基板1055上圖案化的結構。
除了流體前驅物之外，可以為了不同的目的在不同的時間引入其他氣體，包括載氣，以有助於輸送。在沉積過程中，可以引入處理氣體來從腔室壁、基板、沉積薄膜及/或薄膜去除不要的物種。處理氣體可以在電漿中被激發，然後 被用來減少或去除腔室內的殘餘內容物。在一些實施例中，也可以在不使用電漿下使用處理氣體。處理氣體可以通過RPS單元或是繞過RPS單元被引導到處理區域1033，而且可以進一步在第一電漿區域中被激發。
第4B圖圖示影響通過面板1017的處理氣體分佈的特徵之詳細視圖。如第4A圖和第4B圖中所圖示，面板1017、冷卻板材1003、及氣體入口組件1005相交而界定氣體供應區域1058，可以將處理氣體從氣體入口1005輸入氣體供應區域1058。氣體可以填充氣體供應區域1058並經由面板1017中的孔1059流至腔室電漿區域1015。可以設置孔1059來以大致上單向的方式導引流動，使得處理氣體可以流入處理區域1033，但也可以在穿過面板1017之後部分地或完全地防止回流進入氣體供應區域1058。
用於處理室部分1001的氣體分配組件(例如噴頭1025)可以被稱為雙通道噴頭(DCSH)，而且被另外詳述於本文的第4A圖及第4C圖描述的實施例中。雙通道噴頭可以設置用於蝕刻製程，從而允許在處理區域1033外部分離蝕刻劑，以在被輸入處理區域之前提供與腔室元件和彼此的有限相互作用。
噴頭1025可以包含上板材1014和下板材1016。該等板材可以彼此耦接，以界定該等板材之間的容積1018。該等板材的耦接可以便於提供通過上和下板材的第一流體通道1019及通過下板材1016的第二流體通道1021。所形成的通道可設以提供單獨經由第二流體通道1021從容積1018通過 下板材1016的流體通路，而且第一流體通道1019可以與該等板材之間的容積1018及第二流體通道1021流體分離。容積1018可以通過氣體分配組件1025的一側流體進出。雖然第4A-4C圖的示例性系統包括雙通道噴頭，但可以理解的是，也可以利用在處理區域1033之前保持第一和第二前驅物流體分離的替代分配組件。例如，可以利用多孔板材和該板材下方的管，儘管其他的架構可能以降低的效率操作或不提供與描述的雙通道噴頭一樣均勻的處理。
在圖示的實施例中，噴頭1025可以經由第一流體通道1019分配處理氣體，該處理氣體在腔室電漿區域1015中被電漿激發後含有電漿流出物。在實施例中，被引入RPS 1002及/或腔室電漿區域1015的處理氣體可以含有氫。處理氣體還可以包括載氣，例如氦氣、氬氣、氮氣(N2)等。電漿流出物可以包括處理氣體的離子化或中性衍生物，而且在本文中也可以被稱為氫基團前驅物，指的是引入的處理氣體之原子組分。
第4C圖為在實施例中用於處理室的噴頭1025之底視圖。噴頭1025與第4A圖中圖示的噴頭一致。顯示第一流體通道1019的視圖的通孔1031可以具有複數種形狀和架構來控制並影響前驅物通過噴頭1025的流動。顯示第二流體通道1021的視圖的小孔1027可以大致上均勻地分佈在噴頭的表面上，即使在通孔1031之間亦然，這可以有助於在前驅物離開噴頭時提供比其他架構更均勻混合的前驅物。
可以將腔室電漿區域1015或遠端電漿系統中的區 域稱為遠端電漿區域。在實施例中，自由基前驅物，例如自由基-氫前驅物係形成於遠端電漿區域中並進入基板處理區域，在該基板處理區域該自由基前驅物可與或可不與另外的前驅物結合。在實施例中，該另外的前驅物只被自由基-氫前驅物激發。在實施例中，基本上可以將電漿功率僅施加於遠端電漿區域，以確保自由基-氫前驅物提供主要的激發。在實施例中，可以使氫(H2)或另一種含氫前驅物以介於約5sccm和約1,000sccm之間、介於約50sccm和約750sccm之間、或介於約125sccm和約550sccm之間的速率流入腔室電漿區域1015中。
進入腔室的前驅物之結合流動速率可以佔整體氣體混合物的0.05體積%至約20體積%；其餘是載送氣體。在實施例中可以使含氫前驅物流入遠端電漿區域，但電漿流出物可以具有相同的體積流量比。在含氫前驅物的案例中，在含氫前驅物穩定遠端電漿區域內的壓力之前可以先使淨化或載送氣體進入遠端電漿區域。在前驅物、任意載送氣體、及電漿流出物流入基板處理區域1033的過程中，可以將基板處理區域1033保持在各種壓力下。在實施例中，可以將該壓力保持在約0.01托和約50托之間、約0.1托和約20托之間、或約0.2托和約10托之間。
可以將沉積系統的實施例結合到更大的製造系統中，以生產積體電路晶片。第5圖圖示實施例中的沉積、蝕刻、烘烤、及固化腔室的一個這樣的處理系統1101。在該圖中，一對前開式晶圓傳送盒(負載鎖定腔室1102)供應各種 尺寸的基板，該等基板由機器人手臂1104接收，並在被放入其中一個基板處理室1108a-f之前被放入低壓保持區域1106中。可以使用第二機器人手臂1110來在保持區域1106和基板處理室1108a-f之間來回運送基板晶圓。可以整體配備每個基板處理室1108a-f，以進行數種基板處理操作，除了循環層沉積(CLD)、原子層沉積(ALD)、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、預清洗、除氣、定向及其他的基板製程之外，該基板處理操作還包括本文所述的乾蝕刻製程。
基板處理室1108a-f可以包括一或多個系統元件，用於沉積、退火、固化及/或蝕刻基板晶圓上的介電質薄膜。在一種架構中，可以使用兩對處理室例如1108c-d和1108e-f來在基板上沉積介電質材料，並且可以使用第三對處理室例如1108a-b蝕刻沉積的介電質。在另一種架構中，可以設置全部的三對腔室例如1108a-f來在基板上蝕刻介電質薄膜。可以在與實施例中圖示的製造系統分離的腔室中進行所描述的任一或多種製程。
在前面的描述中，為了解釋的目的，已經闡述許多細節來提供對本發明之各種實施例的理解。然而，所屬技術領域中具有通常知識者將顯而易見的是，可以在沒有這些細節中的一些之下或使用另外的細節來實施某些實施例。
本文中使用的「基板」可為支撐基板，該支撐基板上可有或無層形成。圖案化基板可以是絕緣體或具有各種摻雜濃度與分佈的半導體，而且該圖案化基板例如可以是屬於 製造積體電路中使用的類型的半導體基板。該圖案化基板的曝露「矽」主要是Si，但可以包括少量濃度的其他元素組分，例如氮、氧、氫或碳。曝露的「矽」可以由矽所組成或主要由矽所組成。該圖案化基板的曝露「氮化矽」主要是Si3N4，但可以包括少量濃度的其他元素組分，例如氧、氫、或碳。「曝露的氮化矽」可以由矽和氮所組成或主要由矽和氮所組成。該圖案化基板的曝露「氧化矽」主要是SiO2，但可以包括少量濃度其他元素組分，例如氮、氫、或碳。在一些實施例中，使用本文教示的方法蝕刻的氧化矽薄膜主要是由或由矽和氧所組成。
用語「前驅物」係用以指稱任何製程氣體，該製程氣體參與反應，以從表面去除材料或沉積材料於基板上。「電漿流出物」形容從腔室電漿區域離開並進入基板處理區域的氣體。電漿流出物係處於「激發態」，其中至少某些氣體分子處於振動激發、離解及/或離子化狀態。「基團前驅物」係用以描述電漿流出物(處於激發態且激發電漿的氣體)，該電漿流出物參與反應，以從表面去除材料或沉積材料於基板上。「氫基團」為含有氫但還可以含有其他元素組份的基團前驅物。當用於氣體和化學物種時，用語「惰性」和「非反應」係指在處理薄膜的過程中或之後、在氣體/化學物種的原子與基板的原子之間不會形成化學鍵結。示例性的非反應化學物種/惰性氣體包括鈍氣，但也可以包括其他氣體，只要當(典型上)微量陷入薄膜中時無化學鍵結形成即可。依據同樣的原則，「反應物種」在蝕刻和沉積過程中的確形成化學鍵結。
貫穿全文使用用語「縫隙」和「溝槽」，但並非暗示蝕刻出的幾何形狀具有大的水平深寬比。從表面上方觀看，溝槽可能會呈現圓形、橢圓形、多邊形、矩形或各式各樣的其他形狀。溝槽可以處於圍繞材料島嶼的護城河形狀。用語「通孔」是用來指稱低深寬比的溝槽(從上方觀看)，該溝槽可能會或可能不會被填充金屬來形成垂直的電連線。如本文中所使用的，保形蝕刻製程係指以與表面相同的形狀大致均勻地去除該表面上的材料，亦即被蝕刻後的層之表面與蝕刻之前的表面大致平行。所屬技術領域中具有通常知識之人士將理解的是，被蝕刻後的界面可能無法100%保形，因此，用語「大致上」容許可接受的誤差。
有了揭示的幾個實施例後，所屬技術領域中具有通常知識者將理解到，可以在不偏離揭示實施例之精神下使用各種修改、替代結構、及均等物。此外，並未描述數個眾所周知的製程及元件，以避免不必要地混淆本發明。因此，不應將以上描述視為限制本發明之範圍。
當提供數值的範圍時，應瞭解到，除非內文以其他方式清楚指明，否則在該範圍的上限與下限之間、每個到下限單位之十分之一的中間值亦為具體揭示的。在陳述範圍中的任何陳述值或中間值與該陳述範圍中的任何其他陳述值或中間值之間的每個較小範圍亦被涵括。該等較小範圍的上限與下限可獨立地被包括在或排除於該範圍中，而且不論是該等較小範圍包括任一限值、或二限值皆不包括或皆包括，每個範圍皆被涵括於本發明中，取決於該陳述範圍中任何經具 體排除的限值。當該陳述範圍包括該等限值中之一者或二者時，排除該等包括的限值中之任一者或二者的範圍亦被包括。
除非內文以其他方式清楚指明，否則本文中與所附申請專利範圍中使用的單數形「一」及「該」還包括複數的指示對象。因此，舉例來說，提及「一製程」係包括複數個該種製程，而提及「該介電質材料」係包括提及一種或更多種介電質材料及其為所屬技術領域中具有通常知識者所習知的均等物，以此類推。
同樣地，當用於本說明書中及以下申請專利範圍中時，用語「包含」與「包括」意圖指明陳述的特徵、整數、元件或步驟之存在，但該等字眼並不排除一個或更多個其他特徵、整數、元件、步驟、動作或基團的存在或加入。

Claims (15)

  1. 一種蝕刻一基板的方法，該方法包含以下步驟：使用一局部電漿處理該基板，該局部電漿係由一惰性氣體形成，其中處理該基板包含將該基板之一結晶矽部分轉變為該基板之一非晶矽部分，並且其中該局部電漿係藉由施加一局部電漿功率來激發該局部電漿所形成；以及蝕刻該基板之該非晶矽部分，其中蝕刻該基板之該非晶矽部分包含在處理該基板之後使電漿流出物流入一容納該基板的基板處理區域，其中該電漿流出物係藉由使一含氫前驅物流入一與該基板處理區域流體耦接的遠端電漿區域所形成，同時在該遠端電漿區域中形成一遠端電漿以產生該電漿流出物，其中在該遠端電漿區域中形成該遠端電漿以產生該電漿流出物包含施加一具有一遠端RF電漿功率的遠端RF電漿至該遠端電漿區域。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該惰性氣體包含氦氣、氖氣、或氬氣中之一者或更多者。
  3. 如請求項1所述之方法，其中在處理該基板的過程中該局部電漿不含反應物種。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該基板之該結晶矽部分包含單晶矽或多晶矽中之一者。
  5. 如請求項1所述之方法，其中在處理該基板的過程中形成的該非晶矽部分在蝕刻該基板之該非晶矽部分的過程中被完全去除。
  6. 如請求項1所述之方法，其中在蝕刻該基板之該非晶矽部分的過程中，該非晶矽部分之一蝕刻速度比該結晶矽部分之一蝕刻速度快超過200倍。
  7. 如請求項1所述之方法，其中該含氫前驅物包含分子氫。
  8. 如請求項1所述之方法，其中蝕刻該基板之該非晶矽部分包含非等向性蝕刻該非晶矽部分。
  9. 如請求項1所述之方法，進一步包含在該結晶矽部分曾經存在處生長一置換結晶矽部分。
  10. 一種蝕刻一圖案化基板的方法，該方法包含以下步驟：將該圖案化基板傳送至一基板處理區域，該基板處理區域與一遠端電漿區域被一噴頭分隔，其中該圖案化基板包含一非晶矽部分，該非晶矽部分覆蓋一結晶矽部分；使一含氫前驅物流入該遠端電漿區域，同時在該遠端電漿區域中形成一遠端電漿以產生電漿流出物，其中在該遠端電漿區域中形成該遠端電漿以產生該電漿流出物包含施加一具有一遠端RF電漿功率的遠端RF電漿至該遠端電漿區域；傳送該電漿流出物通過該噴頭然後進入該基板處理區域；以及蝕刻該非晶矽部分。
  11. 如請求項10所述之方法，其中在使該含氫前驅物流入該遠端電漿區域的過程中，該遠端電漿區域不含氟。
  12. 如請求項10所述之方法，其中該結晶矽部分在一界面鄰接該非晶矽部分，並且蝕刻該非晶矽部分包含在該界面終止該方法。
  13. 如請求項10所述之方法，其中該含氫前驅物包含一碳氫化合物、一含氮和氫前驅物、或氫中之至少一者。
  14. 如請求項10所述之方法，其中在蝕刻該非晶矽部分的操作過程中，該遠端電漿區域和該基板處理區域僅由氫和惰性氣體所組成。
  15. 一種蝕刻一基板的方法，該方法包含以下步驟：使用一局部電漿處理該基板，該局部電漿係由氦氣所形成，其中處理該基板包含將該基板之一結晶矽部分轉變為該基板之一非晶矽部分，並且其中該局部電漿係藉由施加一局部電漿功率來激發該氦氣所形成；及使分子氫流入一遠端電漿區域，同時在該遠端電漿區域中形成一遠端電漿以產生電漿流出物，其中在該遠端電漿區域中形成該遠端電漿以產生該電漿流出物包含施加一具有一RF電漿功率的RF電漿至該遠端電漿區域；使該電漿流出物通過一噴頭並進入該基板處理區域；以及使用該電漿流出物蝕刻該基板之該非晶矽部分。
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