CN100409414C - 气体切换设备、气体供应源系统、控制气流方法和蚀刻硅方法 - Google Patents

气体切换设备、气体供应源系统、控制气流方法和蚀刻硅方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于将气体引入交替的等离子体蚀刻/淀积室中改进方法。为了使淀积和蚀刻剂气体供应源开启和关闭时引入到交替的蚀刻/淀积室中的压力脉冲最小，使用质量流量控制器提供相对恒定的气流。提供气体旁路和气体排放口，由此在关闭至交替的蚀刻/淀积室的气体入口时提供用于来自质量流量控制器的气流的交替路径。提供旁路和排放口使接收自质量流量控制器的气体压力维持在基本恒定的水平。气体压力脉冲的消除或者最小化有助于增加在交替的蚀刻/淀积交替室中蚀刻在硅衬底中的高纵横比特征的壁的平滑度。

Description

气体切换设备、气体供应源系统、控制气流方法和蚀刻硅方法
相关申请的交叉参考
本申请要求在2002年8月16日提交的题为“Sidewall Smoothing inHigh Aspect Ratio/Deep Etching Using a Discrete Gas Switching Method”的共同拥有的美国临时专利申请Serial No.60/403,891的优先权，并且涉及该临时专利申请，该临时专利申请被并入此处列为参考。
发明领域
本发明通常涉及半导体制造的领域。更特定地，本发明的优选实施例涉及一种装置，其用于通过使用可调节快速离散气体开关交替地将工艺气体引入淀积/蚀刻室并且旁路该室，改善了时分复用(timedivision multiplex)淀积/蚀刻工艺。
背景
在微电机系统(micro-electro-mechanical-system，MEMS)器件的制造中，广泛地使用了硅中的高纵横比特征的构造。该特征常常具有范围从几十到几百微米的深度。为了保证可制造性，蚀刻工艺必须操作于高的蚀刻速率以维持适度的生产能力。为了保证合适的器件性能，侧壁平滑度常常是关键的要求。
传统的单步骤的等离子体蚀刻工艺不能同时满足这些需要。结果，发展了时分复用工艺，其中淀积工艺连续地与蚀刻工艺交替。每个蚀刻-淀积工艺对构成了一个工艺周期。Laermer等人描述了用于蚀刻硅的时分复用(TDM)方法(美国专利5,501,893，也被称为“Bosch”工艺)。该TDM蚀刻工艺典型地在反应器中执行，该反应器配置有高密度等离子体源(典型地是电感耦合等离子体(Inductively CoupledPlasma，ICP)源)，并结合有射频(RF)偏置衬底电极。用于硅的TDM蚀刻工艺中使用的最常见的工艺气体是六氟化硫和八氟环丁烷。六氟化硫(SF6)典型地用作蚀刻剂气体，而八氟环丁烷(C4F8)典型地用作淀积气体。在蚀刻步骤中，SF6有助于自发的和各向同性的硅(Si)蚀刻；在淀积步骤中，C4F8有助于将保护性聚合物层淀积在侧壁上以及蚀刻结构的底部上。TDM交替蚀刻/淀积工艺或者“Bosch”工艺周期性地在蚀刻和淀积工艺步骤之间变换，使得在掩模硅衬底中可限定高的纵横比结构。在赋予能量的和定向的离子轰击(其出现在蚀刻步骤中)时，由先前的淀积步骤涂敷在蚀刻结构底部的聚合物膜将被除去，以暴露出硅表面用于进一步的蚀刻。由于侧壁上的聚合物膜未经历直接的离子轰击，因此其将保留，由此抑制了横向蚀刻。当TDM工艺包括多个蚀刻-淀积周期时，该周期的蚀刻或者淀积部分之一(或者两者)可以进一步分为多步骤分段。使用TDM方法允许在高的Si蚀刻速率下在硅衬底中限定高的纵横比特征。
在传统的TDM蚀刻工艺过程中，已经知道，需要工艺调整(在本领域被称为工艺变形(process morphing))来维持垂直特征分布，特别是对于较高的纵横比。Bhardwaj等人(美国专利6,051,503)和Laermer等人(美国专利6,248,148)教导了在工艺开始时增加淀积速率和/或降低蚀刻速率，作为对该问题的解决方案。Bhardwaj教导了，该淀积/蚀刻速率的调整可通过在TDM工艺中的周期～周期之间改变工艺气流来实现。
在传统的TDM蚀刻设备中，将气体引入到工艺室中是通过质量流量控制器(MFC)和隔离阀的组合进行控制的。在蚀刻分段中，SF6“开启”(将SF6提供给工艺室)，其通常有利于(但不是必要的)从工艺室中排除淀积气体(C4F8)。相似地，在淀积步骤中，C4F8“开启”(将C4F8提供给工艺室)，其通常有利于(但不是必要的)从工艺室中排除蚀刻剂气体(SF6)。
已经知道，在工艺步骤开始时开启MFC导致室中的短的压力“爆发”，直至MFC稳定在设置点值。对于具有较长步骤时间的工艺，压力“爆发”对工艺的影响是无关紧要的。然而，随着工艺步骤时间的减小，压力“爆发”使得工艺压力在分段工艺时间的很大部分中不能适应。对于TDM蚀刻工艺而言，其中分段时间在每分段5秒的级别上，这些重复性的压力爆发不利地影响了工艺的重复性和稳定性。而且，已知知道，使MFC在“关断”状态中保持在某些低的设置点(近似为1sccm)而不是零流量，增加了稳定性。然而，对于有助于工艺中的稳定系统操作的气体控制系统来说，仍存在对需要快速重复性气体组成变化的需求。
用于蚀刻的TDM方法的一个限制是粗糙特征的侧壁。该限制是由于TDM蚀刻工艺中使用的周期性的蚀刻/淀积方案造成的，并且在本领域被已知为侧壁“扇状化(scalloping)”。对于许多MEMS器件的应用而言，所需的是使该侧壁的粗糙度或者扇状化减到最小。TMD蚀刻工艺中的扇状化的程度典型地被测量为扇形褶的长度和深度。扇形褶的长度是侧壁粗糙度的峰峰距离，并且直接与单个蚀刻周期中获得的蚀刻深度相关。扇形褶的深度是侧壁粗糙度的峰谷距离，并且与独立的蚀刻步骤的各向异性的程度相关。通过缩短每个蚀刻/淀积周期的持续时间(以较高的频率重复较短的蚀刻/淀积周期)，或者通过使每个蚀刻步骤在实质上更加各向异性(例如，允许蚀刻剂和小量的钝化剂一起出现在蚀刻步骤中)，可以使扇形褶形成的程度最小。
除了较平滑特征的侧壁之外，同样所需的是获得较高的整体TDM蚀刻速率。通过增加每个蚀刻周期中的时间消耗或者增加蚀刻周期中的效率，可以增加TDM蚀刻工艺的整体蚀刻速率。这些方法均导致了较大的扇形褶的形成，并且最终使侧壁粗糙。在传统的TDM蚀刻工艺中，较快的蚀刻速率仅在以较粗糙的侧壁为代价时才能获得。因此，需要具有较平滑特征的壁的高速率TDM蚀刻工艺。
在1999年的出版物中，Ayon等人在“In general higher power topressure ratios and shorter etching cycles tend to reduce this(scallop)effect.”中进行了陈述而未提供支持信息。已经公知，在给定的等离子体功率级别下，较低的SF6压力导致了较低的蚀刻速率；而较低的C4F8压力导致了较多的聚合物淀积，其又导致了较低的蚀刻速率。尽管Ayon建议较短的周期时间，但是所报告的结果仅调查了具有6秒或更多的淀积周期时间和10秒或更多的蚀刻周期时间的工艺空间，而且未公开用于在较快时标下控制工艺气体的方法。
在传统的TDM反应器中，即使在“关断”状态期间使气体MFC保持在低的设置点时，独立的MFC的响应时间使实际工艺分段时间限于大于2秒。因此，需要TDM蚀刻中的较快气体切换，用以实现较短的工艺分段时间。
许多小组报告了使用TDM蚀刻方法的深度硅蚀刻结果。由所有这些小组报告的工艺均使用了4秒或者更长的淀积周期时间，而报告的蚀刻时间是10秒或更长。Blauw等人报告了TDM工艺的较短周期时间，其使用了快速质量流量控制器。Blauw报告了使用2秒的淀积周期并结合5秒的蚀刻周期的工艺。Blauw未公开用于气体切换的方法，该方法在TDM工艺的蚀刻和淀积分段中允许质量流量控制器维持近似恒定的蚀刻和淀积气流。
而且，已经知道，通过将各向同性的蚀刻步骤替换为各向异性的蚀刻步骤，可使深度硅蚀刻中的扇状化程度最小。例如，在蚀刻分段中在SF6气体中添加氧(O2)或者氮(N2)会在蚀刻周期中使侧壁处的蚀刻速率(横向蚀刻速率)减慢。减小的横向蚀刻是由于硅侧壁上形成了氧化硅和氮化硅而引起的。尽管该方法减小了扇状化，但其是以整体特征分布为代价的。注意到，所形成的氧或者氮钝化层仅具有几个单层的厚度，其导致了更加难于控制的工艺。美国专利6,303,512(Laermer等人)通过使用SiF4/O2基置换工艺化学针对了该限制。该技术的一个缺陷在于，需要为等离子体添加氧清除剂气体(诸如CHF3、C4F8、CF4等)，使蚀刻前部～底部上的氧的形成最小，用以获得所需的整体蚀刻速率。专利6,303,512未公开快于每分段5秒的TDM周期时间或者使用工艺气体旁路管线来促使短于5秒的工艺分段周期时间。
在时分复用蚀刻专利(美国专利5,501,893，Laermer等人)中公开了气体切换。专利5,501,893教导了在每工艺分段近似1分钟的时标下的气体切换，但是并未教导结合关闭阀作为快速切换蚀刻步骤和淀积步骤之间的工艺气体的装置来使用用于排放的气体旁路管线。
Suzuki等人还公开了用于TDM工艺的气体切换方法(美国专利4,579,623)。Suzuki教导了通过结合针形阀使用关闭阀以维持恒定气流的气体脉冲(gas pulsing)。关闭阀允许将气体引入到工艺室中，或者排出气体以避免针形阀和室关闭阀之间建立的压力。作为结合气体切换使用针形阀的结果，Suzuki的公开内容限于恒定的气流工艺，其不允许“变形”。Suzuki并未教导可用于气流量在周期中改变，或者在周期～周期之间改变的TDM工艺的气体切换。
Suzuki还教导了，在气体未引入到真空室(气体未引入工艺中时的“关断”周期)的时间周期中在针形阀和关闭阀之间排放气体。该排放防止了建立在针形阀和关闭阀之间的压力。Suzuki并未教导，在“关断”周期期间将气体排放至反应区域的相同室下游，以便于在工艺气体周期超时时，为泵浦系统提供更加均匀的气体负载。
而且，尽管Suzuki考虑了用于循环性的和重复的等离子体表面处理工艺的气体切换，但是Suzuki并未教导用于包括交替的蚀刻和聚合步骤的TDM工艺的气体切换。
Heinecke等人公开了通过结合质量流量控制器(MFC)使用关闭阀而进行的气体脉冲(美国专利4,935,661)。Heinecke小组教导了在工艺气体MFC之后使用关闭阀，以便于使工艺气体脉动。Heinecke未提供在“关断”状态期间用于工艺气体的旁路路径。Heinecke教导了，在关闭阀位于“关断”位置时使MFC“开启”，并且允许在MFC和阀之间的管线中建立压力。这样，当打开阀用于使用该气体的下一工艺周期时，该气体的压力“爆发”被释放到工艺室中。Heinecke未教导使用旁路路径来使得在工艺气体处于“关断”状态时(未引入到工艺室中)，MFC保持“开启”，而且没有在管线中建立的压力。此外，Heinecke未教导使用用于循环性的蚀刻/淀积工艺的气体脉冲。
Bhardwaj等人教导了用于TDM蚀刻工艺的气体切换(美国专利6,051,503)，其中气体流量在周期中改变或者在周期～周期之间改变。Bhardwaj未教导结合关闭阀作为快速切换蚀刻步骤和淀积步骤之间的工艺气体的装置来使用用于排放的气体旁路管线。
Van Suchtelen等人(美国专利4,916,089)教导了用于外延淀积的气体脉冲。尽管Van Suchtelen教导了结合气体旁路管线使用质量流量控制器的气体切换，但是他们未教导使用用于蚀刻工艺、基于等离子体的工艺或者循环性蚀刻/淀积工艺的气体脉冲。
发明概述
本发明的优选实施例涉及一种用于向用于淀积和蚀刻工艺的室提供气体的设备。该设备包括：蚀刻剂气体供应源，其具有用于向该室提供蚀刻剂气体的相关气体入口和在反应区域的相同真空系统下游中的、用于排放蚀刻剂气体的相关气体出口；淀积气体供应源，其具有向该室提供淀积气体的相关气体入口和在反应区域的相同真空系统下游中排放淀积气体的相关气体出口。气体控制开关控制蚀刻剂气体供应源和淀积气体供应源，由此使气体入口和气体排放口被配置成使得在气体入口关闭时气体流出气体排放口。该气体控制开关控制从蚀刻剂气体和淀积气体相关的气体入口进入到该室中的蚀刻剂气体和淀积气体的流动，使得在启动进入该室中的气流时不会出现压力脉冲。因此，从相关的气体入口进入该室的气流使得该气体在基本恒定的压力下被引入到该室中。在特别优选的实施例中，气体排放口将流出气体排放口的气体引入到室气体排放口中。
本发明的另一实施例涉及一种用于向用于制造半导体的淀积/蚀刻室提供气体的气体供应系统。该气体供应系统包括用于提供气流的质量流量控制器。气体入口将气体从质量流量控制器引入到淀积/蚀刻室中。气体旁路在气体入口关闭时接收来自质量流量控制器的气体。该气体可以是蚀刻剂气体或者是淀积气体。离散气体开关控制来自质量流量控制器的气流，由此，来自质量流量控制器的气流在气体入口和气体旁路之间交替地脉动。
本发明的另一实施例涉及一种方法，其控制从质量流量控制器至半导体制造室的气流，用以使硅衬底中的蚀刻沟侧壁的平滑度最大。根据该方法，由质量流量控制器提供基本恒定的气流。来自质量流量控制器的气流在气体开启状态期间提供给该室。从质量流量控制器到该室的气流在气体关断状态期间被转向，由此由质量流量控制器提供的气体压力保持相对恒定。
本发明的另一实施例涉及一种方法，其在室中对硅进行各向异性等离子体蚀刻，用以在其中提供具有平滑侧壁的横向限定的凹陷结构。根据该方法，将反应蚀刻剂气体的脉冲提供给用于蚀刻硅的室，该脉冲与用于淀积聚合物层的反应聚合气体的脉冲相交替。该反应蚀刻剂气体和反应聚合气体以基本恒定的速率自质量流量控制器传送。在蚀刻步骤中，通过与反应蚀刻剂气体接触用以从硅表面移除材料并且提供暴露表面，对硅表面进行等离子体蚀刻。在聚合步骤中，通过与反应聚合气体接触，使至少一种聚合物聚合在硅表面上，其间在先前蚀刻步骤中暴露出来的表面由聚合物层覆盖，由此形成了临时的蚀刻停止。该蚀刻步骤和聚合步骤交替重复。优选地，在开启气体脉冲状态和关断气体脉冲状态期间，反应蚀刻剂气体和聚合气体维持在基本恒定的压力下。这是通过提供气体旁路实现的，其允许反应气体在它们被脉冲关断时，旁路该室中的反应区域。
上文描述的本发明的实施例提供了针对现有技术的若干改进。通过使引入到工艺室中的蚀刻剂气体和淀积气体的压力中的变化最小，本发明的实施例减小了具有蚀刻在硅衬底中的特征的侧壁的扇状化。此外，所引入压力脉冲的减小允许交替蚀刻/淀积工艺的工艺周期时间显著减小。减小工艺时间增加了工艺的生产率，并且由此降低了最终产品的成本。因此，本发明是对现有技术的重要改进。
附图简述
图1(a～b)是根据本发明的优选实施例的气体旁路路径的操作的图示；
图2(a～d)是在减小用于硅蚀刻工艺中的气体周期时间时扇形褶的幅度及其逐渐减小的图示；
图3是图2(d)中示出的通过本发明的优选实施例获得的减小的扇状化的高分辨率的图示；且
图4(a～b)分别是整体的硅蚀刻速率对气体周期时间的依赖关系和扇形褶幅度对气体周期时间的依赖关系的图示。
发明详述
本发明的优选实施例涉及一种装置，其通过使用可调节的快速离散气体开关用于引入工艺气体，改善了时分复用蚀刻工艺。该配置通过减小扇形褶改善了侧壁平滑度，同时维持了高的蚀刻速率。
为了迅速地改变提供给工艺室的工艺气体组成，有必要避免MFC设置点中的大的变化。参看图1，在本发明优选实施例的新提出的气体传送配置中，MFC设置点可以保持在蚀刻和淀积工艺步骤之间的近似恒定的水平处，同时维持在工艺步骤中改变MFC级别的自由度。在该新配置中，通过打开第一气体(气体A)10的室入口阀4和关闭气体A(10)室旁路阀2，由MFC 11计量的气体A(10)引导至工艺室14。参看图1(a)，在需要气体A(10)而不需要气体B(12)的工艺步骤期间，通过打开气体B的室旁路阀8和关闭气体B的室入口阀6，由MFC 13计量的气体B(12)直接引导至排放口20。室排放口是室中反应区域外部的任何适当的低压力扩散口。室的反应区域是其中反应气体将与衬底进行反应的室容积。
图1(b)中的示意图示出了在工艺室14中需要气体B(12)而不需要气体A(10)的工艺步骤的示例。使用该气体传送配置，通过同时打开气体A的室旁路阀2和气体B的室入口阀，并且同时关闭气体A的室入口阀4和气体B的室旁路阀8，可以在室14中从工艺气体A(10)切换至工艺气体B(12)。由于工艺气体10或12或者通过室14或者通过旁路16和18总是具有通向排放口的路径，因此，由供应气体10和12的MFC可以保持在特定的工艺设置点值，而不会在工艺气体“关断”(旁路)状态期间在气体管线10和12之中建立背压。重要的是应注意，尽管图1中的示例示出了重新加入室排放口20的室旁路气流16和18，但是可替换地，可以使该室旁路气流16和18转向至任何适当的低压力气体扩散口。对于TDM蚀刻工艺而言，对于每种气体10和12的气体占空因数可以在1～99％的范围中，同时总的周期时间的范围是从小于1秒到数十秒。
在本发明的另一实施例中，在工艺过程中可以改变气体切换的频率。可以在工艺中的一个或者更多离散点处执行该频率改变，或者在TDM工艺过程中连续地执行该频率改变。也是重要的一点是应注意，本发明不限于图1所呈现的2种气体的情况。使用本发明，通过使用相同的旁路和排放口原理，可以使多种气体脉动。
在另一实施例中，本发明可以应用于使用多种气体的工艺，其中至少一种工艺气流在工艺过程中不产生脉冲。在使用本发明使至少一种气体脉动的同时，使用传统的MFC，在整个工艺过程中连续流动的气体流速可以保持恒定或者在整个工艺过程中离散地或者连续地变化。该连续流动的气体可以与脉冲气体之一是相同的。
在本领域中已知，将工艺周期的蚀刻或者淀积(或者两者)(多个)部分分割成多个分段。一个示例是将周期的蚀刻部分分为两个分段。可以优化蚀刻周期的第一分段，用以移除来自先前淀积部分的水平表面上的保护性聚合物膜(典型地通过使用较高的RF偏置功率)，而且可以优化蚀刻周期的第二分段，用于高的Si移除速率(典型地通过较高的蚀刻工艺压力、较高的反应气流或者较高的等离子体密度)。因此，本发明还有利地用于时分复用工艺，其中在分段中和/或分段之间改变脉冲工艺气体MFC的流速。
本发明还可以结合其他的时分复用参数使用。例如，RF功率、压力或者任何其他的工艺参数可以是与离散气体切换同相地或者异相地时分复用的。其他的时分复用参数不限于气体切换频率。
使用本发明，通过使用隔离阀可以在不足1秒内切换工艺气体组成。在本发明中，工艺室驻留时间而非阀响应时间，将确定对于TDM蚀刻是可行的最小分段时间。通过减小工艺压力，增大工艺气流或者减小室容积，可以减小室驻留时间。通过将隔离阀安置在靠近工艺室气体传送端口，还可以使气体歧管(gas manifold)的驻留时间最小。使隔离阀和工艺室之间的歧管容积最小，使得气体歧管的驻留时间最小。
本发明的另一优点在于，相比于商用的等离子体蚀刻机中的传统的气流方案，总的气流是更加稳定的。由于总是“开启”，因此在MFC中的气体后面不会出现建立的压力。这消除了气体组成变化过程中的压力“爆发”，并且导致了更好的等离子体的可控性和稳定性。
此处描述的本发明可以实现在高密度等离子体蚀刻工艺中，诸如ICP(电感耦合等离子体)、ECR(电子回旋共振)，或者在低密度系统中，诸如反应离子蚀刻(RIE)。该气体切换方法可应用于其中有一种或者多种气体需要随时间变化的蚀刻工艺。而且，重要的是应注意，即使使用深度Si蚀刻论证了本方法，其还可以实现用于蚀刻其他材料，诸如电介质材料和金属，其中需要短的时标下的具有剧烈的组成变化的工艺。
现在参考图2(a～d)，根据本发明的优选实施例，使用25sccm的C4F8、80sccm的SF6、20W的RIE和1200W的ICP蚀刻配方，用以蚀刻硅衬底。对于该示例，MFC气流设置点、工艺压力、温度和RF功率在整个工艺过程中保持恒定。占空因数在50％处保持恒定。实际的气体切换时间在图2(a)中是10秒蚀刻/10秒淀积，在图2(b)中是5秒蚀刻/5秒淀积，在图2(c)中是2.5秒蚀刻/2.5秒淀积，而在图2(d)中是1.5秒蚀刻/1.5秒淀积。在使用相对长的淀积/蚀刻周期时，如图2(a)和图2(b)所示，高纵横比沟34的侧壁32上的扇状化30是显著的，而在使用本发明的快速气体切换时，如图2(c)和图2(d)所示，极大地减小了扇状化30。图3中示出的高分辨率放大的SEM图像显示了，对于图2(d)所示的1.5秒蚀刻/1.5秒淀积工艺，最大的扇形褶40的峰峰长度低于150nm，而峰谷深度是约30nm。
显然，如图4所示，维持了工艺中获得的高蚀刻速率50，直至气体切换时间52接近的室中的气体驻留时间。从10秒蚀刻/10秒淀积周期时间56到2.5秒蚀刻/2.5秒淀积周期时间52，扇形褶幅度54减小了大于3的因数，但是蚀刻速率50在3μm/分钟处保持近似恒定。在蚀刻速率50下降50％时，使用1.5秒蚀刻/1.5秒淀积的工艺是一个例外。工艺室的计算显示，这些实验的气体驻留时间是约1.5秒。当气体切换周期时间52接近该水平时，淀积和蚀刻步骤的效率可能受到危害。
值得注意，通过低的C4F8和SF6的流速，获得了3μm/分钟的蚀刻速率50。已知该硅蚀刻速率50随较高的气体流速而增加，而与固定占空因数下的气体切换频率无关。
应当理解，此处示出和描述的本发明的特定实施例仅是示例性的。在不偏离本发明的精神和范围的前提下，对于本领域的技术人员，多种变化、修改、替换和等效物是可行的。因此，此处描述的和附图中显示的所有主题的意图仅应被认为是说明性的而非限制性的，并且由附属权利要求唯一确定了本发明的范围。

Claims (17)

1. 一种用于改进的气体切换的设备，所述设备包括：
等离子体室；
至少一个等离子体源，用于在所述等离子体室中产生等离子体；
衬底支架，其位于所述等离子体室中；
排放口，其与所述等离子体室流体连通；
蚀刻剂气体供应源，其具有用于向所述等离子体室提供蚀刻剂气体的相关气体入口和用于排放所述蚀刻剂气体的相关气体旁路，该气体旁路与所述蚀刻剂供应源和所述等离子体室的所述排放口流体连通；
淀积气体供应源，其具有向所述等离子体室提供淀积气体的相关气体入口和用于排放所述淀积气体的相关气体旁路，该气体旁路与所述淀积气体供应源和所述等离子体室的所述排放口流体连通；以及
气体控制开关，所述气体控制开关控制所述蚀刻剂气体供应源和所述淀积气体供应源中的至少一个，由此使所述至少一个气体供应源的所述气体入口和所述气体旁路被配置成使得在相应的气体入口关闭时，相应的气体流动旁路所述等离子体室，直接到所述等离子体室的所述排放口。
2. 一种气体供应源系统，用于向下述的室提供气体，所述室用于制造半导体所使用的交替的淀积/蚀刻工艺，所述气体供应源系统包括：
质量流量控制器，用于提供气流；
排放口，其与所述室流体连通；
气体入口，其与所述质量流量控制器流体连通，所述气体入口允许气体流动到所述室中；和
气体旁路，其与所述质量流量控制器和所述排放口流体连通，所述气体旁路在所述气体入口关闭时，允许气体直接从所述质量流量控制器流动到所述排放口。
3. 权利要求2的气体供应源系统，其中该气体进一步包括蚀刻剂气体。
4. 权利要求2的气体供应源系统，其中该气体进一步包括淀积气体。
5. 权利要求2的气体供应源系统，进一步包括离散气体开关，所述气体开关控制来自质量流量控制器的气流，由此，来自质量流量控制器的气流在气体入口和气体旁路之间交替地被切换。
6. 一种方法，其控制从质量流量控制器至半导体制造室的气流，用以使硅衬底中蚀刻沟侧壁的平滑度最大，所述方法包括：
提供来自质量流量控制器的特定气流；
在气体开启状态期间，将来自质量流量控制器的气流直接提供给半导体制造室；以及
在气体关断状态期间，通过气体旁路，使来自质量流量控制器的气流直接转向到半导体制造室的排放口。
7. 权利要求6的方法，其中在气体关断状态期间气流自该室转向，由此质量流量控制器的出口处的气体压力保持相对恒定。
8. 一种方法，其在室中对硅进行各向异性等离子体蚀刻，用以在其中提供具有平滑侧壁的横向限定的凹陷结构，该方法包括：
在第一气体开启状态期间、直接向所述室提供用于蚀刻硅的反应蚀刻剂气体的脉冲，与第二气体开启状态期间、直接向所述室提供用于淀积聚合物层的反应聚合气体的脉冲交替进行；
在第一气体关断状态期间，通过反应气体旁路，使所述反应蚀刻剂气体直接转向到与所述室流体连通的排放口，以及在第二气体关断状态期间，通过聚合气体旁路，使所述反应聚合气体直接转向到所述室的所述排放口；
在至少一个蚀刻步骤中，在所述第一气体开启状态期间，通过与所述反应蚀刻气体接触用以从硅表面移除材料并且提供暴露表面，对硅表面进行等离子体蚀刻；
在至少一个聚合步骤中，在所述第二气体开启状态期间，通过与所述反应聚合气体接触，使至少一种聚合物聚合在硅表面上，其间在所述先前蚀刻步骤中暴露出来的表面由聚合物层覆盖，由此形成了临时的蚀刻停止；以及
交替重复蚀刻步骤和聚合步骤。
9. 权利要求8的方法，其中反应蚀刻剂气体的脉冲在蚀刻步骤中是离散地脉动的。
10. 权利要求8的方法，其中反应聚合气体的脉冲在淀积步骤中是离散地脉动的。
11. 权利要求8的方法，进一步包括，在所述第一气体开启状态和所述第一气体关断状态期间，在反应蚀刻质量流量控制器的出口处使所述反应蚀刻剂气体保持在基本恒定的压力。
12. 权利要求8的方法，进一步包括，在所述第二气体开启状态和所述第二气体关断状态期间，在反应聚合质量流量控制器的出口处使所述反应聚合气体保持在基本恒定的压力。
13. 权利要求11的方法，其中在反应蚀刻剂质量流量控制器的出口处使反应蚀刻剂气体保持在基本恒定的压力的步骤进一步包括，提供反应蚀刻剂气体旁路，其允许该反应蚀刻剂气体在该反应蚀刻剂气体被脉冲关断时旁路该室。
14. 权利要求15的方法，其中改变一个或者几个参数是在工艺周期至工艺周期之间。
15. 权利要求15的方法，其中改变一个或者几个参数是在工艺周期之中。
16. 权利要求8的方法，进一步包括以下步骤：以基本恒定的速率从质量流量控制器传送反应蚀刻剂气体。
17. 权利要求8的方法，进一步包括以下步骤：以基本恒定的速率从质量流量控制器传送反应聚合气体。
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