CN102598219B - 处理有非平坦表面的基材的方法 - Google Patents

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Abstract

揭示一种处理具有水平表面以及非水平表面的基材的方法。藉由采用离子植入器，将粒子植入到基材中。在离子植入期间，由于植入处理的性质，可以在表面上沉积薄膜，其中水平表面上的薄膜的厚度较厚。薄膜的出现可能逆向改变基材的特性。为了对此情况进行更正，执行第二处理步骤来移除沉积在水平表面上的薄膜。在一些实施例中，蚀刻处理被用于移除此薄膜。在一些实施例中，材料改性步骤被用于改变组成薄膜的材料的组成物。材料改性步骤可以替代蚀刻处理，或者作为蚀刻处理的附加步骤。

Description

处理有非平坦表面的基材的方法
技术领域
本揭示是有关于一种处理具有非平坦表面的基材的方法。
背景技术
在制造电子装置中，需要处理具有非平坦表面的基材。这样的装置的示例包括三维(three dimensional，3D)鳍式场效电晶体(FinFET)以及CMOS影像感测器(CMOS image sensor，CIS)和嵌入式动态随机存取存储器(embedded DRAM，eDRAM)，其中三维FinFET具有水平方向表面和垂直方向表面的凸出鳍状物(raised fin)，以及CMOS影像感测器和eDRAM的每一个都具有带有水平和垂直方向表面的沟槽(trench)。用于处理这些基材的技术的其中之一可以包括掺杂以修改(modify)原基材的电学特性、机械特性、光学特性、热特性或者这些特性的结合。FinFET的源极/汲极(source/drain，SD)区域、CMOS影像感测器的浅沟槽(shallow trench)的侧壁(sidewall)以及eDRAM的深沟槽(deep trench，DT)的侧壁可以被掺杂以修改基材的特性。
由于电子装置需要一致的特性，从而需要一致地处理不同角度方向上的表面的技术。在掺杂方法中，例如需要在不同方向表面附近的区域中获得相等的或者实质上相等的掺杂剂浓度。尽管已经提出了多种技术，但所提出的这些技术只是取得了有限的成功。例如，在这些所提到的技术中，沿着水平方向延伸的表面的掺杂剂浓度远大于沿着垂直方向延伸的表面的掺杂剂浓度。在处理中的这种变化可能导致基材具有非一致的特性，而最后的装置将不能理想地操作。此外，一些处理过程也会在基材上沉积(deposit)材料，从而位于水平方向延伸的表面上的已沉积的材料多于位于垂直方向延伸的表面上的已沉积的材料。因此，需要一种新的技术。
发明内容
揭示一种处理具有水平表面以及非水平表面的基材的方法。藉由采用离子植入，将粒子(particle)植入到基材中。紧随离子植入或者与离子植入同时，由于植入处理的性质，可以在表面上沉积薄膜(film)，其中水平表面上的薄膜的厚度较厚。薄膜的出现可能逆向改变(adverselyalter)基材的特性。为了对此情况进行更正，执行第二处理步骤来移除沉积在水平表面上的薄膜。在一些实施例中，蚀刻处理被用于移除此薄膜。在一些实施例中，材料改性步骤(material modifying step)被用于改变组成薄膜的材料的组成物。材料改性步骤可以替代蚀刻处理，或者作为蚀刻处理的附加步骤。
具体实施方式
在本揭示中，介绍了用于处理具有非平坦表面的基材的新方法的几种实施例。为了清楚说明目的，在介绍本揭示的时候，上下文中提到了“粒子(particles)”。此粒子可以是处理基材的带电的或者中性的(neutral)次原子(sub-atomic)粒子、原子(atomic)粒子以及分子(molecular)粒子。在此，基材可以是金属(metallic)基材、半导体基材或绝缘基材，或者这些基材的结合。基材可以是非平坦的，而具有一个或者多个沿着垂直方向延伸的突出部分(protrusion)或者沟槽、一个或者多个水平延伸表面以及一个或者多个垂直延伸表面。在其它的实施例中，基材可以是非平坦的，其中一个或者多个表面不是水平延伸的。
为了说明的清楚以及简化，处理非平坦的基材的方法的说明是有关于基于等离子体的系统，诸如等离子体辅助掺杂(plasma assisted doping，PLAD)处理系统以及等离子体浸渍离子植入(plasma immersion ionimplantation，PIII)处理系统。然而，其他的系统也不排除在本揭示的保护范围之外。其他的系统的实例可以包括射束线(beam-line)离子植入系统、泄注植入系统(flood implant system)以及具有等离子体鞘修改器(plasma sheath modifier)的离子源。
用于处理具有非平坦表面的基材的方法
下文显示了根据本揭示的一个实施例的处理具有非平坦表面的基材的方法。在本实施例中，基材可以是具有沿着垂直方向延伸或者沿着非水平方向延伸的突出部分的基材。例如，基材可以是包括一个或者多个垂直延伸的鳍状物的FinFET。突出部分或者鳍状物可以包括垂直延伸的表面(“垂直表面”)以及水平延伸的表面(“水平表面”)，此垂直表面位于鳍状物的侧面的附近，以及此水平表面位于鳍状物的顶部的附近。尽管本揭示的整个说明书中都提到了词汇“垂直”，但是应当知晓的是，文中所述的原则适用于具有水平表面以及非水平表面的基材，其中非水平表面可以是垂直的也可以不是垂直的。
为了改变鳍状物的一个或者多个特性(例如，电学、机械和/或光学特性)，可以引入能够改变特性的不同物种的掺杂剂。例如，如果基材是基于硅的基材，则掺杂剂可以包含硼(boron)、碳(carbon)、镓(gallium)、锗(germanium)、磷(phosphorous)、砷(arsenic)和/或它们的结合。然而，其他类型的掺杂剂也不排除在本揭示的保护范围之外。在另一实施例中，可以引入包含与鳍状物相同的物种的掺杂剂。例如，硅或者包含硅的粒子也可以被引入到包含硅的鳍状物中。
在此实施例中，可以经由诸如PLAD或者PIII处理之类的离子植入处理而引入掺杂剂。然而，其他类型的离子植入处理或者其他类型的粒子引入处理也不排除在本揭示的保护范围之外。例如，用于引入掺杂剂的扩散(diffusion)处理并不排除在本揭示的保护范围之外。在PLAD或者PIII处理中，包含掺杂剂物种的进料气(feed gas)被引入到基材的附近。进料气接着被激发(excite)以形成包含进料气的碎体(fragment)的等离子体。碎体尤其可以包括掺杂剂物种或者其它物种的电子、原子或分子离子，以及掺杂剂物种或者其他物种的中性粒子以及基(radical)。因此，可以施加偏压到基材以从等离子体吸引(attract)离子化的掺杂剂。在本实施例中，掺杂剂可以以0°(即，与基材垂直的虚轴(imaginaryaxis)成0°)或者实质上0°来被引入到基材中。然而，本揭示也可以包括其他的角度或角度范围，例如7°、15°、30°、45°、60°，或者0°-90°范围之间的任何其他角度。
等离子体的掺杂剂可以被植入到鳍状物中以形成植入区域。优选的是，垂直的植入区域所植入的掺杂剂的数量等于水平的植入区域所植入的掺杂剂的数量。此外，包含掺杂剂物种的薄膜可以被形成在水平表面以及垂直表面上的鳍状物的表面上。
由于等离子体的反应性中性碎体或者基碎体(radical fragment)位于水平表面以及垂直表面附近，且发生化学反应，可以形成薄膜。薄膜也可以是将粒子沉积到基材上的结果。由于PLAD或者PIII的视线(1ine-of-sight)、定向属性，因此更多的碎体可以位于鳍状物的顶部的附近以及位于水平表面的附近。形成时，鳍状物的顶部的附近的薄膜的厚度大于鳍状物的侧面部分附近的薄膜的厚度。从而，鳍状物的顶部附近包含了过量的掺杂剂。
在本揭示中，理想的情况是使得鳍状物的一个或者多个特性是一致的。例如，理想的情况是使得鳍状物的顶部以及侧面部分附近所包含的掺杂剂的剂量实质上是一致的。为了获得一致的或者实质上一致的掺杂剂剂量，可以选择性地移除鳍状物的顶部的过量的掺杂剂。
为了移除过量的掺杂剂，可以执行各种类型的蚀刻处理。例如，可以执行溅射处理(sputtering process)。在溅射处理中，在基材的附近使惰性气体(钝气)(inert(noble)gas)、氢气或者惰性气体和氢气的混合气体离子化。藉由足够的动能(kinetic energy)，已生成的离子接着可以被导向鳍状物以溅射过量的掺杂剂，例如是藉由施加偏压于基材来将离子吸引到鳍状物。在本实施例中，理想的情况是控制粒子的入射角。存在几种方法来控制粒子的入射角。在一些实施例中，可以使用等离子体鞘修改器。在另一些实施例中，可以使基材相对于离子来倾斜(tilt)。在PLAD或者射束线植入器中可以这样做。在另一些实施例中，可以使用更高的压力来更正粒子的入射角。将粒子定位在宽的入射角范围可以导致更大的溅射率。同时，可以限制撞击(knock-on)植入，在此撞击植入处理中，藉由入射离子，薄膜中的过量的掺杂剂可以被驱赶到鳍状物中。此外，改变粒子的入射角可以更好地控制鳍状物的顶部以及侧面部分的溅射。
作为溅射处理的替代，或者除了溅射处理，经由化学蚀刻处理也可以移除过量的掺杂剂。在此实施例中，惰性气体或者包含诸如氢、氟(fluorine)或者氯(chlorine)离子之类的反应性物种的反应性气体(reactive gas)可以在鳍状物附近被离子化。反应性物种接着可以进行化学反应以及选择性地蚀刻鳍状物的顶部的过量掺杂剂。在一个实施例中，以相较于上述的溅射处理的能量较低的能量，将已离子化的反应性物种导向基材。例如，当包含反应性物种的气体被离子化的时候，可以施加较低的偏压到基材上。在另一实施例中，当包含反应性物种的气体被离子化的时候，没有偏压的电压被施加到基材上。
在另一实施例中，湿蚀刻(wet etching)处理也可以被用于选择性地移除过量的掺杂剂。例如，食人鱼剥除(piranha strip)(硫酸(sulfuricacid)以及过氧化氢(hydrogen peroxide))或者缓冲氢氟酸(bufferedhydrofluoric acid)可以被用于移除过量的掺杂剂。
在另一实施例中，水平表面上的层经化学修改(例如，经氧化)，从而在湿蚀刻处理(等向性(isotropic)或者其它)中，其优先与蚀刻化学物进行反应。缓冲的HF、去离子(DI)水、H2SO4/H2O2混合物是能够被应用于此处理的化学物中的一些。
若需要，藉由将下列可选择的材料改性处理合并到移除处理中，可以增强移除过量的掺杂剂的效果。在此可选择的处理中，薄膜的顶部优选为暴露于气体中，薄膜可以与此气体进行化学反应。例如，包含氧气的气体或者包含氮气的气体可以被用于分别使得薄膜经历氧化或者氮化反应。作为替代，可以使用其它的材料改性气体。在蚀刻或者溅射处理期间，此气体可以与薄膜进行化学反应以形成可以优先被蚀刻的材料。作为替代，包含氧气的气体、包含氮气的气体或者其它的材料改性气体可以被激发以形成等离子体，以及基材可以被暴露于等离子体。
在其它实施例中，在蚀刻处理之后可以执行钝化(passivation)步骤。例如，在PH3或者AsH3植入的情况下，在室温下可以发生As或者P的脱气(outgassing)。为了避免散发这些气体，需要钝化步骤。
在优先移除过量的掺杂剂之后，鳍状物的顶部以及侧面部分附近的掺杂剂的剂量可以是一致的或者实质上是一致的。可以共形地(conformally)处理包含非平坦表面的基材。
上述的技术只是一个示例实施例。在另一实施例中，此技术可以包括一个或者多个植入处理以及一个或者多个移除处理，以及可以重复植入处理以及移除处理中的至少一个。此外，处理的次序并非限定于特定的次序。例如，此技术可以包括多个植入处理以及移除处理，以及移除处理的其中之一可以跟随在另一个移除处理之后。
在本揭示中，植入处理以及移除处理中的每一个都可以具有各种处理参数。可以最佳化这些参数来强化此技术。可以被最佳化以强化此技术的参数例如可以包括：执行此技术的压力；在基材附近被引入的包括进料气、稀释气体(diluent gas)以及蚀刻气体(etching gas)的气体组成物；在植入处理或者移除处理期间被施加到等离子体源以生成等离子体的RF功率的类型和振幅(例如，多个脉冲RF功率，其中一个脉冲具有更高的振幅)；以及被施加到基材的偏压的特征(例如，电压斜面(voltage ramping)、工作因子(duty factor)等等)。在一些实施例中，理想的情况是，藉由生成高压等离子体来执行植入处理。在一些实施例中，基材温度被控制在-150°与600°之间。
具体的示例实施例
在下文中，公开了一种具有特定处理参数的技术的具体实例。如上所述，本揭示并非限定于一组特定的处理参数。本揭示的技术可以具有各种处理参数。为了处理动态随机存取存储器(dynamic random accessmemory，DRAM)电容器结构的顶部和侧面部分，可在高能量下(例如，10kv或者更高)执行离子植入处理。在此实例中，此结构具有一个或者多个100 nm的开口(opening)(例如，垂直延伸的突出部分之间的空间)以及4μm的深度(例如，突出部分的高度)。此时，掺杂剂可以是砷(arsenic)。如上所述，藉由PLAD或者PIII系统可以执行植入处理。作为选择，藉由射束线离子植入处理系统可以执行离子植入处理。在离子植入处理期间，具有足够能量的离子形式的掺杂剂可以以浅角度(shallow angle)来撞击(impinge)到突出部分的侧壁(例如，垂直延伸表面)上。撞击离子的一部分可以从侧壁弹回(bounce)，并植入到沟槽或者突出部分的整个深度。
在执行植入处理之后，可以执行移除处理。在此实例中，移除处理可以包括可选择的材料改性处理。例如，此结构可以被暴露在直接式氧等离子体(direct oxygen plasma)。氧气可以氧化已沉积的薄膜以及降低薄膜的挥发性(volatility)，以利于进一步的移除处理。
在此实例中，可以在单个PLAD或者PIII系统中执行植入处理以及移除处理。作为替代，可以在组合设备(cluster too1)中的不同腔室中执行每一处理。在另一实例中，假定存在防止基材与周围环境发生反应的机构，则此技术可以在一系列的不同设备(例如，群集或者不同的设备)中被执行。
用于处理具有非平坦表面的基材的系统
在下文中，将揭示处理具有非平坦表面的基材的系统的各个实例。下文显示了PLAD系统。在此所揭示的系统可以是单独的系统。作为替代，系统也可以是组合设备的一部分，此组合设备包括一个或者多个系统、一个或者多个基材监视系统、一个或者多个其他类型的基材处理系统以及一个或者多个用于在不同的系统之间传送基材的传送系统。
系统可以包括处理室，其能够生成高压或者低压等离子体以及以高压或者低压等离子体来处理基材。为了生成高压或者低压等离子体，系统可以包括涡轮泵(turbo pump)和机械泵(mechanical pump)中的至少一个，以及其他必需的真空密封组件(vacuum sealing component)。在处理室中，存在平台(platen)，其支撑至少一个基材。平台可以配置有一个或者多个温度管理元件以调整和维持基材的温度，诸如在10℃-600℃之间。也可以倾斜或旋转基材。偏压源(bias source)可以电性耦合至平台，从而电性耦合至基材，从而施加偏压给基材。藉由提供连续的或者脉冲式的RF或者DC电流来施加偏压。如果偏压源提供RF电流，则可以在偏压源以及平台之间提供阻抗匹配网络(impedance matchingnetwork)。在本实施例中，在操作期间，偏压源能够调整和改变被施加到基材的偏压。例如，在操作期间，来自于偏压源的偏压可以连续地或者按步骤地拉升或者降低被施加到基材的偏压。
处理室也可以被配置有一个或者多个原位(in situ)监视系统。例如，处理系统可以包括一个或者多个温度监视系统，以监视处理室和/或基材中的温度。
系统也可以包括等离子体室，其可以耦合到处理室；或者与处理室分离，从而远离处理室。等离子体室也可以包括等离子体源，其用于生成高密度或者低密度的等离子体。例如，等离子体室可以包括感应耦合等离子体(inductively coupled plasma，ICP)源、电容耦合等离子体(capacitively coupled plasma，CCP)源、微波(microwave，MV)源、辉光放电(glow-discharge，GD)源、或者螺旋源(helicon source)或者它们的结合。如果等离子体室配置有ICP源，则系统可以包括平面线圈(planar coil)和螺旋线圈(helical coil)中的至少一个；电源，其电性耦合到平面线圈和螺旋线圈中的一个或者两个；以及阻抗匹配网络。如果系统配置有CCP源，则系统可以包括至少一个电极，以使基材位于电极以及平台之间。电源也可以电性耦合到电极以及平台。此外，电源也可以耦合到阻抗匹配网络。如果系统被配置有GD源，系统可以包括至少一个电极，以使基材位于电极以及平台之间。此外，电源可以电性耦合到电极以及平台。
根据等离子体室的类型，电源可以是RF电源或者DC电源。例如，如果等离子体源是ICP源或者CCP源，则电源可以是RF电源。然而，如果等离子体源是GD源，则电源可以是DC电源。如果等离子体源是CCP源，则电源可以提供30MHz至200MHz范围之间的高频RF电流。然而，也可以使用具有其它频率的RF电流。如果等离子体源是ICP源，则电源所提供的RF电流位于1MHz至30MHz范围之内。然而，也可以使用具有其它频率的RF电流。如果等离子体源是MW源，则RF电流位于0.3GHz至300GHz范围之内。然而，也可以使用具有其它频率的RF电流。电源可以提供连续的或者脉冲式的电流。
在一个实施例中，施加到等离子体源的功率例如可以是恒定的连续波(continuous wave)。在另一实施例中，变化的功率可被施加到等离子体源。例如，两个或者多个脉冲可以被施加到等离子体源，其中一个脉冲的振幅大于另一脉冲的振幅。此实施例的详细的描述可以参看美国专利申请案第11/771,190号、第12/098,781号以及第12/105,721号，这些专利申请案所揭示的内容皆完整结合于本说明书中。
在一个实施例中，提供功率给等离子体源(例如，线圈或者电极)的电源也可以是提供偏压给平台的偏压源。例如，系统可以包括单个电源以启动平台以及至少一个线圈(或者电极)。然而，系统优选为包括两个或者两个以上电源，其中至少一个电源启动等离子体源的线圈或者电极，以及至少另一个电源启动处理室中的平台。系统可以包括一个或者多个掺杂剂、蚀刻剂(etchant)和/或溅射源。
如上所述，在此所述的系统可以是单独的系统。作为替代，系统可以是组合设备的一部分，此组合设备包括一个或者多个处理和/或监视系统。如果系统是组合设备的一部分，则组合设备可以包括传送机构，以传送基材到各种处理和/或监视系统，或者从各种处理和/或监视系统传送基材，以依序执行各种处理而没有将基材引入到外部大气中。
下文显示了用于处理具有非平坦表面的基材的射束线离子植入器。离子植入器可以包括用于生成离子的离子源。离子植入器也可以包括一系列的射束线组件。射束线组件的实例可以包括萃取电极(extractionelectrode)、磁性质量分析器(magnetic mass analyzer)、多个透镜以及射束平行器(beam parallelizer)。离子植入器也可以包括平台，其用于支撑待处理的基材。同时，藉由通常被称为“转动平台(roplat)”的组件，可以在一个或者多个方向移动基材(例如，传送、旋转以及倾斜)。
在操作中，从离子源生成以及萃取所需的物种的离子，诸如掺杂剂离子。接着，已萃取的离子以射束式的状态沿着射束线组件传送以及被植入到基材中。类似于操作光束的一系列的光学透镜，射束线组件操作离子束。藉由射束线组件来操作的离子束被导向基材。
在本揭示中，可以用各种类型的系统处理基材。在一个实施例中，可以用相同类型的系统执行引入掺杂剂以及移除过量的掺杂剂的步骤。例如，PLAD系统可以被用于执行掺杂剂植入以及过量的掺杂剂移除的方法。在另一实施例中，射束线离子植入系统可以被用于执行掺杂剂植入方法以及过量的掺杂剂移除方法。又在另一实施例中，PLAD系统可以被用于执行掺杂剂植入方法以及过量的掺杂剂移除方法中的一个方法，以及射束线离子植入系统可以被用于执行另一方法。如果相同类型的系统被用于执行掺杂剂植入方法以及过量的掺杂剂移除方法，本揭示并不排除使用相同的系统或者不同的系统来执行掺杂剂植入方法以及过量的掺杂剂移除方法。
在本揭示中，提供了用于处理具有非平坦表面的基材的新方法。在此使用的术语和表述仅仅是用于描述本发明，并非用于限定本发明的保护范围，这些术语和表述并非用以排除在此所描述的以及所显示的特征的任何相等物(或其部分)。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作适当的改动和同等替换，故本发明的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。因此，上述的描述在于说明本发明的实例，而不是用于限定本发明。

Claims (18)

1.一种处理基材的方法，所述基材具有水平表面以及非水平表面，其特征在于，所述方法包括：
藉由将掺杂剂离子植入至所述基材的所述水平表面及所述非水平表面中以将理想的数量的离子引入到所述基材中，其中在所述引入期间，在所述水平表面以及所述非水平表面上形成薄膜，其中所述水平表面上的所述薄膜包含过量的所述掺杂剂，且其剂量大于所述非水平表面上的所述薄膜中的所述掺杂剂的剂量；以及
藉由采用选择性蚀刻处理以将所述薄膜从所述水平表面移除，直到所述水平表面上的所述薄膜中的所述掺杂剂的剂量与所述非水平表面上的所述薄膜中的所述掺杂剂的剂量一致或实质上一致为止，
其中所述离子是藉由等离子体所产生，且所述薄膜是藉由沉积在所述水平表面以及所述非水平表面上的所述等离子体中的中性碎体或者基碎体所产生。
2.根据权利要求1所述的处理基材的方法，其特征在于，在所述非水平表面上形成所述薄膜，所述水平表面上的所述薄膜的厚度大于所述非水平表面上的所述薄膜的厚度。
3.根据权利要求1所述的处理基材的方法，其特征在于，还包括在采用所述蚀刻处理之前，执行材料改性步骤以修改所述薄膜的组成物。
4.根据权利要求3所述的处理基材的方法，其特征在于，所述材料改性步骤包括氧化作用、氮化作用或者与气态物种进行反应。
5.根据权利要求1所述的处理基材的方法，其特征在于，所述蚀刻处理包括溅射蚀刻。
6.根据权利要求5所述的处理基材的方法，其特征在于，所述溅射蚀刻处理使用惰性气体、氢气或者惰性气体和氢气的结合。
7.根据权利要求5所述的处理基材的方法，其特征在于，藉由采用各种角度植入来执行所述溅射蚀刻处理。
8.根据权利要求1所述的处理基材的方法，其特征在于，所述蚀刻处理包括将所述薄膜暴露于包括氢气的等离子体中。
9.根据权利要求1所述的处理基材的方法，其特征在于，在单一腔室中执行所述引入以及蚀刻步骤。
10.根据权利要求1所述的处理基材的方法，其特征在于，在不同的腔室中执行所述引入以及蚀刻步骤。
11.一种处理基材的方法，所述基材具有水平表面以及非水平表面，其特征在于，所述方法包括：
藉由将掺杂剂离子植入至所述基材的所述水平表面及所述非水平表面中以引入理想的数量的离子，其中在所述引入期间，在所述水平表面以及所述非水平表面上沉积薄膜，其中所述水平表面上的所述薄膜包含过量的所述掺杂剂，且其剂量大于所述非水平表面上的所述薄膜中的所述掺杂剂的剂量；
执行材料改性步骤以修改所述薄膜的组成物；以及
从所述水平表面选择性地移除所述薄膜，直到所述水平表面上的所述薄膜中的所述掺杂剂的剂量与所述非水平表面上的所述薄膜中的所述掺杂剂的剂量一致或实质上一致为止，
其中所述离子是藉由等离子体所产生，且所述薄膜是藉由沉积在所述水平表面以及所述非水平表面上的所述等离子体中的中性碎体或者基碎体所产生。
12.根据权利要求11所述的处理基材的方法，其特征在于，在所述非水平表面上形成所述薄膜，所述水平表面上的所述薄膜的厚度大于所述非水平表面上的所述薄膜的厚度。
13.根据权利要求11所述的处理基材的方法，其特征在于，所述移除包括在所述材料改性步骤之后，使用蚀刻处理来将所述薄膜从所述水平表面上移除。
14.根据权利要求11所述的处理基材的方法，其特征在于，所述材料改性步骤包括氧化作用、氮化作用或者与气态物种进行反应。
15.根据权利要求13所述的处理基材的方法，其特征在于，所述蚀刻处理包括溅射蚀刻。
16.根据权利要求15所述的处理基材的方法，其特征在于，所述溅射蚀刻处理使用惰性气体、氢气或者惰性气体和氢气的结合。
17.根据权利要求15所述的处理基材的方法，其特征在于，藉由采用各种角度植入来执行所述溅射蚀刻处理。
18.根据权利要求13所述的处理基材的方法，其特征在于，所述蚀刻处理包括将所述薄膜暴露于包括氢气的等离子体中。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8907307B2 (en) * 2011-03-11 2014-12-09 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Apparatus and method for maskless patterned implantation
US9142402B2 (en) 2011-11-30 2015-09-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Uniform shallow trench isolation regions and the method of forming the same
US9142548B2 (en) * 2012-09-04 2015-09-22 Qualcomm Incorporated FinFET compatible capacitor circuit
US9006065B2 (en) * 2012-10-09 2015-04-14 Advanced Ion Beam Technology, Inc. Plasma doping a non-planar semiconductor device
US8889534B1 (en) 2013-05-29 2014-11-18 Tokyo Electron Limited Solid state source introduction of dopants and additives for a plasma doping process
KR102175854B1 (ko) * 2013-11-14 2020-11-09 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 이를 제조하는 방법
KR102422284B1 (ko) * 2014-07-03 2022-07-15 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 선택적인 증착을 위한 방법 및 장치
TWI523084B (zh) 2014-11-11 2016-02-21 漢辰科技股份有限公司 離子佈植法
CN106033728B (zh) * 2015-03-11 2019-07-09 上海凯世通半导体股份有限公司 FinFET的掺杂方法
CN106033715B (zh) * 2015-03-11 2019-03-22 上海临港凯世通半导体有限公司 FinFET的掺杂方法
TWI567795B (zh) * 2015-01-08 2017-01-21 上海凱世通半導體有限公司 鰭式場效電晶體的摻雜方法
KR101972365B1 (ko) * 2015-01-08 2019-04-25 상하이 킹스톤 세미컨덕터 코포레이션 핀펫의 도핑 방법
CN106033729B (zh) * 2015-03-11 2019-04-02 上海凯世通半导体股份有限公司 FinFET的掺杂方法
US9450078B1 (en) 2015-04-03 2016-09-20 Advanced Ion Beam Technology, Inc. Forming punch-through stopper regions in finFET devices
US10566242B2 (en) * 2016-12-13 2020-02-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Minimization of plasma doping induced fin height loss

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101015041A (zh) * 2004-06-23 2007-08-08 瓦里安半导体设备联合公司 用于等离子体注入的蚀刻和沉积控制

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3676317A (en) * 1970-10-23 1972-07-11 Stromberg Datagraphix Inc Sputter etching process
US6228750B1 (en) * 1994-12-30 2001-05-08 Lucent Technologies Method of doping a semiconductor surface
US7098098B2 (en) * 2002-04-16 2006-08-29 Texas Instruments Incorporated Methods for transistors formation using selective gate implantation
TW200402769A (en) 2002-08-02 2004-02-16 Varian Semiconductor Equipment Removal of plasma deposited surface layers by dilution gas sputtering
KR100607198B1 (ko) * 2005-02-21 2006-08-01 삼성전자주식회사 반도체소자의 트렌치 소자 분리 방법
US7524743B2 (en) * 2005-10-13 2009-04-28 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Conformal doping apparatus and method
US7537989B2 (en) * 2005-11-18 2009-05-26 Sumco Corporation Method for manufacturing SOI substrate
US7892723B2 (en) * 2007-11-14 2011-02-22 United Microelectronics Corp. Method for forming patterned photoresist layer
US8202792B2 (en) * 2009-04-24 2012-06-19 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Method of processing a substrate having a non-planar surface
DE102010045095B4 (de) 2010-09-13 2015-01-08 Schott Ag Spritzenkörper-Kanülen-Verbund und Verfahren zu dessen Herstellung
US10572108B2 (en) 2017-07-20 2020-02-25 Vmware, Inc. Hierarchical inventory tree operation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101015041A (zh) * 2004-06-23 2007-08-08 瓦里安半导体设备联合公司 用于等离子体注入的蚀刻和沉积控制

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Publication number Publication date
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KR101545221B1 (ko) 2015-08-18
WO2011047142A3 (en) 2011-06-09
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