ES2732128T3 - Selectividad mejorada en un proceso de ataque químico de difluoruro xenón - Google Patents
Selectividad mejorada en un proceso de ataque químico de difluoruro xenón Download PDFInfo
- Publication number
- ES2732128T3 ES2732128T3 ES10768051T ES10768051T ES2732128T3 ES 2732128 T3 ES2732128 T3 ES 2732128T3 ES 10768051 T ES10768051 T ES 10768051T ES 10768051 T ES10768051 T ES 10768051T ES 2732128 T3 ES2732128 T3 ES 2732128T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- chemical attack
- process chamber
- vapor
- silicon
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 90
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 53
- BLIQUJLAJXRXSG-UHFFFAOYSA-N 1-benzyl-3-(trifluoromethyl)pyrrolidin-1-ium-3-carboxylate Chemical compound C1C(C(=O)O)(C(F)(F)F)CCN1CC1=CC=CC=C1 BLIQUJLAJXRXSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 29
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims abstract description 23
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 7
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 6
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 5
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 3
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 2
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004014 SiF4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 halogen fluorides Chemical class 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
- H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
- B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
- B81C1/00555—Achieving a desired geometry, i.e. controlling etch rates, anisotropy or selectivity
- B81C1/00595—Control etch selectivity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/30604—Chemical etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/308—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
- B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
- B81C2201/0128—Processes for removing material
- B81C2201/013—Etching
- B81C2201/0132—Dry etching, i.e. plasma etching, barrel etching, reactive ion etching [RIE], sputter etching or ion milling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Geometry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Un método de ataque químico de silicio (Si) en una cámara de proceso para producir una o más microestructuras, comprendiendo el método las etapas de: (a) producir un vapor de material de ataque químico que comprende difluoruro de xenón (XeF2) a partir de una fuente de material de ataque químico; (b) transportar vapor de material de ataque químico a la cámara de proceso suministrando un gas portador a la fuente de material de ataque químico, transportando a continuación el gas portador el vapor de material de ataque químico a la cámara de proceso; y (c) introducir un gas secundario que consiste en hidrógeno en la cámara de proceso, en donde el gas secundario reacciona con subproductos de ataque químico de silicio (Si).
Description
DESCRIPCIÓN
Selectividad mejorada en un proceso de ataque químico de difluoruro xenón
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un método de ataque químico que proporciona selectividad mejorada a los materiales circundantes cuando se ataca silicio usando difluoruro de xenón (XeF2). En particular, la selectividad del ataque químico al nitruro de silicio mejora considerablemente con la adición de otro gas.
Antecedentes de la invención
En la fabricación de microestructuras, por ejemplo estructuras microelectro-mecánicas (MEMS), se utilizan procesos de ataque químico en fase gaseosa para eliminar áreas de sacrificio (es decir, no deseado) para dejar atrás el material restante que constituye la estructura deseada.
Por ejemplo, el difluoruro de xenón (XeF2) se usa comúnmente para eliminar áreas de sacrificio de silicio en la fabricación de MEMS. XeF2 demuestra una alta selectividad y tiene una velocidad de ataque químico relativamente alta cuando se ataca el silicio. El documento US 2002/195423 A1 describe un método de ataque químico de silicio (Si) con un vapor de material de ataque químico que comprende XeF2. La selectividad del ataque químico de silicio se puede mejorar reduciendo la velocidad de ataque químico, y esto se logra diluyendo el reactivo atacante. Los posibles diluyentes pueden incluir, por ejemplo N2, Ar, He, mezclas de He/Ne, Cl2 , F2 , Br2, O2 y H2. Sin embargo, para la fabricación de dispositivos Me m S más complejos y de mayor calidad, es deseable mejorar la selectividad de procesos de XeF2 sobre las técnicas convencionales.
Sumario de la invención
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un método de ataque químico al silicio (Si) en una cámara de proceso para producir una o más microestructuras, comprendiendo el método las etapas de:
(a) producir un vapor de material de ataque químico que comprende difluoruro de xenón (XeF2) a partir de una fuente de material de ataque químico;
(b) transportar vapor de material de ataque químico a la cámara de proceso suministrando un gas portador a la fuente de material de ataque químico, transportando a continuación el gas portador el vapor de material de ataque químico a la cámara de proceso; y
(c) introducir un gas secundario que consiste en hidrógeno en la cámara de proceso, en donde el gas secundario reacciona con subproductos de ataque químico de silicio (Si).
El gas XeF2 de ataque químico al Si con la reacción primaria definida por la siguiente expresión:
2XeF2 Si ^ 2Xe SiF4 (1)
Esta reacción es bien conocida, sin embargo, el solicitante ha descubierto que el uso de hidrógeno como gas secundario da como resultado un aumento altamente significativo en la calidad y selectividad del ataque químico que se puede lograr.
La etapa de transportar el vapor del material de ataque químico a la cámara de proceso comprende suministrar un gas portador a la fuente de material de ataque químico, el gas portador lleva posteriormente el vapor del material de ataque químico a la cámara de proceso.
Alternativamente, o adicionalmente, la etapa de transportar el vapor del material de ataque químico a la cámara de proceso comprende emplear una o más cámaras de expansión para recoger el vapor del material de ataque químico de la fuente del material de ataque químico.
Preferiblemente, el método comprende la etapa adicional de controlar la cantidad de vapor de material de ataque químico dentro de la cámara de proceso controlando una velocidad de bombeo de vacío fuera de la cámara de proceso. Alternativamente, el método comprende la etapa adicional de hacer circular el vapor del material de ataque químico.
Preferiblemente, el método comprende la etapa adicional de proporcionar una máscara que recubre el silicio para permitir el ataque químico selectivo del silicio.
Se proporciona un aparato de ataque químico de fase gaseosa para el ataque químico del silicio (Si) para producir una o más microestructuras, comprendiendo el aparato:
una cámara de proceso para recibir el ataque químico al silicio;
una fuente de vapor de difluoruro de xenón;
una primera línea de gas que conecta la fuente de vapor de difluoruro de xenón a la cámara de proceso;
una fuente de gas de hidrógeno; y
una segunda línea de gas que conecta la fuente de gas de hidrógeno a la cámara de proceso.
Preferiblemente, el aparato comprende además una fuente de gas portador para transportar vapor de difluoruro de xenón desde la fuente de vapor de difluoruro de xenón hasta la cámara de proceso.
Adicionalmente, el aparato comprende además una o más cámaras de expansión para recoger el vapor del material de ataque químico de la fuente del material de ataque químico.
Además, alternativamente, la segunda línea de gas está conectada a la fuente de vapor de difluoruro de xenón, la fuente de gas de hidrógeno empleada para transportar el vapor de difluoruro de xenón a la cámara de proceso.
Preferiblemente, el aparato comprende además una bomba de vacío conectada a la cámara de proceso, controlando la cantidad de vapor de material de ataque químico y / o gas hidrógeno dentro de la cámara de proceso controlando la velocidad de bombeo de la bomba de vacío.
Alternativamente, o adicionalmente, el aparato comprende además uno o más controladores de flujo conectados a la primera y o la segunda línea de gas para controlar la cantidad de vapor de material de ataque químico y/o gas hidrógeno dentro de la cámara de proceso.
Alternativamente, el aparato está configurado para hacer circular el vapor del material de ataque químico y/o el gas de hidrógeno.
Breve descripción de las figuras
La presente invención se describirá ahora solo a modo de ejemplo y con referencia a las figuras adjuntas en las que:
La figura 1 ilustra en forma esquemática una configuración de suministro de gas para un proceso de ataque químico de acuerdo con la presente invención;
La Figura 2 ilustra en forma esquemática una capa de nitruro de silicio PECVD encima de una oblea de silicio (a) antes del ataque químico y (b) después del ataque químico;
La figura 3 es una fotografía que ilustra la selectividad mejorada lograda utilizando un proceso de ataque químico de acuerdo con la presente invención; y
La Figura 4 presenta ampliaciones de las regiones superiores izquierda de las obleas que se muestran en la Figura 3.
Descripción detallada del invento
Con referencia a la Figura 1, se presenta un sistema de suministro de gas 1 que permite llevar a cabo un proceso de ataque químico de selectividad mejorada, como se describirá en detalle a continuación.
El sistema comprende una fuente de gas 3 portador que proporciona un gas portador, cuyo caudal está determinado por un controlador 5 de flujo másico (de sus siglas en inglés, MFC), y una cámara 7 de sublimación en la que se encuentra una fuente de difluoruro de xenón (XeF2) 9 sublima para producir un vapor de ataque químico para ser llevado a la cámara 11 de proceso por el gas 3 portador. El gas 3 portador es preferiblemente un gas inerte tal como helio, o alternativamente puede comprender nitrógeno o un gas a base de nitrógeno. La cámara 7 de sublimación tiene una entrada 13 (para el gas portador) sobre la fuente 9 de XeF2 (cristales) y una salida 15 (para el gas portador más el vapor de ataque químico) por debajo de la fuente 9 de XeF2 que mejora la captación de vapor de ataque químico por el gas 3 portador. Por supuesto, la entrada 13 y la salida 15 pueden estar dispuestas en sentido opuesto.
La salida 15 está conectada a la cámara de proceso por una línea 17 de suministro. Un manómetro 19 controla la presión en la cámara 11 de proceso. La velocidad de bombeo de la bomba 21 de vacío y/o el MFC 5 se puede controlar para mantener una presión de operación fija dentro de la cámara 11 de proceso. El uso de un controlador 23 de presión adaptativo (APC) permite un control preciso de la presión de la cámara de proceso. Tenga en cuenta que, en una realización alternativa, los gases dentro de la cámara de proceso pueden circular, en cuyo caso la bomba de vacío sirve para evacuar inicialmente la cámara de proceso (dibujando así vapor de ataque químico) o evacuar la cámara de proceso después de completar la etapa de ataque químico.
También conectada a la línea de suministro 17 (o, alternativamente, directamente a la cámara de proceso), hay una línea de gas adicional 25 conectada a una fuente de gas adicional o secundario 27. De manera similar a la línea de gas portadora 17, el caudal del gas adicional o secundario se determina mediante un controlador de flujo másico (MFC) 29. En consecuencia, la cantidad del gas adicional o secundario 27 que fluye hacia la cámara de proceso 11 junto con el gas portador 3 y el vapor de ataque químico se puede controlar.
La patente de EE.UU. No. 6,290,864 a nombre de Patel et al., enseña la mejora de la selectividad de ataque químico con gas noble o fluoruros de halógeno mediante la adición de aditivos gaseosos no agentes atacantes químicos que tienen un peso de fórmula promedio molar inferior al del nitrógeno molecular. El gas aditivo preferido es helio, neón o mezclas de helio y / o neón con uno o más de peso de fórmula superior (por ejemplo, nitrógeno y argón), aunque se sugiere que se puede usar cualquier gas no agente atacante químico. Particularmente preferidos son helio y mezclas de helio y nitrógeno o argón.
Patel et al. presenta resultados experimentales para corroborar la mejora de selectividad reivindicada lograda utilizando los aditivos preferidos. Por ejemplo, una mejora de selectividad de 5 x se logra usando una de N2 , Ar y el.
Sin embargo, el solicitante en el caso de la presente solicitud ha hecho un descubrimiento sorprendente de que el uso de hidrógeno como un gas adicional proporciona mejoras de selectividad del orden de cientos. A modo de ejemplo, la Figura 2 ilustra en forma esquemática una capa 31 de nitruro de silicio de PECVD encima de una oblea 33 de silicio (a) antes del ataque químico y (b) después del ataque químico. La capa 31 de nitruro se modeló y se usó como máscara para el ataque químico del sustrato 33 de silicio subyacente utilizando XeF2.
Para cuantificar la selectividad de ataque químico mejorada, se usaron recetas que producen la misma velocidad de ataque químico para dar una comparación justa entre la receta estándar y la receta de selectividad mejorada. Por ejemplo, un gas portador de N2 fluyendo a 50sccm transportará 25sccm de XeF2 a la cámara de ataque químico, con la cámara configurada a 9 Torr. La receta mejorada tiene además un flujo de H2 de 20sccm. Se realizó un ataque químico de dos minutos, en cuyo momento se midió 6 pm de ataque químico socavado de silicona 35. La siguiente tabla proporciona un resumen de la comparación entre los espesores posteriores al ataque químico de la máscara 31 de nitruro utilizando el estándar y la receta mejorada:
(El espesor del nitruro se midió en varias ubicaciones diferentes para proporcionar los valores medios anteriores).
Como resulta evidente a partir de los números tabulados, la selectividad de la receta de selectividad mejorada es, en promedio, aproximadamente 270x la de la receta estándar. La mejora lograda también es evidente en la inspección visual. La Figura 3 es una fotografía de las obleas de prueba (con ampliaciones de las regiones superiores izquierda presentadas en la Figura 4) de la comparación anterior. Está claro que la selectividad en la segunda oblea 43 de prueba (receta de selectividad mejorada) es una gran mejora sobre la selectividad en la primera oblea 41 de prueba (receta de selectividad estándar).
También se observa que en Patel et al, la selección de aditivos gaseosos no agentes atacantes químicos que tienen un peso de fórmula promedio molar inferior al del nitrógeno molecular es una selección algo arbitraria basada en el efecto sobre el tiempo de ataque químico, y no debido a ninguna reducción demostrada en selectividad por encima de este valor. Es importante destacar que no se ha presentado ningún vínculo entre dicho peso de fórmula promediado molar del aditivo gaseoso y la mejora en la selectividad, aunque también se señala que se prefieren los gases no agentes atacantes químicos de peso de fórmula más alto.
Se contemplan varias realizaciones alternativas de la presente invención (pero no necesariamente se ilustran en los dibujos). Se suministra un gas portador para llevar el vapor del material de ataque químico a la cámara de proceso. Adicionalmente, junto con el gas portador, se pueden emplear una o más cámaras de expansión en las cuales las reservas de vapor se recogen y bombean o transfieren a la cámara de proceso cuando sea necesario.
Si bien la realización descrita emplea una bomba de vacío que bombea gas portador, vapor de ataque químico, subproducto del ataque químico y el hidrógeno secundario fuera de la cámara de proceso, creando así un flujo de
agente atacante químico e hidrógeno a través del mismo, también se prevé que el agente atacante químico y el hidrógeno podrían ser recirculados.
Se ha emprendido una investigación adicional de los mecanismos que conducen a la selectividad enormemente mejorada en un intento por comprender el proceso involucrado. En Patel et al., se observa que hay una mejora en la selectividad al añadir un gas amortiguador. Parece que hay muy poca o ninguna mejora en la selectividad entre los gases reguladores utilizados. La adición de H2 de acuerdo con la presente invención proporciona una mejora dramática y se cree que se debe a las diferentes razones para el aditivo.
Una oblea de nitruro de silicio de revestimiento no tiene lugar el ataque químico de silicio, no es atacado mediante XeF2. Sin embargo, se observa que el nitruro circundante está atacado cuando se realiza el ataque químico al silicio con XeF2. Esto sugiere que un subproducto del ataque químico reacciona con el nitruro de silicio. La etapa hasta ahora desconocida de la introducción de la H2 adicional se cree que el gas crea una reacción con los subproductos antes de que puedan reaccionar con el nitruro de silicio. Este no es el mecanismo descrito en Patel et al.
El solicitante ha hecho el sorprendente descubrimiento de que la adición de H2 a la cámara de proceso mejora la selectividad de ataque químico de silicio a óxido y nitruro. El H2 se entiende que reacciona con los subproductos de ataque químico que atacan al óxido y al nitruro. Estos subproductos de ataque químico también atacan el silicio, por lo que el resultado de añadir H2 al proceso es que la velocidad de ataque químico de silicio cae. Esta caída está entre el 10 y el 50% dependiendo de la estructura que se esté atacando y el proceso que se esté utilizando.
(Tenga en cuenta que el subproducto de grabado puede ser el resultado de una reacción de ataque químico incompleta, y como tal puede ser SiF, SiF2 , etc. También, como el ataque químico es exotérmico, el calor generado puede causar la destrucción de XeF2 para producir F que también reaccionará con el silicio, dióxido de silicio y nitruro de silicio).
Se pueden añadir modificaciones y mejoras adicionales sin apartarse del alcance de la invención descrita en el presente documento, y como se define en las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, mientras que la invención se ilustra utilizando un ejemplo en donde se utiliza un gas portador para transportar vapores de ataque químico desde la cámara de sublimación a la cámara de proceso, se prevé que la línea portadora podría comprender un solo conducto o, como se describió anteriormente, comprender uno o más cámaras de expansión.
Claims (5)
1. Un método de ataque químico de silicio (Si) en una cámara de proceso para producir una o más microestructuras, comprendiendo el método las etapas de:
(a) producir un vapor de material de ataque químico que comprende difluoruro de xenón (XeF2) a partir de una fuente de material de ataque químico;
(b) transportar vapor de material de ataque químico a la cámara de proceso suministrando un gas portador a la fuente de material de ataque químico, transportando a continuación el gas portador el vapor de material de ataque químico a la cámara de proceso; y
(c) introducir un gas secundario que consiste en hidrógeno en la cámara de proceso, en donde el gas secundario reacciona con subproductos de ataque químico de silicio (Si).
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la etapa de transporte del vapor de material de ataque químico a la cámara de proceso comprende emplear una o más cámaras de expansión para recoger el vapor de material de grabado de la fuente de material de ataque químico.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende la etapa adicional de controlar la cantidad de vapor de material de ataque químico dentro de la cámara de proceso controlando una velocidad de bombeo de vacío fuera de la cámara de proceso.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende la etapa adicional de hacer circular el vapor del material de ataque químico.
5. El método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que comprende la etapa adicional de proporcionar una máscara que recubre el silicio para permitir el ataque químico selectivo del silicio.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB0916871A GB2473851C (en) | 2009-09-25 | 2009-09-25 | Improved selectivity in a xenon difluoride etch process |
| PCT/GB2010/051611 WO2011036496A1 (en) | 2009-09-25 | 2010-09-27 | Improved selectivity in a xenon difluoride etch process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2732128T3 true ES2732128T3 (es) | 2019-11-20 |
Family
ID=41350387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES10768051T Active ES2732128T3 (es) | 2009-09-25 | 2010-09-27 | Selectividad mejorada en un proceso de ataque químico de difluoruro xenón |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9786526B2 (es) |
| EP (1) | EP2480493B1 (es) |
| JP (1) | JP5722902B2 (es) |
| CN (1) | CN102712462B (es) |
| DK (1) | DK2480493T3 (es) |
| ES (1) | ES2732128T3 (es) |
| GB (1) | GB2473851C (es) |
| WO (1) | WO2011036496A1 (es) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2487716B (en) * | 2011-01-24 | 2015-06-03 | Memsstar Ltd | Vapour Etch of Silicon Dioxide with Improved Selectivity |
| CN103021812B (zh) * | 2012-12-20 | 2016-02-17 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种ⅲ-ⅴoi结构的制备方法 |
| JP6231893B2 (ja) | 2014-01-27 | 2017-11-15 | キヤノン株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 |
| JP2015149366A (ja) * | 2014-02-05 | 2015-08-20 | キヤノン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| CN104944364B (zh) * | 2014-03-26 | 2018-11-06 | 盛美半导体设备（上海）有限公司 | 二氧化硅释放工艺 |
| JP6574486B2 (ja) * | 2015-02-15 | 2019-09-11 | エーシーエム リサーチ （シャンハイ） インコーポレーテッド | 金属層形成方法 |
| US10079150B2 (en) | 2015-07-23 | 2018-09-18 | Spts Technologies Limited | Method and apparatus for dry gas phase chemically etching a structure |
| JP6904814B2 (ja) | 2017-06-30 | 2021-07-21 | キヤノン株式会社 | 中空構造体の製造方法、及び中空構造体 |
| GB2580858B (en) * | 2018-09-07 | 2021-07-21 | Memsstar Ltd | A method for detecting defects in thin film layers |
| GB2588926B (en) | 2019-11-14 | 2022-01-26 | Memsstar Ltd | Method of manufacturing a microstructure |
| GB2606747A (en) | 2021-05-19 | 2022-11-23 | Memsstar Ltd | Method of manufacturing a microstructure |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02250323A (ja) * | 1989-03-24 | 1990-10-08 | Hitachi Ltd | エッチング方法及び装置 |
| JPH0496222A (ja) * | 1990-08-03 | 1992-03-27 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| US5716494A (en) * | 1992-06-22 | 1998-02-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dry etching method, chemical vapor deposition method, and apparatus for processing semiconductor substrate |
| JP3198302B2 (ja) * | 1999-04-20 | 2001-08-13 | 岡崎国立共同研究機構長 | 微細構造パターンの形成方法 |
| US6949202B1 (en) * | 1999-10-26 | 2005-09-27 | Reflectivity, Inc | Apparatus and method for flow of process gas in an ultra-clean environment |
| US6290864B1 (en) | 1999-10-26 | 2001-09-18 | Reflectivity, Inc. | Fluoride gas etching of silicon with improved selectivity |
| US7041224B2 (en) * | 1999-10-26 | 2006-05-09 | Reflectivity, Inc. | Method for vapor phase etching of silicon |
| JPWO2002050883A1 (ja) * | 2000-12-18 | 2004-04-22 | 住友精密工業株式会社 | 洗浄方法とエッチング方法 |
| US7027200B2 (en) * | 2002-03-22 | 2006-04-11 | Reflectivity, Inc | Etching method used in fabrications of microstructures |
| GB0413554D0 (en) * | 2004-06-17 | 2004-07-21 | Point 35 Microstructures Ltd | Improved method and apparartus for the etching of microstructures |
| CN1772594A (zh) * | 2004-09-27 | 2006-05-17 | Idc公司 | 便携式XeF2蚀刻室及其使用方法 |
| US7192868B2 (en) * | 2005-02-08 | 2007-03-20 | International Business Machines Corporation | Method of obtaining release-standing micro structures and devices by selective etch removal of protective and sacrificial layer using the same |
| WO2007100933A2 (en) * | 2006-01-12 | 2007-09-07 | Kla Tencor Technologies Corporation | Etch selectivity enhancement, deposition quality evaluation, structural modification and three-dimensional imaging using electron beam activated chemical etch |
| JP5458887B2 (ja) * | 2007-09-11 | 2014-04-02 | パナソニック株式会社 | シリコン構造体およびセンサチップ |
-
2009
- 2009-09-25 GB GB0916871A patent/GB2473851C/en active Active
-
2010
- 2010-09-27 CN CN201080052626.7A patent/CN102712462B/zh active Active
- 2010-09-27 WO PCT/GB2010/051611 patent/WO2011036496A1/en active Application Filing
- 2010-09-27 EP EP10768051.4A patent/EP2480493B1/en active Active
- 2010-09-27 DK DK10768051.4T patent/DK2480493T3/da active
- 2010-09-27 US US13/497,936 patent/US9786526B2/en active Active
- 2010-09-27 JP JP2012530343A patent/JP5722902B2/ja active Active
- 2010-09-27 ES ES10768051T patent/ES2732128T3/es active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2480493B1 (en) | 2019-05-01 |
| CN102712462A (zh) | 2012-10-03 |
| GB2473851C (en) | 2013-08-21 |
| CN102712462B (zh) | 2016-04-20 |
| JP5722902B2 (ja) | 2015-05-27 |
| EP2480493A1 (en) | 2012-08-01 |
| US20120238101A1 (en) | 2012-09-20 |
| WO2011036496A1 (en) | 2011-03-31 |
| GB2473851B (en) | 2013-04-10 |
| GB0916871D0 (en) | 2009-11-11 |
| JP2013506284A (ja) | 2013-02-21 |
| DK2480493T3 (da) | 2019-07-15 |
| GB2473851A (en) | 2011-03-30 |
| US9786526B2 (en) | 2017-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2732128T3 (es) | Selectividad mejorada en un proceso de ataque químico de difluoruro xenón | |
| US10354884B2 (en) | Vapour etch of silicon dioxide with improved selectivity | |
| CN102768933B (zh) | 用于蚀刻的方法 | |
| JP6280143B2 (ja) | 微小電気機械システムの生産方法 | |
| TWI459464B (zh) | 選擇性抑制含有矽及氮兩者之材料的乾蝕刻率之方法 | |
| CN109023311A (zh) | 通过脉冲低频射频功率获得高选择性和低应力碳硬膜 | |
| EP1473379A3 (en) | Metal film production apparatus and method | |
| CN104303273B (zh) | 蚀刻方法和等离子体处理装置 | |
| TWI727389B (zh) | 使用自組裝單層的選擇性沉積的方法 | |
| JP2009506551A (ja) | パルス式エッチング冷却 | |
| CN103730411A (zh) | 一种深硅通孔刻蚀方法 | |
| CN106373877B (zh) | 干法气相化学蚀刻结构的方法和装置 | |
| KR20050046583A (ko) | 에칭 방법 | |
| US10173894B2 (en) | Selectivity in a xenon difluoride etch process | |
| JP6021131B2 (ja) | エッチング方法およびエッチング装置 | |
| JP2014179553A (ja) | エッチング方法およびエッチング装置 | |
| JP2008041744A (ja) | ドライエッチング方法等 | |
| US20220388837A1 (en) | Method of manufacturing a microstructure | |
| JP2021061366A (ja) | エッチング方法、および、エッチング装置 | |
| JP2016152367A (ja) | エッチング装置およびエッチング方法 | |
| JP2022077710A5 (ja) | エッチング方法及びプラズマ処理装置 | |
| JP5731313B2 (ja) | プラズマエッチング装置、及び誘電体デバイスの製造方法 | |
| JP2007067302A (ja) | 薄膜作製装置及び薄膜作製方法 | |
| JP2005210014A5 (es) | ||
| WO2015078749A1 (en) | Etching process |