JP2023529534A - アルミニウム含有膜除去のためのシステム及び方法 - Google Patents

アルミニウム含有膜除去のためのシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

例示的なエッチング方法は、半導体処理チャンバの基板処理領域内へとハロゲン含有前駆体を流すことを含みうる。ハロゲン含有前駆体は、約５ｇ／Ｌ以上のガス密度を特徴としうる。本方法は、基板処理領域内に収容された基板と、ハロゲン含有前駆体と、を接触させることを含みうる。基板が、アルミニウム含有材料の露出領域を画定しうる。上記接触によって、ハロゲン化アルミニウム材料が生成しうる。本方法は、基板処理領域内へとエッチャント前駆体を流すことを含みうる。本方法は、ハロゲン化アルミニウム材料と、エッチャント前駆体と、を接触させることを含みうる。本方法は、ハロゲン化アルミニウム材料を除去することを含みうる。【選択図】図４

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年９月１１日に出願された「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＡＬＵＭＩＮＵＭ－ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＦＩＬＭ ＲＥＭＯＶＡＬ」という名称の米国特許出願第１７／０１８，２２９号の利益及び優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本技術は半導体プロセス及び装置に関する。より具体的には、本技術は、アルミニウム含有構造を選択的にエッチングすることに関する。
集積回路は、基板表面上に複雑にパターニングされた材料層を生成するプロセスによって可能となる。基板上にパターニングされた材料を生成するには、露出した材料を除去するための制御された方法が必要である。化学的エッチングが、様々な目的に使用されており、当該目的には、フォトレジストのパターンを下層に転写すること、層を薄くすること、又は表面上に既に存在するフィーチャの横寸法を細くすることが含まれる。多くの場合に、１の物質を他の材料よりも速くエッチングして、例えば、パターン転写プロセスを促進するエッチング処理を行うことが望ましい。このようなエッチング処理は、第１の材料に対して選択的であると言われる。材料、回路、及び処理には多様性があるため、様々な材料に対して選択性を有するエッチング処理が開発されてきた。
エッチングプロセスは、そのプロセスで使用される材料に基づいて湿式又は乾式と称されうる。例えば、湿式エッチングは、一部の酸化物誘電体を、他の誘電体及び材料に対して優先的に除去しうる。しかしながら、湿式プロセスは、一部の制約されたトレンチに浸透することが困難なことがあり、また時には残りの材料を変形させうる。乾式エッチングは、基板処理領域内に形成された局所的なプラズマ中で行われるが、より制約のあるトレンチに浸透することができ、壊れやすい残りの構造の変形をより抑えることができる。しかしながら、局所的なプラズマが放電する際に生じる電気アークによって、局所的プラズマが基板に損傷を与える恐れがある。
したがって、高品質のデバイス及び構造を作製するために使用可能な改良されたシステム及び方法が必要とされている。本技術は、これら必要性及び他の必要性に対処する。
例示的なエッチング方法は、半導体処理チャンバの基板処理領域内へとハロゲン含有前駆体を流すことを含みうる。ハロゲン含有前駆体は、約５ｇ／Ｌ以上のガス密度を特徴としうる。本方法は、基板処理領域内に収容された基板と、ハロゲン含有前駆体と、を接触させることを含みうる。基板が、アルミニウム含有材料の露出領域を画定しうる。上記接触によって、ハロゲン化アルミニウム材料が生成しうる。本方法は、基板処理領域内へとエッチャント前駆体を流すことを含みうる。本方法は、ハロゲン化アルミニウム材料と、エッチャント前駆体と、を接触させることを含みうる。本方法は、ハロゲン化アルミニウム材料を除去することを含みうる。
幾つかの実施形態において、ハロゲン含有前駆体が、遷移金属を含むことができ、エッチャント前駆体が、塩素含有前駆体であってよく又は塩素含有前駆体を含んでよい。ハロゲン含有前駆体が、タングステン又はニオブを含みうる。アルミニウム含有材料が、酸化アルミニウムであってよく又は酸化アルミニウムを含んでよい。エッチング方法が、プラズマフリーのエッチングプロセスでありうる。エッチング方法が、約３００℃以上の温度で実行されうる。エッチング方法が、約０．１Ｔｏｒｒ以上の圧力で実行されうる。エッチング方法が、約５０Ｔｏｒｒ以下の圧力で実行されうる。本方法が、ハロゲン含有前駆体を流す前に行われる前処理を含みうる。前処理が、基板と、酸素、水素、又は窒素のうちの１つ以上を含むプラズマと、を接触させることを含みうる。本方法は、エッチング方法の後に実施される後処理を含みうる。後処理が、基板と、酸素、水素、又は窒素のうちの１つ以上を含むプラズマと、を接触させることを含みうる。
本技術の幾つかの実施形態が、エッチング方法を包含しうる。本方法は、酸素、水素、又は窒素のうちの１つ以上を含む処理前駆体のプラズマを形成して、処理プラズマ放出物を発生させることを含みうる。本方法は、半導体処理チャンバの基板処理領域内へと処理プラズマ放出物を流すことを含みうる。本方法は、基板処理領域内に収容された基板と、処理プラズマ放出物と、を接触させることを含みうる。基板が、アルミニウム含有材料の露出領域を画定しうる。処理プラズマ放出物が、アルミニウム含有材料の表面から残留物を除去するよう構成されうる。本方法は、半導体処理チャンバの基板処理領域内へと第１のハロゲン含有前駆体を流すことを含みうる。本方法は、基板と第１のハロゲン含有前駆体とを接触させることを含みうる。本方法は、半導体処理チャンバの基板処理領域内へと第２のハロゲン含有前駆体を流すことを含みうる。本方法は、アルミニウム含有材料を除去することを含みうる。
幾つかの実施形態において、第１のハロゲン含有材料が、タングステン又はニオブ又はフッ素含有前駆体のプラズマ流出物を含みうる。第２のハロゲン含有前駆体が、三塩化ホウ素であってよく又は三塩化ホウ素を含んでよい。本方法は、第１のハロゲン含有材料を流す前にプラズマの形成を停止することを含みうる。エッチング方法が、約３００℃以上の温度で実行されうる。エッチング方法が、約０．１Ｔｏｒｒ以上の圧力で実行されうる。本方法は、エッチング方法の後に実施される後処理を含みうる。後処理が、基板と、酸素、水素、又は窒素のうちの１つ以上を含むプラズマと、を接触させることを含みうる。
本技術の幾つかの実施形態が、エッチング方法を包含しうる。本方法は、半導体処理チャンバの基板処理領域内へとフッ素含有前駆体を流すことを含みうる。フッ素含有前駆体が、約５ｇ／Ｌ以上のガス密度を特徴としうる。本方法は、基板処理領域内に収容された基板と、フッ素含有前駆体と、を接触させることを含みうる。基板が、アルミニウム含有材料の露出領域を画定しうる。本方法は、半導体処理チャンバの基板処理領域内へと塩素含有前駆体を流すことを含みうる。本方法は、基板と塩素含有前駆体とを接触させることを含みうる。本方法は、アルミニウム含有材料を除去することを含みうる。本方法は、酸素、水素、又は窒素のうちの１つ以上を含む処理前駆体のプラズマを形成して、処理プラズマ放出物を発生させることを含みうる。本方法は、基板と処理プラズマ放出物とを接触させることを含みうる。
幾つかの実施形態において、フッ素含有前駆体が、タングステン又はニオブを含むことができ、塩素含有前駆体がホウ素を含むことができる。処理プラズマ放出物が、基板又は半導体処理チャンバのうちの１つ以上から残留タングステン又はニオブを除去するよう構成されうる。エッチング方法が、約３００℃以上の温度で、かつ約０．１Ｔｏｒｒ以上の圧力で実行されうる。
こうした技術は、従来のシステム及び技術よりも数多くの利点をもたらしうる。例えば、上記プロセスは、基板のフィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ）を保護しうる乾式エッチングを行うことを可能にすることができる。加えて、上記プロセスは、アルミニウム含有膜を、基板上の他の露出した材料に対して選択的に除去することができる。上記の実施形態及び他の実施形態、並びにこれらの利点及び特徴の多くが、以下の明細書の記載及び添付の図面に関連して、より詳細に記載される。
開示される技術の性質及び利点は、本明細書の残りの部分及び図面を参照することによってさらに理解を深めることができる。
本技術の幾つか実施形態に係る例示的な処理システムの一実施形態の上面図を示す。 本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な処理チャンバの概略的な断面図を示す。 本技術の幾つかの実施形態に係る、図２Ａに示された処理チャンバの一部分の詳細図を示す。 本技術の幾つかの実施形態に係る、例示的なシャワーヘッドの底面図を示す。 本技術の実施形態に係る方法における例示的な工程を示す。 本技術の実施形態に係る、エッチングされる材料の概略的な断面図を示す。
図のうちの幾つかが、概略図として含まれている。図は例示を目的としており、縮尺に関する明記がない限り、縮尺どおりとみなすべきではないと理解されたい。さらに、概略図として、図は理解を助けるために提供されており、写実的な描写と比べて全ての態様又は情報を含まないことがあり、例示のために追加の又は強調された材料を含むことがある。
添付の図面では、同様の構成要素及び／又は特徴は、同じ参照符号を有しうる。さらに、同じ種類の様々な構成要素は、参照符号の後に付けられた、同様の構成要素同士を区別する文字によって区別されうる。本明細書において第１の参照符号のみ使用されている場合には、その記載は、その文字が何であれ、同じ第１の参照符号を有するいずれの同様の構成要素にも適用されうる。
多くの様々な半導体処理において、基板を洗浄するため、及び基板から材料を除去するために希釈された酸が使用されうる。例えば、希フッ酸は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及び他の材料の効果的なエッチャントであることができ、材料を基板表面から除去するために使用することができる。エッチング又は洗浄工程が完了した後に、ウエハ又は基板表面から酸を乾燥させることができる。希フッ酸（ＤＨＦ：ｄｉｌｕｔｅ ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｉｃ ａｃｉｄ）の使用は、「湿式」エッチングと称されることがあり、希釈剤は水であることが多い。基板に伝達される前駆体を利用する追加のエッチング処理を使用することができる。例えば、プラズマ強化プロセスも、プラズマを通じて前駆体を強化することで材料を選択的にエッチングして、乾式エッチングを行うことができる。
水溶液又は水ベースの処理を使用する湿ったエッチャントは、特定の基板構造に対しては効果的に作用しうるが、水は、様々な条件において難題をもたらしうる。例えば、エッチングプロセス中に水を利用することは、金属材料を含む基板上に配置されたときに問題を引き起こしうる。例えば、特定の後続の製造プロセス（例えば、間隙をつくること、酸化物誘電体を除去すること、又は、酸素含有材料を除去する他のプロセスなど）は、基板上で或る程度の金属化が形成された後で実行されうる。エッチング中に、水が何らかの形で使用されている場合には、電解質が生成されうる。電解質が金属材料と接触すると、異種金属間で電解腐食が引き起こされる恐れがあり、さらに、金属は、様々な処理において腐蝕したり又は置換されたりすることがある。加えて、水希釈剤の表面張力のために、微細構造でパターン変形及び崩壊が起こりうる。水系材料はまた、表面張力効果に因り、一部の高アスペクト比フィーチャに浸透できないこともある。
プラズマエッチングは、水ベースのエッチングに関連する問題を克服することができるが、追加の問題が発生する可能性がある。例えば、酸化アルミニウム及び他のアルミニウムベースの誘電体は、多くの半導体構造に組み込まれており、誘電特性を示す。誘電性の性質に因り、これらのアルミニウム材料は、簡単には電気を通さない。これに対応して、帯電したプラズマ種がこれらの材料に向かって流されたときには、アルミニウムベースの誘電体の表面に沿って電荷の蓄積が起きうる。蓄積が一旦閾値を超えたときには、電圧が破壊を引き起こす恐れがあり、このことがアルミニウム材料に損傷を与えうる。
本技術ではこれらの問題を、エッチングすべき材料に対して幾つかの材料を不動態化することができる乾式エッチングプロセスを実行することによって克服し、幾つかの実施形態では、プロセスが、エッチング中にプラズマフリーでありうる。エッチャント材料を提供するためにハロゲン解離を促進しうる特定の前駆体を利用することによって、周囲の構造を保護しうるエッチングプロセスを実施することができる。加えて、使用される材料及び条件が、従来の技術に対して改良されたエッチングを可能にすることができる。
残りの開示では、開示された技術を利用する特定のエッチング処理を通常通りに特定するが、当該システム及び方法は、記載されたチャンバ内で行われうる堆積及び洗浄処理、並びに、他のエッチング技術（中間の処理、及び配線（ｂａｃｋ－ｅｎｄ－ｏｆ－ｌｉｎｅ）処理、並びに、維持されうる又は実質的に維持されうる様々な露出した金属で行われうる他のエッチング技術を含む）に対して、同じように適用可能であることが容易に分かるであろう。これに対応して、本技術は、エッチング処理又はエッチングチャンバのみでの使用に限定されるものと見做すべきではない。更には、本技術の基礎を提供するために例示的なチャンバが説明されているが、本技術は、記載される工程を可能としうる任意の半導体処理チャンバに対して事実上適用可能であると理解されたい。
図１は、実施形態に係る、堆積チャンバ、エッチングチャンバ、ベーキングチャンバ、及び硬化チャンバによる処理システム１００の一実施形態の上面図を示している。図では、一対の前方開孔統一ポッド（ＦＯＵＰ：ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ）１０２が、様々なサイズの基板を供給しうるが、この様々なサイズの基板は、ロボットアーム１０４によって受け取られて、低圧保持領域１０６に配置され、その後、タンデム区域１０９ａ～１０９ｃ内に位置する基板処理チャンバ１０８ａ～１０８ｆのうちの１つの中に配置される。第２のロボットアーム１１０を使用して、基板ウエハを、上記保持領域１０６から基板処理チャンバ１０８ａ～１０８ｆへと、及び逆方向に移送することができる。各基板処理チャンバ１０８ａ～１０８ｆは、周期的層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、予洗浄、ガス抜き、配向、及び他の基板処理に加えて、本明細書において記載される乾式エッチングプロセスを含む幾つかの基板処理工程を実施するために装備されうる。
基板処理チャンバ１０８ａ～１０８ｆは、基板ウエハ上に誘電膜を堆積し、アニールし、硬化し、及び／又はエッチングするための１つ以上のシステム構成要素を含みうる。一構成において、２対の処理チャンバ（例えば、１０８ｃ～１０８ｄ及び１０８ｅ～１０８ｆ）が、基板上に誘電材料を堆積させるために使用され、第３の対の処理チャンバ（例えば、１０８ａ～１０８ｂ）が、堆積された誘電体をエッチングするために使用されうる。他の構成において、３対のチャンバ（例えば、１０８ａ～１０８ｆ）の全てが、基板上の誘電体膜をエッチングするよう構成されうる。記載されるプロセスのうちの１つ以上の任意のものが、様々な実施形態で示される製造システムとは別体のチャンバ内で実施されうる。当然のことながら、システム１００においては、誘電体膜の堆積チャンバ、エッチングチャンバ、アニールチャンバ、及び硬化チャンバのさらなる構成が考えられる。
図２Ａは、処理チャンバ内部で区切られたプラズマ生成領域を有する例示的な処理チャンバシステム２００の断面図を示している。膜（例えば、窒化チタン、窒化タンタル、タングステン、ケイ素、ポリシリコン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、シリコンオキシカーバイド等）のエッチング中に、プロセスガスが、ガス注入アセンブリ２０５を介して第１のプラズマ領域２１５内へと流されうる。遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）２０１が、任意選択的にシステム内に含まれてよく、第１のガスを処理しうる。第１のガスは、その後、ガス注入アセンブリ２０５を通って移動する。ガス注入アセンブリ２０５は、２つ以上の異なるガス供給チャネルを含むことができ、第２のチャネル（図示せず）は、含まれる場合には、ＲＰＳ２０１を迂回しうる。
冷却プレート２０３、面板２１７、イオンサプレッサ２２３、シャワーヘッド２２５、及び、基板２５５が載置されたペデスタル２６５又は基板支持体が示されており、それぞれが実施形態に従って含まれうる。ペデスタル２６５は、基板の温度を制御するための熱交換流体が貫流する熱交換チャネルを有しうる。熱交換チャネルは、処理工程中に基板又はウエハを加熱及び／又は冷却するよう作動しうる。アルミニウム、セラミック、又はこれらの組み合わせを含みうるペデスタル２６５のウエハ支持プラッタはまた抵抗加熱され得、埋め込まれた抵抗加熱素子を使用して、比較的高温（例えば、約１００℃以下から約１１００℃以上）に達しうる。
面板２１７は、最上部が狭くて底部に向かって拡張して広くなるピラミッド形、円錐形、又は他の同様の構造でありうる。面板２１７は、追加的に、図示するように平坦であってよく、プロセスガスを分配するために使用される複数の貫通チャネルを含みうる。プラズマを生成するガス及び／又はプラズマ励起種は、ＲＰＳ２０１の使用に従って、面板２１７の、図２Ｂに示す複数の孔を通過することができ、第１のプラズマ領域２１５の中にさらに均一に供給されうる。
例示的な構成は、上記のガス／種が面板２１７の孔を通って第１のプラズマ領域２１５へと流れ込むように、ガス注入アセンブリ２０５が、面板２１７によって第１のプラズマ領域２１５から区切られたガス供給領域２５８に通じていることを含みうる。構造的及び動作的特徴が、第１のプラズマ領域２１５から供給領域２５８、ガス注入アセンブリ２０５、及び流体供給システム２１０へと戻るプラズマの大量逆流を防止するよう選択されうる。面板２１７又はチャンバの導電性上部、及びシャワーヘッド２２５は、それらの特徴の間に絶縁リング２２０が位置する状態で示されており、これにより、シャワーヘッド２２５及び／又はイオンサプレッサ２２３に対して、面板２１７にＡＣ電位を印加することが可能となる。絶縁リング２２０は、面板２１７と、シャワーヘッド２２５及び／又はイオンサプレッサ２２３と、の間に配置することができ、これにより、第１のプラズマ領域内で容量結合プラズマ（ＣＣＰ）を形成することが可能となる。バッフル（図示せず）が、追加的に、第１のプラズマ領域２１５内に位置してよく又はさもなければガス注入口アセンブリ２０５と結合されてよく、ガス注入口アセンブリ２０５を通って上記プラズマ領域に流れ込む流体の流れに影響を与えうる。
イオンサプレッサ２２３が、構造全体にわたって複数の開孔を画定するプレート又は他の形状を含むことができ、第１のプラズマ領域２１５を出たイオン的に帯電した種の移動を抑制しつつ、非帯電性の中性種又はラジカル種がイオンサプレッサ２２３を通過して、当該サプレッサとシャワーヘッドとの間の活性化されたガス供給領域内に入ることを可能にするよう構成されている。実施形態において、イオンサプレッサ２２３が、様々な開孔構成を備えた有孔プレートであってよく又は当該有孔プレートを含んでよい。上記非帯電性の種には、反応性がより低いキャリアガスと共に開孔を介して運ばれる反応性の高い種が含まれうる。上述したように、孔を介したイオン種の移動を減らすことができ、場合によっては、完全に抑えることができる。イオンサプレッサ２２３を通過するイオン種の量を制御することで、有利に、下にあるウエハ基板と接触させられる混合ガスへの制御の向上をもたらすことができ、ひいては、混合ガスの堆積特性及び／又はエッチング特性の制御も向上させることができる。例えば、混合ガスのイオン濃度の調節によって、混合ガスのエッチング選択性、例えば、ＳｉＮｘ：ＳｉＯｘのエッチング比率、Ｓｉ：ＳｉＯｘのエッチング比率などを大幅に変えることができる。堆積が行われる代替的な実施形態において、誘電材料について共形（コンフォーマルな、ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）の堆積と、流動可能なスタイルでの堆積と、のバランスを変えることも可能である。
イオンサプレッサ２２３の複数の開孔は、当該イオンサプレッサ２２３を介した活性ガス（即ち、イオン種、ラジカル種、及び／又は中性種）の通過を制御するよう構成されうる。例えば、イオンサプレッサ２２３を通過する活性ガス中のイオン的に帯電した種の流量が低減されるように、孔のアスペクト比（すなわち、孔の長さに対する直径）及び／又は孔の外形が制御されうる。イオンサプレッサ２２３の孔は、プラズマ励起領域２１５に面するテーパ状の部分と、シャワーヘッド２２５に面する円筒状の部分と、を含みうる。円筒状の部分は、シャワーヘッド２２５へと通過するイオン種の流量を制御するように、成形され及び寸法決定されうる。イオンサプレッサ２２３を通るイオン種の流量を制御する追加の手段として、調節可能な電気バイアスがイオンサプレッサ２２３に印加されてもよい。
イオンサプレッサ２２３は、プラズマ生成領域から基板まで移動するイオン的に帯電した種の量を低減し又は無くすよう機能しうる。非帯電性の中性種及びラジカル種は、依然としてイオンサプレッサの開孔を通過して、基板と反応しうる。基板周囲の反応領域のイオン帯電種の完全な除去は、実施形態によっては実行されない場合があることに留意されたい。特定の場合では、イオン種は、エッチング及び／又は堆積処理を行うために基板に到達することが意図されている。このような場合、イオンサプレッサは、一定の水準で処理を支援する反応領域内のイオン種の濃度の制御に役立ちうる。
シャワーヘッド２２５が、イオンサプレッサ２２３と組み合わされることで、第１のプラズマ領域２１５内に存在するプラズマが、基板処理領域２３３内のガスを直接的に励起するのを回避することが可能となり、その一方で、励起された種が依然として、チャンバプラズマ領域２１５から基板処理領域２３３内へと移動することが可能となる。このようにして、チャンバは、エッチングされている基板２５５にプラズマが接触するのを防止するよう構成されうる。これにより、有利に、基板上にパターニングされた様々な複雑な構造及び膜を保護することができ、当該複雑な構造及び膜は、生成されたプラズマが直接的に接触した場合には、損傷を受け、位置がずれ、又はさもなければ歪みうる。更に、プラズマが基板と接触し又は基板レベルに接近することが可能になると、酸化物種により行われるエッチングの速度が上がりうる。これに対応して、材料の露出した領域が酸化物である場合には、プラズマを基板から離して維持することで、この材料を更に保護することができる。
処理システムは、処理チャンバに電気的に接続された電源２４０を更に含みうる。電源２４０は、第１のプラズマ領域２１５又は処理領域２３３内でプラズマを生成するために、面板２１７、イオンサプレッサ２２３、シャワーヘッド２２５、及び／又はペデスタル２６５に電力を供給する。電源は、実行される処理に従って、調節可能な電力量をチャンバに伝達するよう構成されうる。このような構成により、実行される処理において調節可能なプラズマを使用することが可能となりうる。オン又はオフ機能が与えられていることが多い遠隔プラズマユニットとは異なって、調整可能なプラズマは、特定の量の電力を第１のプラズマ領域２１５に伝達するよう構成されうる。これにより、ひいては、特定のやり方で前駆体が分離しうるように特定のプラズマ特性を開発することによって、前駆体が形成するエッチングプロファイルを強化することが可能となりうる。
プラズマは、シャワーヘッド２２５の上のチャンバプラズマ領域２１５、又はシャワーヘッド２２５の下の基板処理領域２３３のいずれかにおいて点火されうる。プラズマは、例えばフッ素含有前駆体又他の前駆体の流入からラジカル前駆体を生成するために、チャンバプラズマ領域２１５内に存在しうる。典型的に高周波（「ＲＦ」）範囲内のＡＣ電圧が、面板２１７といった、処理チャンバの導電性上部と、シャワーヘッド２２５及び／又はイオンサプレッサ２２３と、の間に印加されて、堆積中にチャンバプラズマ領域２１５内でプラズマが点火されうる。ＲＦ電源は、１３．５６ＭＨｚの高ＲＦ周波数を発生させうるが、単独で又は１３．５６ＭＨｚの周波数と組み合わせて他の周波数を発生させることもできる。
図２Ｂは、面板２１７を介したプロセスガスの分配に影響を与えるフィーチャの詳細図２５３である。図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、面板２１７、冷却プレート２０３、及びガス注入アセンブリ２０５が交差することで、ガス供給領域２５８が画定される。ガス供給領域２５８には、ガス注入アセンブリ２０５からプロセスガスが供給されうる。ガスは、ガス供給領域２５８に充満し、面板２１７の開孔２５９を通って第１のプラズマ領域２１５に流れうる。開孔２５９は、実質的に単一方向に流れを導くよう構成されうる。これにより、プロセスガスが処理領域２３３に流入しうるが、面板２１７を横断した後にガス供給領域２５８内に逆流することが、部分的に又は完全に防止されうる。
処理チャンバシステム２００内で使用するための、シャワーヘッド２２５といったガス分配アセンブリは、デュアルチャネルシャワーヘッド（ＤＣＳＨ）と称することができ、図３で説明する実施形態においてさらに詳しく述べる。デュアルチャネルシャワーヘッドは、処理領域２３３の外でのエッチャントの分離を可能とするエッチングプロセスを提供することができ、処理領域内に送られる前のエッチャントとチャンバ構成要素との相互作用、及びエッチャント同士の相互作用の制限がもたらされる。
シャワーヘッド２２５は、上方プレート２１４と、下方プレート２１６と、を含みうる。プレートを互いに結合して、プレート間の空間２１８を画定することができる。プレート同士は、上方プレート及び下方プレートを貫通する第１の流体チャネル２１９、及び下方プレート２１６を貫通する第２の流体チャネル２２１を提供するように、結合されうる。形成されるチャネルは、第２の流体チャネル２２１のみを介した空間２１８から下方プレート２１６を通る流体的なアクセスをもたらすよう構成することができ、第１の流体チャネル２１９は、プレート間の空間２１８及び第２の流体チャネル２２１から流体的に分離されうる。空間２１８は、シャワーヘッド２２５の側部を介して流体的にアクセス可能でありうる。
図３は、実施形態に係る、処理チャンバで使用するためのシャワーヘッド３２５の底面図である。シャワーヘッド３２５は、図２Ａに示されたシャワーヘッド２２５に対応しうる。第１の流体チャネル２１９の図を示す貫通孔３６５は、シャワーヘッド２２５を通過する前駆体の流量を制御し当該流量に影響を与えるための複数の形状及び構成を有しうる。第２の流体チャネル２２１の図を示す小さな孔３７５は、貫通孔３６５の間でも、シャワーヘッドの表面上にほぼ均等に分散させることができ、前駆体がシャワーヘッドから出る際の前駆体の混合を、他の構成よりも均一にするための一助となりうる。
上述のチャンバは、エッチング方法を含む例示的な方法を実行する際に使用されうる。図４を参照すると、本技術の実施形態に係る方法４００の例示的な工程が示されている。方法４００は、方法の開始前に１つ以上の工程を含むことができ、１つ以上の工程には、フロントエンド処理、堆積、ゲート形成、エッチング、研磨、洗浄、又は記載した工程の前に実施されうる任意の他の工程が含まれる。本方法は、幾つかの任意選択的な工程を含んでよく、幾つかの任意選択的な工程は、本技術に係る方法の幾つかの実施形態に具体的と関連付けられよく又は関連付けられなくてよい。例えば、工程の多くは、実行されるプロセスのより広い範囲を提供するために記載されるが、本技術にとって重要ではなく、又は、以下でさらに述べるように代替的な方法によって実行することができる。方法４００は、図５Ａ～図５Ｂに概略的に示す工程を説明することができ、これらの図については、方法４００の工程と併せて説明することにする。図は、部分的な概略図のみを示しており、基板は、図に示すような様々な特性及び態様を有する任意の数の追加の材料及び特徴を含みうると理解されたい。
方法４００は、特定の作製工程へと半導体構造を発展させるための任意選択的な工程を含んでよく又は含まなくてよい。方法４００は、酸化物除去工程を実行しうる例示的な構造を含む、任意の数の半導体構造又は図５Ａに示す基板５０５に対して実行できると理解されたい。例示的な半導体構造は、１つ以上の露出した材料を含みうるトレンチ、ビア、又は他の凹状フィーチャを含みうる。例えば、例示的な基板は、ケイ素又は他の何らかの半導体基板材料と、凹部、トレンチ、ビア、又は絶縁構造を形成しうる層間誘電材料と、を含みうる。エッチングプロセス中の任意の時間における露出した材料は、ゲートなどのための金属材料、誘電材料、コンタクト材料、トランジスタ材料、若しくは、半導体プロセスで使用しうる任意の他の材料であってよく、又はこれらを含んでよい。幾つかの実施形態において、例示的な基板は、酸化アルミニウムなどのアルミニウム含有材料５１５、又は幾つかの他のアルミニウム含有誘電体を含むことができる。アルミニウム含有材料は、１つ以上の他の材料５１０に対して露出させることができ、１つ以上の他の材料５１０は、金属、酸化ケイ素若しくは窒化ケイ素を含む他の誘電体、又は、チタン、タンタル、若しくは他の材料の窒化物といったアルミニウム含有材料がそれに対して除去される幾つかの他の半導体材料のいずれかを含む。
注目する構造は、限定を意図するものではなく、アルミニウム含有材料を含む様々な他の半導体構造はいずれも同様に包含されると理解されたい。本技術では、ケイ素含有材料といった他の露出した材料、及び、他の箇所で記載した他の材料のいずれかに対して、アルミニウム含有材料を選択的に除去することができるため、他の例示的な構造が、半導体製造では一般的な２次元構造及び３次元構造を含むことができ、当該２次元構造及び３次元構造における酸化アルミニウムといったアルミニウム含有材料が、１つ以上の他の材料に対して除去される。加えて、高アスペクト比構造が、本技術から利益をうることができるが、本技術は、より低いアスペクト比及び任意の他の構造に対しても同様に適用可能でありうる。
例えば、本技術に係る材料の層は、構造の任意のアスペクト比又は高さ対幅の比率によって特徴付けられうるが、幾つかの実施形態において、材料は、より大きなアスペクト比によって特徴付けることができ、当該大きなアスペクト比では、従来の技術又は方法論を利用する十分なエッチングは可能となりえない。例えば、幾つかの実施形態において、例示的構造の任意の層のアスペクト比が、約１０：１以上、約２０：１以上、約３０：１以上、約４０：１以上、約５０：１以上、又はそれより大きくありうる。加えて、各層は、約１００ｎｍ未満、約８０ｎｍ未満、約６０ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約４０ｎｍ未満、約３０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、約１０ｎｍ未満、約５ｎｍ未満、約１ｎｍ未満、又はそれより小さい減少した幅又は厚さによって特徴付けることができ、当該減少した幅又は厚さは、上述した数値のうちのいずれかの任意の少数部を含み、例えば、２０．５ｎｍ、１．５ｎｍ等である。高いアスペクト比と、最小の厚さと、の上記組み合わせは、多くの従来のエッチング工程を妨げ得、又は、垂直方向又は水平方向の距離に沿って、制限された幅で層を除去するために実質的により長いエッチング時間が必要となりうる。さらに、他の露出した層に対する損傷又は他の露出した層の除去は、従来の技術でも起こりうる。
方法４００は、実施形態において、露出したアルミニウム含有材料を除去するために実行することができるが、本技術の実施形態では、任意の数の構造において任意の数の酸化物又はアルミニウム含有材料が除去されうる。本方法は、アルミニウム含有材料を除去するための特定の工程を含むことができ、アルミニウム含有材料を準備又は処理するための１つ以上の任意の工程を含みうる。例えば、例示的な基板構造では、酸化アルミニウムといった除去すべき膜上に、以前の処理の残留物が存在しうる。例えば、以前の処理からの残留フォトレジスト又は副生成物が、酸化アルミニウム層上に存在しうる。これらの材料は、酸化アルミニウムへのアクセスを妨げる可能性があり、又は、清浄な酸化アルミニウム表面とは異なってエッチャントと相互作用する可能性があり、このことにより、エッチングの１つ以上の観点が妨げられる恐れがある。これに対応して、幾つかの実施形態において、アルミニウム含有膜又はアルミニウム含有材料の任意選択的な前処理が、任意選択的な工程４０５において行われうる。例示的な前処理工程は、例えば、熱処理、ウエット処理、又はプラズマ処理を含むことができ、これらの処理は、チャンバ２００内、及び、上述のシステム１００上に含まれうる任意の数のチャンバ内で実施されうる。
例示的な一プラズマ処理において、遠隔プラズマ又は局所プラズマが、残留物と相互作用するよう意図された前駆体から１つ以上のやり方で発生させられうる。例えば、上述のチャンバ２００等のチャンバを利用して、遠隔プラズマ又は局所プラズマのいずれかを、１つ以上の前駆体から生成することができる。例えば、酸素含有前駆体、水素含有前駆体、窒素含有前駆体、ヘリウム含有前駆体、又は幾つかの他の前駆体を、遠隔プラズマ領域内又は処理領域内へと流すことができ、そこでプラズマを衝突させることができる。プラズマ放出物は基板へと流され得、残留物材料と接触しうる。プラズマプロセスは、アルミニウム含有材料を露出させるために除去する材料に従って、物理的又は化学的でありうる。例えば、スパッタリング工程などによって、プラズマ放出物を流して残留物と接触させて物理的に除去することができ、又は、前駆体を流して残留物と相互作用させて、チャンバから除去しうる揮発性の副生成物を生成することができる。
前処理で使用される例示的な前駆体は、水素、炭化水素、水蒸気、アルコール、過酸化水素、又は当業者は分かるであろう水素を含みうる他の材料であってよく、又はこれらを含んでよい。例示的な酸素含有前駆体としては、分子酸素、オゾン、亜酸化窒素、一酸化窒素、又は他の酸素含有材料が含まれうる。特定の残留物を除去するために、窒素ガスも使用されてもよく、又は、水素、酸素、及び／又は窒素のうちの１つ以上を有する組み合わせの前駆体が利用されてもよい。残留物又は副生成物が一旦除去されると、エッチングのために清浄な酸化アルミニウム表面を露出させることができる。
方法４００は、工程４１０において、第１のハロゲン含有前駆体を含むハロゲン含有前駆体を、記載される基板又は何らかの他の基板を収容する半導体処理チャンバの基板処理領域内へと流すことを含みうる。ハロゲン含有前駆体は、上述の領域２１５といった、処理チャンバの遠隔プラズマ領域を通って流されうるが、幾つかの実施形態において、方法４００は、エッチング工程中にプラズマ放出物を利用しなくてよい。例えば、方法４００は、フッ素含有又は他のハロゲン含有前駆体を、当該前駆体をプラズマに曝露することなく、基板へと流すことができ、さらに、プラズマ放出物を生成することなく、アルミニウム含有材料の除去を行うことができる。幾つかの実施形態において、ハロゲン含有前駆体をプラズマ強化することができ、このことを遠隔プラズマ領域内で行って、基板上の材料がプラズマ放出物と接触するのを防ぐことができる。ハロゲン含有前駆体は、露出したアルミニウム含有材料を含む半導体基板と接触することができ、さらに、フッ化アルミニウム又はハロゲン化アルミニウム材料といった、半導体基板上に残存しうるフッ素化材料を生成する可能性がある。ハロゲン含有前駆体は、幾つかの実施形態において、１つ以上のフッ素原子を供与しうる一方で、１つ以上の酸素原子を受け取りうる。プラズマ強化された前駆体といった幾つかのハロゲン含有前駆体が、フッ素ラジカルを提供しうる一方で、他のプラズマラジカルが、膜から酸素を受け取りうる。
フッ素化工程につづいて、工程４１５において、エッチャント前駆体が処理領域内へと流されうる。幾つかの実施形態において、エッチャント前駆体は、第２のハロゲン含有前駆体とすることができ、第１のハロゲン含有前駆体と同じ又は異なるハロゲンを含みうる。エッチャント前駆体をさらに交換して、処理条件下で揮発性でありうるアルミニウム副生成物であって、基板から発生しうるアルミニウム副生成物を発生させることができる。これに対応して、工程４２０において、エッチャント前駆体は、図５Ｂに示すようにアルミニウム材料をエッチング又は除去することができる。
上述のように、本技術は、エッチング工程４１０～４２０の間、プラズマを発生させずに実行することができる。特定の前駆体を利用し、かつ特定のプロセス条件内でエッチングを実施することによって、プラズマフリーの除去を行うことができ、当該除去は、乾式エッチングでもありうる。これに対応して、本技術の態様に係る技術が、湿式エッチングには不適切でありうる狭いフィーチャ、並びに高アスペクト比フィーチャ及び薄い寸法からの酸化アルミニウムを除去するために実施されうる。任意選択的な工程が、基板又はチャンバから残留物を取り除くために実行されてよく、任意の工程４２５における後処理を含みうる。後処理は、前処理と同様の工程を含むことができ、前処理について上述した前駆体又は工程のいずれかを含みうる。後処理は、幾つかの実施形態において、基板又はチャンバから残留遷移金属を取り除くことができる。前処理及び／又は後処理の工程は、プラズマ生成及び基板へのプラズマ放出物の伝達を含みうるが、エッチング工程中にプラズマが形成されなくてよいと理解されたい。例えば、幾つかの実施形態において、ハロゲン含有前駆体又は前駆体が処理チャンバ内に伝達されている間は、プラズマが生成されなくてよい。加えて、幾つかの実施形態において、エッチング前駆体が水素フリーであってよく、エッチング方法が、エッチング中に水素含有前駆体を含まなくてよいが、水素含有前駆体は、任意選択的な前処理工程又は後処理工程のうちの一方又は両方の間に使用されうる。
２段階の工程のそれぞれの間の前駆体は、ハロゲン含有前駆体を含むことができ、幾つかの実施形態において、フッ素又は塩素のうちの１つ以上を含みうる。特定の前駆体は、前駆体の結合又は安定性に基づきうる。例えば、幾つかの実施形態において、第１のハロゲン含有前駆体は、遷移金属を含むことができ、及び／又は特定のガス密度によって特徴付けられうる。遷移金属は、ハロゲンと結合することができる任意の遷移金属であって、以下に述べる動作条件下で解離しうる任意の遷移金属を含みうる。例示的な遷移金属は、タングステン、ニオブ、又は任意の他の材料を含むことができ、さらに、約３ｇ／Ｌ以上のガス密度を特徴とする遷移金属及びハロゲン含有前駆体を含むことができ、さらに、約４ｇ／Ｌ以上、約５ｇ／Ｌ以上、約６ｇ／Ｌ以上、約７ｇ／Ｌ以上、約８ｇ／Ｌ以上、約９ｇ／Ｌ以上、約１０ｇ／Ｌ以上、約１１ｇ／Ｌ以上、約１２ｇ／Ｌ以上、約１３ｇ／Ｌ以上、又はそれより高いガス密度を特徴としうる。
これらの前駆体は、重金属とハロゲンとの間の結合の性質に因り、比較的高い熱的安定性及び化学的安定性を特徴としうる。前駆体はまた、比較的低い抵抗率を特徴とする遷移金属を特徴とすることができ、このことで、より低温での結合安定性、及び高温での容易な解離をさらに促進することができる。これに対応して、材料は、約５０μΩ・ｃｍ以下の抵抗率を特徴とすることができ、さらに、約４０μΩ・ｃｍ以下、約３０μΩ・ｃｍ以下、約２０μΩ・ｃｍ以下、約１５μΩ・ｃｍ以下、約１０μΩ・ｃｍ以下、約５μ・Ω以下、又はそれより低い抵抗率を特徴としうる。前駆体は、任意の数のキャリアガスも含んでよく、キャリアガスは、窒素、ヘリウム、アルゴン、又は、他の希の、不活性の、若しくは有用な前駆体を含みうる。
上述の特性を含みうる幾つかの例示的な前駆体は、六フッ化タングステン、五塩化タングステン、四塩化ニオブ、又は他の遷移金属ハロゲン化物、及び、フッ化水素、三フッ化窒素、又は任意の有機フッ化物を含む他のハロゲン化物を含みうる。前駆体はまた、様々な組み合わせで一緒に流されうる。幾つかの実施形態において、三フッ化窒素、又は幾つかの他のフッ素含有前駆体が、水素及びプラズマが強化される遠隔プラズマ領域へと伝達されて、第１の工程においてアルミニウムのフッ素化表面を生成しうる。本技術の幾つかの実施形態に係るエッチャント前駆体は特に、高温で比較的容易に解離する重金属ハロゲン化物を含むことができ、この重金属ハロゲン化物は、大気条件での安定性によって特徴付けられうる。例えば、例示的な前駆体が、高温での比較的弱い結合によって特徴付けることができ、このことで、ハロゲンエッチャントへの酸化アルミニウムの制御された曝露が可能となりうる。
非限定的な例として、六フッ化タングステンは、高温で１つ又は２つのフッ素原子を容易に供与することができ、かつ、酸化アルミニウムなどから酸素原子を受け取ることができ、気相において維持されうる。これに対応して、酸化タングステンフルオリドを反応副生成物として発生させることができ、この反応副生成物は、気体分子とすることができ、処理チャンバから排出又は除去することができる。フッ化アルミニウムは揮発性でないことがあるため、塩素含有前駆体、臭素含有前駆体、又はヨウ素含有前駆体（これらのいずれかが、ホウ素、チタン、スズ、モリブデン、タングステン、又はニオブを含みうる）を使用して、塩素、臭素、又はヨウ素を供与し、同じ温度でフッ素を受け取ることができる。塩素、臭素、又はヨウ素は、酸化アルミニウムに対して容易に供与しえないが、当該材料は、フッ化アルミニウムには供与することができ、一方で、エッチャント前駆体はフッ素を受け取って、塩化アルミニウムを含む２つの揮発性成分を生成することができ、これは、処理チャンバから排出することができる。これに対応して、プロセスは、エッチャントと露出表面との間でフッ素と酸素を交換した後に、フッ素を塩素と交換するよう構成された処理条件下において、酸化アルミニウムを除去することができ、さらに、揮発性のアルミニウム副生成物を生成することができ、かつ、蒸気の形態のエッチャント前駆体及びタングステンの大部分を維持することができる。これに対応して、本技術に同様に包含されるタングステン及び他の重金属では、エッチングすべき材料にハロゲンを伝達する間、プロセスとの相互作用を制限することができ又は基本的に当該相互作用をなくすことができる。上記の制御された伝達のために、酸化タングステン及び他の金属ハロゲン化物は、他の露出された表面をエッチングしえず又は当該表面とわずかにしか相互作用できない一方で、酸化アルミニウムを容易に除去することができ、これにより、従来の技術に対して向上した選択性が生じうる。
本技術によれば、処理条件がエッチングに影響を与え、エッチングを促進することができる。エッチング反応は、遷移金属からのハロゲンの熱解離に基づいて進行しうるため、温度は、解離を開始させるために、前駆体の特定のハロゲン及び／又は遷移金属に少なくとも部分的に依存しうる。図示するように、温度が約３００℃以上に上がるにつれて、エッチングが起こり始め又は増大し始め、このことは、前駆体の解離、及び／又は酸化アルミニウムとの反応の活性化を示しうる。温度が上がり続けるにつれて、酸化アルミニウムとの反応と同様に、解離がさらに促進されうる。
これに対応して、本技術の幾つかの実施形態において、エッチング方法が、約３００℃以上の基板温度、ペデスタル温度、及び／又はチャンバ温度で実行することができ、さらに、約３５０℃以上、約４００℃以上、約４５０℃以上、約５００℃以上、又はそれより高い温度で実行することができる。温度は、これらの範囲内、これらの範囲に含まれるより狭い範囲内、又はこれらの範囲のうちのいずれかの間の任意の温度でも維持されうる。幾つかの実施形態において、本方法は、幾つかの生成されたフィーチャを有しうる基板上で実行することができ、このことでサーマルバジェットが生じうる。これに対応して、幾つかの実施形態において、本方法は、約８００℃以下の温度で実施することができ、さらに、約７５０℃以下、約７００℃以下、約６５０℃以下、約６００℃以下、約５５０℃以下、約５００℃以下、又はそれより低い温度で実施されうる。
チャンバ内の圧力も、実施される工程、及び、どの温度でハロゲンが遷移金属から解離しうるかに影響を与えうる。これに対応して、幾つかの実施形態において、圧力が、約５０Ｔｏｒｒ以下、約４０Ｔｏｒｒ以下、約３０Ｔｏｒｒ以下、約２５Ｔｏｒｒ以下、約２０Ｔｏｒｒ以下、約１５Ｔｏｒｒ以下、約１０Ｔｏｒｒ以下、約９Ｔｏｒｒ以下、約８Ｔｏｒｒ以下、約７Ｔｏｒｒ以下、約６Ｔｏｒｒ以下、約５Ｔｏｒｒ以下、約４Ｔｏｒｒ以下、約３Ｔｏｒｒ以下、約２Ｔｏｒｒ以下、約１Ｔｏｒｒ以下、約０．１Ｔｏｒｒ以下、又はそれより低く維持されうる。圧力は、これらの範囲内、これらの範囲に含まれるより狭い範囲内、又はこれらの範囲のうちのいずれかの間の任意の圧力でも維持されうる。幾つかの実施形態において、圧力が約１Ｔｏｒｒを超えて増大するにつれて、エッチングの量が促進され、開始されうる。加えて、圧力が増大し続けるにつれて、エッチングは、減少し始める前の時点まで向上させることができ、圧力が増大し続けるにつれて最終的に停止しうる。
いかなる特定の理論にも拘束されるものではないが、チャンバ内の圧力は、上述の前駆体による処理に影響を与えうる。低圧では、基板を横切る流れを低減することができ、解離を同様に低減することができる。圧力が増大するにつれて、エッチャント前駆体と基板との間の相互作用を増大させることができ、このことで反応及びエッチング速度が上がりうる。しかしながら、圧力が増大し続けるにつれて、解離したハロゲン原子と重金属系との再結合が、分子の相対的安定性に因り増加しうる。したがって、前駆体は、チャンバから効率良く排出して戻すことができ、その際に、基板と反応することがない、加えて、圧力が増加し続けるにつれて、酸化アルミニウム表面との相互作用を抑制することができ、又は、副生成物のフッ化アルミニウムを、エッチングされている膜に再導入することができ、除去をさらに制限することができる。これに対応して、幾つかの実施形態において、処理チャンバ内の圧力が、幾つかの実施形態において約１０Ｔｏｒｒ以下に維持されうる。
ハロゲン含有前駆体の流量は、エッチングプロセスを制御するために、（その場（ｉｎ ｓｉｔｕ）でも）調整することができる。例えば、除去工程の間、ハロゲン含有前駆体の流量を減らし、維持し、又は増やすことができる。ハロゲン含有前駆体の流量を上げることによって、エッチング速度を飽和点まで上げることができる。方法４００のいずれかの工程の間、フッ素含有前駆体の流量が、約５ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍの間でありうる。加えて、ハロゲン含有前駆体の流量が、約９００ｓｃｃｍ以下、又は約８００ｓｃｃｍ以下、又は約７００ｓｃｃｍ以下、又は約６００ｓｃｃｍ以下、又は約５００ｓｃｃｍ以下、又は約４００ｓｃｃｍ以下、又は約３００ｓｃｃｍ以下、又は約２００ｓｃｃｍ以下、又は約１００ｓｃｃｍ以下、又はそれより低く維持されうる。流量はまた、これらの上述の流量のうちのいずれかの間にあってもよく、又は、上記数値のいずれかにより包含されるより小さな範囲内にあってもよい。
エッチングプロセスに対してさらなる制御を加えると、ハロゲン含有前駆体は、幾つかの実施形態においてパルス単位で伝達する（ｐｕｌｓｅｄ）ことができ、さらに、エッチングプロセス全体にわたって、連続的に又は一連のパルスで伝達することができ、このことは経時的に一定であってよく又は変化してよい。パルス単位の伝達は、ハロゲン含有前駆体が流される第１の期間と、ハロゲン含有前駆体が一時停止又は停止される第２の期間と、によって特徴付けることができる。任意のパルス工程の期間は、互いに類似してよく又は異なってよく、ここで、いずれかの期間がより長くなる。実施形態において、前駆体の期間又は連続的な流れは、約１秒以上の期間の間実施されてよく、さらに、約２秒以上、約３秒以上、約４秒以上、約５秒以上、約６秒以上、約７秒以上、約８秒以上、約９秒以上、約１０秒以上、約１１秒以上、約１２秒以上、約１３秒以上、約１４秒以上、約１５秒以上、約２０秒以上、約３０秒以上、約４５秒以上、約６０秒以上、又はそれより長くてよい。時間は、これらの範囲のいずれかに包含される任意のより小さい範囲であってもよい。幾つかの実施形態において、前駆体の伝達がより長い期間行われるにつれて、エッチング速度が上がりうる。
本技術の実施形態に係る工程を実行することによって、酸化アルミニウム又は他のアルミニウム含有材料が、他の酸化物を含む他の材料に対して選択的にエッチングされうる。例えば、本技術は、金属、酸化ケイ素を含むケイ素含有材料を含む誘電体、又は他の材料から成る露出領域に対して、酸化アルミニウムを選択的にエッチングすることができる。本技術の実施形態は、酸化ケイ素、又他の材料のいずれかに対して、少なくとも約２０：１の速度で酸化アルミニウムをエッチングすることができ、さらに、約２５：１以上、約３０：１以上、約５０：１以上、約１００：１以上、約１５０：１以上、約２００：１以上、約２５０：１以上、約３００：１以上、約３５０：１以上、約４００：１以上、約４５０：１以上、約５００：１以上、又はそれより高い選択性で、記載した酸化ケイ素又は他の材料に対して酸化アルミニウムをエッチングすることができる。例えば、本技術の幾つかの実施形態に従って実行されるエッチングは、酸化ケイ素又は他の材料、例えば、ケイ素、チタン、タンタル、又は他の材料の窒化物を実質的に又は基本的に維持しながら、酸化アルミニウムをエッチングすることができる。
選択性は、使用される前駆体と、より制御された温度範囲で解離する能力と、に部分的に基づきうる。例えば、三フッ化窒素を含む従来の前駆体は、動作圧力で約５００℃以下の温度では容易に解離しえず、また、除去すべき材料との反応速度がより遅いことも特徴とし得、このことが、基板上の他の材料の曝露時間を延ばすことになり得、さらに当該材料の除去を増大しうる。これに対応して、従来のドライエッチャントは、本技術の実施形態のエッチング選択性を生じさせることができない恐れがある。同様に、湿式エッチャントは酸化ケイ素を容易に除去するため、湿式エッチャントもまた、本技術の実施形態に匹敵する速度で選択的にエッチングしえない恐れがある。
前述の方法は、幾つかの他の露出した材料に対するアルミニウム含有材料の除去を可能とすることができる。先に記載したように遷移金属を利用することで、酸化アルミニウムの改良されたエッチングを行うことができ、このことで、従来の技術に対して選択性を向上させると共に、小さなピッチのフィーチャにおけるエッチングアクセスを改善することができる。
先の記載では、説明を目的として、本技術の様々な実施形態の理解を促すべく、数多くの詳細事項を記載した。しかしながら、これらの詳細のいくつかを含まずに又は更なる詳細と共に、特定の実施形態を実施してもよいことが、当業者には明らかだろう。
幾つかの実施形態を開示してきたが、当業者は、上記実施形態の思想から逸脱することなく、様々な変形例、代替構造、及び均等物が使用されうることが分かるであろう。加えて、本技術を不必要に不明瞭にすることを避けるために、幾つかの周知のプロセス及び要素については記載していない。これに対応して、先の明細書の記載は、本技術の範囲を限定するものと解釈すべきでない。加えて、方法又はプロセスは連続した又は段階的なものとして説明されうるが、これらの工程が同時に又は記載とは異なった順序で実施されうると理解されたい。
値の範囲が与えられている場合に、文脈上そうでないと明示されていない限り、その範囲の上限値と下限値との間に介在する各値が、下限値の最も小さい単位まで具体的に開示されていると理解される。明記された範囲内の任意の明記された値又は明記されていない介在する値と、その明記された範囲内の他の明記された値又は他の介在する値と、の間の任意のより狭い範囲が包含される。これらのより狭い範囲の上限値及び下限値は、個別にその範囲内に含まれることも除外されることもあり、より狭い範囲内に限界値の一方又は両方が含まれる場合、又はどちらも含まれない場合の各範囲も、明記された範囲内の任意の特に除外された限界値に従って、本技術の範囲内に包含される。明記された範囲が、限界値の一方又は両方を含む場合、この含められた限界値の一方又は両方を除いた範囲も含まれる。
本明細書及び添付の特許請求の範囲では、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈上別途明示しない限り複数の指示物を含む。したがって、例えば、「前駆体（ａ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）」が言及されている場合、複数のこのような前駆体が含まれ、「その層（ｔｈｅ ｌａｙｅｒ）」が言及されている場合、当業者に周知の１つ以上の構成要素及び均等物への言及が含まれ、他についても同様のことが当てはまる。
また、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ（ｓ））」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ（ｓ））」、「含有している（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ（ｓ））」、及び「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という単語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用されている場合、記載された特徴、整数、構成要素、又は工程の存在を特定することを意図しているが、１つ以上の他の特徴、整数、構成要素、工程、作動、又グループの存在又は追加を排除するものではない。

Claims (20)

  1. エッチング方法であって、
    半導体処理チャンバの基板処理領域内へとハロゲン含有前駆体を流すことであって、前記ハロゲン含有前駆体が約５ｇ／Ｌ以上のガス密度を特徴とする、ハロゲン含有前駆体を流すことと、
    前記基板処理領域内に収容された基板と前記ハロゲン含有前駆体とを接触させることであって、前記基板がアルミニウム含有材料の露出領域を画定し、前記接触によってハロゲン化アルミニウム材料が生成される、基板と前記ハロゲン含有前駆体とを接触させることと、
    エッチャント前駆体を前記基板処理領域内へと流すことと、
    前記ハロゲン化アルミニウム材料と前記エッチャント前駆体とを接触させることと、
    前記ハロゲン化アルミニウム材料を除去することと、
    を含む、エッチング方法。
  2. 前記ハロゲン含有前駆体が遷移金属を含み、前記エッチャント前駆体が塩素含有前駆体を含む、請求項１に記載のエッチング方法。
  3. 前記ハロゲン含有前駆体が、タングステン又はニオブを含む、請求項２に記載のエッチング方法。
  4. 前記アルミニウム含有材料が酸化アルミニウムを含む、請求項１に記載のエッチング方法。
  5. 前記エッチング方法が、プラズマフリーのエッチングプロセスを含む、請求項１に記載のエッチング方法。
  6. 前記エッチング方法が、約３００℃以上の温度で実行される、請求項１に記載のエッチング方法。
  7. 前記エッチング方法が、約０．１Ｔｏｒｒ以上の圧力で実行される、請求項１に記載のエッチング方法。
  8. 前記エッチング方法が、約５０Ｔｏｒｒ以下の圧力で実行される、請求項７に記載のエッチング方法。
  9. 前記ハロゲン含有前駆体を流す前に行われる前処理をさらに含み、前記前処理が、前記基板と、酸素、水素、又は窒素のうちの１つ以上を含むプラズマと、を接触させることを含む、請求項１に記載のエッチング方法。
  10. 前記エッチング方法の後に行われる後処理をさらに含み、前記後処理が、前記基板と、酸素、水素、又は窒素のうちの１つ以上を含むプラズマと、を接触させることを含む、請求項１に記載のエッチング方法。
  11. エッチング方法であって、
    酸素、水素、又は窒素のうちの１つ以上を含む処理前駆体のプラズマを形成して、処理プラズマ放出物を発生させることと、
    半導体処理チャンバの基板処理領域内へと前記処理プラズマ放出物を流すことと、
    前記基板処理領域内に収容された基板と前記処理プラズマ放出物と接触させることであって、前記基板がアルミニウム含有材料の露出領域を画定し、前記処理プラズマ放出物が、前記アルミニウム含有材料の表面から残留物を除去するよう構成される、基板と前記処理プラズマ放出物と接触させることと、
    前記半導体処理チャンバの前記基板処理領域内へと第１のハロゲン含有材料を流すことと、
    前記基板と前記第１のハロゲン含有材料とを接触させることと、
    前記半導体処理チャンバの前記基板処理領域内へと第２のハロゲン含有前駆体を流すことと、
    前記アルミニウム含有材料を除去することと、
    を含む、エッチング方法
  12. 前記第１のハロゲン含有材料が、タングステン又はニオブ又はフッ素含有前駆体のプラズマ放出物を含み、前記第２のハロゲン含有前駆体が三塩化ホウ素を含む、請求項１１に記載のエッチング方法。
  13. 前記第１のハロゲン含有材料を流す前に前記プラズマの形成を停止することをさらに含む、請求項１１に記載のエッチング方法。
  14. 前記エッチング方法が、約３００℃以上の温度で実行される、請求項１１に記載のエッチング方法。
  15. 前記エッチング方法が、約０．１Ｔｏｒｒ以上の圧力で実行される、請求項１１に記載のエッチング方法。
  16. 前記エッチング方法の後に行われる後処理をさらに含み、前記後処理が、前記基板と、酸素、水素、又は窒素のうちの１つ以上を含むプラズマと、を接触させることを含む、請求項１１に記載のエッチング方法。
  17. エッチング方法であって、
    半導体処理チャンバの基板処理領域内へとフッ素含有前駆体を流すことであって、前記フッ素含有前駆体が約５ｇ／Ｌ以上のガス密度を特徴とする、フッ素含有前駆体を流すことと、
    前記基板処理領域内に収容された基板と前記フッ素含有前駆体とを接触させることであって、前記基板がアルミニウム含有材料の露出領域を画定する、基板と前記フッ素含有前駆体とを接触させることと、
    前記半導体処理チャンバの前記基板処理領域内へと塩素含有前駆体を流すことと、
    前記基板と前記塩素含有前駆体とを接触させることと、
    前記アルミニウム含有材料を除去することと、
    酸素、水素、又は窒素のうちの１つ以上を含む処理前駆体のプラズマを形成して、処理プラズマ放出物を発生させることと、
    前記基板と前記プラズマ放出物とを接触させることと、
    を含む、エッチング方法。
  18. 前記フッ素含有前駆体がタングステン又はニオブを含み、前記塩素含有前駆体がホウ素を含む、請求項１７に記載のエッチング方法。
  19. 前記処理プラズマ放出物が、前記基板又は前記半導体処理チャンバのうちの１つ以上から残留タングステン又はニオブを除去するよう構成される、請求項１８に記載のエッチング方法。
  20. 前記エッチング方法が、約３００℃以上の温度で、かつ約０．１Ｔｏｒｒ以上の圧力で実行される、請求項１７に記載のエッチング方法。
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