TW202321513A - 使用含矽氫氟烴之蝕刻方法 - Google Patents

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Abstract

採用含有具有以下通式的化合物的蝕刻氣體混合物的電漿乾式蝕刻方法： C xH yF zSi n(I) 其中1 ≤ x ≤ 6，1 ≤ y ≤ 9，1 ≤ z ≤ 15，n = 1或2。在一些實施方式中，該化合物含有一個或多個甲基以及至少一個附接至Si原子的甲基。該等方法包括HAR乾式蝕刻製程、選擇性乾式蝕刻製程和循環選擇性乾式蝕刻製程。

Description

使用含矽氫氟烴之蝕刻方法
相關申請的交叉引用
本申請要求於2021年10月18日提交的美國臨時申請案號63/256698的提交日期的權益，將其傳授內容藉由援引併入本文。
本發明關於用於對蝕刻膜諸如含矽膜、含金屬膜和有機膜進行乾式蝕刻之方法，特別關於用於採用包含具有以下通式的含Si氫氟烴化合物的蝕刻氣體混合物對蝕刻膜進行乾式蝕刻的乾式蝕刻方法、選擇性乾式蝕刻方法和循環選擇性乾式蝕刻方法： C xH yF zSi n(I) 其中1 ≤ x ≤ 6，1 ≤ y ≤ 9，1 ≤ z ≤ 15，n = 1或2。在一些實施方式中，該含Si氫氟烴含有至少一個甲基或包含至少一個附接至Si原子的甲基。
最近，在高縱橫比結構（孔洞、柱等）的形成過程中，控制輪廓（控制形狀、減少缺陷和對結構的損壞等）和蝕刻速度成為製造新的半導體器件（3D NAND和DRAM記憶體、BEOL中的低k電介質）的重大挑戰。該等器件，其係基於厚的氧化矽疊層和/或氮化矽和氧化矽的交替層，需要以快速的蝕刻速率進行蝕刻並保持確定的輪廓（沒有蝕刻終止、彎曲、扭曲、或其他圖案變形）。
需要在同一製程中相對於彼此以高選擇性對各種含Si化合物進行選擇性蝕刻以進行高級圖案化。最較佳的是所謂的「無限選擇性」方案，其中非蝕刻材料不被蝕刻，或者當蝕刻目標材料在蝕刻製程過程中被有效移除時，一些聚合物沈積在其頂部。這種製程的主要缺點係聚合物在非蝕刻材料上的沈積，以及隨著製程時間的增加，聚合物厚度的發展。在高級圖案化的情況下，加工後的厚聚合物膜的存在將需要額外的清潔步驟，這可能導致襯底上的膜的無意改變或損壞該等膜，進一步限制了某些具有無限選擇性的蝕刻製程的適用性。本發明提供了一種新的循環蝕刻製程，其利用含Si化學品實現蝕刻的無限選擇性，同時不會在非蝕刻材料或腔室壁頂部生長出厚的聚合物膜。在本揭露中，我們證明了在循環蝕刻的至少一個步驟中向製程氣體混合物中添加含Si氫氟烴允許藉由在非蝕刻材料上生長聚合物來提高選擇性，此時在循環蝕刻的另一個步驟過程中使用具有低選擇性的蝕刻製程允許有效控制沈積的聚合物的厚度。特別地，證明了當循環蝕刻後在非蝕刻材料的表面上形成聚合物薄膜或薄介面層時，可以相對於其他測試材料以高選擇性蝕刻Si 3N 4（或SiO 2）。
使用蝕刻氣體的電漿蝕刻方法係用於在襯底上生產半導體器件的關鍵製程。蝕刻允許從襯底的表面移除材料，此外，在特別情況下，可以使用乾式蝕刻製程相對於其他材料選擇性地移除一種材料，這允許在襯底的表面上形成精細圖案。在工件或襯底上的各種薄膜的圖案化允許形成半導體器件的元件（例如電晶體和電容器、互連件、信號線和絕緣層）。常用於製造半導體器件的薄膜的實例係含矽化合物（例如多晶體矽、氧化矽或氮化物）、有機膜（具有碳作為主要組分）、金屬、金屬氧化物或氮化物。對於具有最先進技術節點的先前技術的半導體器件，需要在奈米或數十奈米尺度的數量級上圖案化。
由於半導體器件前端的圖案尺寸極小且結構複雜，需要蝕刻製程對非蝕刻目標的材料具有極高的選擇性。此種製程的實例係所謂的「多色蝕刻」或「低對比度蝕刻」，其中在蝕刻製程過程中暴露含有由若干種材料組成的多線層的襯底並且只有多線層的一種或若干種材料作為目標被蝕刻。多色蝕刻和類似的選擇性蝕刻製程對於前段（front end of line）製程的有源元件、互連件、自對準圖案化（例如用於光刻的自對準多重圖案化和自對準接觸孔洞蝕刻）和襯底上的其他精細結構的形成至關重要；因此，選擇性差和與選擇性差有關的蝕刻缺陷可能導致生產的半導體器件的性能下降或甚至功能受損。
為了解決多色蝕刻製程中的選擇性蝕刻的問題，已經開發了各種蝕刻製程（例如電漿蝕刻、原子層蝕刻、熱蝕刻和濕式蝕刻）和化學品（例如氟烴、含Cl蝕刻劑或含Br蝕刻劑）。
Koyagura等人（Chemical Etching Treatment of Polydimethylsiloxane for Smoothing Microchannel Surface [用於平滑微通道表面的聚二甲基矽氧烷的化學蝕刻處理], Journal of Photopolymer Science and Technology [光聚合物科學與技術雜誌] 第33卷, 第5期 (2020) 485 490）揭露了濕式蝕刻製程，其中含Si氟烴（C 4H 9F 3Si）作為副產物出現在蝕刻混合物中。Lim等人的US 2021/0054286揭露了一種濕式蝕刻方法，其中含Si氫氟烴被用作溶劑的一部分。America的US 2005/0263901揭露了一種在沈積製程過程中使用向製程氣體混合物中添加含Si氫氟烴對材料層進行改性之方法。Butterbaugh等人的US6107166揭露了一種基於使用HF作為主蝕刻劑的鹼金屬和鹼土金屬之蝕刻方法，當含Si氫氟烴可用作主蝕刻劑的添加物時。Ishikawa等人的US 2021/0193477揭露了在循環蝕刻製程過程中使用含Si化合物作為用於沈積鈍化層的製程氣體。Uenveren等人的WO 2009/019219揭露了使用氫氟烴的用於自對準接點的SiO 2之蝕刻方法。雖然列出了若干種含Si氫氟烴（即CH 2F 6Si 2、C 3H 4F 6Si、C 3H 7F 3Si、C 3H 4F 6Si），但該等含Si氫氟烴沒有附接至矽原子的甲基，並且沒有揭露任何支持性蝕刻實例。Eppler等人US 2003/0232504揭露了一種在電介質層中蝕刻開口的製程，其中蝕刻劑氣體包括氟烴氣體（C xF yH z，其中x ＞ = 1，y ＞ = 1，並且z ＞ = 0），以及含矽烷的氣體、氫氣或烴氣體（C xH y，其中x ＞ = 1並且y ＞ = 4）。
含有若干個由各種材料組成的薄膜的襯底的圖案化係生產半導體器件的關鍵製程。在襯底的圖案化過程中，一些蝕刻目標材料可以完全或部分地從襯底上移除，導致形成精細的圖案，這允許在形成薄膜並圖案化的若干次重複之後形成半導體器件的元件（例如電晶體和電容器、互連件、信號線和絕緣層）。通常，在襯底的圖案化過程中，各種蝕刻製程被用於移除蝕刻目標材料或蝕刻目標材料的一部分。如果希望部分移除目標材料（材料的一部分作為目標被蝕刻並且襯底上存在的材料的另一部分在蝕刻製程之後應保留），典型地使用在非蝕刻膜頂部的保護膜（例如硬掩膜）。考慮到現代半導體器件中圖案的特徵尺寸極小，可以注意到硬掩膜應具有與在蝕刻目標層上形成的圖案相比相同數量級的臨界尺寸（例如孔洞開口的直徑、溝槽的寬度）的圖案。這導致有必要在硬掩膜材料中形成具有與蝕刻目標材料上的所得圖案相同特徵尺寸的圖案，同時在掩膜的圖案化過程中保持蝕刻製程對其他材料的高選擇性以避免蝕刻目標膜和非蝕刻膜的損壞和不想要的改變。另一方面，有些圖案化製程需要長的時間，諸如3D NAND通道和DRAM電容器的高縱橫比蝕刻。製程的長持續時間需要使用更厚的硬掩膜和抗性掩膜材料。使用厚的掩膜導致掩膜上的圖案的縱橫比增加並在圖案化製程過程中帶來額外的挑戰。典型地，厚的非晶碳、非晶矽、或摻雜的非晶碳或非晶矽被作為硬掩膜用於高縱橫比蝕刻製程。因此，有必要擁有以下蝕刻製程，其能夠以合適的蝕刻速率移除掩膜材料並且對襯底上存在的其他材料具有高選擇性以避免除硬掩膜以外的膜的損壞，從而形成半導體器件。
半導體器件的進一步發展需要更複雜的薄膜形成和圖案化製程，以便不斷縮小元件，諸如電晶體、信號和電源線。有必要縮小半導體器件的元件的特徵尺寸以改進最終器件的性能、效率和尺寸，並且過去幾十年來特徵尺寸的急劇減小對製造製程提出了極其嚴格的要求。除了減小特徵尺寸外，所用材料的組合明顯增加帶來了新的製造挑戰。即使有一些公認的用於使用常見的氣體混合物（諸如氟烴或氫氟烴氣體，含Cl或Br的化合物）例如相對於Si 3N 4選擇性地對SiO 2進行選擇性蝕刻的製程，但由於新的半導體器件越來越複雜以及在多色蝕刻製程中需要增加材料的數量，以及有可能相對於其他材料對該等材料中的每一種進行高選擇性蝕刻，因此仍有很大的改進空間。
揭露了一種用於在襯底中形成孔之蝕刻方法，該方法包括： 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底包括沈積在其上的含矽膜和沈積在該含矽膜上的圖案化掩膜層； 將含有含Si氫氟烴的蒸氣的蝕刻氣體引入該反應器中； 將該蝕刻氣體轉變為電漿；以及 允許在該電漿與該含矽膜之間進行蝕刻反應，使得該含矽膜相對於該圖案化掩膜層被蝕刻，從而形成該孔。所揭露之蝕刻方法可以包括以下方面中的一個或多個： •   該蝕刻氣體含有選自CF 4、C 2F 6、C 3F 6、C 4F 6、C 4F 8、C 5F 8、C 5F 10、C 6F 12、C 7F 14、C 8F 16、CH 2F 2、CH 3F、CHF 3、C 2H 5F、C 3H 7F、C 5HF 7、C 3H 2F 6、C 3H 4F 2、C 3H 2F 4、C 4H 2F 6或C 4H 3F 7中的一種或多種的氟烴或氫氟烴的蒸氣； •   該蝕刻氣體含有選自C 4F 6、C 4F 8和CH 2F 2中的一種或多種的氟烴或氫氟烴的蒸氣； •   該蝕刻氣體含有選自O 2、O 3、CO、CO 2、SO、SO 2、FNO、NO、N 2O、NO 2、H 2O、COS或其組合的氧化氣體； •   該蝕刻氣體含有選自He、Ar、Xe、Kr或Ne的惰性氣體； •   該蝕刻氣體含有選自H 2、SF 6、NF 3、N 2、NH 3、Cl 2、BCl 3、BF 3、Br 2、F 2、HBr、HCl或其組合的另外的氣體； •   該含Si氫氟烴具有通式C xH yF zSi n，其中1 ≤ x ≤ 6，1 ≤ y ≤ 9，1 ≤ z ≤ 15，n = 1或2； •   該含Si氫氟烴含有至少一個甲基； •   該含Si氫氟烴包含至少一個附接至Si原子的甲基； •   該含Si氫氟烴係甲基-矽基-氫氟烴； •   該含Si氫氟烴選自具有至少一個附接至Si原子的甲基的CH 4F 2Si、CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 3H 9FSi、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si、C 4H 10F 4Si 2、C 2H 6F 4Si 2、C 3H 9F 3Si 2、C 6H 9F 7Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴選自CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係CH 3F 3Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 2H 6F 2Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 4H 9F 3Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 5H 9F 5Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴不含甲基； •   該含Si氫氟烴含有甲基但不含附接至Si元素的甲基； •   該沒有甲基或沒有附接至Si元素的甲基的含Si氫氟烴選自CHF 3Si、CH 2F 2Si、CH 3FSi、CHF 5Si、CH 2F 4Si、C 2HF 7Si、C 2H 2F 6Si、C 2H 3F 5Si、C 2H 4F 4Si、C 2H 4F 2Si、C 2H 3F 3Si、C 2H 2F 4Si、C 2HF 5Si、C 3H 4F 6Si、C 3HF 9Si、C 3HF 7Si、C 3H 3F 5Si、C 3H 4F 4Si、C 3H 5F 3Si、C 4H 5F 7Si、C 4H 3F 9Si、C 4H 2F 10Si、C 4HF 11Si、C 5H 8F 6Si、C 5H 7F 7Si、C 6HF 15Si、C 6H 4F 12Si、C 6H 7F 9Si、CH 5FSi 2、CH 3F 3Si 2、CH 2F 6Si 2、C 2H 7F 3Si 2、C 2H 9FSi 2、C 2H 4F 6Si 2、C 2HF 7Si 2、C 2H 2F 6Si 2、C 2H 3F 5Si 2、C 2H 4F 4Si 2、C 3H 4F 8Si 2、C 3H 6F 4Si 2、C 4H 10F 4Si 2、C 4H 6F 6Si 2、C 4H 11FSi 2、或C 4H 8F 2Si 2； •   該含矽膜包括一層Si aO bH cC dN e，其中 a ＞ 0，b、c、d和e ≥ 0，選自氧化矽、氮化矽、晶體Si、多晶矽、多晶體矽、非晶矽、低 kSiCOH、SiOCN、SiC、SiON、或一層交替的氧化矽和氮化矽（ONON）層或交替的氧化矽和多晶矽（OPOP）層； •   該含矽膜視需要含有摻雜劑諸如B、C、P、As、Ga、In、Sn、Sb、Bi和/或Ge、及其組合； •   該含矽膜視需要含有摻雜劑諸如B、C、P、As、Ga、In、Sn、Sb、Bi和/或Ge、及其組合；以及 •   在該襯底中形成的該孔具有在大約1 : 1與大約500 : 1之間的縱橫比。
還揭露了一種用於在襯底中形成孔之蝕刻方法，該方法包括： 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有沈積在其上的含矽膜和沈積在該含矽膜上的圖案化掩膜層； 將含有C 5H 9F 5Si的蝕刻氣體引入該反應器中； 將該蝕刻氣體轉變為電漿；以及 允許在該電漿與該含矽膜之間進行蝕刻反應，使得該含矽膜相對於該圖案化掩膜層被蝕刻，形成該孔。
還揭露了一種用於在襯底中形成孔之蝕刻方法，該方法包括： 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有沈積在其上的含矽膜和沈積在該含矽膜上的圖案化掩膜層； 將含有C 4H 9F 3Si的蝕刻氣體引入該反應器中； 將該蝕刻氣體轉變為電漿；以及 允許在該電漿與該含矽膜之間進行蝕刻反應，使得該含矽膜相對於該圖案化掩膜層被蝕刻，形成該孔。
還揭露了一種用於在襯底中形成孔之蝕刻方法，該方法包括： 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有沈積在其上的含矽膜和沈積在該含矽膜上的圖案化掩膜層； 將含有C 2H 6F 2Si的蝕刻氣體引入該反應器中； 將該蝕刻氣體轉變為電漿；以及 允許在該電漿與該含矽膜之間進行蝕刻反應，使得該含矽膜相對於該圖案化掩膜層被蝕刻，形成該孔。
還揭露了一種用於在襯底中形成孔之蝕刻方法，該方法包括： 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有沈積在其上的含矽膜和沈積在該含矽膜上的圖案化掩膜層； 將含有CH 3F 3Si的蝕刻氣體引入該反應器中； 將該蝕刻氣體轉變為電漿；以及 允許在該電漿與該含矽膜之間進行蝕刻反應，使得該含矽膜相對於該圖案化掩膜層被蝕刻，形成該孔。
還揭露了一種適合用於半導體蝕刻反應的蝕刻氣體組成物，該蝕刻氣體組成物包含： 第一蝕刻劑蒸氣，其係含Si氫氟烴，選自式C xH yF zSi n，其中1 ≤ x ≤ 6，1 ≤ y ≤ 9，1 ≤ z ≤ 15，n = 1或2。所揭露之蝕刻方法可以包括以下方面中的一個或多個： •   該含Si氫氟烴包含至少一個甲基； •   該含Si氫氟烴包含至少一個附接至Si原子的甲基； •   該含Si氫氟烴選自具有至少一個附接至Si原子的甲基的CH 4F 2Si、CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 3H 9FSi、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si、C 4H 10F 4Si 2、C 2H 6F 4Si 2、C 3H 9F 3Si 2、C 6H 9F 7Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴含有至少一個甲基； •   該含Si氫氟烴包含至少一個附接至Si原子的甲基； •   該含Si氫氟烴係甲基-矽基-氫氟烴； •   該含Si氫氟烴選自具有至少一個附接至Si原子的甲基的CH 4F 2Si、CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 3H 9FSi、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si、C 4H 10F 4Si 2、C 2H 6F 4Si 2、C 3H 9F 3Si 2、C 6H 9F 7Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴選自CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係CH 3F 3Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 2H 6F 2Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 4H 9F 3Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 5H 9F 5Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴不含甲基； •   該含Si氫氟烴含有甲基但不含附接至Si元素的甲基； •   該沒有甲基或沒有附接至Si元素的甲基的含Si氫氟烴選自CHF 3Si、CH 2F 2Si、CH 3FSi、CHF 5Si、CH 2F 4Si、C 2HF 7Si、C 2H 2F 6Si、C 2H 3F 5Si、C 2H 4F 4Si、C 2H 4F 2Si、C 2H 3F 3Si、C 2H 2F 4Si、C 2HF 5Si、C 3H 4F 6Si、C 3HF 9Si、C 3HF 7Si、C 3H 3F 5Si、C 3H 4F 4Si、C 3H 5F 3Si、C 4H 5F 7Si、C 4H 3F 9Si、C 4H 2F 10Si、C 4HF 11Si、C 5H 8F 6Si、C 5H 7F 7Si、C 6HF 15Si、C 6H 4F 12Si、C 6H 7F 9Si、CH 5FSi 2、CH 3F 3Si 2、CH 2F 6Si 2、C 2H 7F 3Si 2、C 2H 9FSi 2、C 2H 4F 6Si 2、C 2HF 7Si 2、C 2H 2F 6Si 2、C 2H 3F 5Si 2、C 2H 4F 4Si 2、C 3H 4F 8Si 2、C 3H 6F 4Si 2、C 4H 10F 4Si 2、C 4H 6F 6Si 2、C 4H 11FSi 2、或C 4H 8F 2Si 2； •   進一步包含選自氫氟烴或氟烴的第二蝕刻劑蒸氣； •   該氫氟烴或氟烴選自CF 4、C 2F 6、C 3F 6、C 4F 6、C 4F 8、C 5F 8、C 5F 10、C 6F 12、C 7F 14、C 8F 16、CH 2F 2、CH 3F、CHF 3、C 2H 5F、C 3H 7F、C 5HF 7、C 3H 2F 6、C 3H 4F 2、C 3H 2F 4、C 4H 2F 6或C 4H 3F 7； •   進一步包含選自O 2、O 3、CO、CO 2、SO、SO 2、FNO、NO、N 2O、NO 2、H 2O或COS的氧化氣體； •   進一步包含選自He、Ar、Xe、Kr或Ne的惰性氣體； •   進一步包含選自H 2、SF 6、NF 3、N 2、NH 3、Cl 2、BCl 3、BF 3、Br 2、F 2、HBr、HCl或其組合的另外的氣體； •   該第一蝕刻氣體的純度大於95% v/v； •   該第一蝕刻氣體的純度大於99.99% v/v； •   該第一蝕刻氣體的沸點在大約-50°C至250°C之間；以及 •   該蝕刻氣體組成物在半導體蝕刻製程中之用途。
還揭露了一種用於在襯底中形成結構的選擇性蝕刻方法，該選擇性方法包括： 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有含有蝕刻膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； 將含Si氫氟烴的蒸氣引入該反應器中； 點燃電漿以產生經活化的含Si氫氟烴；以及 允許在該經活化的含Si氫氟烴與該含矽膜之間進行蝕刻反應，使得該含矽膜相對於該至少一種非蝕刻膜被選擇性地蝕刻，形成該結構。所揭露之蝕刻方法可以包括以下方面中的一個或多個： •   進一步包括將選自CF 4、C 2F 6、C 3F 6、C 4F 6、C 4F 8、C 5F 8、C 5F 10、C 6F 12、C 7F 14、C 8F 16、CH 2F 2、CH 3F、CHF 3、C 2H 5F、C 3H 7F、C 5HF 7、C 3H 2F 6、C 3H 4F 2、C 3H 2F 4、C 4H 2F 6或C 4H 3F 7的氟烴或氫氟烴引入該反應器中； •   進一步包括將選自O 2、O 3、CO、CO 2、SO、SO 2、FNO、NO、N 2O、NO 2、H 2O或COS的氧化氣體引入該反應器中； •   進一步包括將選自He、Ar、Xe、Kr或Ne的惰性氣體引入該反應器中； •   進一步包括將另外的氣體引入反應腔室中，其中該另外的氣體選自H 2、SF 6、NF 3、N 2、NH 3、Cl 2、BCl 3、BF 3、Br 2、F 2、HBr、HCl或其組合； •   該含Si氫氟烴具有通式C xH yF zSi n，1 ≤ x ≤ 6，1 ≤ y ≤ 9，1 ≤ z ≤ 15，n = 1或2； •   該含Si氫氟烴含有至少一個甲基； •   該含Si氫氟烴包含至少一個附接至Si原子的甲基； •   該含Si氫氟烴係甲基-矽基-氫氟烴； •   該含Si氫氟烴選自具有至少一個附接至Si原子的甲基的CH 4F 2Si、CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 3H 9FSi、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si、C 4H 10F 4Si 2、C 2H 6F 4Si 2、C 3H 9F 3Si 2、C 6H 9F 7Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴選自CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係CH 3F 3Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 2H 6F 2Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 4H 9F 3Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 5H 9F 5Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴不含甲基； •   該含Si氫氟烴含有甲基但不含附接至Si元素的甲基； •   該沒有甲基或沒有附接至Si元素的甲基的含Si氫氟烴選自CHF 3Si、CH 2F 2Si、CH 3FSi、CHF 5Si、CH 2F 4Si、C 2HF 7Si、C 2H 2F 6Si、C 2H 3F 5Si、C 2H 4F 4Si、C 2H 4F 2Si、C 2H 3F 3Si、C 2H 2F 4Si、C 2HF 5Si、C 3H 4F 6Si、C 3HF 9Si、C 3HF 7Si、C 3H 3F 5Si、C 3H 4F 4Si、C 3H 5F 3Si、C 4H 5F 7Si、C 4H 3F 9Si、C 4H 2F 10Si、C 4HF 11Si、C 5H 8F 6Si、C 5H 7F 7Si、C 6HF 15Si、C 6H 4F 12Si、C 6H 7F 9Si、CH 5FSi 2、CH 3F 3Si 2、CH 2F 6Si 2、C 2H 7F 3Si 2、C 2H 9FSi 2、C 2H 4F 6Si 2、C 2HF 7Si 2、C 2H 2F 6Si 2、C 2H 3F 5Si 2、C 2H 4F 4Si 2、C 3H 4F 8Si 2、C 3H 6F 4Si 2、C 4H 10F 4Si 2、C 4H 6F 6Si 2、C 4H 11FSi 2、或C 4H 8F 2Si 2； •   該圖案係在該襯底上的2D圖案或3D圖案； •   該含Si膜相對於該至少一種非蝕刻膜的選擇性大於5； •   該含Si膜相對於該至少一種非蝕刻膜的選擇性大於10； •   該含Si膜相對於該至少一種非蝕刻膜的選擇性係無窮大； •   含矽膜包括一層Si aO bH cC dN e，其中 a ＞ 0，b、c、d和e ≥ 0，選自氧化矽、氮化矽、晶體Si、多晶矽、多晶體矽、非晶矽、低 kSiCOH、SiOCN、SiC、SiON、或一層交替的氧化矽和氮化矽（ONON）層或交替的氧化矽和多晶矽（OPOP）層；以及 •   該等非蝕刻膜選自不同於待蝕刻的該含Si膜的含Si膜、有機膜、或含金屬膜。
還揭露了一種用於在襯底中形成結構的選擇性蝕刻方法，該選擇性方法包括 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有含有蝕刻膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； 將C 4H 9F 3Si的蒸氣引入該反應器中； 點燃電漿以產生經活化的C 4H 9F 3Si；以及 允許在該經活化的C 4H 9F 3Si與該含矽膜之間進行蝕刻反應，使得該含矽膜相對於該至少一種非蝕刻膜被選擇性地蝕刻，形成該結構。所揭露之蝕刻方法可以包括以下方面中的一個或多個：
還揭露了一種用於在襯底中形成結構的選擇性蝕刻方法，該選擇性方法包括 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有含有蝕刻膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； 將C 5H 9F 5Si的蒸氣引入該反應器中； 點燃電漿以產生經活化的C 5H 9F 5Si；以及 允許在該經活化的C 5H 9F 5Si與該含矽膜之間進行蝕刻反應，使得該含矽膜相對於該至少一種非蝕刻膜被選擇性地蝕刻，形成該結構。
還揭露了一種用於在襯底中形成結構的選擇性蝕刻方法，該選擇性方法包括 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有含有蝕刻膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； 將CH 3F 3Si的蒸氣引入該反應器中； 點燃電漿以產生經活化的CH 3F 3Si；以及 允許在該經活化的CH 3F 3Si與該含矽膜之間進行蝕刻反應，使得該含矽膜相對於該至少一種非蝕刻膜被選擇性地蝕刻，形成該結構。
還揭露了一種用於在襯底中形成結構的選擇性蝕刻方法，該選擇性方法包括 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有含有蝕刻膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； 將C 2H 6F 2Si的蒸氣引入該反應器中； 點燃電漿以產生經活化的C 2H 6F 2Si；以及 允許在該經活化的C 2H 6F 2Si與該含矽膜之間進行蝕刻反應，使得該含矽膜相對於該至少一種非蝕刻膜被選擇性地蝕刻，形成該結構。
還揭露了一種用於在襯底中形成結構的選擇性蝕刻方法，該選擇性蝕刻方法包括： 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有含有蝕刻膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； 將含有含Si氫氟烴的蒸氣和氧化氣體的蝕刻氣體引入該反應器中； 點燃電漿以產生經活化的蝕刻氣體；以及 允許在該經活化的蝕刻氣體與該蝕刻膜之間進行蝕刻反應，使得該蝕刻膜相對於該至少非蝕刻膜被選擇性地蝕刻，形成該結構。所揭露之蝕刻方法可以包括以下方面中的一個或多個： •   該氧化氣體選自O 2、O 3、CO、CO 2、SO、SO 2、FNO、NO、N 2O、NO 2、H 2O或COS； •   該蝕刻氣體包含選自He、Ar、Xe、Kr或Ne的惰性氣體； •   該含Si氫氟烴具有通式C xH yF zSi n，1 ≤ x ≤ 6，1 ≤ y ≤ 9，1 ≤ z ≤ 15，n = 1或2； •   該含Si氫氟烴含有至少一個甲基； •   該含Si氫氟烴包含至少一個附接至Si原子的甲基； •   該含Si氫氟烴係甲基-矽基-氫氟烴； •   該含Si氫氟烴選自具有至少一個附接至Si原子的甲基的CH 4F 2Si、CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 3H 9FSi、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si、C 4H 10F 4Si 2、C 2H 6F 4Si 2、C 3H 9F 3Si 2、C 6H 9F 7Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴選自CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係CH 3F 3Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 2H 6F 2Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 4H 9F 3Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 5H 9F 5Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴不含甲基； •   該含Si氫氟烴含有甲基但不含附接至Si元素的甲基； •   該沒有甲基或沒有附接至Si元素的甲基的含Si氫氟烴選自CHF 3Si、CH 2F 2Si、CH 3FSi、CHF 5Si、CH 2F 4Si、C 2HF 7Si、C 2H 2F 6Si、C 2H 3F 5Si、C 2H 4F 4Si、C 2H 4F 2Si、C 2H 3F 3Si、C 2H 2F 4Si、C 2HF 5Si、C 3H 4F 6Si、C 3HF 9Si、C 3HF 7Si、C 3H 3F 5Si、C 3H 4F 4Si、C 3H 5F 3Si、C 4H 5F 7Si、C 4H 3F 9Si、C 4H 2F 10Si、C 4HF 11Si、C 5H 8F 6Si、C 5H 7F 7Si、C 6HF 15Si、C 6H 4F 12Si、C 6H 7F 9Si、CH 5FSi 2、CH 3F 3Si 2、CH 2F 6Si 2、C 2H 7F 3Si 2、C 2H 9FSi 2、C 2H 4F 6Si 2、C 2HF 7Si 2、C 2H 2F 6Si 2、C 2H 3F 5Si 2、C 2H 4F 4Si 2、C 3H 4F 8Si 2、C 3H 6F 4Si 2、C 4H 10F 4Si 2、C 4H 6F 6Si 2、C 4H 11FSi 2、或C 4H 8F 2Si 2； •   該蝕刻膜係有機膜； •   該有機膜係a-C膜、摻雜的a-C膜、a-Si膜或摻雜的a-Si膜； •   該蝕刻膜係含金屬膜； •   該非蝕刻膜係不同於該蝕刻膜的一種或多種有機膜、不同於該蝕刻膜的一種或多種含金屬膜、或一種或多種含矽膜； •   該含Si膜相對於該至少一種非蝕刻膜的選擇性大於5； •   該含Si膜相對於該至少一種非蝕刻膜的選擇性大於10；以及 •   該含Si膜相對於該至少一種非蝕刻膜的選擇性係無窮大。
還揭露了一種用於在襯底中形成結構的選擇性蝕刻方法，該選擇性蝕刻方法包括： 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有含有蝕刻膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； 將含有CH 3F 3Si的蒸氣和氧化氣體的蝕刻氣體引入該反應器中； 點燃電漿以產生經活化的蝕刻氣體；以及 允許在該經活化的蝕刻氣體與該蝕刻膜之間進行蝕刻反應，使得該蝕刻膜相對於該至少非蝕刻膜被選擇性地蝕刻，形成該結構。
還揭露了一種用於在襯底中形成結構的選擇性蝕刻方法，該選擇性蝕刻方法包括： 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有含有蝕刻膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； 將含有C 2H 6F 2Si的蒸氣和氧化氣體的蝕刻氣體引入該反應器中； 點燃電漿以產生經活化的蝕刻氣體；以及 允許在該經活化的蝕刻氣體與該蝕刻膜之間進行蝕刻反應，使得該蝕刻膜相對於該至少非蝕刻膜被選擇性地蝕刻，形成該結構。
還揭露了一種用於在襯底中形成結構的選擇性蝕刻方法，該選擇性蝕刻方法包括： 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有含有蝕刻膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； 將含有C 4H 9F 3Si的蒸氣和氧化氣體的蝕刻氣體引入該反應器中； 點燃電漿以產生經活化的蝕刻氣體；以及 允許在該經活化的蝕刻氣體與該蝕刻膜之間進行蝕刻反應，使得該蝕刻膜相對於該至少非蝕刻膜被選擇性地蝕刻，形成該結構。
還揭露了一種用於在襯底中形成結構的選擇性蝕刻方法，該選擇性蝕刻方法包括： 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有含有蝕刻膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； 將含有C 5H 9F 5Si的蒸氣和氧化氣體的蝕刻氣體引入該反應器中； 點燃電漿以產生經活化的蝕刻氣體；以及 允許在該經活化的蝕刻氣體與該蝕刻膜之間進行蝕刻反應，使得該蝕刻膜相對於該至少非蝕刻膜被選擇性地蝕刻，形成該結構。
還揭露了一種用於移除膜的循環選擇性蝕刻方法，該方法包括： i)  將含有含Si氫氟烴化合物的蒸氣的第一蝕刻氣體引入含有襯底的反應器中，該襯底具有含有蝕刻膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； ii) 點燃電漿以形成經活化的第一蝕刻氣體； iii)       允許在該經活化的第一蝕刻氣體與該蝕刻膜之間進行蝕刻反應，使得該蝕刻膜相對於該至少一種非蝕刻膜被選擇性地蝕刻並且同時在該至少一種非蝕刻膜上沈積聚合物層； iv) 將第二蝕刻氣體引入該反應器中； v) 點燃電漿以形成經活化的第二蝕刻氣體； vi) 允許在該經活化的第二蝕刻氣體與該蝕刻膜和該聚合物層之間進行蝕刻反應以蝕刻該蝕刻膜和該聚合物層；以及 vii)      重複 i) 至 vi) 直到移除該蝕刻膜。所揭露之蝕刻方法可以包括以下方面中的一個或多個： •   進一步包括在步驟iii) 和 vi) 之後分別用選自N 2、He、Ar、Xe、Kr或Ne的惰性氣體吹掃該反應器，使電漿失活； •   該含Si氫氟烴具有通式C xH yF zSi n，1 ≤ x ≤ 6，1 ≤ y ≤ 9，1 ≤ z ≤ 15，n = 1或2； •   該含Si氫氟烴含有至少一個甲基； •   該含Si氫氟烴包含至少一個附接至Si原子的甲基； •   該含Si氫氟烴係甲基-矽基-氫氟烴； •   該含Si氫氟烴選自具有至少一個附接至Si原子的甲基的CH 4F 2Si、CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 3H 9FSi、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si、C 4H 10F 4Si 2、C 2H 6F 4Si 2、C 3H 9F 3Si 2、C 6H 9F 7Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴選自CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係CH 3F 3Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 2H 6F 2Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 4H 9F 3Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 5H 9F 5Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴不含甲基； •   該含Si氫氟烴含有甲基但不含附接至Si元素的甲基； •   該沒有甲基或沒有附接至Si元素的甲基的含Si氫氟烴選自CHF 3Si、CH 2F 2Si、CH 3FSi、CHF 5Si、CH 2F 4Si、C 2HF 7Si、C 2H 2F 6Si、C 2H 3F 5Si、C 2H 4F 4Si、C 2H 4F 2Si、C 2H 3F 3Si、C 2H 2F 4Si、C 2HF 5Si、C 3H 4F 6Si、C 3HF 9Si、C 3HF 7Si、C 3H 3F 5Si、C 3H 4F 4Si、C 3H 5F 3Si、C 4H 5F 7Si、C 4H 3F 9Si、C 4H 2F 10Si、C 4HF 11Si、C 5H 8F 6Si、C 5H 7F 7Si、C 6HF 15Si、C 6H 4F 12Si、C 6H 7F 9Si、CH 5FSi 2、CH 3F 3Si 2、CH 2F 6Si 2、C 2H 7F 3Si 2、C 2H 9FSi 2、C 2H 4F 6Si 2、C 2HF 7Si 2、C 2H 2F 6Si 2、C 2H 3F 5Si 2、C 2H 4F 4Si 2、C 3H 4F 8Si 2、C 3H 6F 4Si 2、C 4H 10F 4Si 2、C 4H 6F 6Si 2、C 4H 11FSi 2、或C 4H 8F 2Si 2； •   該第一蝕刻氣體包含氫氟烴或氟烴化合物的蒸氣； •   該氟烴或氫氟烴選自CF 4、C 2F 6、C 3F 6、C 4F 6、C 4F 8、C 5F 8、C 5F 10、C 6F 12、C 7F 14、C 8F 16、CH 2F 2、CH 3F、CHF 3、C 2H 5F、C 3H 7F、C 5HF 7、C 3H 2F 6、C 3H 4F 2、C 3H 2F 4、C 4H 2F 6或C 4H 3F 7； •   該第一蝕刻氣體包含選自O 2、O 3、CO、CO 2、SO、SO 2、FNO、NO、N 2O、NO 2、或H 2O、COS的氧化氣體； •   該第一蝕刻氣體包含選自由He、Ar、Xe、Kr或Ne組成之群組的惰性氣體； •   該第一蝕刻氣體包含選自H 2、SF 6、NF 3、N 2、NH 3、Cl 2、BCl 3、BF 3、Br 2、F 2、HBr、HCl或其組合的另外的氣體； •   該第二蝕刻氣體包含氫氟烴或氟烴或其組合的蒸氣； •   該氟烴或氫氟烴選自CF 4、C 2F 6、C 3F 6、C 4F 6、C 4F 8、C 5F 8、C 5F 10、C 6F 12、C 7F 14、C 8F 16、CH 2F 2、CH 3F、CHF 3、C 2H 5F、C 3H 7F、C 5HF 7、C 3H 2F 6、C 3H 4F 2、C 3H 2F 4、C 4H 2F 6或C 4H 3F 7； •   該第二蝕刻氣體包含選自O 2、O 3、CO、CO 2、SO、SO 2、FNO、NO、N 2O、NO 2、或H 2O、COS的氧化氣體； •   該第二蝕刻氣體包含選自由He、Ar、Xe、Kr或Ne組成之群組的惰性氣體； •   該第二蝕刻氣體包含選自H 2、SF 6、NF 3、N 2、NH 3、Cl 2、BCl 3、BF 3、Br 2、F 2、HBr、HCl或其組合的另外的氣體； •   進一步包括： 在步驟vi) 與步驟vii) 之間將第三蝕刻氣體引入該反應器中； 點燃電漿以產生經活化的第三蝕刻氣體；以及 允許在該經活化的第三蝕刻氣體與該蝕刻膜和該聚合物層之間進行蝕刻反應以蝕刻該蝕刻膜和該聚合物層； •   該第三蝕刻氣體與該第二蝕刻氣體相同，但在一個或每個循環中兩者都不具有氣體成分的相同組合； •   該蝕刻膜包括一層Si aO bH cC dN e，其中 a ＞ 0，b、c、d和e ≥ 0，選自氧化矽、氮化矽、晶體Si、多晶矽、多晶體矽、非晶矽、低 kSiCOH、SiOCN、SiC、SiON、或一層交替的氧化矽和氮化矽（ONON）層或交替的氧化矽和多晶矽（OPOP）層；以及 •   該蝕刻膜包括含Si膜、有機膜或含金屬膜。
還揭露了一種用於移除膜的循環選擇性蝕刻方法，該方法包括： i)  將含有C 4H 9F 3Si的蒸氣的第一蝕刻氣體引入含有襯底的反應器中，該襯底具有含有蝕刻膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； ii)    點燃電漿以形成經活化的第一蝕刻氣體； iii)       允許在該經活化的第一蝕刻氣體與該蝕刻膜之間進行蝕刻反應，使得該蝕刻膜相對於該至少一種非蝕刻膜被選擇性地蝕刻並且同時在該至少一種非蝕刻膜上沈積聚合物層； iv)    將第二蝕刻氣體引入該反應器中； v)     點燃電漿以形成經活化的第二蝕刻氣體； vi)    允許在該經活化的第二蝕刻氣體與該蝕刻膜和該聚合物層之間進行蝕刻反應以蝕刻該蝕刻膜和該聚合物層；以及 vii)      重複 i) 至 vi) 直到移除該蝕刻膜。
還揭露了一種用於移除膜的循環選擇性蝕刻方法，該方法包括： i)  將含有C 5H 9F 5Si的蒸氣的第一蝕刻氣體引入含有襯底的反應器中，該襯底具有含有蝕刻膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； ii)    點燃電漿以形成經活化的第一蝕刻氣體； iii)       允許在該經活化的第一蝕刻氣體與該蝕刻膜之間進行蝕刻反應，使得該蝕刻膜相對於該至少一種非蝕刻膜被選擇性地蝕刻並且同時在該至少一種非蝕刻膜上沈積聚合物層； iv)    將第二蝕刻氣體引入該反應器中； v)     點燃電漿以形成經活化的第二蝕刻氣體； vi)    允許在該經活化的第二蝕刻氣體與該蝕刻膜和該聚合物層之間進行蝕刻反應以蝕刻該蝕刻膜和該聚合物層；以及 vii)      重複 i) 至 vi) 直到移除該蝕刻膜。
還揭露了一種用於移除膜的循環選擇性蝕刻方法，該方法包括： i)  將含有CH 3F 3Si的蒸氣的第一蝕刻氣體引入含有襯底的反應器中，該襯底具有含有蝕刻膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； ii)    點燃電漿以形成經活化的第一蝕刻氣體； iii)       允許在該經活化的第一蝕刻氣體與該蝕刻膜之間進行蝕刻反應，使得該蝕刻膜相對於該至少一種非蝕刻膜被選擇性地蝕刻並且同時在該至少一種非蝕刻膜上沈積聚合物層； iv)    將第二蝕刻氣體引入該反應器中； v)     點燃電漿以形成經活化的第二蝕刻氣體； vi)    允許在該經活化的第二蝕刻氣體與該蝕刻膜和該聚合物層之間進行蝕刻反應以蝕刻該蝕刻膜和該聚合物層；以及 vii)      重複 i) 至 vi) 直到移除該蝕刻膜。
還揭露了一種用於移除膜的循環選擇性蝕刻方法，該方法包括： i)  將含有C 2H 6F 2Si的蒸氣的第一蝕刻氣體引入含有襯底的反應器中，該襯底具有含有蝕刻膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； ii)    點燃電漿以形成經活化的第一蝕刻氣體； iii)       允許在該經活化的第一蝕刻氣體與該蝕刻膜之間進行蝕刻反應，使得該蝕刻膜相對於該至少一種非蝕刻膜被選擇性地蝕刻並且同時在該至少一種非蝕刻膜上沈積聚合物層； iv)    將第二蝕刻氣體引入該反應器中； v)     點燃電漿以形成經活化的第二蝕刻氣體； vi)    允許在該經活化的第二蝕刻氣體與該蝕刻膜和該聚合物層之間進行蝕刻反應以蝕刻該蝕刻膜和該聚合物層；以及 vii)      重複 i) 至 vi) 直到移除該蝕刻膜。
還揭露了用於將蝕刻氣體組成物遞送至半導體蝕刻製程的設備，該設備包括： a)  第一蝕刻劑的來源； b) 第二蝕刻劑的來源； c)  至少兩個流體管道，其將來源a) 和 b) 連接至共用流體管道； d) 視需要混合元件，其被適配為混合該第一蝕刻氣體和該第二蝕刻氣體，該混合元件與該共用流體管道流體連接； e)  視需要熱元件，其被適配為調節該第一蝕刻氣體的溫度、該第二蝕刻氣體的溫度及其混合物的溫度； f)  視需要汽化器元件，其與該至少兩個流體管道和/或該共用流體管道中的一個或多個流體連接，被適配為產生該第一蝕刻氣體、該第二蝕刻氣體及其混合物的蒸氣；以及 g) 視需要PLC控制器，其被適配為控制連接至該等元件和該等來源的閥門。所揭露之蝕刻方法可以包括以下方面中的一個或多個： •   該設備被適配為調節該第一蝕刻劑和該第二蝕刻劑的流量，以形成具有基於該第一蝕刻劑和該第二蝕刻劑的化學式的預定比率的該第一蝕刻劑和該第二蝕刻劑的蝕刻氣體組成物； •   包含該第一蝕刻劑的容器，該容器被適配為與用於一個或多個半導體蝕刻製程的裝置連接； •   該設備包括該容器，與用於一個或多個半導體蝕刻製程的裝置可操作地連接； •   該第一蝕刻劑係含Si氫氟烴； •   該含Si氫氟烴具有通式C xH yF zSi n，1 ≤ x ≤ 6，1 ≤ y ≤ 9，1 ≤ z ≤ 15，n = 1或2； •   該含Si氫氟烴含有至少一個甲基； •   該含Si氫氟烴包含至少一個附接至Si原子的甲基； •   該含Si氫氟烴係甲基-矽基-氫氟烴； •   該含Si氫氟烴選自具有至少一個附接至Si原子的甲基的CH 4F 2Si、CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 3H 9FSi、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si、C 4H 10F 4Si 2、C 2H 6F 4Si 2、C 3H 9F 3Si 2、C 6H 9F 7Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴選自CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係CH 3F 3Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 2H 6F 2Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 4H 9F 3Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴係C 5H 9F 5Si或其異構物； •   該含Si氫氟烴不含甲基； •   該含Si氫氟烴含有甲基但不含附接至Si元素的甲基； •   該沒有甲基或沒有附接至Si元素的甲基的含Si氫氟烴選自CHF 3Si、CH 2F 2Si、CH 3FSi、CHF 5Si、CH 2F 4Si、C 2HF 7Si、C 2H 2F 6Si、C 2H 3F 5Si、C 2H 4F 4Si、C 2H 4F 2Si、C 2H 3F 3Si、C 2H 2F 4Si、C 2HF 5Si、C 3H 4F 6Si、C 3HF 9Si、C 3HF 7Si、C 3H 3F 5Si、C 3H 4F 4Si、C 3H 5F 3Si、C 4H 5F 7Si、C 4H 3F 9Si、C 4H 2F 10Si、C 4HF 11Si、C 5H 8F 6Si、C 5H 7F 7Si、C 6HF 15Si、C 6H 4F 12Si、C 6H 7F 9Si、CH 5FSi 2、CH 3F 3Si 2、CH 2F 6Si 2、C 2H 7F 3Si 2、C 2H 9FSi 2、C 2H 4F 6Si 2、C 2HF 7Si 2、C 2H 2F 6Si 2、C 2H 3F 5Si 2、C 2H 4F 4Si 2、C 3H 4F 8Si 2、C 3H 6F 4Si 2、C 4H 10F 4Si 2、C 4H 6F 6Si 2、C 4H 11FSi 2、或C 4H 8F 2Si 2； •   該第二蝕刻劑包含氫氟烴或氟烴或其組合的蒸氣； •   該氟烴或氫氟烴選自CF 4、C 2F 6、C 3F 6、C 4F 6、C 4F 8、C 5F 8、C 5F 10、C 6F 12、C 7F 14、C 8F 16、CH 2F 2、CH 3F、CHF 3、C 2H 5F、C 3H 7F、C 5HF 7、C 3H 2F 6、C 3H 4F 2、C 3H 2F 4、C 4H 2F 6或C 4H 3F 7； •   該第二蝕刻氣體包含選自O 2、O 3、CO、CO 2、SO、SO 2、FNO、NO、N 2O、NO 2、或H 2O、COS的氧化氣體； •   該第二蝕刻氣體包含選自由He、Ar、Xe、Kr或Ne組成之群組的惰性氣體；以及 •   該第二蝕刻氣體包含選自H 2、SF 6、NF 3、N 2、NH 3、Cl 2、BCl 3、BF 3、Br 2、F 2、HBr、HCl或其組合的另外的氣體。 符號和命名法
以下詳細說明和申請專利範圍利用了本領域中通常眾所周知的許多縮寫、符號和術語。
如本文所使用，不定冠詞「一個/一種（a或an）」意指一個/一種或多個/多種。
如本文所使用，在正文或申請專利範圍中的「約（about）」或「大約（around/approximately）」意指所述值的 ± 10%。
如本文所使用，在正文或申請專利範圍中的「室溫」意指從大約20°C至大約25°C。
術語「晶圓」或「圖案化的晶圓」係指在襯底上具有任何存在的膜（包括含矽膜）的疊層並且在所形成的任何存在的膜（包括含矽膜）的疊層上具有圖案化的硬掩膜層以用於圖案蝕刻的晶圓。
術語「襯底」係指在其上進行製程的一種或多種材料。襯底可以是指具有在其上進行蝕刻製程的一種或多種材料的晶圓或圖案化的晶圓。襯底可以是在半導體、光伏、平板或LCD-TFT器件製造中使用的任何合適的晶圓。襯底還可以具有從先前的製造步驟已經沈積在其上的一個或多個不同材料層。例如，晶圓可以包括矽層（例如，晶體的、非晶的、多孔的等）、含矽層（例如，SiO 2、SiN、SiON、SiCOH等）、含金屬層（例如，銅、鈷、釕、鎢、銦、鉑、鈀、鎳、釕、金等）或其組合。此外，襯底可以是平面的或圖案化的。襯底可以是有機圖案化的光阻劑膜。襯底可以包括在MEMS、3D NAND、MIM、DRAM或FeRam器件應用中用作介電材料的氧化物的層（例如，ZrO 2基材料、HfO 2基材料、TiO 2基材料、稀土氧化物基材料、三元氧化物基材料等）、用作電極的氮化物基膜（例如，TaN、TiN、NbN）、或作為未來代替CMOS系統中的矽的更強競爭者的含金屬或金屬合金基膜（例如，InGaAs、In xO y（x = 0.5至1.5，y = 0.5至1.5）、InSnO（ITO）、InGaZnO（IGZO）、InN、InP、InAs、InSb、In 2S 3或In(OH) 3等）。熟悉該項技術者將認識到，本文所使用的術語「膜」或「層」係指鋪設或散佈在表面上的一定厚度的某種材料並且該表面可為溝槽或線。在整個說明書和申請專利範圍中，晶圓及其上的任何相關層被稱為襯底。
請注意，待蝕刻的膜或層（諸如氧化矽或氮化矽）可以在整個說明書及申請專利範圍中在不提及其適當化學計量（即SiO 2、SiO 3、Si 3N 4）的情況下列舉。層可以包括純（Si）層，諸如晶體Si、多晶矽（p-Si或多晶體Si）、或非晶矽；碳化矽（Si oC p）層，氮化矽（Si kN l）層；氧化矽（Si nO m）層；或其混合物，其中k、l、m、n、o、以及p在從0.1至6的範圍內（包括端點）。例如，氮化矽為Si kN l，其中k和l各自在從0.5至1.5的範圍內。更較佳的是，氮化矽為Si 3N 4。在本文中，以下描述中的SiN可以用於表示含Si kN l的層。例如，氧化矽為Si nO m，其中n在從0.5至1.5範圍內並且m在從1.5至3.5範圍內。較佳的是，氧化矽層係SiO 2。本文中，以下描述中的SiN和SiO分別用於表示含有Si kN l和Si nO m的層。含矽膜還可以是基於氧化矽的介電材料，諸如基於有機物或基於氧化矽的低 k介電材料，諸如應用材料公司（Applied Materials, Inc.）的Black Diamond II或III材料（具有式SiOCH）。可替代地，任何提及的含矽層可為純矽。含矽膜還可以包括Si aO bC cN dH e，其中a、b、c、d、e在從0.1至6範圍內並且b、c、d、e獨立地 ≥ 0。含矽膜還可以包含摻雜劑，諸如B、C、P、As、Ga、In、Sn、Sb、Bi和/或Ge。
術語「圖案蝕刻」或「圖案化的蝕刻」係指蝕刻非平面結構，諸如在圖案化的硬掩膜層下方的含矽膜的疊層。
如本文所使用，術語「蝕刻（etch或etching）」意指使用蝕刻化合物和/或電漿經由離子轟擊、遠端電漿、或蝕刻氣體與襯底之間的化學氣相反應來移除材料，並且是指各向同性蝕刻製程和/或各向異性蝕刻製程。各向同性蝕刻製程涉及蝕刻化合物與襯底之間的化學反應，導致襯底上的部分材料被移除。這種類型的蝕刻製程包括化學乾式蝕刻、氣相化學蝕刻、熱乾式蝕刻等。各向同性蝕刻製程在襯底中產生橫向或水平蝕刻輪廓。各向同性蝕刻製程在襯底中預先形成的孔的側壁上產生凹槽或水平凹槽。各向異性蝕刻製程涉及電漿蝕刻製程（即，乾式蝕刻製程），其中離子轟擊使垂直方向上的化學反應加速，使得沿著掩蔽特徵的邊緣以與襯底成直角形成垂直側壁（Manos和Flamm，Thermal etching an Introduction [熱蝕刻導論]， Academic Press, Inc. [學術出版社公司] 1989 第12-13頁）。電漿蝕刻製程在襯底中產生垂直蝕刻輪廓。電漿蝕刻製程在襯底中產生垂直通孔、孔、溝槽、通道孔洞、閘極溝槽、階梯式接點、電容器孔洞、接觸孔洞、狹縫蝕刻、自對準接點、自對準通孔、超通孔等。
術語「掩膜」係指抵抗蝕刻的層。掩膜層可位於待蝕刻的層的上方。掩膜層還是指硬掩膜層。掩膜層可以是非晶碳（a-C）層、摻雜的a-C層、光阻劑層、減反射層、非晶矽（a-Si）層、有機平坦化層、及其組合。掩膜層還可以是矽層諸如多晶Si，金屬氧化物諸如Ti、Al、Zr、Hf等的氧化物，及其組合。
術語「縱橫比」係指溝槽（或孔）的高度與溝槽的寬度（或孔的直徑）的比率。
本文所使用的術語「高縱橫比」或「HAR」係指縱橫比超過5的值。
本文所使用的術語「高縱橫比蝕刻」或「HAR蝕刻」係指當所形成的垂直孔的縱橫比超過5的值時，藉由所揭露的電漿蝕刻方法在蝕刻目標膜中形成垂直孔洞或孔圖案。
術語「蝕刻終止」係指在待蝕刻的層的下方保護下面的層的層。
術語「器件通道」係指係實際器件的一部分的層，並且對其的任何損壞將影響器件性能。
術語「選擇性」意指一種材料的蝕刻速率與另一種材料的蝕刻速率的比率。術語「選擇性蝕刻（selective etch）」或「選擇性地蝕刻（selectively etch）」意指蝕刻一種材料多於另一種材料，或換言之，在兩種材料之間具有大於或小於1 : 1的蝕刻選擇性。
術語「通孔（via）」、「孔（aperture）」、「溝槽（trench）」、以及「孔洞（hole）」有時可互換使用，並且通常意指層間絕緣體中的開口。
如本文所使用，術語「烴基」係指僅含有碳和氫原子的飽和或不飽和的官能基。如本文所使用，術語「烷基」係指僅含有碳和氫原子的飽和官能基。烷基係一種類型的烴基。另外，術語「烷基」係指直鏈、支鏈或環狀烷基。直鏈烷基的實例包括但不限於甲基、乙基、丙基、丁基等。支鏈烷基的實例包括但不限於三級丁基。環狀烷基的實例包括但不限於環丙基、環戊基、環己基等。
本文所使用的術語「有機膜」係指用有機先質形成的膜，包括非晶碳（a-C）層和非晶矽（a-Si）層。
本文所使用的術語「含Si氫氟烴化合物」係指具有以下通式的化合物： C xH yF zSi n(I) 其中1 ≤ x ≤ 6，1 ≤ y ≤ 9，1 ≤ z ≤ 15，n = 1或2，其中該化合物含有至少一個甲基。在一些實施方式中，在含Si氫氟烴化合物中，至少一個甲基附接至Si原子。在一些實施方式中，在含Si氫氟烴化合物中，至少一個甲基沒有附接至Si原子。
如本文所使用，術語「電漿蝕刻」係指當使用涉及的電漿用於藉由離子轟擊或與電漿或電漿餘輝中形成的反應性物質的相互作用（這導致形成可從襯底上有效移除的揮發性副產物）移除未受掩膜保護的蝕刻目標膜之蝕刻方法。
應注意，在本文中，術語「膜」、「層」和「材料」可以互換使用。應理解的是，膜可以對應於層或材料，或者與層或材料相關，並且層或材料可以是指膜。此外，熟悉該項技術者將認識到，本文所使用的術語「膜」或「層」係指放置或鋪展在表面上的一定厚度的某種材料並且該表面可在從與整個晶圓一樣大至與溝槽或線一樣小的範圍內。
應注意，在本文中，術語「蝕刻化合物」、「蝕刻劑」、「蝕刻氣體（etching gas）」、「蝕刻氣體（etch gas）」和「製程氣體」在蝕刻化合物在室溫和環境壓力下呈氣態時可以互換使用。應理解的是，蝕刻化合物可以對應於蝕刻氣體或蝕刻劑或製程氣體，或者與蝕刻氣體或蝕刻劑或製程氣體相關，並且蝕刻氣體或蝕刻劑或製程氣體可以是指蝕刻化合物。
應注意，在本文中，術語「蝕刻膜」、「蝕刻材料」、「蝕刻目標膜」、「目標膜」、「加工膜」和「加工材料」可以互換使用。應理解的是，蝕刻膜可以對應於蝕刻材料或蝕刻目標膜或加工膜或加工材料，或者與蝕刻材料或蝕刻目標膜或加工膜或加工材料相關，並且蝕刻目標膜或加工膜或加工材料可以是指蝕刻膜。
術語「通孔」、「孔」、「狹縫」、「孔洞」和「結構」可互換使用，並且一般意指層間絕緣體中的開口或凹槽或者襯底或晶圓中的開口或凹槽。
如本文所使用，縮寫「NAND」係指「與非」（「Negated AND」或「Not AND」）門；縮寫「2D」係指平面襯底上的2維閘極結構；縮寫「3D」係指3維或垂直閘極結構，其中閘極結構在垂直方向上堆疊。
本文中使用元素週期表的元素的標準縮寫。應理解，可藉由該等縮寫提及元素（例如，Si係指矽，N係指氮，O係指氧，C係指碳，H係指氫，F係指氟等）。
提供了由化學文摘服務指定的唯一的CAS登記號（即「CAS」）以幫助更好地識別所揭露的分子。
當被用於描述R基團的上下文中時，術語「獨立地」應理解為表示對象R基團不僅相對於帶有相同或不同下標或上標的其他R基團獨立地選擇，而且相對於同樣的R基團的任何附加種類獨立地選擇。例如，在式MR 1 x(NR 2R 3) (4-x)中，其中M係原子，x係2或3，兩個或三個R 1基團可以但是不必是彼此相同的或與R 2或與R 3相同的。另外，應理解，除非另外確切地指明，否則當用於不同式中時，R基團的值彼此獨立。
在本文中範圍可以表述為從約一個具體值和/或到約另一個具體值。當表述此種範圍時，應理解的是另一個實施方式係從一個具體值和/或到另一個具體值、連同在所述範圍內的所有組合。本文中所述之任何及所有範圍包括其端點（即，x = 1至4或x在從1至4範圍內包括x = 1、x = 4及x = 其間的任何數值），不論是否使用術語「包括端點」。
在本文中對「一個實施方式」或「實施方式」的提及意指關於該實施方式描述的特定特徵、結構或特性可以包括在本發明之至少一個實施方式中。說明書中不同地方出現的短語「在一個實施方式中」不一定全部係指同一個實施方式，單獨的或替代性的實施方式也不一定與其他實施方式互斥。上述情況也適用於術語「實現方式」。
揭露了使用含Si氫氟烴蝕刻化合物的蒸氣、較佳的是甲基-矽基-氫氟烴蝕刻化合物的蒸氣作為用於製造半導體結構（諸如3D NAND結構、接觸孔洞、DRAM電容器等）的電漿蝕刻製程中應用的蝕刻氣體進行電漿乾式蝕刻之方法或製程，該等電漿蝕刻製程包括高縱橫比（HAR）電漿蝕刻製程、選擇性電漿蝕刻製程和循環電漿蝕刻製程，但不限於該等應用。所揭露的電漿乾式蝕刻方法提供了一種新穎的化學方法來蝕刻掉含矽膜、有機膜、含金屬膜等，並控制電漿蝕刻製程中形成的結構輪廓。在電漿乾式蝕刻過程中，藉由控制電漿沈積的聚合物來保護側壁係保持確定的輪廓而不扭曲的關鍵機制。所揭露的電漿乾式蝕刻方法還提供了一種新穎的化學方法來在電漿蝕刻製程過程中控制電漿沈積的聚合物的輪廓。此外，在循環電漿蝕刻製程中使用所揭露的含Si氫氟烴化合物允許加強對蝕刻的結構的形狀或輪廓的控制，同時保持蝕刻速率相當。
所揭露的電漿乾式蝕刻方法包括採用所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物、較佳的是甲基-矽基-氫氟烴蝕刻化合物，在圖案化掩膜層上選擇性HAR電漿乾式蝕刻含矽膜，相對於其他非蝕刻膜選擇性電漿乾式蝕刻含矽膜，相對於其他非蝕刻膜選擇性電漿乾式蝕刻有機膜或含金屬膜，以及相對於其他非蝕刻膜循環選擇性電漿乾式蝕刻含矽膜、有機膜和含金屬膜之方法。
大多數半導體器件係使用在襯底頂部形成薄膜並對該等膜進行圖案化以接收希望的結構和裝置的製程形成的。圖案化包括光刻步驟（允許定義形成的圖案）和蝕刻步驟（用於藉由所形成的圖案從襯底上移除不必要的材料或膜）。常用的蝕刻製程之一係電漿乾式蝕刻，當襯底暴露於電漿或在製程腔室內部形成的反應性物質時。在電漿蝕刻中，物理（例如，藉由離子轟擊濺射）和化學（例如，與反應性物質的表面相互作用）機制的組合允許根據所使用的化學和製程條件實現相對於其他材料選擇性地對特定材料的優先蝕刻。
本文所揭露的包括選擇性電漿蝕刻製程，其係在先進半導體器件的製造過程中對薄膜進行圖案化的關鍵製程之一。選擇性電漿蝕刻製程可以垂直地（諸如3D NAND結構、接觸孔洞等）和水平地（諸如襯底的表面上的多種材料）選擇性地蝕刻不希望的材料。電漿蝕刻幾乎被用於需要圖案化的半導體晶片製造的所有步驟（例如，前段製程、後段製程和中段製程）。電漿蝕刻的最關鍵參數係蝕刻速率（以在半導體器件的製造過程中保持其高生產量）、選擇性（以減少非蝕刻膜的損壞或無意改變）、正在進行的持續的製程開發以實現高蝕刻速率，同時保持高選擇性，以及增加可相互選擇性地處理的蝕刻材料/氣體的組合。
特別地，在一些情況下，有可能實現所謂的無限選擇性蝕刻，此時蝕刻目標材料被蝕刻但一些聚合物沈積在非蝕刻材料上使其免受蝕刻。典型地，與具有更低選擇性的製程相比，無限選擇性係以降低蝕刻速率為代價的。此外，如果需要長的蝕刻製程，無限選擇性可能導致在非蝕刻材料的表面、電漿蝕刻裝置的電極和電漿蝕刻腔室本身上沈積厚的聚合物膜，這需要進一步處理或清潔以移除沈積的聚合物膜。在一些情況下，聚合物的沈積可能限制無限選擇性蝕刻製程的適用性。解決在以無限選擇性進行蝕刻過程中過度聚合物沈積問題的可能的解決方案係使用循環蝕刻製程，其中在蝕刻循環內的步驟之一過程中移除不希望的沈積的聚合物。本文所揭露的包括循環蝕刻製程，其特徵係在蝕刻循環內的步驟的至少一個中引入含Si氫氟烴，這允許相對於非蝕刻材料以高選擇性對蝕刻目標材料進行蝕刻並在循環蝕刻製程後保持非蝕刻材料和腔室壁接近其初始狀態。
所揭露的含Si氫氟烴化合物具有以下通式： C xH yF zSi n(I) 其中1 ≤ x ≤ 6，1 ≤ y ≤ 9，1 ≤ z ≤ 15，n = 1或2。
在一些實施方式中，式 (I) 的含Si氫氟烴化合物可以是含有一個或多個甲基的甲基-矽基-氫氟烴。
在一些實施方式中，式 (I) 的含Si氫氟烴化合物可以是含有一個或多個甲基的甲基-矽基-氫氟烴，其中至少一個甲基附接至Si原子。
在一些實施方式中，式 (I) 的含Si氫氟烴化合物可以是含有一個或多個甲基的甲基-矽基-氫氟烴，其中一個或多個甲基都沒有附接至Si原子。
在一些實施方式中，含Si氫氟烴化合物可以不含任何甲基。
所揭露的含Si氫氟烴化合物可用於促進在HAR蝕刻過程中的鈍化製程。所揭露的含Si氫氟烴化合物的主要特徵係在電漿條件下形成具有Si原子的物質以及至少一個附接至Si原子的甲基，其促進在襯底的表面上形成含Si聚合物。 圖 1係在掃描過程中使用20 eV的電子能量使用四極質譜儀在殘餘氣體分析模式下記錄的示例性含Si氫氟烴化合物、三甲基(三氟甲基)矽烷（C 4H 9F 3Si）和五氟乙基(三甲基)矽烷（C 5H 9F 5Si）的信號。如所示，C 4H 9F 3Si和C 5H 9F 5Si的解離結果，主要導致形成C 3H 9Si、C 2H 6FSi、C 3H 9FSi、CH 5Si和C 2F 4片段。在光譜中觀察到的所有含Si碎片都具有附接至Si原子的甲基，C 3H 9Si有三個甲基；C 2H 6FSi有兩個甲基；C 3H 9FSi有三個甲基；CH 5Si有一個甲基。因此，在電漿的存在下，藉由電子撞擊解離、碰撞解離和振轉激發，預期形成具有至少一個附接至Si原子的甲基的自由基。當C 2F 4係在常見的氟烴氣體（例如，C 4F 6和C 4F 8）的解離情況下典型地產生的碎片之一時，藉由初始含Si氫氟烴的解離產生的所有具有一個或多個甲基的含Si自由基對於在襯底的所有表面上形成含Si膜係有效的，並且可能對蝕刻製程有價值。
藉由使用含Si氫氟烴實現的穩健聚合物在襯底表面上的豐富沈積可用於促進在HAR蝕刻過程中的鈍化製程。因此，具有至少一個附接至Si的甲基的式 (I) 所涵蓋的任何含Si氫氟烴化合物諸如CH 4F 2Si、CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 3H 9FSi、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si、C 4H 10F 4Si 2、C 2H 6F 4Si 2、C 3H 9F 3Si 2和C 6H 9F 7Si的蒸氣可用於選擇性電漿蝕刻。使用具有至少一個附接至Si的甲基的含Si氫氟烴允許以快速的沈積速率沈積穩健的聚合物；然而，一般來說，由於Si摻入到沈積的聚合物中，即使沒有附接至矽的甲基或者在含Si氫氟烴分子含有未附接至Si原子的甲基的情況下，氫氟烴中Si原子的存在將允許沈積與常用的氫氟烴或氟烴氣體相比更穩健的聚合物。
表 1中列出了示例性的所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物，其中包括其結構式、CAS號和沸點。該等分子係可商購的或可以藉由本領域中已知之方法合成。所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物也可包括其異構物。
如 表 1中總結的，不僅具有附接至Si的甲基的含Si氫氟烴諸如C 4H 9F 3Si和C 5H 9F 5Si可用於電漿蝕刻製程，而且它們的異構物和其他具有至少一個附接至Si的甲基的含Si氫氟烴的異構物可用於電漿蝕刻製程，其分子式來自CH 4F 2Si、CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 3H 9FSi、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si、C 6H 9F 7Si、C 4H 10F 4Si 2、C 2H 6F 4Si 2的列表。
此外，除了含有一個或多個甲基並且具有至少一個附接至Si原子的甲基的含Si氫氟烴作為蝕刻氣體用於乾式蝕刻製程外，可能沒有具有至少一個附接至Si原子的甲基的異構物的含Si氫氟烴或可能沒有具有一個或多個甲基的異構物的含Si氫氟烴的蒸氣也可作為蝕刻氣體用於乾式蝕刻製程，例如，CHF 3Si、CH 2F 2Si、CH 3FSi、CHF 5Si、CH 2F 4Si、C 2HF 7Si、C 2H 2F 6Si、C 2H 3F 5Si、C 2H 4F 4Si、C 2H 4F 2Si、C 2H 3F 3Si、C 2H 2F 4Si、C 2HF 5Si、C 3H 4F 6Si、C 3HF 9Si、C 3HF 7Si、C 3H 3F 5Si、C 3H 4F 4Si、C 3H 5F 3Si、C 4H 5F 7Si、C 4H 3F 9Si、C 4H 2F 10Si、C 4HF 11Si、C 5H 8F 6Si、C 5H 7F 7Si、C 6HF 15Si、C 6H 4F 12Si和C 6H 7F 9Si。此外，含Si氫氟烴可含有兩個Si原子，它們可能沒有具有一個或多個附接至Si原子的甲基的異構物，諸如CH 5FSi 2、CH 3F 3Si 2、CH 2F 6Si 2、C 2H 7F 3Si 2、C 2H 9FSi 2、C 2H 4F 6Si 2、C 2HF 7Si 2、C 2H 2F 6Si 2、C 2H 3F 5Si 2、C 2H 4F 4Si 2、C 3H 4F 8Si 2、C 3H 6F 4Si 2、C 4H 10F 4Si 2、C 4H 6F 6Si 2、C 4H 11FSi 2和C 4H 8F 2Si 2。由於Si摻入到沈積的聚合物中，即使沒有附接至矽的甲基，由於氫氟烴中Si原子的存在，這允許沈積與常用的氫氟烴或氟烴氣體相比更穩健的聚合物，上述含Si氫氟烴可作為蝕刻氣體用於乾式蝕刻製程。如上所述，其他沒有具有一個或多個附接至Si的甲基的異構物或沒有具有一個或多個甲基的異構物的含Si氫氟烴可作為蝕刻氣體用於乾式蝕刻製程以提高選擇性和在HAR蝕刻的情況下控制蝕刻輪廓。 [ 表 1]
結構 分子式 名稱 CAS # 在760托下的沸點（°C）
  
Figure 02_image001
   		CH 4F 2Si 二氟甲基矽烷 420-34-8 -35.6°C
  
Figure 02_image003
   		CH 4F 2Si (二氟甲基)- (8CI, 9CI)矽烷 10112-10-4 -2.4°C±30.0°C
  
Figure 02_image005
   		CH 4F 2Si 氟(氟甲基)矽烷 - (9CI) 99577-92-1 -0.7°C±30.0°C
  
Figure 02_image007
   		CH 3F 3Si 甲基三氟矽烷 373-74-0 -30°C
  
Figure 02_image009
   		CH 3F 3Si (二氟甲基)氟矽烷- (9CI) 129452-95-5 2.5°C±30.0°C
  
Figure 02_image011
   		CH 3F 3Si 二氟(氟甲基)矽烷- (9CI) 99577-93-2 -20.7°C±15.0°C
  
Figure 02_image013
   		CH 3F 3Si (三氟甲基)矽烷 10112-11-5 -22.4°C±30.0°C
Figure 02_image015
   		C 2H 6F 2Si 二氟二甲基矽烷 353-66-2 2°C-3°C
  
Figure 02_image017
   		C 2H 6F 2Si (二氟甲基)甲基矽烷- (9CI) 142208-16-0 23.4°C±35.0°C
  
Figure 02_image019
   		C 2H 6F 2Si 雙(氟甲基)矽烷- (9CI) 129439-08-3 54.5°C±25.0°C
  
Figure 02_image021
   		C 2H 6F 2Si 氟(氟甲基)甲基矽烷- (9CI) 102867-88-9 22.4°C±15.0°C
  
Figure 02_image023
   		C 2H 6F 2Si 乙基二氟矽烷- (7CI,8CI,9CI) 867-53-8 -12.8°C±9.0°C
  
Figure 02_image025
   		C 3H 9FSi 三甲基氟矽烷 420-56-4 16°C-18°C
  
Figure 02_image026
   		C 3H 9FSi 氟丙基矽烷- (9CI) 204515-57-1 33.0°C±23.0°C
  
Figure 02_image028
   		C 3H 9FSi 乙基(氟甲基)矽烷- (9CI) 151479-74-2 48.9°C±15.0°C
  
Figure 02_image030
   		C 3H 9FSi (氟甲基)二甲基矽烷- (9CI) 151479-73-1 28.6°C±15.0°C
  
Figure 02_image032
   		C 3H 9FSi (3-氟丙基)矽烷- (9CI) 64154-29-6 41.9°C±15.0°C
  
Figure 02_image034
   		C 3H 9FSi (1-氟乙基)甲基矽烷 944537-94-4 42.0°C±15.0°C
  
Figure 02_image036
   		C 3H 9FSi 乙基氟甲基矽烷 867-52-7 30°C
  
Figure 02_image038
      		C 4H 9F 3Si 三甲基(三氟甲基)矽烷 81290-20-2 55°C
  
Figure 02_image040
   		C 4H 9F 3Si (2,2-二氟乙基)氟二甲基矽烷 2251753-80-5 67.9°C±35.0°C
  
Figure 02_image042
   		C 4H 9F 3Si 三氟(1-甲基丙基)矽烷 66436-39-3 61.0°C±9.0°C
  
Figure 02_image044
   		C 4H 9F 3Si (二氟甲基)(氟甲基)二甲基矽烷 65912-15-4 89.5°C±40.0°C
  
Figure 02_image046
   		C 4H 9F 3Si 三(氟甲基)甲基矽烷 65864-65-5 115.4°C±35.0°C
  
Figure 02_image048
   		C 4H 9F 3Si (1,1-二甲基乙基)三氟矽烷 60556-38-9 35°C-36°C
  
Figure 02_image050
   		C 4H 9F 3Si 三氟(2-甲基丙基)矽烷 58589-76-7 61.0°C±9.0°C
  
Figure 02_image052
   		C 4H 9F 3Si 甲基(3,3,3-三氟丙基)矽烷 690-96-0 58.2°C
  
Figure 02_image054
   		C 4H 9F 3Si 丁基三氟矽烷 371-93-7 50°C-52°C
  
Figure 02_image056
   		C 4H 10F 2Si 三甲基(二氟甲基)矽烷 65864-64-4 65-66°C
  
Figure 02_image058
   		C 4H 10F 2Si (1,1-二甲基乙基)二氟矽烷 1975209-87-0 42.8°C±9.0°C
  
Figure 02_image060
   		C 4H 10F 2Si 雙(氟甲基)二甲基矽烷 65864-63-3 90.9°C±25.0°C
  
Figure 02_image062
   		C 4H 10F 2Si 二氟甲基(1-甲基乙基)矽烷 56568-88-8 61.8°C±9.0°C
  
Figure 02_image064
   		C 4H 10F 2Si 二氟(2-甲基丙基)矽烷 17303-74-1 47.5°C
  
Figure 02_image066
   		C 4H 10F 2Si 二氟甲基丙基矽烷 690-17-5 59°C
  
Figure 02_image068
   		C 4H 10F 2Si 二乙基二氟矽烷 358-06-5 61°C
  
Figure 02_image070
   		C 5H 9F 5Si (五氟乙基)三甲基矽烷 124898-13-1 60°C
  
Figure 02_image072
      		C 6H 9F 7Si (七氟丙基)三甲基矽烷 3834-42-2 88°C
  
Figure 02_image074
   		C 6H 9F 7Si 三甲基[1,2,2,2-四氟-1-(三氟甲基)乙基]矽烷 18139-72-5 95°C
  
Figure 02_image076
   		C 6H 9F 7Si 氟二甲基[3,3,3-三氟-1-(三氟甲基)丙基]矽烷 2475123-40-9 95.9°C±40.0°C
  
Figure 02_image078
   		C 2H 6F 4Si 2 1,2-二甲基四氟二矽烷 56998-69-7 21.5°C±23.0°C
  
Figure 02_image080
   		C 2H 6F 4Si 2 1,1,1,2-四氟-2,2-二甲基二矽烷 64809-83-2 21.5°C±23.0°C
  
Figure 02_image082
   		C 4H 10F 4Si 2 1,2-雙(二氟甲基矽基)乙烷 170381-99-4 120.7°C±23.0°C
  
Figure 02_image084
   		C 4H 10F 4Si 2 (二氟甲基)({2-[(二氟甲基)矽基]乙基})矽烷 2385703-05-7 104.4°C±40.0°C
  
Figure 02_image086
   		C 4H 10F 4Si 2 1,1’-伸乙基雙[1,1-二氟-1-甲基矽烷] 1438395-90-4 108.1°C±23.0°C
  
Figure 02_image088
      		C 4H 10F 4Si 2 1,1’-伸乙基雙[1-(二氟甲基)矽烷] 1433981-48-6 103.9°C±40.0°C
考慮到 表 1中列出的含Si氫氟烴蝕刻化合物及其異構物的實例，以及以下實例中描述的研究，可以總結出任何含Si氫氟烴的蒸氣和含Si氫氟烴可作為蝕刻氣體用於電漿蝕刻製程，特別是式 (I) 所涵蓋的任何含Si氫氟烴。較佳的是，在含Si氫氟烴中，至少一個甲基附接至Si原子，由於沈積穩健的聚合物和提高蝕刻製程選擇性的能力。
所揭露的式 (I) 所涵蓋的含Si氫氟烴化合物包括具有至少一個附接至Si原子的甲基的CH 4F 2Si、CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 3H 9FSi、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si、C 4H 10F 4Si 2、C 2H 6F 4Si 2、C 3H 9F 3Si 2、C 6H 9F 7Si、或其異構物。
所揭露的含Si氫氟烴化合物係CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si或其異構物。
所揭露的含Si氫氟烴化合物係CH 3F 3Si或其異構物。
所揭露的含Si氫氟烴化合物係C 2H 6F 2Si或其異構物。
所揭露的含Si氫氟烴化合物係C 4H 9F 3Si或其異構物。
所揭露的含Si氫氟烴化合物係C 5H 9F 5Si或其異構物。
在一些實施方式中，所揭露的含Si氫氟烴化合物及其異構物由式 (I) 所涵蓋但卻不含一個或多個甲基。這種類型的化合物可包括CHF 3Si、CH 2F 2Si、CH 3FSi、CHF 5Si、CH 2F 4Si、C 2HF 7Si、C 2H 2F 6Si、C 2H 3F 5Si、C 2H 4F 4Si、C 2H 4F 2Si、C 2H 3F 3Si、C 2H 2F 4Si、C 2HF 5Si、C 3H 4F 6Si、C 3HF 9Si、C 3HF 7Si、C 3H 3F 5Si、C 3H 4F 4Si、C 3H 5F 3Si、C 4H 5F 7Si、C 4H 3F 9Si、C 4H 2F 10Si、C 4HF 11Si、C 5H 8F 6Si、C 5H 7F 7Si、C 6HF 15Si、C 6H 4F 12Si、C 6H 7F 9Si的異構物中的一些，其可在所揭露的電漿乾式蝕刻製程中用作蝕刻氣體，即使它們不含甲基。
所揭露的含Si氫氟烴化合物的沸點可在從大約-50°C至大約250°C的範圍內，較佳的是，所揭露的含Si氫氟烴化合物的沸點可在從大約-30°C至大約200°C的範圍內，更較佳的是，所揭露的含Si氫氟烴化合物的沸點可在從大約-20°C至大約150°C的範圍內。甚至更較佳的是，所揭露的含Si氫氟烴化合物的沸點可在從大約20°C至大約150°C的範圍內。
所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物以大於95% v/v純度、較佳的是以大於99.99% v/v純度、並且更較佳的是以大於99.999% v/v純度提供。所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物含有按體積計小於5%的痕量氣體雜質，其中按體積計小於150 ppm的雜質氣體，諸如N 2和/或H 2O和/或CO 2，包含在所述痕量氣態雜質中。較佳的是，電漿蝕刻氣體中的水含量係按重量計小於20 ppm。可藉由蒸餾和/或使氣體或液體通過合適的吸附劑（諸如4Å分子篩）產生經純化的產物。所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物含有小於10% v/v、較佳的是小於1% v/v、更較佳的是小於0.1% v/v、並且甚至更較佳的是小於0.01% v/v的任何其異構物，其可以藉由蒸餾氣體或液體以移除異構物來純化並且可以提供更好的製程可重複性。
可替代地，所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物可含有在0.01% v/v與99.99% v/v之間的其異構物，特別地當該異構物混合物提供改進的製程參數或如果目標異構物的分離過於困難或昂貴時。異構物的混合物還可減少對於兩個或更多個通向反應腔室的氣體管線的需要。一些所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物在室溫和大氣壓力下是氣態的。對於非氣態（即，液體或固體）化合物，可以藉由經由常規的汽化步驟，諸如直接汽化或藉由用惰性氣體（諸如N 2、Ar、He）鼓泡使該等化合物汽化來產生它們的氣體形式。非氣態化合物可在引入反應器中之前以液態進料到汽化器中，在該汽化器中使其汽化。
在所揭露的電漿乾式蝕刻方法中，電漿蝕刻氣體係包含以下物質中的至少一種的氣體混合物：含Si氫氟烴、氧化氣體、惰性氣體、氟烴和/或氫氟烴基化學品、或另一種另外的氣體。惰性氣體可選自He、Ar、Kr、Xe、或Ne；氧化氣體可選自O 2、O 3、CO、CO 2、COS、SO、SO 2、FNO、NO、N 2O、NO 2、或H 2O；另外的氣體可選自H 2、SF 6、NF 3、N 2、NH 3、Cl 2、BCl 3、BF 3、Br 2、F 2、HBr、HCl或其組合。含Si氫氟烴較佳的是氫氟烴化合物的氣體並含有Si原子與至少一個附接至Si原子的甲基（-CH 3）以形成包括附接有若干個甲基的Si原子的分子片段，以促進非蝕刻材料上的沈積製程，從而提高選擇性。由於對蝕刻目標材料的清單進行蝕刻的能力，同時在其他非蝕刻材料上沈積（意味著無限選擇性），這係較佳的。此外，在所揭露的電漿蝕刻方法中，含Si氫氟烴較佳的是由組成式 (I) 表示的化合物的氣體。使用惰性氣體係為了在蝕刻製程過程中產生電漿和促進離子轟擊，並且根據氣體比率促進或抑制蝕刻氣體混合物中其他氣體的解離，這對蝕刻製程的蝕刻速度和各向異性造成直接影響。向蝕刻氣體混合物中添加氧化氣體允許提高蝕刻速度，促進各向同性蝕刻和表面或氣相化學反應，並提高蝕刻製程的選擇性，這取決於蝕刻氣體混合物以及蝕刻和非蝕刻材料的類型。上述的另外的氣體可以改進對製程的控制或提高蝕刻速率。氟烴或氫氟烴氣體可促進蝕刻膜和垂直表面的各向異性蝕刻製程和/或非蝕刻膜鈍化。可用於所揭露的電漿蝕刻方法的氟烴氣體的實例包括但不限於CF 4、C 2F 6、C 3F 6、C 4F 6、C 4F 8、C 5F 8、C 5F 10、C 6F 12、C 7F 14、C 8F 16等。可用於所揭露的電漿蝕刻方法的氫氟烴氣體的實例包括但不限於CH 2F 2、CH 3F、CHF 3、C 2H 5F、C 3H 7F、C 5HF 7、C 3H 2F 6、C 3H 4F 2、C 3H 2F 4、C 4H 2F 6、C 4H 3F 7等。
在電漿條件下，藉由該等化合物的解離以及藉由氣相中存在的物質之間的相互作用的化學反應，直接產生各種反應性物質和離子。典型地，當上述化合物單獨使用或相互混合時，電漿蝕刻效果可以用上述化合物所代表的任何化合物來實現。取決於單獨化合物的結構，它可以促進蝕刻性能（包括增加特定蝕刻材料的蝕刻速度）或在高縱橫比蝕刻製程過程中的鈍化。特別地，C 4F 6和C 4F 8的混合物係常用的混合物之一，因為C 4F 6有效促進鈍化並且C 4F 8有效提高蝕刻速度，導致蝕刻製程的高各向異性，如在以下對比實例6中討論的。此外，如果希望，可以添加氫氟烴氣體諸如CH 2F 2來提高氮化矽膜的蝕刻速度。
為了實現蝕刻的結構的HAR和改進對某些材料或膜的蝕刻選擇性，同時保持高蝕刻速率，可以選擇蝕刻氣體以與蝕刻材料形成優先揮發性的副產物，同時不與非蝕刻材料反應形成揮發性較低的副產物。已經發現在整個所揭露的電漿乾式蝕刻方法中，向製程蝕刻氣體混合物中添加式 (I) 所涵蓋的含Si氫氟烴允許在含Si化合物材料的蝕刻過程中顯著提高選擇性和縱橫比。
在本文揭露的電漿蝕刻製程的情況下，基於化學反應的蝕刻可以與藉由離子轟擊的物理濺射相結合。用於電漿蝕刻的氣體典型地被電漿解離，導致存在大量能夠沈積或蝕刻或表面功能化的反應性物質。這提供了額外的選擇性蝕刻方式，當材料被移除的同時，一些膜沈積在非蝕刻材料上。這種方法允許在蝕刻製程過程中實現大的選擇性值，並且沈積的膜可以在蝕刻製程後被移除或在蝕刻製程過程中被移除。
在所揭露的電漿蝕刻方法中，在蝕刻氣體混合物中使用含Si氫氟烴允許實現相對於其他非蝕刻材料對蝕刻目標材料的高或甚至無限的選擇性，同時保持相對高的蝕刻速率。選擇性係藉由在非蝕刻材料上沈積穩健的聚合物來實現的，同時聚合物不會沈積在蝕刻目標材料上（或與其反應）。在蝕刻製程過程中沈積穩健的聚合物的能力歸因於藉由含Si氫氟烴的解離形成了具有直接附接至Si原子的甲基的含Si碎片。具有Si和甲基（其中甲基附接至Si）的分子通常被用作用於沈積含Si膜的先質，這與所揭露之方法中觀察到的結果很相關，例如，使用三氟甲基矽烷（C 4H 9F 3Si）導致由於Si原子與三甲基矽烷分子中的三氟甲基之間的弱結合，在電漿中藉由母體分子的解離產生三甲基矽烷碎片（C 3H 9Si）。
應用以上描述的各種揭露的電漿乾式蝕刻方法在下文中描述。 HAR 電漿乾式蝕刻
在一些實施方式中，所揭露的電漿乾式蝕刻含矽膜之方法被應用於在HAR蝕刻製程中蝕刻具有一種或多種加工或蝕刻膜（例如氧化矽、氮化矽或其組合）和一種或多種非蝕刻膜（例如非晶碳、非晶矽、摻雜的非晶碳、摻雜的非晶矽、金屬等）的襯底，用於製造半導體結構，諸如3D NAND結構、接觸孔洞、DRAM電容器等，但並不限於該等應用。所揭露的電漿乾式蝕刻一種或多種加工膜以在襯底中形成HAR孔之方法包括以下步驟： 將該襯底安裝在加工腔室或反應腔室中的載置台上；該襯底具有沈積在其上的一種或多種加工膜和沈積在該一種或多種加工膜上的非蝕刻膜； 將含有含Si氫氟烴的蒸氣的蝕刻氣體引入該加工腔室中； 點燃該蝕刻氣體成為電漿；以及 允許在該電漿與該一種或多種加工膜之間進行蝕刻反應，使得該一種或多種加工膜相對於該非蝕刻膜被蝕刻，從而形成該孔。
一種或多種加工膜可以是包括Si aO bC cN dH e的含矽膜，其中a、b、c、d、e在從0.1至6的範圍內並且b、c、d、e各自可以獨立地是0。一種或多種加工膜還可以包含摻雜劑，諸如B、C、P、As、Ga、In、Sn、Sb、Bi和/或Ge。非蝕刻膜可以是圖案化的硬掩膜層，例如非晶碳、非晶矽、摻雜的非晶碳、摻雜的非晶矽、金屬等。
本文所使用的術語「高縱橫比孔」或「HAR孔」係指當所形成的孔結構的縱橫比超過5的值時，藉由所揭露的電漿蝕刻方法在蝕刻目標膜中形成孔圖案。需要電漿蝕刻製程的高各向異性（優先在基本上垂直方向上蝕刻暴露的目標材料）來實現蝕刻的孔的HAR（參見 圖 2b）。為了實現蝕刻各向異性，即當橫向蝕刻最小化時在垂直方向上的定向蝕刻，典型地在蝕刻的結構或孔的側壁上形成聚合物。優先在蝕刻的結構的側壁上形成聚合物係藉由蝕刻製程（移除聚合物）和沈積製程（形成聚合物）之間的競爭實現的。藉由離子轟擊進行定向（在垂直方向上）蝕刻允許比在垂直表面上更有效地移除水平表面上的聚合物，導致促進在垂直側壁上形成聚合物。此外，蝕刻和沈積製程的微調允許在抑制橫向方向上的蝕刻時實現在垂直方向上的襯底的優先蝕刻，這允許保留結構的水平尺寸。
圖 2a中呈現了包括電漿蝕刻膜和具有一些開口的非蝕刻膜的襯底的初始結構的實例並且 圖 2b中呈現了在電漿蝕刻製程後形成的HAR結構。如所示，將具有在頂部形成的 圖 2a中呈現的結構的單晶矽晶圓 102用作襯底。將具有原始厚度，諸如3000 nm（箭頭 3）的二氧化矽膜 104用作膜。將具有一定厚度，諸如868 nm（箭頭 5）的非晶碳的圖案化膜 106用作非蝕刻材料。非晶碳膜中的開口圖案（箭頭 6）具有底部直徑，諸如約120 nm。 圖 2b中呈現了蝕刻製程後襯底的輪廓的實例。其中箭頭 7係蝕刻製程後非蝕刻膜 206（這裡係非晶碳）的厚度，箭頭 8係電漿蝕刻膜 204中蝕刻的HAR孔洞的深度，箭頭 9係電漿蝕刻膜 204中HAR孔洞 208的頂部的直徑（下文中「頂部CD」），箭頭 10係電漿蝕刻膜 204中HAR孔洞 208的中部的直徑（下文中「中部CD」），並且箭頭 11係底部HAR孔洞 208的直徑（下文中「底部CD」）。這裡「CD」表示臨界尺寸。
需要選擇蝕刻氣體和蝕刻氣體混合物中每種氣體濃度的比率以實現用於保護垂直表面的沈積製程（下文中「鈍化」）與用於各向異性移除材料的蝕刻製程之間的平衡。典型地，使用蝕刻氣體的組合或混合物，其中每種氣體類型發揮不同的作用。在所揭露的電漿乾式蝕刻含矽膜之方法中使用的加工蝕刻氣體混合物可以包含至少一種所揭露的含Si氫氟烴（例如，CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si）、至少一種氟烴或氫氟烴氣體（例如C 4F 8、C 4F 6、CF 4、CH 2F 2）、視需要至少一種惰性氣體（例如He、Ar、Kr、Xe、Ne）、視需要氧化氣體（例如O 2、O 3、CO、CO 2、COS、SO、SO 2、FNO、NO、N 2O、NO 2、H 2O、Cl 2、F 2）、視需要另外的氣體，該另外的氣體選自H 2、SF 6、NF 3、N 2、NH 3、Cl 2、BCl 3、BF 3、Br 2、F 2、HBr、HCl或其組合，它們用於在電漿中形成反應性物質和離子。此外，至少一種氟烴或氫氟烴氣體，其選自CF 4、C 2F 6、C 3F 6、C 4F 6、C 4F 8、C 5F 8、C 5F 10、C 6F 12、C 7F 14、C 8F 16、CH 2F 2、CH 3F、CHF 3、C 2H 5F、C 3H 7F、C 5HF 7、C 3H 2F 6、C 3H 4F 2、C 3H 2F 4、C 4H 2F 6、C 4H 3F 7等，可添加到蝕刻氣體混合物中。
更具體地，所揭露的電漿蝕刻方法具有以下步驟。在第一步驟中，將含有一種或多種膜的襯底放置在電漿蝕刻腔室或反應器中的載置台或襯底支架上，該一種或多種膜視需要包括可圖案化的非蝕刻膜，即在膜中具有一些圖案諸如開口或孔。襯底可以是任何類型的蝕刻目標材料，只要它能藉由電漿蝕刻進行加工。例如，單晶Si晶圓包括至少一種含Si膜、有機膜或含金屬膜或多種膜，其中一部分可以被圖案化。具有膜和具有圖案的非蝕刻膜的襯底的實例在 圖 2a中示出。反應器包括能夠藉由脫氣在容器內提供低壓的容器；能夠在反應器內產生電漿的電漿發生器；以及能夠在反應器內夾持暴露於電漿的襯底的襯底支架，使用冷卻裝置或氣體流，例如氦氣流調節溫度。然後，將蝕刻氣體混合物（其包含在蝕刻製程過程中可能變化的若干種指定比例的蒸氣或氣體）引入反應器中並將反應器內的壓力保持在定義的值或在製程過程中可能變化的若干個值。蝕刻氣體混合物可以是含Si氫氟烴，或者係與氫氟烴或氟烴和/或氧化氣體和/或惰性氣體混合的含Si氫氟烴。接下來，電漿發生器對蝕刻氣體混合物施加高頻電磁場，導致形成輝光放電。當襯底暴露於反應器內產生的電漿時，藉由離子轟擊和與反應性物質相互作用的組合（導致形成揮發性副產物）來移除蝕刻目標膜。
所揭露的使用所揭露的含Si氫氟烴化合物作為蝕刻氣體的電漿蝕刻方法在含矽膜中產生孔，諸如通道孔洞、閘極溝槽、階梯式接點、電容器孔洞、接觸孔洞、接觸蝕刻、狹縫蝕刻、自對準接點、自對準通孔、超通孔等。所得孔可具有在從大約5 : 1至大約500 : 1範圍內、較佳的是在從大約20 : 1至大約400 : 1範圍內的縱橫比；以及在從大約5 nm至大約500 nm範圍內、較佳的是小於100 nm的直徑。例如，熟悉該項技術者將認識到，通道孔洞蝕刻在含矽膜中產生具有大於50 : 1的縱橫比的孔。 選擇性電漿乾式蝕刻含 Si 膜
在一些實施方式中，所揭露的電漿乾式蝕刻方法包括採用所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物選擇性電漿乾式蝕刻含矽膜之方法。所揭露的選擇性電漿乾式蝕刻含矽膜之方法可以加工具有一種或多種蝕刻目標膜（例如，氧化矽、氮化矽或其組合）和沈積在其上的非蝕刻膜（例如，非晶矽、SiCN、SiC、摻雜的非晶矽等）的襯底。所揭露的選擇性電漿乾式蝕刻含矽膜之方法提供了一種相對於其他材料或膜以高選擇性蝕刻含Si材料或膜的製程。所揭露的選擇性電漿乾式蝕刻含矽膜之方法可以是各向同性和各向異性的蝕刻，其被應用於在邏輯襯底上形成2D和3D有源元件，諸如FinFET、全環繞閘極（GAA）-FET或叉片-FET等。
所揭露的選擇性電漿乾式蝕刻含矽膜之方法提供了一種新穎的化學方法，藉由使用向蝕刻氣體混合物中添加含Si氫氟烴來促進非蝕刻材料上的聚合物形成，提高蝕刻目標材料相對於非蝕刻材料的選擇性。在所揭露的電漿蝕刻方法中，向蝕刻氣體混合物中添加含Si氫氟烴允許藉由在其上沈積聚合物來抑制非蝕刻材料的蝕刻，同時保持蝕刻目標材料處於合適的蝕刻速率，導致高或甚至無限的選擇性值。特別地，證明了有可能相對於彼此，以及相對於非晶碳、多晶體矽、W、SiC、SiON和SiCN（該等係常用於多色蝕刻和高級圖案化的材料）以無限選擇性蝕刻含矽膜，諸如SiO 2和Si 3N 4。以下實例 12至 18對選擇性蝕刻含Si化合物係有前景的。所揭露的選擇性電漿乾式蝕刻含Si膜以在襯底中形成結構之方法包括以下步驟： 將含Si氫氟烴的蒸氣引入含有襯底的反應腔室中，該襯底具有含有一種或多種加工膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； 點燃電漿以產生經活化的含Si氫氟烴；以及 允許在該經活化的含Si氫氟烴與該一種或多種加工膜之間進行蝕刻反應，使得該一種或多種加工膜相對於該至少一種非蝕刻膜被選擇性地蝕刻。
一種或多種加工膜可以是包括Si aO bC cN dH e的含矽膜，其中a、b、c、d、e在從0.1至6的範圍內並且b、c、d、e各自可以獨立地是0。一種或多種加工膜還可以包含摻雜劑，諸如B、C、P、As、Ga、In、Sn、Sb、Bi和/或Ge。非蝕刻膜可以皆為用於製造一定水平的半導體器件的其他材料，諸如，有機膜（a-C或摻雜的a-C膜、a-Si、光阻劑（PR）等）、金屬膜、含金屬膜。非蝕刻膜可以是與待蝕刻的含矽膜不同但具有與待蝕刻的含矽膜相同的式的其他含矽膜，即Si aO bC cN dH e，其中a、b、c、d、e在從0.1至6的範圍內並且b、c、d、e各自可以獨立地是0。
圖 3a中呈現了具有包括電漿蝕刻膜和具有一些開口的非蝕刻膜的多種膜的襯底的初始結構的實例並且 圖 3b中呈現了在選擇性電漿蝕刻製程後形成的結構。如所示，具有在單晶矽晶圓 302頂部形成的多種膜結構的單晶矽晶圓 302可以用作襯底，如 圖 3a所示。在單晶矽晶圓 302上沈積了多種膜 304（例如， 304a、 304b、 304c、 304d和 304e）並且多種膜 304之一將被用作膜。非晶碳的圖案化膜 306將被用作非蝕刻材料。非晶碳膜中的開口圖案可使多種膜 304中的一些暴露於蝕刻氣體。 圖 3b中呈現了在選擇性蝕刻製程後襯底的實例輪廓，其中膜 404c相對於其他膜 404a、 404b、 404d和 404e被選擇性地蝕刻。
具體地，所揭露之方法旨在採用混合氣體相對於用於製造一定水平（例如，前段製程或中段製程）的半導體器件的所有其他材料選擇性地蝕刻特定的含Si化合物（例如，氧化矽、氮化矽），該混合氣體包含以下物質中的至少一種：至少一種含Si氫氟烴、惰性氣體、氧化劑、視需要氟烴和/或氫氟烴以及另外的氣體作為加工蝕刻氣體混合物。在加工蝕刻氣體混合物中使用含Si氫氟烴允許實現含矽膜相對於其他材料的高或甚至無限的選擇性，同時保持相對高的蝕刻速度。至少一種含Si氫氟烴由式 (I) 所涵蓋。惰性氣體可選自He、Ar、Kr、Xe、Ne。氧化氣體可選自O 2、O 3、CO、CO 2、SO、SO 2、FNO、NO、N 2O、NO 2、H 2O、H 2、或N 2O。另外的氣體可以是以下氣體中的任一種：H 2、SF 6、NF 3、N 2、NH 3、Cl 2、BCl 3、BF 3、Br 2、F 2、HBr、HCl或其組合。視需要氟烴和/或氫氟烴可選自CF 4、C 2F 6、C 3F 6、C 4F 6、C 4F 8、C 5F 8、C 5F 10、C 6F 12、C 7F 14、C 8F 16、CH 2F 2、CH 3F、CHF 3、C 2H 5F、C 3H 7F、C 5HF 7、C 3H 2F 6、C 3H 4F 2、C 3H 2F 4、C 4H 2F 6、C 4H 3F 7等中的一種或多種。蝕刻膜相對於至少一種非蝕刻膜的選擇性可以大於5，較佳的是大於10。
如上所述，例如，使用三氟甲基矽烷（C 4H 9F 3Si）導致由於Si原子與三甲基矽烷分子中的三氟甲基之間的弱結合，在電漿中藉由母體分子的解離產生三甲基矽烷碎片（C 3H 9Si），這允許在實例 14中沈積聚合物，這提供了本揭露中討論的無限選擇性。 選擇性電漿乾式蝕刻有機膜或含金屬膜
在一些實施方式中，所揭露的電漿乾式蝕刻方法包括採用所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物選擇性電漿乾式蝕刻有機膜或含金屬膜之方法。所揭露的選擇性電漿乾式蝕刻有機膜或含金屬膜之方法蝕刻具有一種或多種蝕刻膜（例如，非晶碳和W摻雜的非晶碳）和沈積在其上的非蝕刻膜（例如，多晶體矽、氮化矽、氧化矽、金屬等）的襯底。特別地，所揭露的選擇性蝕刻方法旨在採用至少一種含Si氫氟烴、氧化劑、惰性氣體和視需要氟烴和/或氫氟烴的混合氣體作為蝕刻氣體相對於用於製造一定水平（例如前段製程或中段製程）的半導體器件的所有其他材料（例如含Si膜、摻雜的含Si膜等）選擇性地蝕刻特定的有機材料（例如，a-C和摻雜的a-C、a-Si、PR等）或含金屬膜。所揭露的選擇性電漿乾式蝕刻有機膜或含金屬膜之方法包括以下步驟： 將含Si氫氟烴和氧化氣體以及視需要惰性氣體（He、Ar、Xe、Kr、Ne）的蒸氣引入含有襯底的反應腔室中，該襯底具有含有有機膜或含金屬膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； 點燃電漿以產生經活化的含Si氫氟烴和經活化的氧化氣體；以及 允許在該經活化的含Si氫氟烴和該經活化的氧化氣體與該有機膜或含金屬膜之間進行蝕刻反應，使得該有機膜或含金屬膜相對於該至少一種非蝕刻膜被選擇性地蝕刻。
非晶碳和W摻雜的非晶碳係用於3D NAND高縱橫比蝕刻掩膜、自對準圖案化掩膜、接觸蝕刻掩膜等的常用材料之一。使用含Si氫氟烴有可能顯著提高蝕刻製程對其他材料的選擇性。向蝕刻氣體中添加氧化氣體（例如，O 2、O 3、CO、CO 2、SO、SO 2、FNO、NO、N 2O、NO 2、H 2O、H 2、或N 2O）和/或惰性氣體（例如，He、Ar、Kr、Xe、Ne）混合物可以促進非蝕刻材料上的聚合物沈積。非晶碳和W摻雜的非晶碳相對於非蝕刻膜的高度選擇性蝕刻對有機掩膜圖案化和剝離以及對襯底上的其他材料的圖案化係有前景的。
因此，所揭露的選擇性電漿乾式蝕刻有機膜或含金屬膜之方法可實現非晶碳和W摻雜的非晶碳相對於非蝕刻材料的高選擇性，同時保持襯底或掩膜材料上存在的有機材料或含金屬膜的高蝕刻速率以在掩膜材料上形成圖案而不損壞下層材料。
所揭露的選擇性電漿乾式蝕刻有機膜或含金屬膜之方法可用於選擇性蝕刻以在有機硬掩膜上形成圖案、剝離或圖案化襯底上的另一有機膜。所揭露的選擇性電漿乾式蝕刻有機膜或含金屬膜之方法係一種加工襯底之方法，該襯底包括一種或多種蝕刻目標膜（例如非晶碳和摻雜的非晶碳）和非蝕刻膜（例如多晶體矽、氮化矽、氧化矽、金屬），此時蝕刻氣體混合物包含至少一種含Si氫氟烴（例如C 4H 9F 3Si）、惰性氣體（例如Ar）、氧化氣體（例如O 2）、以及另外的氣體，該另外的氣體選自H 2、SF 6、NF 3、N 2、NH 3、Cl 2、BCl 3、BF 3、Br 2、F 2、HBr、HCl或其組合，用於在電漿中形成反應性物質和離子。這裡，氫氟烴或氟烴氣體可以不包含在蝕刻氣體混合物中。襯底可以是任何類型的材料，只要它能藉由電漿蝕刻進行加工。蝕刻有機膜或含金屬膜相對於至少一種非蝕刻膜的選擇性可以大於5，較佳的是大於10。
取決於蝕刻製程，對某些材料的選擇性可藉由使用襯底上存在的材料和蝕刻氣體的物理或化學特性來實現。向蝕刻氣體混合物中添加含Si氫氟烴允許在蝕刻有機材料或含金屬膜過程中藉由在非蝕刻材料上沈積聚合物來顯著提高選擇性。 圖 4a中呈現了具有有機蝕刻膜或含金屬膜和具有一些開口的非蝕刻膜的襯底的初始結構的實例並且 圖 4b中呈現了在選擇性電漿蝕刻製程後的高選擇性。將具有在頂部形成的多種膜結構的單晶矽晶圓 502用作襯底，如 圖 4a所示。在單晶矽晶圓 502上沈積了底層 504並且在底層 504頂部沈積了掩膜材料層 506。在掩膜材料層 506頂部的圖案化的初始掩膜 508，例如，光阻劑層，將被用作非蝕刻材料。圖案化的初始掩膜 508中的開口圖案可以使掩膜材料層 506的一部分暴露於蝕刻氣體。 圖 4b中呈現了在選擇性蝕刻製程後襯底的實例輪廓，其中掩膜材料層 606相對於圖案化的初始掩膜 608被選擇性地蝕刻。 循環選擇性電漿乾式蝕刻
在一些實施方式中，所揭露的電漿乾式蝕刻方法包括採用所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物循環選擇性電漿乾式蝕刻含矽膜和含金屬膜之方法。
所揭露的循環選擇性電漿乾式蝕刻含矽膜或含金屬膜之方法蝕刻襯底，該襯底包括一種或多種蝕刻目標膜，例如金屬（例如鉑）、氧化矽、氮化矽或其組合，以及非蝕刻材料或膜（例如非晶矽、SiCN、SiC、摻雜的非晶矽），此時蝕刻氣體混合物被用於在循環電漿蝕刻製程的至少一個步驟中形成反應性物質和離子，該蝕刻氣體混合物包含至少一種含Si氫氟烴、視需要氧化劑、視需要氟烴或氫氟烴氣體和視需要至少一種惰性氣體。蝕刻製程係以循環方式進行的，包括在一段時間內按順序重複的若干個蝕刻步驟，而每個蝕刻步驟的條件可以根據循環次數改變。襯底可以是任何類型的材料，只要它能藉由電漿蝕刻進行加工。所揭露的循環選擇性電漿乾式蝕刻含矽膜或含金屬膜之方法實現了對非蝕刻材料的高選擇性，同時保持對蝕刻目標膜的高蝕刻速率生產量以及使用循環蝕刻製程在非蝕刻材料上和蝕刻腔室內部的低聚合物沈積速率。所揭露的循環選擇性電漿乾式蝕刻含矽膜或含金屬膜之方法可用於藉由前段製程的選擇性蝕刻、自對準多重圖案化、硬掩膜開口和蝕刻等形成結構。所揭露的對蝕刻膜（諸如含矽膜或含金屬膜）進行循環選擇性電漿乾式蝕刻之方法包括： i)  將含有含Si氫氟烴化合物的蒸氣的第一蝕刻氣體引入含有襯底的反應腔室中，該襯底具有含有蝕刻膜和沈積在其上的至少一種非蝕刻膜的圖案； ii)    施加電功率以產生經活化的第一蝕刻氣體的電漿； iii)       允許在該經活化的第一蝕刻氣體與該蝕刻膜之間進行蝕刻反應，使得該蝕刻膜相對於該至少一種非蝕刻膜被選擇性地蝕刻，同時藉由該經活化的第一蝕刻氣體在該至少一種非蝕刻膜上沈積聚合物； iv)    將第二蝕刻氣體引入該反應腔室中； v)     允許在該經活化的第二蝕刻氣體與該蝕刻膜和沈積在該至少一種非蝕刻膜上的該聚合物之間進行蝕刻反應，使得該蝕刻膜和沈積在該至少一種非蝕刻膜上的該聚合物都被蝕刻；以及 vi)    重複 i) 至 v) 直到移除該蝕刻膜。
這裡，第一蝕刻氣體可以含有所揭露的含Si氫氟烴、一種或多種氫氟烴或氟烴、氧化氣體、惰性氣體和/或另外的氣體。第二蝕刻氣體可以含有一種或多種氫氟烴或氟烴、氧化氣體、惰性氣體和/或另外的氣體。所揭露的循環選擇性電漿乾式蝕刻含矽膜之方法可進一步包括在步驟 v) 之後引入第三蝕刻氣體。這裡，第三蝕刻氣體與第二蝕刻氣體相同，含有一種或多種氫氟烴或氟烴、氧化氣體、惰性氣體和/或另外的氣體。然而，在一個或每個循環中，第三蝕刻氣體和第二蝕刻氣體彼此不具有蝕刻氣體成分的相同組合。例如，如果第二蝕刻氣體係C 4F 6、O 2、Ar和CO 2的組合，則第三蝕刻氣體可以是CH 2F 2、O 2、Ar和SF 6或CH 2F 2、O 3、He和SF 6的組合。在使用每種蝕刻氣體之後施加吹掃步驟，即吹掃步驟係在步驟 iii) 和 v) 之後施加的。在吹掃過程中，用於產生電漿的電功率可以仍然開啟或可以關閉。吹掃後，打開用於產生電漿的電功率。這裡，一種或多種氫氟烴或氟烴可選自CF 4、C 2F 6、C 3F 6、C 4F 6、C 4F 8、C 5F 8、C 5F 10、C 6F 12、C 7F 14、C 8F 16、CH 2F 2、CH 3F、CHF 3、C 2H 5F、C 3H 7F、C 5HF 7、C 3H 2F 6、C 3H 4F 2、C 3H 2F 4、C 4H 2F 6或C 4H 3F 7；氧化氣體可選自O 2、O 3、CO、CO 2、SO、SO 2、FNO、N 2、NO、N 2O、NO 2、或H 2O、COS；惰性氣體可選自由He、Ar、Xe、Kr、或Ne組成之群組；並且另外的氣體可選自H 2、CO 2、SF 6、NF 3、N 2、NH 3、Cl 2、BCl 3、HCl、HBr、或Br 2。
在襯底的表面上形成聚合物的可能性，取決於被暴露的材料，提供了另一種高度選擇性蝕刻的方式，此時材料在蝕刻製程過程中被移除，同時一些膜沈積在非蝕刻電漿蝕刻材料上。這種方法允許實現大的選擇性值，並且沈積的膜可以在蝕刻製程後被移除或在蝕刻過程中被移除，如果採用循環製程。所揭露的循環蝕刻方法改進了蝕刻目標膜的蝕刻選擇性，同時保持高蝕刻速率和非蝕刻材料上的低量的沈積的聚合物。向製程氣體混合物中添加含Si氫氟烴允許在蝕刻含Si膜和/或含金屬膜過程中顯著提高選擇性，同時使用循環製程允許在保持高蝕刻速率的同時大大減少聚合物生長。
所揭露的循環蝕刻製程係指當襯底在蝕刻腔室中使用按順序重複的蝕刻步驟進行加工的製程。 圖 5a至 圖 5d中示出了使用循環蝕刻進行加工的襯底的實例。 圖 5a中示出了初始襯底的實例，由襯底 702組成，其頂部具有多種薄膜，其中膜 704作為掩膜，膜 706、 708和 710係非蝕刻材料的膜並且膜 712係蝕刻目標材料的膜。 圖 5b中呈現了在蝕刻循環的第一步驟之後的襯底。在第一步驟過程中，使用選擇性蝕刻配方將材料部分移除 716，導致在非蝕刻材料和掩膜上沈積聚合物 714，其中聚合物厚度取決於膜的材料。 圖 5c中呈現了在循環的第二步驟後的襯底。對於第二步驟，使用對在第一步驟過程中沈積的聚合物不是無限選擇性的蝕刻配方，導致蝕刻目標材料的進一步蝕刻 718並從非蝕刻材料中移除聚合物。取決於非蝕刻材料和製程條件，一些聚合物可能留在非蝕刻材料膜上，或者一些非蝕刻材料膜可能在完全移除聚合物後在第二步驟過程中被蝕刻，如 圖 5d所示。
所揭露的循環選擇性電漿乾式蝕刻含矽膜之方法包括使用至少一種含Si氫氟烴、視需要惰性氣體、氧化氣體和氟烴和/或氫氟烴的混合氣體作為蝕刻氣體相對於用於製造一定水平（例如前段製程或中段製程）的半導體器件的任何其他材料選擇性地蝕刻特定的材料，例如包括氮化矽、氧化矽和a-C的含Si膜，同時蝕刻製程進一步含有以循環方式重複的具有可變蝕刻配方的若干個步驟。使用由若干個步驟組成的循環蝕刻製程允許實現高或無限的選擇性值，同時沈積少量的聚合物或只是在非蝕刻材料的表面上形成薄膜介面。
所揭露的循環電漿蝕刻方法可實現相對於其他材料諸如掩膜材料和非蝕刻材料以高選擇性對含Si化合物的優先蝕刻，同時不改變非蝕刻材料。
在所揭露的循環電漿蝕刻方法中，電漿蝕刻氣體係包含以下物質中的至少一種的氣體混合物：含Si氫氟烴、惰性氣體、氧化劑、氟烴和/或氫氟烴、以及另外的氣體。再一次，惰性氣體可選自He、Ar、Kr、Xe、Ne；氧化劑可選自O 2、O 3、CO、CO 2、COS、SO、SO 2、FNO、NO、N 2O、NO 2、Cl 2、F 2；氫氟烴或氟烴可選自CF 4、C 2F 6、C 3F 6、C 4F 6、C 4F 8、C 5F 8、C 5F 10、C 6F 12、C 7F 14、C 8F 16、CH 2F 2、CH 3F、CHF 3、C 2H 5F、C 3H 7F、C 5HF 7、C 3H 2F 6、C 3H 4F 2、C 3H 2F 4、C 4H 2F 6或C 4H 3F 7；另外的氣體可選自H 2、SF 6、NF 3、N 2、NH 3、Cl 2、BCl 3、BF 3、Br 2、F 2、HBr、HCl或其組合。蝕刻膜相對於至少一種非蝕刻膜的選擇性可以大於5，較佳的是大於10。
總之，在所揭露的上述電漿乾式蝕刻方法中，蝕刻氣體混合物包含至少一種所揭露的含Si氫氟烴化合物。此外，在蝕刻前，可向所揭露的含Si氫氟烴化合物中添加至少一種氫氟烴或氟烴氣體、至少一種氧化氣體、至少一種惰性氣體、和/或至少一種另外的氣體，形成蝕刻氣體混合物。在一些實施方式中，至少一種氫氟烴或氟烴氣體、至少一種氧化氣體、至少一種惰性氣體、和/或至少一種另外的氣體可以是視需要的。例如，在所揭露的選擇性電漿乾式蝕刻有機膜的電漿蝕刻方法中，至少一種氫氟烴或氟烴氣體係視需要的並且可以或可以不包含在蝕刻氣體混合物中。
在電漿條件下，藉由該等化合物的解離以及藉由氣相中存在的物質之間的相互作用的化學反應，直接產生各種反應性物質和離子。典型地，當上述化合物單獨使用或相互混合時，電漿蝕刻效果可以用上述化合物所代表的任何化合物來實現。取決於單獨化合物的結構，它可以促進蝕刻性能（包括增加特定蝕刻目標材料的蝕刻速度）或在高縱橫比蝕刻製程過程中的鈍化。特別地，C 4F 6和C 4F 8的混合物係常用的混合物之一，因為C 4F 6有效促進鈍化並且C 4F 8有效提高蝕刻速度，導致蝕刻製程的高各向異性，如在以下對比實例6中討論的。此外，如果希望，可以添加氫氟烴氣體諸如CH 2F 2來提高氮化矽膜的蝕刻速度。
可向蝕刻氣體混合物中添加其他氣體諸如惰性氣體或氧化氣體。使用惰性氣體係為了在蝕刻製程過程中增加離子轟擊，並且根據氣體比率促進或抑制蝕刻氣體混合物中其他氣體的解離，這對蝕刻製程的蝕刻速度和各向異性造成直接影響。此外，向蝕刻氣體混合物中添加氧化氣體允許提高蝕刻速度，這取決於蝕刻氣體混合物以及目標和非蝕刻材料各向異性的類型以及蝕刻製程的選擇性。此外，可向蝕刻氣體混合物中添加選自H 2、SF 6、NF 3、N 2、NH 3、Cl 2、BCl 3、BF 3、Br 2、F 2、HBr、HCl或其組合的另外的氣體以便改進對製程的控制或提高蝕刻速率。
所揭露的蝕刻氣體混合物適用於在含矽膜中電漿蝕刻半導體結構（諸如，通道孔洞、閘極溝槽、階梯式接點、狹縫、電容器孔洞、接觸孔洞、自對準接點、自對準通孔、超通孔等）。所揭露的蝕刻氣體混合物不僅與當前可獲得的掩膜材料相容，而且與未來幾代掩膜材料相容，因為所揭露的含Si蝕刻化合物對掩膜連同高縱橫比結構的良好輪廓引起極少損壞到沒有損壞。換言之，所揭露的蝕刻氣體混合物可產生具有最小至沒有彎曲、圖案坍塌或粗糙度的垂直蝕刻圖案。為了實現該等特性，所揭露的蝕刻氣體混合物可以在蝕刻期間沈積抗蝕刻聚合物層，以幫助減少在蝕刻製程期間的氧和氟自由基的直接影響。所揭露的蝕刻氣體混合物還可以減少在蝕刻期間對p-Si或晶體Si通道結構的損壞。
材料相容性測試對於確定是否任何所揭露的蝕刻氣體混合物將與腔室材料反應並且降低具有短期或長期用途的腔室的性能係重要的。在腔室、閥門等的部件中涉及的關鍵材料包括不銹鋼、鋁、鎳、PCTFE、PVDF、PTFE、PFA、PP、kalrez、viton和其他金屬和聚合物。有時，該等材料暴露於高溫（例如，高於20°C）和高壓（例如，高於1 atm），這可增強其降解。計量方法可以包括目視檢查、重量測量、測量掃描電子顯微術（SEM）中的奈米尺度變化、拉伸強度、硬度等。
所揭露的蝕刻氣體混合物可用於電漿蝕刻在襯底上的含矽膜。所揭露的電漿蝕刻方法可以用於製造半導體器件，諸如NAND或3D NAND閘極或者快閃記憶體或DRAM存儲電容器或電晶體，諸如鰭形場效應電晶體（FinFET）、全環繞閘極（GAA）-FET、奈米線-FET、奈米片-FET、叉片-FET、互補FET（CFET）、塊狀互補金屬氧化物半導體（塊狀CMOS）、MOSFET、完全耗盡型絕緣體上矽（FD-SOI）結構。所揭露的蝕刻氣體混合物可用於其他應用領域，諸如不同的前段製程（FEOL）和後段製程（BEOL）蝕刻應用諸如金屬膜圖案化，形成金屬互連件、埋入式電源線和信號線。此外，所揭露的蝕刻氣體混合物還可以用於在3D矽通孔（TSV）蝕刻應用中蝕刻Si用於將記憶體與在襯底上和MEMS應用中的邏輯電路互相連接。
所揭露的電漿蝕刻方法包括提供具有襯底設置在其中的反應腔室。反應腔室可以是其中進行蝕刻方法的器件內的任何附件或腔室，諸如並且不限於反應性離子蝕刻（RIE）、具有單一或多個頻率RF源的電容耦合電漿（CCP）、電感耦合電漿（ICP）、或微波電漿反應器，或能夠選擇性地移除含矽膜的一部分或產生活性物質的其他類型的蝕刻系統。熟悉該項技術者將認識到，不同的電漿反應腔室設計提供不同的電子密度和溫度控制。合適的可商購的電漿反應腔室包括但不限於以商標eMAX TM出售的應用材料公司（Applied Materials）磁增強的反應性離子蝕刻器或以商標2300 ®Flex TM出售的拉姆研究公司（Lam Research）雙重CCP反應性離子蝕刻器介電蝕刻產品家族。以這樣的電漿反應腔室中的RF功率可以被脈衝化以控制電漿特性，並且從而進一步改進蝕刻性能（選擇性和損壞）。
在所揭露的電漿蝕刻方法中，電漿蝕刻腔室配備有平行板電極電漿發生器，其中頻率在從2至100 MHz範圍內的高頻電磁場被施加到上電極或下電極或兩個電極上並且頻率在從40 kHz至2 MHz範圍內的低頻電磁場被施加到下電極上，此時電極之間的間隙保持在10與35 mm之間的範圍內。該等電場的組合允許在0 - 10,000 W的範圍內對上電極施加功率並且在0 - 100,000 W的範圍內對下電極施加功率。在電漿蝕刻製程過程中，蝕刻腔室中的壓力保持在5與100毫托之間並引入蝕刻氣體混合物。可替代地，所揭露的蝕刻氣體混合物的經電漿處理的反應物可以在反應腔室外產生。例如，MKS儀器公司的ASTRONi ®反應性氣體產生器等可以用於在通入反應腔室之前處理反應物。例如，在2.45 GHz、7 kW電漿功率和在從大約0.5托至大約10托範圍內的壓力下操作，反應物O 2可分解成兩個O ·自由基。較佳的是，可以用在從約1 kW至約10 kW、更較佳的是從約2.5 kW至約7.5 kW範圍內的功率產生遠端電漿。反應腔室可以含有一個或多於一個襯底。例如，反應腔室可以含有從1至200個具有從25.4 mm至450 mm的直徑的矽晶圓。襯底可以是在半導體、光伏、平板或LCD-TFT器件製造中使用的任何合適的襯底。合適的襯底的實例包括晶圓，諸如矽、二氧化矽、玻璃、Ge、SiGe、GeSn、InGaAs、GaSb、InP、或GaAs晶圓。從先前的製造步驟，晶圓將具有在其上的多個膜或層，包括含矽膜或層。該等層可以是圖案化的或可以不是圖案化的。合適的層的實例包括但不限於矽（諸如非晶矽、p-Si、晶體矽，其中任一種可以進一步用B、C、P、As、Ga、In、Sn、Sb、Bi和/或Ge進行p-摻雜或n-摻雜）、二氧化矽、氮化矽、氧化矽、氧氮化矽、Si aO bH cC dN e（其中a ＞ 0；b、c、d、e ≥ 0）、Ge、SiGe、GeSn、InGaAs、GaSb、InP；掩膜層材料諸如具有或不具有摻雜劑的非晶碳、減反射塗層、光阻劑材料、金屬氧化物（諸如AlO、TiO、HfO、ZrO、SnO、TaO等）或金屬氮化物層（諸如AlN、ZrN、SnN、HfN、氮化鈦、氮化鉭等）或其組合；蝕刻終止層材料諸如Si aO bH cC dN e，（其中a ＞ 0；b、c、d、e ≥ 0），其選自氮化矽、多晶矽、晶體矽、碳化矽、SiON、SiCN或其組合，或器件通道材料諸如晶體矽、外延矽、摻雜矽、或其組合。氧化矽層可以形成介電材料，諸如基於有機物或基於氧化矽的低k介電材料（例如，多孔SiCOH膜）。示例性的低 k介電材料以商品名Black Diamond II或III由應用材料公司出售。此外，可以使用包含鎢、鈷、銅或貴金屬（例如鉑、鈀、銠或金）的層。此外，含矽膜的實例可以是Si aO bH cC dN e（其中a ＞ 0；b、c、d、e ≥ 0）。在整個說明書和申請專利範圍中，晶圓及其上的任何相關層被稱為襯底。
將所揭露的蝕刻氣體混合物的蒸氣引入含有襯底的反應腔室中，該襯底具有沈積在其上的含矽膜。可以以在從大約0.1 sccm至大約1 slm範圍內的流量將所揭露的蝕刻氣體混合物的蒸氣或所揭露的蝕刻氣體混合物中每種組分的蒸氣引入該腔室中。例如，對於300 mm晶圓尺寸，可以以在從大約1 sccm至大約50 sccm範圍內的流量將該蒸氣引入該腔室中。可替代地，對於450 mm晶圓尺寸，可以以在從大約25 sccm至大約250 sccm範圍內的流量將該蒸氣引入該腔室中。熟悉該項技術者將認識到，流量可以隨工具不同而不同。所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物和氫氟烴或氟烴化合物可以以純淨形式或與惰性氣體（諸如N 2、Ar、Kr、Ne、He、Xe等）或溶劑的共混物供應。所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物和氫氟烴或氟烴化合物可以是以變化濃度存在於該共混物中。對於液體含Si氫氟烴蝕刻化合物和氫氟烴或氟烴化合物，含Si氫氟烴蝕刻化合物和氫氟烴或氟烴化合物的蒸氣形式可以藉由經由常規的汽化步驟諸如直接汽化或藉由鼓泡使純淨的或共混的含Si氫氟烴蝕刻化合物溶液和氫氟烴或氟烴化合物溶液汽化來產生。該等純淨的或共混的含Si氫氟烴蝕刻化合物和該等純淨的或共混的氫氟烴或氟烴化合物可在引入反應器中之前以液態進料到汽化器中，在該汽化器中使其汽化。
可替代地，可藉由將載氣傳送至含有所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物和氫氟烴或氟烴化合物的容器中或藉由將載氣鼓泡進所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物和氫氟烴或氟烴化合物中使該等純淨的或共混的含Si氫氟烴蝕刻化合物汽化。載氣可以包括但不限於Ar、He、N 2、Kr、Xe、Ne及其混合物。用載氣鼓泡還可移除該等純淨的或共混的含Si氫氟烴蝕刻化合物溶液和氫氟烴或氟烴化合物溶液中存在的任何溶解氧。載氣和所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物然後作為蒸氣被引入反應器中。
必要時，含有所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物的容器可以被加熱到允許該等含Si氫氟烴蝕刻化合物處於液相並且具有用於遞送到蝕刻工具中的足夠的蒸氣壓的溫度。該容器可保持在例如大約0°C至大約150°C、較佳的是從大約室溫至大約100°C、更較佳的是從大約室溫至大約50°C範圍內的溫度下。更較佳的是，該容器保持在室溫下以便避免加熱通向蝕刻工具的管線。熟悉該項技術者認識到可以按已知方式調節該容器的溫度以控制汽化的含Si氫氟烴蝕刻化合物的量。
對於3D NAND應用，所揭露的蝕刻氣體混合物的電漿活化的蒸氣或所揭露的電漿活化的蝕刻氣體較佳的是展現出對掩膜的高選擇性並且蝕刻穿過SiO和SiN的交替層或多晶矽和SiO 2的交替層，導致垂直的蝕刻輪廓，而沒有輪廓變形（諸如彎曲或粗糙度），這對於3D NAND應用係重要的。此外，電漿活化的蒸氣將聚合物沈積在側壁上以使特徵輪廓變形最小化。對於其他應用，諸如DRAM和2D NAND，例如，在不同製程條件下的所揭露的蝕刻氣體混合物的電漿活化的蒸氣可以從SiN選擇性地蝕刻SiO。所揭露的電漿活化的蝕刻氣體可以選擇性地蝕刻SiO和/或SiN，從掩膜層，諸如a-C、光阻劑、a-Si、p-Si、或碳化矽；或從金屬接觸層，諸如Cu、W、Ru等；或從由SiGe組成的通道區域或多晶矽區域。所揭露的電漿活化的蝕刻氣體可以選擇性地蝕刻有機膜，從其他膜，諸如a-C、光阻劑、a-Si、p-Si、或碳化矽；或從金屬接觸層，諸如Cu、W、Ru等；或從由SiGe組成的通道區域或多晶矽區域。
所揭露的經活化的蝕刻氣體混合物（例如，藉由點燃蝕刻氣體混合物的電漿），包括含Si氫氟烴蝕刻氣體，與沈積在襯底上的含矽膜反應形成揮發性副產物，該等副產物被從反應腔室中移除。襯底上的a-C掩膜、減反射塗層和光阻劑層與經活化的蝕刻氣體的反應性較小。因此，該經活化的蝕刻氣體選擇性地與含矽膜反應形成揮發性副產物。
可替代地，所揭露的經活化的蝕刻氣體混合物（例如，藉由點燃蝕刻氣體混合物的電漿），包括含Si氫氟烴蝕刻氣體，與沈積在襯底上的有機膜反應形成揮發性副產物，該等副產物被從反應腔室中移除。在這種情況下，隨著不同的製程和不同的蝕刻條件，有機膜（諸如a-C掩膜）與經活化的蝕刻氣體的反應性更強。因此，該經活化的蝕刻氣體選擇性地與有機膜反應形成揮發性副產物。
使反應腔室內的溫度和壓力保持在適用於含矽膜與經活化的蝕刻氣體反應的條件下。例如，根據蝕刻參數，可使腔室中的壓力保持在大約0.1毫托與大約1000托之間、較佳的是在大約1毫托與大約10托之間、更較佳的是在大約10毫托與大約1托之間、並且更較佳的是在大約10毫托與大約100毫托之間。同樣地，腔室中的襯底溫度可在大約-196°C至大約500°C之間、較佳的是在大約-120°C至大約300°C之間、更較佳的是在大約-100°C至大約50°C之間、並且更較佳的是在大約-70°C至大約40°C之間的範圍內。腔室壁溫度可取決於製程要求在從大約-196°C至大約300°C的範圍內。
可替代地，使反應腔室內的溫度和壓力保持在適用於有機膜與經活化的蝕刻氣體反應的條件下。例如，根據蝕刻參數，可使腔室中的壓力保持在大約0.1毫托與大約1000托之間、較佳的是在大約1毫托與大約10托之間、更較佳的是在大約10毫托與大約1托之間、並且更較佳的是在大約10毫托與大約100毫托之間。同樣地，腔室中的襯底溫度可在大約-196°C至大約500°C之間、較佳的是在大約-120°C至大約300°C之間、更較佳的是在大約-100°C至大約50°C之間、並且更較佳的是在大約-70°C至大約40°C之間的範圍內。腔室壁溫度可取決於製程要求在從大約-196°C至大約300°C的範圍內。
含矽膜與經活化的蝕刻氣體之間的反應，以及有機膜與經活化的蝕刻氣體之間的反應，導致含矽膜和有機膜從襯底上被各向異性地移除，這取決於製程參數。氮、氧、和/或碳的原子也可存在於含矽膜和有機膜中。移除係由於由電漿離子物理濺射含矽膜和有機膜（藉由電漿加速）和/或藉由電漿物質的化學反應將Si轉化成揮發性物質，諸如SiF x，其中x在從1-4的範圍內。
所揭露的使用所揭露的含Si氫氟烴化合物作為蝕刻氣體的電漿蝕刻方法在含矽膜中產生孔，諸如通道孔洞、閘極溝槽、階梯式接點、電容器孔洞、接觸孔洞、接觸蝕刻、狹縫蝕刻、自對準接點、自對準通孔、超通孔等。所得孔可以具有在從大約5 : 1至大約500 : 1、較佳的是大約20 : 1至大約400 : 1範圍內的縱橫比和在從大約5 nm至大約500 nm範圍內、較佳的是小於100 nm的直徑。例如，熟悉該項技術者將認識到，通道孔洞蝕刻在含矽膜中產生具有大於50 : 1的縱橫比的孔。
需要被蝕刻的典型材料可以是SiO。蝕刻SiO的製程可能與在硼磷矽酸鹽玻璃（BPSG）、原矽酸四乙基酯（TEOS）或低沈積速率TEOS（LDTEOS）中的蝕刻溝槽有關。蝕刻終止層可以是氮化矽或氮氧化矽（SiON）或多晶矽或金屬或金屬氮化物（例如W或TiN）。所使用的掩膜材料可以是a-C、p-Si、非晶矽B摻雜的a-C、W摻雜的a-C、B摻雜的非晶矽、或光阻劑材料。在本文中，所揭露的含Si氫氟烴蝕刻化合物被應用於蝕刻SiO、SiN、p-Si和/或a-C襯底膜。
所揭露之蝕刻方法不以任何方式限於上述實驗條件，並且電漿蝕刻工具的類型（電容耦合或電感耦合電漿）、製程條件（壓力、功率、溫度、製程的持續時間）、製程氣體混合物、氣體混合物中的氣體的組合和比例、氣體流量、工件或襯底以及電漿蝕刻腔室本身可以針對每種製程和在製程過程中進行改變。
所揭露的還包括蝕刻氣體遞送系統。 圖 35示出了示例性的蝕刻氣體遞送設備或系統。如所示，兩個流體管道 814和 816分別將第一蝕刻劑來源 802和第二蝕刻劑來源 804連接到共用流體管道 818。第一蝕刻劑來源 802含有第一蝕刻劑並且第二蝕刻劑來源 804含有第二蝕刻劑。熱元件 810a、 810b和 810c分別連接到第一蝕刻劑來源 802、第二蝕刻劑來源 804和氣體混合器 806，它們被配置為並適配為調節第一蝕刻劑、第二蝕刻劑和/或其第一和第二蝕刻劑的混合物的溫度。視需要，汽化器元件 808a、 808b和 808c與至少兩個流體管道 814和 816和/或共用流體管道 818中的一個或多個流體連接。汽化器元件 808a、 808b和 808c被配置為並適配為分別產生第一蝕刻劑、第二蝕刻劑和/或其混合物的蒸氣。混合元件 806視需要連接到兩個流體管道 814和 816以及共用流體管道 818。混合元件 806被配置為並適配為混合第一蝕刻劑和第二蝕刻劑。閥門 812a、 812b、 812c、 812d、 812e和 812f安裝在管道 814、 816、 818，汽化器元件 808a、 808b和 808c中以控制汽化器元件 808a、 808b和 808c的使用。如果不使用汽化器元件 808a、 808b和 808c，則關閉閥門 812a、 812c和 812e；打開閥門 812b、 812d和 812f；反之亦然。
這裡，可將可程式設計邏輯控制器（PLC）（未示出）安裝到系統中，並被配置為和適配為控制設備中的所有元件、閥門、氣體來源等。該蝕刻氣體遞送設備被具體地適配為調節第一蝕刻劑和第二蝕刻劑的流量，以形成具有基於第一蝕刻劑和第二蝕刻劑的化學式的預定比率的第一蝕刻劑和第二蝕刻劑的蝕刻氣體組成物。在引入蝕刻加工腔室或反應器之前，第一蝕刻劑和第二蝕刻劑可以混合或可以不混合。在引入蝕刻加工腔室或反應器之前，第一蝕刻劑和第二蝕刻劑可以在混合元件 806中混合。第一蝕刻劑和第二蝕刻劑可獨立地引入蝕刻加工腔室或反應器並在其中混合。虛線 820和 822示出了第一蝕刻劑和第二蝕刻劑分別被直接引入蝕刻加工腔室或反應器而不混合。在一些實施方式中，第一蝕刻劑係所揭露的含Si氫氟烴並且第一蝕刻劑的容器可操作性地連接到用於一種或多種半導體蝕刻製程的裝置。
在一些實施方式中，第二蝕刻劑可以是選自Ar、Kr、Xe、N 2、He、Ne或其組合的惰性氣體，選自O 2、O 3、CO、CO 2、COS、SO、SO 2、FNO、NO、N 2O、NO 2、H 2O、N 2O、Cl 2、F 2等的氧化劑或氧化氣體，或選自H 2、SF 6、NF 3、N 2、NH 3、Cl 2、BCl 3、BF 3、Br 2、F 2、HBr、HCl或其組合的另外的氣體。此外， 圖 35中示出的蝕刻氣體遞送設備不限於第一和第二蝕刻劑來源 802和 804，一種或多種蝕刻劑來源可以與第一和第二蝕刻劑來源 802和 804平行添加並在混合元件 806中與第一和第二蝕刻劑混合。例如，如果所揭露的蝕刻氣體混合物包含含Si氫氟烴、惰性氣體、氧化劑和另外的氣體，則將在蝕刻氣體遞送設備中安裝四個蝕刻劑來源。 實例
以下提供了藉由實例和對比實例對本揭露的詳細描述，以進一步說明本發明之實施方式。然而，本揭露不以任何方式限於所呈現的實例，並且蝕刻條件、蝕刻氣體混合物、蝕刻氣體混合物中的氣體或蒸氣的組合和比例、襯底和電漿蝕刻腔室本身可以變化。
實例1-11和對比實例1-6具有以下條件。
電漿蝕刻裝置：在所揭露之方法中，平行板（電容耦合電漿）電漿發生器被用作電漿蝕刻裝置。平行板配置包括上電極和下電極，在其上放置襯底（下電極被用作具有冷卻能力的樣品支架）。電極之間的間隔係13或30 mm。上電極連接到27 MHz或60 MHz發生器，而下電極連接到2 MHz發生器。
電漿蝕刻條件：在電漿蝕刻製程過程中，供應給上電極的功率在從500至2000 W的範圍內變化，而施加到下電極的功率在從750至7000 W的範圍內變化。在製程過程中，壓力保持恒定在5與100毫托之間的範圍內。電漿蝕刻時間被設定在30與300秒之間的值。蝕刻速率以奈米/分鐘進行估算。電漿蝕刻氣體混合物包含用作氟烴氣體的Ar、O 2、C 4F 6和/或C 4F 8以及用作含Si氫氟烴氣體的C 2H 6F 2Si或CH 3F 3Si、C 4H 9F 3Si或C 5H 9F 5Si，並視需要包含用作氫氟烴氣體的CH 2F 2。
襯底：實例1-11和對比實例1-6中使用的襯底在 圖 2a-2b中示出。實例5-7中的襯底係一塊單晶矽晶圓，在矽晶圓頂部具有來自以下列表的材料中的一種的薄膜：SiO 2、Si 3N 4、非晶碳（下文中「a-C」）、W、Ru、Co、Mo、TiN、TiO 2。
電漿蝕刻輪廓和選擇性：作為用於比較所揭露的電漿蝕刻製程和使用典型的蝕刻氣體混合物（例如Ar、O 2、C 4F 6和/或C 4F 8的混合物）的參考電漿蝕刻製程的高縱橫比蝕刻性能的標準，選擇了選擇性、頂部CD、中部CD和底部CD，因為它們反映了對蝕刻圖案輪廓的控制。選擇性被計算為二氧化矽蝕刻深度（ 圖 2b中的箭頭 8）與初始非晶碳掩膜厚度（ 圖 2a中的箭頭 5，868 nm）和蝕刻製程後的掩膜厚度（ 圖 2b中的箭頭 7）之間的差值的比率。在當獲得選擇性負值的情況下，即當在蝕刻製程後非晶碳掩膜厚度增加時，這種情況被稱為具有「無限選擇性」的情況，意味著因為在蝕刻製程過程中的聚合物沈積，所以掩膜厚度增加。在當與一定深度處的頂部CD相比SiO 2中的蝕刻孔洞的寬度增加時的情況下，可以使用弓部CD來代替中部CD。弓部CD表示SiO 2膜中的蝕刻孔洞的最寬區域。此外，如果在蝕刻製程過程中由於聚合物在掩膜上的沈積而使a-C掩膜中的孔洞直徑縮小，則可使用頸部CD（其係a-C掩膜孔洞的最小寬度）作為量度。
在比較過程中，當頸部CD、頂部CD、底部CD、弓部CD和中部CD的目標係盡可能接近非晶碳掩膜中開口底部的直徑值（120 nm， 圖 2a中的箭頭 3）時，目標係更高的選擇性值或無限的選擇性。 實例 1
電漿蝕刻係在電漿蝕刻腔室中進行的，其中750 W的功率以27 MHz的頻率施加於頂電極，1500 W的功率以2 MHz的頻率施加於底電極，腔室中的壓力保持在30毫托並且電極之間的間隙設定為13 mm。將包含以下流量的氣體的蝕刻氣體混合物引入電漿蝕刻腔室中：150 sccm的Ar，12 sccm的C 4F 8，12 sccm的O 2和1.2 sccm的C 5H 9F 5Si。電漿蝕刻製程進行2分鐘。 圖 6a示出了在電漿蝕刻製程後襯底的截面的所得結構並且 表 2總結了用於比較的參數。 [ 表 2]
   製程氣體混合物（流量，sccm） 測量值   
   Ar O 2 C 4F 6 C 4F 8 C 5H 9F 5Si 選擇性 頂部CD（nm） 中部CD（nm） 底部CD（nm） 蝕刻速率（nm/min）
實例1 150 12 0 12 1.2 13 117 95 65 610
對比實例1 150 12 0 12 0 7 151 130 70 630
實例2 75 10 15 0 0.6 ∞ 102 80 65 600
對比實例2 75 10 15 0 0 不適用 130 不適用 不適用 0
   Ar O 2 C 4F 6 C 4F 8 C 4H 9F 3Si 選擇性 頂部CD（nm） 中部CD（nm） 底部CD（nm） 蝕刻速率（nm/min）
實例3 150 30 0 60 5 ∞ 121 116 80 545
對比實例3 150 30 0 60 0 5.1 145 140 90 685
對比實例4 150 30 5 60 0 17 135 130 65 680
實例4 150 35 0 60 5 10.5 151 155 105 460
對比實例5 150 30 0 60 0 ＜ 3.3 220 230 200 586
對比實例6 150 30 5 60 0 4 250 175 160 594
實例 2
以與實例1中相同的方式進行電漿蝕刻，除了將製程氣體混合物替換為以下：75 sccm的Ar，15 sccm的C 4F 6，10 sccm的O 2和0.6 sccm的C 5H 9F 5Si。 圖 6c示出了在蝕刻製程後襯底的截面的所得結構並且 表 2總結了用於比較的參數。 實例 3
電漿蝕刻係在電漿蝕刻裝置中進行的，其中1000 W的功率以60 MHz的頻率施加於頂電極，7000 W的功率以2 MHz的頻率施加於底電極，腔室中的壓力保持在20毫托並且電極之間的間隙設定為20 mm。將包含以下流量的氣體的製程氣體混合物引入電漿蝕刻腔室中：150 sccm的Ar，60 sccm的C 4F 8，30 sccm的O 2和5 sccm的C 4H 9F 3Si。電漿蝕刻製程進行2分鐘。 圖 7a示出了蝕刻製程後襯底的截面的所得結構並且 表 2總結了用於比較的參數。 實例 4
電漿蝕刻係在電漿蝕刻裝置中進行的，其中1000 W的功率以60 MHz的頻率施加於頂電極，7000 W的功率以2 MHz的頻率施加於底電極，腔室中的壓力保持在20毫托並且電極之間的間隙設定為20 mm。將包含以下流量的氣體的製程氣體混合物引入電漿蝕刻腔室中：150 sccm的Ar，60 sccm的C 4F 8，35 sccm的O 2和5 sccm的C 4H 9F 3Si。電漿蝕刻製程進行5分鐘。 圖 8a示出了蝕刻製程後襯底的截面的所得結構並且 表 3總結了用於比較的參數。 實例 5
電漿蝕刻係在電漿蝕刻裝置中進行的，其中1000 W的功率以60 MHz的頻率施加於頂電極，7000 W的功率以2 MHz的頻率施加於底電極，腔室中的壓力保持在20毫托並且電極之間的間隙設定為20 mm。將包含以下流量的氣體的製程氣體混合物引入電漿蝕刻腔室中：150 sccm的Ar，60 sccm的C 4F 8，30 sccm的O 2和5 sccm的C 4H 9F 3Si。電漿蝕刻製程進行30秒。每種研究的材料的蝕刻速率總結在 表 3中。 [ 表 3]
   製程氣體混合物（流量，sccm） 測量的蝕刻速率（nm/min）
   Ar O 2 C 4F 8 C 4H 9F 3Si CH 2F 2 SiO 2 Si 3N 4 a-C 多晶Si W Ru Co TiN TiO 2
實例5 150 30 60 5 0 410 10 0 0 0 0 10 116 126
實例6 150 30 40 5 20 376 50 0 0 0 0 0 - 138
實例7 150 30 30 5 30 506 300 0 0 0 0 0 60 -
實例 6
以與實例5中相同的方式進行電漿蝕刻，除了將製程氣體混合物替換為以下：150 sccm的Ar，40 sccm的C 4F 8，20 sccm的CH 2F 2，30 sccm的O 2和5 sccm的C 4H 9F 3Si。電漿蝕刻製程進行30秒。每種研究的材料的蝕刻速率總結在 表 3中。 實例 7
以與實例5中相同的方式進行電漿蝕刻，除了將製程氣體混合物替換為以下：150 sccm的Ar，30 sccm的C 4F 8，30 sccm的CH 2F 2，30 sccm的O 2和5 sccm的C 4H 9F 3Si。電漿蝕刻製程進行30秒。每種研究的材料的蝕刻速率總結在 表 3中。 對比實例 1
以與實例1中相同的方式進行電漿蝕刻，除了沒有將C 5H 9F 5Si添加到製程氣體混合物中。 圖 6b示出了在蝕刻製程後襯底的截面的所得結構並且 表 2總結了用於比較的參數。 對比實例 2
以與實例2中相同的方式進行電漿蝕刻，除了沒有將C 5H 9F 5Si添加到製程氣體混合物中。 圖 6d示出了在蝕刻製程後襯底的截面的所得結構並且 表 2總結了用於比較的參數。 對比實例 3
以與實例3中相同的方式進行電漿蝕刻，除了沒有將C 4H 9F 3Si添加到製程氣體混合物中。 圖 7b示出了在蝕刻製程後襯底的截面的所得結構並且 表 2總結了用於比較的參數。 對比實例 4
以與實例3中相同的方式進行電漿蝕刻，除了將5 sccm流量的C 4H 9F 3Si替換為5 sccm流量的C 4F 6。 圖 7c示出了在蝕刻後襯底的截面的所得結構並且 表 2總結了用於比較的參數。 對比實例 5
以與實例4中相同的方式進行電漿蝕刻，除了沒有將C 4H 9F 3Si添加到製程氣體混合物中。 圖 8b示出了在蝕刻製程後襯底的截面的所得結構並且 表 2總結了用於比較的參數。 對比實例 6
以與實例4中相同的方式進行電漿蝕刻，除了將5 sccm流量的C 4H 9F 3Si替換為5 sccm流量的C 4F 6。 圖 8c示出了在蝕刻製程後襯底的截面的所得結構並且 表 2總結了用於比較的參數。 表 2清楚地表明，在所有研究的條件下，添加0.6-1.2 sccm的C 5H 9F 5Si或5 sccm的C 4H 9F 3Si允許改進大部分的比較標準。例如，對於其中向製程氣體混合物中添加含Si氫氟烴的所有實例，選擇性得到改進並且頂部CD更接近初始值。
具體地，在實例1中，其中向Ar、O 2和C 4F 8的工作氣體混合物中添加1.3 sccm的C 5H 9F 5Si，對掩膜材料的選擇性係13，這與對比實例1（其中在相同條件下在沒有C 5H 9F 5Si的情況下選擇性值係7，這幾乎低了一倍）相比高得多。在實例2和3中，其中分別向Ar、O 2和C 4F 6或C 4F 8的製程氣體混合物中添加0.6 sccm的C 5H 9F 5Si或5 sccm的C 4H 9F 3Si，對掩膜材料的選擇性係無限的（製程後掩膜厚度增加），而在對比實例2、3和4中，其中在相同條件下在沒有含Si氫氟烴的情況下，或當含Si氫氟烴被替換為C 4F 6時，選擇性值在從5至20的範圍內並且這明顯更低。此外，如從襯底的掃描電子顯微鏡截面圖像可以觀察到，在對比實例2的情況下，由於過度鈍化，電漿蝕刻目標材料沒有被蝕刻（ 圖 6d），而在對比實例1的情況下，也由於過度鈍化，電漿蝕刻目標材料的蝕刻偶爾中斷和停止（ 圖 6b）。這清楚地證明，藉由初始含Si氫氟烴的解離產生的氟烴碎片（例如，C 2F 4）也能夠增強蝕刻製程並實現可接受的蝕刻輪廓（例如，實例2），而在相同條件下在沒有含Si氫氟烴的情況下目標材料的蝕刻製程係不可能的（例如，對比實例2）。
指示蝕刻輪廓控制能力的最關鍵的對比標準係頂部和中部CD，因為它們都直接影響較高深度處的蝕刻輪廓。底部CD係重要但不太關鍵的標準，因為輪廓變形諸如底部的錐形可以藉由過度蝕刻（在達到所希望的深度或終止層後繼續蝕刻製程）來修復，而相比之下，頂部CD的膨脹或堵塞係不可逆轉的。從 表 2可以清楚地觀察到，在實例1-4中向工作氣體混合物中添加含Si氫氟烴（C 4H 9F 3Si或C 5H 9F 5Si）的情況下，頂部和中部CD都更接近或相同於掩膜中開口的初始值（120 nm， 圖 2a中的箭頭 3），而在其中含Si氫氟烴沒有被使用或替換為C 4F 6的對比實例1-6中，頂部和中部CD與實例1-4相比明顯增加，這對半導體器件製造製程來說將是不可接受的。即使，在少數情況下與其中使用含Si氫氟烴的實例1-4相比，對比實例的底部CD更接近初始掩膜開口CD值（120 nm， 圖 2a中的箭頭 3），這係以上部部分的蝕刻結構的明顯橫向凹陷為代價的，這不能被修復，而縮小的底部CD可以藉由過度蝕刻來補償。
如從 表 3可以觀察到，在當向製程氣體混合物中添加20或30 sccm的CH 2F 2的情況下，不僅可以相對於a-C和多晶體矽選擇性地蝕刻SiO 2，而且可以蝕刻Si 3N 4。具體地，在實例7中，當向製程氣體混合物中添加30 sccm的CH 2F 2時，可以相對於a-C和多晶體矽（該等通常用作掩膜材料）以可比較的蝕刻速率和無限選擇性蝕刻SiO 2和Si 3N 4。觀察到的結果表明，如果向製程氣體混合物中添加CH 2F 2，則與實例1-4中展示的高縱橫比蝕刻SiO 2的相同製程可應用於高縱橫比蝕刻Si 3N 4或SiO 2和Si 3N 4的交替層（ONON疊層）。此外，觀察到的相對於實例5-7中測試的金屬膜（Ru，Co，Mo，W）蝕刻SiO 2或Si 3N 4的無限選擇性表明，該等金屬或另外的金屬膜（例如Al，Pt，Au）可用作蝕刻製程的終止層。這意味著，如果金屬薄膜（例如接觸墊、埋入式電源軌）存在於目標電漿蝕刻材料（例如SiO 2或Si 3N 4）下面，則高縱橫比蝕刻製程將在蝕刻開口到達金屬膜時終止，並且由於無限選擇性，對金屬膜的損壞將被最小化。此外，實例7中的金屬氧化物和金屬氮化物膜（TiO 2和TiN）的蝕刻速率與SiO 2和Si 3N 4蝕刻速率相比要小得多，意味著如果蝕刻製程得到很好的優化，則也可以在金屬氧化物或氮化物膜上實現軟著陸（landing）。這種效果對於高縱橫比接觸孔洞蝕刻或其他高縱橫比結構的蝕刻可能是有用的，該等結構將在金屬、金屬氮化物或氧化膜上著陸（例如，3D NAND通道或DRAM電容器高縱橫比蝕刻）。藉由總結實例1-4和對比實例1-6中的觀察結果，可以得出結論，向製程氣體混合物中添加含Si氫氟烴，較佳的是具有至少一個附接至Si的甲基，並且更較佳的是C 4H 9F 3Si或C 5H 9F 5Si，允許改進選擇性並在高縱橫比蝕刻過程中保留結構的橫向尺寸。此外，在含Si氫氟烴的解離過程中形成氟烴碎片（諸如在四極質譜中觀察到的C 2F 4）可以支持材料的電漿蝕刻，如在實例1、2和對比實例1、2中觀察到的。此外，如實例5-7中所證明的，向製程氣體混合物中添加CH 2F 2有效地改進Si 3N 4的蝕刻，使能夠高縱橫比蝕刻Si 3N 4膜或SiO 2和Si 3N 4的交替膜，同時保持對金屬的高選擇性。 實例 8
電漿蝕刻係在電漿蝕刻裝置中進行的，其中1000 W的功率以60 MHz的頻率施加於頂電極，7000 W的功率以2 MHz的頻率施加於底電極，腔室中的壓力保持在20毫托並且電極之間的間隙設定為20 mm。將包含以下流量的氣體的製程氣體混合物引入電漿蝕刻腔室中：150 sccm的Ar，60 sccm的C 4F 8，30 sccm的O 2和5 sccm的C 2H 6F 2Si。電漿蝕刻製程進行2分鐘。 圖 9示出了蝕刻製程後襯底的截面的所得結構並且 表 4總結了用於比較的參數。 [ 表 4]
   製程氣體混合物（流量，sccm） 測量值   
   Ar O 2 C 4F 6 C 4F 8 C 2H 6F 2Si 選擇性 頸部CD（nm） 頂部CD（nm） 弓部CD（nm） 底部CD（nm） 蝕刻速率（nm/min）
實例8 150 30 0 60 5 ∞ 78 120 120 70 570
對比實例3 150 30 0 60 0 5.1 138 145 156 90 685
對比實例4 150 30 5 60 0 17    135 130 65 680
實例9 150 30 0 60 5 18 58 125 125 57 400
對比實例5 150 30 0 60 0 ＜ 3.3 不適用 220 230 200 586
對比實例6 150 30 5 60 0 4 不適用 250 175 160 594
   Ar O 2 C 4F 6 C 4F 8 CH 3F 3Si 選擇性 頸部CD（nm） 頂部CD（nm） 弓部CD（nm） 底部CD（nm） 蝕刻速率（nm/min）
實例10 150 30 0 60 5 ∞ 10 129 129 68 635
對比實例3 150 30 0 60 0 5.1 138 145 140 90 685
對比實例4 150 30 5 60 0 17    135 130 65 680
實例11 150 30 0 60 5 6 78 95 172 68 492
對比實例5 150 30 0 60 0 ＜3.3 不適用 220 230 200 586
對比實例6 150 30 5 60 0 4 不適用 250 175 160 594
實例 9
以與實例8中相同的方式進行電漿蝕刻，除了電漿蝕刻製程進行5分鐘。 圖 10示出了蝕刻製程後襯底的截面的所得結構並且 表 4總結了用於比較的參數。 實例 10
以與實例8中相同的方式進行電漿蝕刻，除了將製程氣體混合物替換為以下：150 sccm的Ar，60 sccm的C 4F 8，30 sccm的O 2和5 sccm的CH 3F 3Si。 圖 11示出了蝕刻製程後襯底的截面的所得結構並且 表 4總結了用於比較的參數。 實例 11
以與實例9中相同的方式進行電漿蝕刻，除了將製程氣體混合物替換為以下：150 sccm的Ar，60 sccm的C 4F 8，30 sccm的O 2和5 sccm的CH 3F 3Si。 圖 12示出了蝕刻製程後襯底的截面的所得結構並且 表 4總結了用於比較的參數。
指示蝕刻輪廓控制能力的最關鍵的對比標準係頂部和中部CD，因為它們都直接影響較高深度處的蝕刻輪廓。底部CD係重要但不太關鍵的標準，因為輪廓變形諸如底部的錐形可以藉由過度蝕刻（在達到所希望的深度或終止層後繼續蝕刻製程）來修復，而相比之下，頂部CD的膨脹或堵塞係不可逆轉的。從 表 2可以清楚地觀察到，在實例8-11中向工作氣體混合物中添加C 2H 6F 2Si或CH 3F 3Si的情況下，頂部和中部CD都更接近或相同於掩膜中開口的初始值（120 nm， 圖 2a中的箭頭 3），而在其中含Si氫氟烴沒有被使用或替換為C 4F 6的對比實例1-6中，頂部和中部CD與實例8-11相比明顯增加，這由於圖案退化和長時間的蝕刻製程中可能的結構坍塌對半導體器件製造製程來說將是不可接受的。即使，在少數情況下對於使用C 2H 6F 2Si或CH 3F 3Si的情況（這不是有利的效果）的頸部CD，對於製造半導體器件來說，它仍然比在對比實例1-6的情況下的明顯頸部CD膨脹更可靠。在蝕刻製程過程中的頸部縮小的情況下，頸部CD可以藉由短的清潔步驟打開，而恢復在不使用含Si氫氟烴的對比實例1-6中觀察到的膨脹的頸部CD更複雜。
實例12-18具有以下條件。
電漿蝕刻裝置：在所揭露之方法中，平行板（電容耦合電漿）電漿發生器被用作電漿蝕刻裝置。平行板配置包括上電極和下電極，在其上放置襯底（下電極被用作具有冷卻能力的樣品支架）。電極之間的間隔係13或20 mm。上電極連接到27 MHz或60 MHz發生器，而下電極連接到2 MHz發生器。
電漿蝕刻條件：在電漿蝕刻製程過程中，供應給上電極的功率在從500至2000 W的範圍內變化，而施加到下電極的功率在從750至7000 W的範圍內變化。在製程過程中，壓力保持恒定在1與100毫托之間的範圍內。電漿蝕刻時間被設定在30與300秒之間的值。蝕刻速率以奈米/分鐘進行估算。電漿蝕刻氣體混合物包含用作氟烴氣體的Ar、O 2、C 4F 8以及用作含Si氫氟烴氣體的C 2H 6F 2Si或CH 3F 3Si或C 4H 9F 3Si或C 5H 9F 5Si。
襯底：參照 圖 3a和 圖 3b，將在晶圓頂部具有目標電漿蝕刻材料的薄膜的一塊單晶矽晶圓用作襯底。目標電漿蝕刻材料係來自列表中的一種：SiO 2、Si 3N 4、非晶碳（下文中「a-C」）、多晶體矽（下文中「多晶Si」）、W。每種目標電漿蝕刻材料的初始厚度如下：300 nm的a-C，110 nm的W，550 nm的多晶Si，300 nm的Si 3N 4，2000 nm的SiO 2。電漿蝕刻速率和選擇性：電漿蝕刻速率被估算為電漿蝕刻目標材料膜的初始厚度與蝕刻製程後膜的厚度之間的差值除以時間，得到蝕刻速率（以nm/min計）。選擇性被估算為對兩種不同的電漿蝕刻材料計算的蝕刻速率的比率。蝕刻速率為0 nm/min對應於當目標材料沒有被蝕刻或聚合物沈積在其頂部的情況，如果該材料在某些實例中是非蝕刻材料，則選擇性為無限值。 實例 12
電漿蝕刻係在電漿蝕刻裝置中進行的，其中750 W的功率以27 MHz的頻率施加於頂電極，1500 W的功率以2 MHz的頻率施加於底電極，腔室中的壓力保持在30毫托並且電極之間的間隙設定為13 mm。將包含以下流量的氣體的製程氣體混合物引入電漿蝕刻腔室中：75 sccm的Ar，7.6 sccm的C 5H 9F 5Si並且O 2的流量在0與20 sccm之間的範圍內變化。電漿蝕刻製程進行1分鐘。 圖 13總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨O 2流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W。代表具有高選擇性的蝕刻窗口的實驗條件以及測試材料的記錄的蝕刻速率總結在 表 5中。 實例 13
以與實例 12中相同的方式進行電漿蝕刻，除了將製程氣體混合物替換為以下：125 sccm的Ar，9 sccm的C 4F 6，14 sccm的O 2並且C 5H 9F 5Si的流量在0與2.5 sccm之間的範圍內變化。 圖 14總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨C 5H 9F 5Si流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W。代表具有高選擇性的蝕刻窗口的實驗條件以及測試材料的記錄的蝕刻速率總結在 表 5中。 實例 14
電漿蝕刻係在電漿蝕刻裝置中進行的，其中1000 W的功率以60 MHz的頻率施加於頂電極，7000 W的功率以2 MHz的頻率施加於底電極；上電極和底電極的功率以500 Hz的頻率和60%的占空比進行脈衝。腔室中的壓力保持在20毫托並且電極之間的間隙設定為20 mm。將包含以下流量的氣體的製程氣體混合物引入電漿蝕刻腔室中：150 sccm的Ar，40 sccm的O 2，65 sccm的C 4F 8並且C 4H 9F 3Si的流量在0與10 sccm之間的範圍內變化。電漿蝕刻製程進行30秒。 圖 15總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨C 4H 9F 3Si流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W。代表具有高選擇性的蝕刻窗口的實驗條件以及測試材料的記錄的蝕刻速率總結在 表 5中。 實例 15
以與實例 14中相同的方式進行電漿蝕刻，除了將製程氣體混合物替換為以下：150 sccm的Ar，30 sccm的O 2，5 sccm的C 4H 9F 3Si並且C 4F 8和CH 2F 2的流量在0與60 sccm之間的範圍內變化，同時將C 4F 8和CH 2F 2的總流量保持在60 sccm。 圖 16總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨CH 2F 2流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si、W、SiC、SiCN、SiON。代表具有高選擇性的蝕刻窗口的實驗條件以及測試材料的記錄的蝕刻速率總結在 表 5中。 實例 16
以與實例 14中相同的方式進行電漿蝕刻，除了將製程氣體混合物替換為以下：150 sccm的Ar，30 sccm的O 2，60 sccm的CH 2F 2並且C 4H 9F 3Si的流量在0與25 sccm之間的範圍內變化。 圖 17總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨C 4H 9F 3Si流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si、W、SiC、SiCN、SiON。代表具有高選擇性的蝕刻窗口的實驗條件以及測試材料的記錄的蝕刻速率總結在 表 5中。
如從 表 5可以觀察到，蝕刻速率在寬範圍內變化，取決於所選擇的氣體混合物和用作蝕刻目標的材料的類型。有一些氣體流的組合，其中可以相對於其他測試材料以無限選擇性僅蝕刻特定材料。例如，在實例 12和 14中，當 表 5中列出的條件被用於蝕刻製程時，可以相對於所有其他測試材料以無限選擇性蝕刻SiO 2。此外，從 圖 14可以清楚地觀察到，當沒有向製程氣體混合物中添加C 4H 9F 3Si時（C 4H 9F 3Si為0 sccm的條件），所有的測試材料在製程過程中都被蝕刻，因此SiO 2蝕刻的選擇性下降。同樣的趨勢反映在 圖 17中，其中隨著C 5H 9F 5Si添加流量的增加，SiO 2蝕刻的選擇性逐漸增加，此時實現了對多晶Si、Si 3N 4和W的無限選擇性以及對a-C的高選擇性。在 圖 15和 圖 16中觀察到，隨著含Si氫氟烴流量的增加，所有材料的蝕刻速率都下降，這直接表明蝕刻製程抑制與藉由添加C 4H 9F 3Si或C 5H 9F 5Si促進的聚合物沈積有關。重要的點係，當Si 3N 4、多晶Si、a-C和W的蝕刻被抑制時，SiO 2的蝕刻速率保持在相對高的值（在實例 14中620 nm/min），這表明儘管有效地促進了聚合物沈積，但即使當向工作氣體混合物中添加含Si氫氟烴時，仍可以使某些材料的蝕刻保持在可靠的蝕刻速率。
在實例 14中，C 4F 8被用作主蝕刻劑，這對SiO 2蝕刻係有效的，此時向氣體混合物中添加C 4H 9F 3Si以促進聚合物沈積和增加對除SiO 2以外材料的選擇性。如果使用另一種主蝕刻劑，則相同之方法可用於其他材料的選擇性蝕刻。在實例 16中，CH 2F 2被用作主蝕刻劑，這對Si 3N 4蝕刻係有效的。其結果係，可以藉由向氣體混合物中添加C 4H 9F 3Si和促進聚合物沈積來抑制除Si 3N 4以外的材料的蝕刻，同時保持Si 3N 4的合適蝕刻速率。此外，在C 4H 9F 3Si的流量超過10 sccm時，由於C 4H 9F 3Si分子中存在三氟甲基，其可以向製程供應氟烴和促進Si 3N 4的蝕刻，此時聚合物將被沈積在其他材料上，甚至促進了Si 3N 4的蝕刻速率。在 表 5中強調的實例 16的條件的情況下，當向製程氣體混合物中添加25 sccm的C 4H 9F 3Si時，可以實現對a-C、多晶Si、W、SiO 2、SiC、SiCN、SiON的無限選擇性；當向製程氣體混合物中添加較低流量的C 4H 9F 3Si或當沒有添加C 4H 9F 3Si時（ 圖 17中0 sccm的條件），至少一種或多種來自列表的材料與Si 3N 4一起被蝕刻，導致選擇性折中。
此外，有若干種情況，其中可以相對於其他測試材料以無限選擇性蝕刻材料的組合。例如，在實例 15中，可以相對於a-C、多晶Si、W、SiC、SiCN、SION以無限選擇性蝕刻Si 3N 4和SiO 2。在一些情況下，有必要相對於襯底的其餘部分以高選擇性同時蝕刻多種材料，並且證明在本揭露中使用與常見氣體（例如包括惰性氣體、氟烴、氫氟烴、氧化氣體或其組合的混合物）混合的含Si氫氟烴進行選擇性蝕刻對此目的可能是必需的。
特別地，對於多色蝕刻的應用，典型地若干個含Si膜存在於襯底上並在蝕刻製程過程中暴露。常用的含Si膜係SiO 2、Si 3N 4、SiC、SiCN和SiON；因此，證明藉由向製程氣體混合物中添加含Si氫氟烴實現的相對於另外的含Si材料以高或無限的選擇性對SiO 2、Si 3N 4或這兩種材料進行蝕刻對於使用多色蝕刻的襯底的高級圖案化將是必需的。 [ 表 5]
   製程氣體混合物（流量，sccm） 測量的蝕刻速率（nm/min）
   O 2 C 4F 6 C 4F 8 C 4H 9F 3Si C 5H 9F 5Si CH 2F 2 SiO 2 Si 3N 4 a-C 多晶Si W SiC SiCN SiON
實例12 16 0 0 0 7.6 0 50 0 0 0 0 - - -
實例13 14 9 0 0 1.2 0 700 0 25 0 0 - - -
實例14 40 0 65 10 0 0 620 0 0 0 0 - - -
實例15 30 0 40 5 0 20 376 50 0 0 0 0 0 0
實例15 30 0 30 5 0 30 506 300 0 0 0 0 0 0
實例16 30 0 0 25 0 60 0 368 0 0 0 0 0 0
實例 17
電漿蝕刻係在電漿蝕刻裝置中進行的，其中1000 W的功率以60 MHz的頻率施加於頂電極，7000 W的功率以2 MHz的頻率施加於底電極；上電極和底電極的功率以500 Hz的頻率和60%的占空比進行脈衝。腔室中的壓力保持在20毫托並且電極之間的間隙設定為20 mm。將包含以下流量的氣體的製程氣體混合物引入電漿蝕刻腔室中：150 sccm的Ar，30 sccm的O 2，60 sccm的C 4F 8並且C 2H 6F 2Si的流量在0與10 sccm之間的範圍內變化。電漿蝕刻製程進行30秒。 圖 18總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨C 2H 6F 2Si流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W。代表具有高選擇性的蝕刻窗口的實驗條件以及測試材料的記錄的蝕刻速率總結在 表 6中。 實例 18
以與實例 17中相同的方式進行電漿蝕刻，除了將製程氣體混合物替換為以下：150 sccm的Ar，30 sccm的O 2，60 sccm的C 4F 8並且CH 3F 3Si的流量在0與13 sccm之間的範圍內變化。 圖 19總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨CH 2F 2流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si、W。代表具有高選擇性的蝕刻窗口的實驗條件以及測試材料的記錄的蝕刻速率總結在 表 6中。 [ 表 6]
   製程氣體混合物（流量，sccm） 測量的蝕刻速率（nm/min）
   O 2 C 4F 8 C 2H 6F 2Si CH 3F 3Si SiO 2 Si 3N 4 a-C 多晶Si W
實例17 30 60 5 0 440 38 0 20 0
實例17 30 60 7.5 0 236 0 0 0 0
實例18 30 60 0 13 372 30 0 0 0
如從 表 6可以觀察到，蝕刻速率在寬範圍內變化，取決於所選擇的氣體混合物和用作蝕刻目標的材料的類型。有一些氣體流的組合，其中可以相對於其他測試材料以高選擇性蝕刻特定材料或甚至以無限選擇性僅蝕刻特定材料。例如，在實例 17和 18中，當 表 6中列出的條件被用於蝕刻製程時，可以相對於所有其他測試材料以高或無限的選擇性蝕刻SiO 2。此外，從 圖 18可以清楚地觀察到，當沒有向製程氣體混合物中添加C 2H 6F 2Si時（C 2H 6F 2Si為0 sccm的條件），所有的測試材料在製程過程中都被蝕刻，因此SiO 2蝕刻的選擇性下降。同樣的趨勢反映在 圖 19中，其中隨著CH 3F 3Si添加流量的增加，SiO 2蝕刻的選擇性逐漸增加，此時實現了對多晶Si、a-C和W的無限選擇性以及對Si 3N 4的高選擇性。在 圖 18和 圖 19中觀察到，隨著含Si氫氟烴流量的增加，所有材料的蝕刻速率都下降，這直接表明蝕刻製程抑制與藉由添加CH 3F 3Si或CH 3F 5Si促進的聚合物沈積有關，以與對於C 4H 9F 3Si和C 5H 9F 5Si觀察到的相同方式。
實例19-22和對比實例7具有以下條件。
電漿蝕刻裝置：在所揭露之方法中，平行板（電容耦合電漿）電漿發生器被用作電漿蝕刻裝置。平行板配置包括上電極和下電極，在其上放置襯底（下電極被用作具有冷卻能力的樣品支架）。電極之間的間隔係13或20 mm。上電極連接到27 MHz或60 MHz功率發生器，而下電極連接到2 MHz功率發生器。
電漿蝕刻條件：在電漿蝕刻製程過程中，供應給上電極的功率在從500至1000 W的範圍內變化，而施加到下電極的功率在從750至7000 W的範圍內變化；施加到上電極和底電極的功率可以以較低的頻率（例如1-1000 Hz）和在從10%-99%範圍內的占空比進行脈衝。在製程過程中，壓力一直保持恒定在5與100毫托之間的範圍內選擇的值。電漿蝕刻時間被設定在30與60秒之間的值。電漿製程氣體混合物包含作為含Si氫氟烴氣體的Ar、O 2和CH 3F 3Si或C 2H 6F 2Si或C 4H 9F 3Si。
襯底：參照 圖 4a和 圖 4b，將在晶圓頂部具有目標電漿蝕刻材料的薄膜的一塊單晶矽晶圓用作襯底。目標電漿蝕刻材料係來自列表中的一種：SiO 2、Si 3N 4、非晶碳（下文中「a-C」）、多晶體矽（下文中「多晶Si」）、W。 每種目標電漿蝕刻材料的初始厚度如下：300 nm的a-C，110 nm的W，550 nm的多晶Si，300 nm的Si 3N 4，2000 nm的SiO 2。
電漿蝕刻速率和選擇性：電漿蝕刻速率被估算為電漿蝕刻目標材料膜的初始厚度與蝕刻製程後膜的厚度之間的差值除以蝕刻製程的持續時間（以分鐘計），得到蝕刻速率（以nm/min計）。選擇性被估算為對兩種不同的電漿蝕刻材料計算的蝕刻速率的比率。術語「無限選擇性」係指其中在蝕刻製程過程中，材料從襯底被移除，而非蝕刻材料保持完整或者薄膜沈積在非蝕刻材料頂部的情況。 實例 19
電漿蝕刻係在電漿蝕刻裝置中進行的，其中750 W的功率以27 MHz的頻率施加於頂電極，1500 W的功率以2 MHz的頻率施加於底電極，腔室中的壓力保持在30毫托並且電極之間的間隙設定為13 mm。將包含以下流量的氣體的製程氣體混合物引入電漿蝕刻腔室中：75 sccm的Ar，7.6 sccm的C 4H 9F 4Si並且O 2的流量在0與20 sccm之間的範圍內變化。電漿蝕刻製程進行1分鐘。 圖 20總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，作為O 2流量的函數的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W。代表具有高選擇性的a-C的蝕刻窗口的實驗條件以及測試材料的記錄的蝕刻速率總結在 表 7中。蝕刻速率的值為0 nm/min表明聚合物沈積在所研究的膜上，意味著膜沒有被蝕刻，導致在非蝕刻材料膜的情況下的無限選擇性。 [ 表 7]
   製程氣體混合物（流量，sccm） 測量的蝕刻速率（nm/min）
   Ar O 2 C 4H 9F 3Si C 4F 6 SiO 2 Si 3N 4 a-C a-C（W摻雜的） 多晶Si W
實例19 75 12 7.6 0 0 0 45 - 0 0
實例19 75 16 7.6 0 0 0 215 - 0 10
實例20 150 45 15 0 0 0 160 74 0 40
實例20 150 65 15 0 0 0 540 320 0 0
實例20 150 85 15 0 0 0 520 165 0 0
對比實例7 150 45 0 15 224 146 250 30 120 76
對比實例7 150 65 0 15 144 130 600 230 130 140
對比實例7 150 85 0 15 200 96 600 348 100 154
實例 20
電漿蝕刻係在電漿蝕刻裝置中進行的，其中700 W的功率以60 MHz的頻率施加於頂電極，7000 W的功率以2 MHz的頻率施加於底電極；施加到上電極和底電極的功率以500 Hz與60%的占空比進行脈衝。腔室中的壓力保持在25毫托並且電極之間的間隙設定為30 mm。將包含以下流量的氣體的製程氣體混合物引入電漿蝕刻腔室中：150 sccm的Ar，20 sccm的C 4H 9F 3Si並且O 2的流量在5與90 sccm之間的範圍內變化。電漿蝕刻製程進行30秒。 圖 21總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨O 2流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、W摻雜的a-C、多晶Si和W。代表具有高選擇性的a-C和W摻雜的a-C的蝕刻窗口的實驗條件以及測試材料的記錄的蝕刻速率總結在 表 7中。蝕刻速率的值為0 nm/min表明聚合物沈積在所研究的膜上，意味著膜沒有被蝕刻，導致在非蝕刻材料膜的情況下的無限選擇性。 對比實例 7
以與實例 20中相同的方式進行電漿蝕刻，除了將製程氣體混合物中的15 sccm流量的C 4H 9F 3Si替換為15 sccm流量的C 4F 6。 圖 22總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨O 2流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、W摻雜的a-C、多晶Si和W。 表 7總結了與實例 20中在添加C 4H 9F 3Si的情況下的相同條件相比，每種材料的記錄的蝕刻速率。
如從 表 7和 圖 21和 圖 22可以觀察到，實驗1與實驗2的結果之間有良好的一致性。在保持其他參數相同的同時增加O 2流量的情況下，a-C的蝕刻速率增加，同時由於聚合物的沈積，保持對另外的測試材料的高或無限的選擇性。特別地，在實例 19中，當O 2流量係12 sccm時，以及在實例 20中，當O 2流量超過65 sccm時，觀察到相對於多晶Si、SiO 2、Si 3N 4和W以無限選擇性蝕刻非晶碳。由於對通常由硬掩膜保護的材料的無限選擇性，該等條件看起來對a-C硬掩膜或另一有機材料的圖案化係有前景的。無限選擇性將允許快速蝕刻掩膜，而不必擔心損壞掩膜下面的層和蝕刻後的掩膜圖案變形（諸如底切）。在實例 19與 20之間在小的O 2流量下a-C蝕刻速率的差異可以藉由實例 20中由於更高的施加功率的更強的離子轟擊來解釋，這藉由濺射提供了額外的蝕刻速率。還可以注意到，在某些條件下，可以相對於所有其他測試材料選擇性地蝕刻a-C和W，表明在該等條件下蝕刻W摻雜的a-C係可能的。
此外，在實例 20中，當O 2流量超過45 sccm時，可以蝕刻W摻雜的a-C，這對於高縱橫比蝕刻應用（諸如ONON通道蝕刻或3D NAND中的階梯式接點蝕刻）可能是必需的，其中由於製程時間長需要穩健的掩膜，導致使用摻雜的a-C作為硬掩膜。觀察到的對其他測試材料的無限選擇性將確保被掩膜覆蓋的膜（諸如Si 3N 4或SiO 2）在掩膜本身的圖案化過程中不會被損壞。
另一個可能的應用係使用本揭露中研究的氣體混合物進行選擇性掩膜移除。在製程氣體混合物中使用含Si氫氟烴將允許從襯底選擇性地移除a-C掩膜，同時不損壞另外的材料。另一方面，如在對比實例 19中可以觀察到，當不向製程氣體混合物中添加C 4H 9F 3Si而改為添加相同流量的C 4F 6時，可以蝕刻a-C和W摻雜的a-C。然而，在使用C 4F 6的情況下，對其他測試材料的選擇性急劇下降，儘管C 4F 6係常用的氣體用於增強聚合以在高縱橫比蝕刻製程過程中保留硬掩膜或側壁。a-C和摻雜的a-C蝕刻的選擇性差將限制掩膜圖案化或移除的製程窗口，並且對於某些應用可能使該製程無法實際使用。
因此，可以得出結論，向製程氣體混合物中添加含Si氫氟烴氣體允許藉由沈積穩健的聚合物明顯提高對非蝕刻材料的選擇性，同時保持目標有機膜的合適蝕刻速度，與常見的Ar + O 2+ C 4F 6氣體混合物可比較。當與使用Ar + O 2氣體混合物選擇性地蝕刻有機膜相比時，預期使用含Si氫氟烴的益處係相同的。 實例 21
電漿蝕刻係在電漿蝕刻裝置中進行的，其中700 W的功率以60 MHz的頻率施加於頂電極，7000 W的功率以2 MHz的頻率施加於底電極；施加到上電極和底電極的功率以500 Hz與60%的占空比進行脈衝。腔室中的壓力保持在25毫托並且電極之間的間隙設定為20 mm。將包含以下流量的氣體的製程氣體混合物引入電漿蝕刻腔室中：150 sccm的Ar，20 sccm的C 2H 6F 2Si並且O 2的流量在0與90 sccm之間的範圍內變化。電漿蝕刻製程進行30秒。 圖 23總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨O 2流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C和W。代表具有高選擇性的a-C的蝕刻窗口的實驗條件以及測試材料的記錄的蝕刻速率總結在 表 8中。蝕刻速率的值為0 nm/min表明聚合物沈積在所研究的膜上，意味著膜沒有被蝕刻，導致在非蝕刻材料膜的情況下的無限選擇性。 [ 表 8]
   製程氣體混合物（流量，sccm） 測量的蝕刻速率（nm/min）
   Ar O 2 C 2H 6F 2Si CH 3F 3Si SiO 2 Si 3N 4 a-C 多晶Si W
實例21 150 65 20 0 0 0 ＞ 600 0 0
實例21 150 85 20 0 0 0 ＞ 600 0 0
實例22 150 45 25 0 0 0 ＞ 600 0 0
實例22 150 65 25 0 0 0 ＞ 600 0 0
實例22 150 85 25 0 0 0 ＞ 600 0 0
實例 22
以與實例 21中相同的方式進行電漿蝕刻，除了將製程氣體混合物替換為以下：150 sccm的Ar，25 sccm的CH 3F 3Si並且O 2的流量在0與90 sccm之間的範圍內變化。 圖 24總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨O 2流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W。代表具有高選擇性的a-C的蝕刻窗口的實驗條件以及測試材料的記錄的蝕刻速率總結在 表 8中。蝕刻速率的值為0 nm/min表明聚合物沈積在所研究的膜上，意味著膜沒有被蝕刻，導致在非蝕刻材料膜的情況下的無限選擇性。
如從 表 8和 圖 23-24可以觀察到，實驗 21-22的結果之間有良好的一致性，其中氣體混合物包含含Si氫氟烴。在保持其他參數相同的同時增加O 2流量的情況下，a-C的蝕刻速率增加，同時由於聚合物的沈積，保持對另外的測試材料的高或無限的選擇性。特別地，在實例 21中，當O 2流量大於65 sccm時，以及在實例 22中，當O 2流量超過45 sccm時，觀察到相對於多晶Si、SiO 2、Si 3N 4和W以無限選擇性蝕刻非晶碳。由於對通常由硬掩膜保護的材料的無限選擇性，該等條件看起來對a-C硬掩膜或另一有機材料的圖案化係有前景的。無限選擇性將允許快速蝕刻掩膜，而不必擔心損壞掩膜下面的層和蝕刻後的掩膜圖案變形（諸如底切）。對於CH 3F 3Si和C 2H 6F 2Si觀察到的結果證明了與實例 19-20中描述的對於C 4H 9F 3Si相同的趨勢，證實含Si氫氟烴對開發有機材料的選擇性蝕刻製程係有前景的。
關於循環電漿乾式蝕刻方法的實例23至32具有以下條件。
電漿蝕刻裝置：在所揭露之方法中，平行板（電容耦合電漿）電漿發生器被用作電漿蝕刻裝置。平行板配置包括上電極和下電極；在其上放置襯底（下電極被用作具有冷卻能力的樣品支架）。電極之間的間隔係13或20 mm。上電極連接到27 MHz或60 MHz發生器，而下電極連接到2 MHz發生器。
電漿蝕刻條件：在電漿蝕刻製程過程中，供應給上電極的功率在從500至2000 W的範圍內變化，而施加到下電極的功率在從750至7000 W的範圍內變化。施加到上電極和底電極的功率可以都以較低的頻率（例如1-1000 Hz）與在10-99%範圍內的占空比進行脈衝。在製程過程中，壓力一直保持恒定在5與100毫托之間的範圍內選擇的值。電漿蝕刻時間被設定在10與60秒之間的值。沈積速率以奈米/分鐘進行估算。負的沈積速率表示當襯底上的材料被蝕刻的情況。電漿製程氣體混合物包含以下氣體中的至少一種：作為氟烴氣體的Ar、O 2、C 4F 6和/或C 4F 8，作為含Si氫氟烴氣體的C 4H 9F 3Si或C 5H 9F 5Si，作為氫氟烴氣體的CH 2F 2。
襯底：參照 圖 5a和 圖 5d，將在晶圓頂部具有目標電漿蝕刻材料的薄膜的一塊單晶矽晶圓用作襯底。目標電漿蝕刻材料係來自列表中的一種：SiO 2、Si 3N 4、非晶碳（下文中「a-C」）、多晶體矽（下文中「多晶Si」）、W、SiC、SiCN、SiON。每種目標電漿蝕刻材料的初始厚度如下：300 nm的a-C，110 nm的W，550 nm的多晶Si，2050 nm的Si 3N 4，200 nm的SiO 2，105 nm的SiC，300 nm的SiCN，315 nm的SiON。
電漿蝕刻速率和選擇性：電漿沈積或蝕刻速率被估算為電漿蝕刻目標材料膜的初始厚度與蝕刻製程後膜的厚度之間的差值除以時間，得到蝕刻或沈積速率（以nm/min計）。在一些實例中，負的沈積速率表示樣品的蝕刻（事實上相當於蝕刻速率值）。
循環蝕刻製程：所揭露的循環蝕刻製程係指當襯底在蝕刻腔室中使用按順序重複的若干個蝕刻步驟進行加工的製程。 圖 5a至 圖 5d中示出了使用循環蝕刻進行加工的襯底的實例。 圖 5a中示出了初始襯底的實例，由襯底 702組成，其頂部具有多種薄膜，其中膜 704作為掩膜，膜 706、 708和 710係非蝕刻材料的膜並且膜 712係蝕刻目標材料的膜。
圖 5b中呈現了在蝕刻循環的第一步驟之後的襯底。在第一步驟過程中，使用選擇性蝕刻配方將材料部分移除 716，導致在非蝕刻材料和掩膜上沈積聚合物 714，其中聚合物厚度取決於膜的材料。 圖 5c中呈現了在循環的第二步驟後的襯底。對於第二步驟，使用對在第一步驟過程中沈積的聚合物不是無限選擇性的蝕刻配方，導致目標材料的進一步蝕刻 718並從非蝕刻材料中移除聚合物。取決於非蝕刻材料和製程條件，一些聚合物可能留在非蝕刻材料膜上，或者一些非蝕刻材料膜可能在完全移除聚合物後在第二步驟過程中被蝕刻，如 圖 5d所示。然而，本揭露中的循環製程不以任何方式限於所呈現的實例，並且製程步驟、循環中的製程步驟數量、襯底和電漿蝕刻製程可以變化。例如，循環內的一些步驟可以只是沈積步驟而沒有蝕刻並且襯底可以具有單一材料膜，而不是實例中呈現的多種膜 706、 708、 710、 712。 實例 23
電漿蝕刻條件：電漿蝕刻係在電漿蝕刻裝置中進行的，其中750 W的功率以27 MHz的頻率施加於頂電極，1500 W的功率以2 MHz的頻率施加於底電極，腔室中的壓力保持在30毫托並且電極之間的間隙設定為13 mm。將包含以下流量的氣體的製程氣體混合物引入電漿蝕刻腔室中：75 sccm的Ar，7.6 sccm的C 5H 9F 5Si並且O 2的流量在0與20 sccm之間的範圍內變化。電漿蝕刻製程進行1分鐘。 圖 25總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨O 2流量變化的估算沈積速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W。 實例 24
以與實例 23中相同的方式進行電漿蝕刻，除了將製程氣體混合物替換為以下：75 sccm的Ar，9 sccm的C 4F 6，14 sccm的O 2並且C 5H 9F 5Si的流量在0與2.5 sccm之間的範圍內變化。 圖 26總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨C 5H 9F 5Si流量變化的估算沈積速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W。 實例 25
以與實例 23中相同的方式進行電漿蝕刻，除了將製程氣體混合物替換為以下：125 sccm的Ar，9 sccm的C 4F 8，14 sccm的O 2並且C 5H 9F 5Si的流量在0與2.5 sccm之間的範圍內變化。 圖 27總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨C 5H 9F 5Si流量變化的估算聚合物沈積速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W。 實例 26
電漿蝕刻條件：電漿蝕刻係在電漿蝕刻裝置中進行的，其中700 W的功率以60 MHz的頻率施加於頂電極，7000 W的功率以2 MHz的頻率施加於底電極；上電極和底電極的功率以500 Hz的頻率和60%的占空比進行脈衝。腔室中的壓力保持在20毫托並且電極之間的間隙設定為20 mm。將包含以下流量的氣體的製程氣體混合物引入電漿蝕刻腔室中：150 sccm的Ar，15 sccm的C 4H 9F 3Si，O 2的流量在0與90 sccm之間的範圍內變化。電漿蝕刻製程進行30秒。 圖 28總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨O 2流量變化的估算沈積速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W。 實例 27
以與實例 26中相同的方式進行電漿蝕刻，除了施加到頂電極的功率係1000 W並將製程氣體混合物替換為以下：150 sccm的Ar，40 sccm的O 2，65 sccm的C 4F 8並且C 4H 9F 3Si的流量在0與10 sccm之間的範圍內變化。 圖 29總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨C 4H 9F 3Si流量變化的估算沈積速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si、W、SiC、SiCN、SiON。 實例 28
以與實例 26中相同的方式進行電漿蝕刻，除了施加到頂電極的功率係1000 W並將製程氣體混合物替換為以下：150 sccm的Ar，30 sccm的O 2，5 sccm的C4H9F3Si並且C 4F 8和CH 2F 2的流量在0與60 sccm之間的範圍內變化，同時將C 4F 8和CH 2F 2的總流量保持在60 sccm。 圖 30總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨CH 2F 2流量變化的估算沈積速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si、W、SiC、SiCN、SiON。 實例 29
以與實例 26中相同的方式進行電漿蝕刻，除了施加到頂電極的功率係1000 W並將製程氣體混合物替換為以下：150 sccm的Ar，30 sccm的O 2，60 sccm的CH 2F 2並且C 4H 9F 3Si的流量在0與25 sccm之間的範圍內變化。 圖 31總結了對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨C 4H 9F 3Si流量變化的估算沈積速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si、W、SiC、SiCN、SiON。 實例 30
電漿蝕刻條件：循環電漿蝕刻製程係在電漿蝕刻裝置中進行的，其中1000 W的功率以60 MHz的頻率施加於頂電極，7000 W的功率以2 MHz的頻率施加於底電極；上電極和底電極的功率以500 Hz的頻率和60%的占空比進行脈衝。腔室中的壓力保持在20毫托並且電極之間的間隙設定為20 mm。
每個循環含有兩個蝕刻步驟。第一步驟選擇性蝕刻Si 3N 4（在除Si 3N 4以外的材料上沈積聚合物）和第二步驟以低選擇性侵蝕性蝕刻Si 3N 4（這係蝕刻在第一步驟過程中沈積的聚合物和除Si 3N 4以外的材料）。
在第一蝕刻循環過程中，使用供應給腔室的製程氣體混合物進行第一步驟，該製程氣體混合物包含以下流量的氣體：150 sccm的Ar，25 sccm的C 4H 9F 3Si，60 sccm的CH 2F 2和30 sccm的O 2。在第一步驟過程中的電漿蝕刻製程進行17秒。使用供應給腔室的製程氣體混合物進行第二步驟，該製程氣體混合物包含以下流量的氣體：150 sccm的Ar，15 sccm的C 4F 8，45 sccm的CH 2F 2和30 sccm的O 2。在第二步驟過程中的電漿蝕刻製程進行10 s。
第二和接下來的循環在每個循環內的第一和第二步驟使用與在第一循環過程中相同的氣體混合物，但是改變每個步驟的持續時間。對於第二和接下來的蝕刻循環，具有選擇性蝕刻的第一步驟的持續時間被設置為10 s並且不具有選擇性蝕刻的第二步驟的持續時間被設置為40 s。
圖 32總結了在循環蝕刻製程後隨循環次數變化的SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si、W、SiC、SiCN、SiON膜的厚度。所研究的膜的厚度的減小反映了襯底的蝕刻，而所研究的膜的厚度的增加反映了聚合物在襯底頂部的沈積。所呈現的0次循環值表示所研究的膜的初始厚度。 實例 31
電漿蝕刻條件：循環電漿蝕刻製程係在電漿蝕刻裝置中進行的，其中700 W的功率以60 MHz的頻率施加於頂電極，7000 W的功率以2 MHz的頻率施加於底電極；上電極和底電極的功率以500 Hz的頻率和60%的占空比進行脈衝。腔室中的壓力保持在25毫托並且電極之間的間隙設定為20 mm。
每個循環含有兩個蝕刻步驟。第一步驟選擇性蝕刻Pt（在除Pt以外的材料上沈積聚合物）和第二步驟以低選擇性蝕刻Pt（這係蝕刻在第一步驟過程中沈積的聚合物和除Pt以外的材料）。
使用供應給腔室的製程氣體混合物進行第一步驟，該製程氣體混合物包含以下流量的氣體：150 sccm的Ar，15 sccm的C 4H 9F 3Si和15 sccm的O 2。在第一步驟過程中的電漿蝕刻製程進行60秒。使用供應給腔室的製程氣體混合物進行第二步驟，該製程氣體混合物包含以下流量的氣體：150 sccm的Ar，65 sccm的C 4F 8和30 sccm的O 2。在第二步驟過程中的電漿蝕刻製程進行9 s。 表 9中總結了每個蝕刻循環每種材料的估算蝕刻速率。 圖 34總結了在一個蝕刻循環後Pt、a-C、多晶Si、SiC、Si 3N 4膜的厚度。所研究的膜的厚度的減小反映了工件的蝕刻，而所研究的膜的厚度的增加反映了聚合物在工件頂部的沈積。所呈現的0次循環值表示所研究的膜的初始厚度。 實例 32
電漿蝕刻條件：電漿蝕刻係在電漿蝕刻裝置中進行的，其中700 W的功率以60 MHz的頻率施加於頂電極，7000 W的功率以2 MHz的頻率施加於底電極；上電極和底電極的功率以500 Hz的頻率和60%的占空比進行脈衝。腔室中的壓力保持在25毫托並且電極之間的間隙設定為20 mm。將包含以下流量的氣體的製程氣體混合物引入電漿蝕刻腔室中：150 sccm的Ar，15 sccm的C 4H 9F 3Si，15 sccm的O 2。電漿蝕刻製程進行30秒。 表 9中總結了每個蝕刻循環每種材料的估算蝕刻速率。負的蝕刻速率對應於當在所研究的材料上沈積聚合物的情況並且反映了沈積速率。
基於移除的蝕刻目標材料或沈積的聚合物的量與製程時間線性地成比例的假設，估計有必要運行本發明實例中描述的製程大約54 s以移除相同量的Pt，如實例 31中對於一個蝕刻循環所報告的。 圖 34總結了對於實例 32中報告的製程，Pt、a-C、多晶Si、SiC和Si 3N 4的估算厚度，持續時間為54 s。 [ 表 9]
   蝕刻速率（nm/循環）
   Pt a-C 多晶Si SiC Si 3N 4
實例31 90 3 5 5 5
   蝕刻速率（nm/min）
   Pt a-C 多晶Si SiC Si 3N 4
實例32 100 -80 -84 -78 -80
如在 圖 25至 圖 32中從實例23至32可以觀察到，聚合物沈積或蝕刻速率取決於所使用的氣體混合物和目標材料變化很大。其中當聚合物沈積在其他材料上時材料之一被蝕刻的條件（無限選擇性的情況）或其中聚合物以不同的速率沈積在各種材料上的條件可用於開發循環蝕刻製程。例如，在 圖 25中，在使用16 sccm的O 2的條件下，相對於其他測試材料以無限選擇性蝕刻SiO 2；在 圖 27中，在使用2 sccm的C 5H 9F 5Si的條件下，相對於其他測試材料以無限選擇性蝕刻SiO 2；在 圖 28中，在使用大於60 sccm的O 2流量的條件下，相對於其他材料以無限選擇性蝕刻a-C；在 圖 29中，在當C 4H 9F 3Si流量高於8 sccm時的條件下，相對於其他材料以無限選擇性蝕刻SiO 2；在 圖 30中，在當CH 2F 2流量在20與40 sccm之間時的條件下，可以相對於其他材料以無限選擇性蝕刻SiO 2或Si 3N 4；在 圖 31中，在當C 4H 9F 3Si的流量係25 sccm時的條件下，可以相對於另外的經處理的材料以無限選擇性蝕刻Si 3N 4。該等具有無限選擇性的條件可用於開發循環配方，在循環內採用至少兩個步驟，此時在循環過程中的第一步驟係以無限選擇性蝕刻目標材料並且第二步驟係以高蝕刻速率和低選擇性侵蝕性蝕刻目標材料。在這種情況下，在選擇性蝕刻的第一步驟過程中沈積的聚合物將在侵蝕性蝕刻過程中保護非蝕刻材料，此時使用侵蝕性蝕刻將允許提高蝕刻速率和生產量。此外，使用侵蝕性蝕刻步驟或具有低選擇性的蝕刻步驟將允許從非蝕刻材料的表面移除聚合物，並且在微調後可以達到這樣的情況：此時在每個循環後，目標材料以合適的速率被蝕刻，而非蝕刻材料保持處於接近初始的狀態。
在實例 30中，使用實例 29中的Si 3N 4的無限選擇性蝕刻的條件用於蝕刻循環內的第一步驟開發了循環蝕刻製程。如從 圖 32可以觀察到，使用在每個循環內包括選擇性和侵蝕性蝕刻步驟的循環蝕刻配方允許在幾乎沒有聚合物沈積在SiO 2和SiON上和幾十奈米的聚合物沈積在其他材料上時實現Si 3N 4的適當快速的蝕刻速率。對目前的蝕刻製程進行了優化，以相對於SiO 2和SiON選擇性地蝕刻Si 3N 4；然而，循環蝕刻製程可以藉由改變製程條件的每個步驟的持續時間進一步調整，以相對於其他測試材料選擇性地蝕刻Si 3N 4。在實例30中，由於非蝕刻材料的表面改性，循環內的各步驟的持續時間在第一個循環後被改變。在第一個循環後，聚合物的薄膜（幾nm）留在SiO 2和SiON的表面上，導致從第二個循環開始聚合物沈積速率的改變。 圖 32中的重要觀察結果係，藉由利用循環配方減少了聚合物生長，並且在第二和接下來的循環後，聚合物厚度沒有大的發展。
圖 33呈現了所研究的材料膜的估算厚度（反映了膜的蝕刻或聚合物在膜的表面上的沈積），與 圖 32所展示的相同的Si 3N 4厚度，如果將使用Si 3N 4的連續無限選擇性蝕刻配方而不是循環製程。估算係基於實例29中的條件，其特徵係Si 3N 4的無限選擇性蝕刻（ 圖 31中的25 sccm的C 4H 9F 3Si），並假設蝕刻或沈積速率隨製程的持續時間的增加線性地成比例。
從 圖 32和 圖 33的比較中，可以清楚地注意到，當採用開發的循環配方時，可以有效地減少聚合物在非蝕刻材料上的沈積並保持非蝕刻材料接近初始狀態。在連續選擇性蝕刻的情況下，聚合物在製程過程中連續地沈積，導致對於一些測試材料聚合物厚度高於初始膜的厚度。對於實例 31和 32可以進行類似的觀察。如 圖 34所示，如果使用實例 31中的循環配方對Pt進行蝕刻，則當非蝕刻材料上沒有聚合物殘留時，可以實現相對於a-C、多晶Si和SiC對Pt的高選擇性蝕刻（對a-C的選擇性係45，對多晶Si的選擇性係18，對Si 3N 4的選擇性係18並且對SiC的選擇性係18）。相比之下，如果使用實例 32中的連續配方對Pt進行蝕刻，則將導致厚的聚合物沈積在非蝕刻材料上，儘管有無限選擇性，但由於具有厚的聚合物膜的工件的進一步加工問題，可能限制該製程的應用。
在連續選擇性蝕刻後存在厚的聚合物將需要在蝕刻製程後使用清潔配方來移除聚合物，這可能損壞暴露的目標材料、掩膜和結構，進一步限制了在新穎的半導體器件的製造中使用選擇性蝕刻製程。另一方面，在本揭露的循環蝕刻製程的情況下，在蝕刻製程後，只有聚合物薄膜或薄改性層在非蝕刻材料的表面上存在，其可以容易地藉由分類清潔移除，使可能的損壞最小化並減少了加工時間。此外，軟清潔步驟或另外的蝕刻步驟可以包括在每個循環或一些定義的循環內以進一步調整循環蝕刻製程並消除聚合物或改性層在非蝕刻材料的表面上的存在，並在循環蝕刻後保持非蝕刻材料膜接近初始狀態。
另一方面，在實例1-7中觀察到的聚合物在各種材料的表面上的不同沈積速率可用於開發在每個循環內使用包括聚合物的沈積和蝕刻的步驟的循環蝕刻配方。例如，在 圖 26中，在當使用1.25 sccm的C 5H 9F 5Si時的條件下，與W、SiN和多晶Si相比，在a-C和SiO 2上沈積更薄的聚合物膜；在 圖 28中，在當使用15 sccm流量的O 2時的條件下，只有幾奈米的聚合物沈積在SiO 2上，而在1 min的製程後，大於40 nm沈積在a-C、Si 3N 4和多晶Si上。如果將所展示的聚合物以不同速率在各種材料上的沈積用作循環內的第一步驟並且接下來將是非選擇性蝕刻步驟，則這將導致移除最薄的聚合物膜和首先蝕刻在最薄的膜下面的暴露材料，而另外的膜由於沈積步驟後聚合物膜的厚度較高將有一些聚合物殘留。如果目標材料係來自所選的材料組中的具有最低聚合物沈積速率的材料，則如實例 30中的循環蝕刻製程的微調將允許蝕刻目標材料並在循環蝕刻製程後保持非蝕刻材料接近初始狀態。
本揭露中展示的結果表明，當向製程氣體混合物中添加含Si氫氟烴時（實例23至32），可以實現取決於目標材料具有可變速率的聚合物沈積和具有無限選擇性的特定材料的蝕刻，這看起來對開發循環蝕刻製程係有前景的。進一步證明，可以使用循環製程抑制聚合物沈積並保持非蝕刻材料的狀態接近初始狀態，而在具有無限選擇性的連續製程的情況下，厚的聚合物膜將沈積，從而需要進一步加工或額外的清潔。開發的在至少一個循環步驟中使用含Si氫氟烴的循環蝕刻製程看起來對在半導體器件的製造過程中襯底的高級圖案化係有前景的。特別是對於多重圖案化、多色蝕刻或低對比度蝕刻的應用，此時典型地若干個含Si膜存在於襯底上並在蝕刻製程過程中暴露。在該等製程中常用的含Si膜係SiO 2、Si 3N 4、SiC、SiCN和SiON；因此，證明在至少一個循環步驟中在向製程氣體混合物中添加含Si氫氟烴的情況下藉由循環蝕刻製程實現的對SiO 2、Si 3N 4或這兩種材料進行選擇性蝕刻的能力對於使用多色蝕刻的襯底的高級圖案化將是必需的。此外，證明對有機材料（例如，a-C）進行選擇性蝕刻或在其上沈積較薄的聚合物膜的能力看起來對有機掩膜圖案化或移除係有前景的，因為它將提供對除加工掩膜以外的材料的高選擇性並且不會導致厚膜沈積在該等材料上。
應當理解，由熟悉該項技術者可在如所附請求項中所表述的本發明之原則和範圍內做出本文已經描述且闡明以解釋本發明之本質的細節、材料、步驟和零件佈置上的許多附加的改變。因此，本發明不意圖限於上面給出的實例和/或附圖中的特定實施方式。
802:第一蝕刻劑來源 804:第二蝕刻劑來源 806:氣體混合器 808a:汽化器元件 808b:汽化器元件 808c:汽化器元件 810a:熱元件 810b:熱元件 810c:熱元件 812a:閥門 812b:閥門 812c:閥門 812e:閥門 812f:閥門 814:流體管道 816:流體管道 818:流體管道 820:虛線 822:虛線
為了進一步理解本發明之本質和目的，應結合附圖來參考以下詳細說明，在附圖中相似元件給予相同或類似的參考號，並且其中： [ 圖 1]係在掃描過程中使用20 eV的電子能量使用四極質譜儀在殘餘氣體分析模式下記錄的C 4H 9F 3Si和C 5H 9F 5Si之信號； [ 圖 2a]係在蝕刻前具有膜和具有圖案的非蝕刻膜之示例性襯底； [ 圖 2b]係在蝕刻後具有膜和具有圖案的非蝕刻膜之示例性襯底； [ 圖 3a]係在蝕刻前具有膜和具有圖案的多種非蝕刻膜之示例性襯底； [ 圖 3b]係在蝕刻後具有膜和具有圖案的多種非蝕刻膜的示例性襯底； [ 圖 4a]係在蝕刻前具有具有圖案的蝕刻有機膜之示例性襯底； [ 圖 4b]係在蝕刻後具有具有圖案的蝕刻有機膜之示例性襯底； [ 圖 5a]係示例性的具有多種材料的多個層的疊層之截面側視圖； [ 圖 5b係 圖 5a]的示例性的具有多種材料的多個層的疊層之截面側視圖，示出了多種材料中的一種被選擇性地蝕刻； [ 圖 5c係 圖 5a]的示例性的具有多種材料的多個層的疊層之截面側視圖，示出了在連續的蝕刻步驟中； [ 圖 5d係 圖 5a]的示例性的具有多種材料的多個層的疊層之截面側視圖，示出了重複的蝕刻製程； [ 圖 6(a)]係在(a) 使用實例1的製程條件進行電漿蝕刻後襯底的截面之SEM圖像； [ 圖 6(b)]係在(a) 使用對比實例1的製程條件進行電漿蝕刻後襯底的截面之SEM圖像； [ 圖 6(c)]係在(a) 使用實例2的製程條件進行電漿蝕刻後襯底的截面之SEM圖像； [ 圖 6(d)]係在(a) 使用對比實例2的製程條件進行電漿蝕刻後襯底的截面之SEM圖像； [ 圖 7(a)]係在(a) 使用實例3的製程條件進行電漿蝕刻後襯底的截面之SEM圖像； [ 圖 7(b)]係在(a) 使用對比實例3的製程條件進行電漿蝕刻後襯底的截面之的SEM圖像； [ 圖 7(c)]係在(a) 使用對比實例4的製程條件進行電漿蝕刻後襯底的截面之SEM圖像； [ 圖 8(a)]係在(a) 使用實例4的製程條件進行電漿蝕刻後襯底的截面之SEM圖像； [ 圖 8(b)]係在(a) 使用對比實例5的製程條件進行電漿蝕刻後襯底的截面之SEM圖像； [ 圖 8(c)]係在(a) 使用對比實例6的製程條件進行電漿蝕刻後襯底的截面之SEM圖像； [ 圖 9]係在(a) 使用實例 8的製程條件進行電漿蝕刻後襯底的截面之SEM圖像； [ 圖 10]係在(a) 使用實例 9的製程條件進行電漿蝕刻後襯底的截面之SEM圖像； [ 圖 11]係在(a) 使用實例 10的製程條件進行電漿蝕刻後襯底的截面之SEM圖像； [ 圖 12]係在(a) 使用實例 11的製程條件進行電漿蝕刻後襯底的截面之SEM圖像； [ 圖 13]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨O 2流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W（實例12）； [ 圖 14]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨C 5H 9F 5Si流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W（實例13）； [ 圖 15]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨C 4H 9F 3Si流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W（實例14）； [ 圖 16]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨CH 2F 2流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si、W、SiC、SiCN、SiON（實例15）； [ 圖 17]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨C 4H 9F 3Si流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si、W、SiC、SiCN、SiON（實例16）； [ 圖 18]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨C 2H 6F 2Si流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W（實例17）； [ 圖 19]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨CH 3F 3Si流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W（實例18）； [ 圖 20]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，作為O 2流量的函數的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W（實例19）； [ 圖 21]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨O 2流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、W摻雜的a-C、多晶Si和W（實例20）； [ 圖 22]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨O 2流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、W摻雜的a-C、多晶Si和W（對比實例7）； [ 圖 23]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨O 2流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W（實例 21）； [ 圖 24]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨O 2流量變化的估算蝕刻速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W（實例 22）； [ 圖 25]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨O 2流量變化的估算沈積速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W（實例23）； [ 圖 26]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨C 5H 9F 5Si流量變化的估算沈積速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W（實例24）； [ 圖 27]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨C 5H 9F 5Si流量變化的估算聚合物沈積速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W（實例25）； [ 圖 28]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨O 2流量變化的估算沈積速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si和W（實例26）； [ 圖 29]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨C 4H 9F 3Si流量變化的估算沈積速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si、W、SiC、SiCN、SiON（實例27）； [ 圖 30]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨CH 2F 2流量變化的估算沈積速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si、W、SiC、SiCN、SiON（實例28）； [ 圖 31]係對於包括以下電漿蝕刻材料之一的襯底，隨C 4H 9F 3Si流量變化的估算沈積速率：SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si、W、SiC、SiCN、SiON（實例29）； [ 圖 32]係在循環蝕刻製程後隨循環次數變化的SiO 2、Si 3N 4、a-C、多晶Si、W、SiC、SiCN、SiON膜的厚度結果（實例30）； [ 圖 33]係所研究的材料膜的估算厚度結果（反映了膜的蝕刻或聚合物在膜的表面上的沈積），與 圖 32所展示的相同的Si 3N 4厚度，如果將使用Si 3N 4的連續無限選擇性蝕刻配方而不是循環製程； [ 圖 34]總結了在實例31中描述的一個蝕刻循環後和在實例32中描述的連續製程後Pt、a-C、多晶Si、SiC膜的厚度結果；以及 [ 圖 35]係示例性的蝕刻氣體遞送設備或系統。
儘管本文描述的主題可以在說明性實現方式的上下文中描述，以處理具有使用者交互元件的計算應用的一個或多個計算應用特徵/操作，但是主題不限於該等特定實施方式。而是，本文描述的技術可以應用於任何合適類型的使用者交互元件執行管理方法、系統、平臺和/或設備。
無

Claims (32)

  1. 一種用於在襯底中形成孔之蝕刻方法，該方法包括： 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底包括沈積在其上的含Si膜和沈積在該含Si膜上的圖案化掩膜層； 將含有含Si氫氟烴的蒸氣的蝕刻氣體引入該反應器中； 將該蝕刻氣體轉變為電漿；以及 允許在該電漿與該含Si膜之間進行蝕刻反應，使得該含Si膜相對於該圖案化掩膜層被蝕刻，從而形成該孔。
  2. 如請求項1所述之方法，其中，該蝕刻氣體含有選自CF 4、C 2F 6、C 3F 6、C 4F 6、C 4F 8、C 5F 8、C 5F 10、C 6F 12、C 7F 14、C 8F 16、CH 2F 2、CH 3F、CHF 3、C 2H 5F、C 3H 7F、C 5HF 7、C 3H 2F 6、C 3H 4F 2、C 3H 2F 4、C 4H 2F 6或C 4H 3F 7的氟烴或氫氟烴的蒸氣。
  3. 如請求項1所述之方法，其中，該蝕刻氣體含有選自O 2、O 3、CO、CO 2、SO、SO 2、FNO、NO、N 2O、NO 2、H 2O、COS或其組合的氧化氣體。
  4. 如請求項1所述之方法，其中，該蝕刻氣體含有選自He、Ar、Xe、Kr或Ne的惰性氣體。
  5. 如請求項1所述之方法，其中，該蝕刻氣體含有選自H 2、SF 6、NF 3、N 2、NH 3、Cl 2、BCl 3、BF 3、Br 2、F 2、HBr、HCl或其組合的另外的氣體。
  6. 如請求項1所述之方法，其中，該含Si氫氟烴具有通式C xH yF zSi n，其中1 ≤ x ≤ 6，1 ≤ y ≤ 9，1 ≤ z ≤ 15，n = 1或2。
  7. 如請求項6所述之方法，其中，該含Si氫氟烴包含一個或多個甲基。
  8. 如請求項7所述之方法，其中，該含Si氫氟烴包含至少一個附接至Si原子的甲基。
  9. 如請求項1所述之方法，其中，該含Si氫氟烴選自具有至少一個附接至Si原子的甲基的CH 4F 2Si、CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 3H 9FSi、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si、C 4H 10F 4Si 2、C 2H 6F 4Si 2、C 3H 9F 3Si 2、C 6H 9F 7Si或其異構物。
  10. 如請求項1所述之方法，其中，該含Si氫氟烴係CH 3F 3Si或其異構物。
  11. 如請求項1所述之方法，其中，該含Si氫氟烴係C 2H 6F 2Si或其異構物。
  12. 如請求項1所述之方法，其中，該含Si氫氟烴係C 4H 9F 3Si或其異構物。
  13. 如請求項1所述之方法，其中，該含Si氫氟烴係C 5H 9F 5Si或其異構物。
  14. 如請求項1至13中任一項所述之方法，其中，該含矽膜包括一層Si aO bH cC dN e，其中a ＞ 0，b、c、d和e ≥ 0，選自氧化矽、氮化矽、晶體Si、多晶矽、多晶體矽、非晶矽、低 kSiCOH、SiOCN、SiC、SiON、或一層交替的氧化矽和氮化矽（ONON）層或交替的氧化矽和多晶矽（OPOP）層。
  15. 如請求項1至13中任一項所述之方法，其中，在該襯底中形成的該孔具有在大約1 : 1與大約500 : 1之間的縱橫比。
  16. 一種用於在襯底中形成孔之蝕刻方法，該方法包括： 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有沈積在其上的含矽膜和沈積在該含矽膜上的圖案化掩膜層； 將含有C 5H 9F 5Si的蝕刻氣體引入該反應器中； 將該蝕刻氣體轉變為電漿；以及 允許在該電漿與該含矽膜之間進行蝕刻反應，使得該含矽膜相對於該圖案化掩膜層被蝕刻，形成該孔。
  17. 一種用於在襯底中形成孔之蝕刻方法，該方法包括： 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有沈積在其上的含矽膜和沈積在該含矽膜上的圖案化掩膜層； 將含有C 4H 9F 3Si的蝕刻氣體引入該反應器中； 將該蝕刻氣體轉變為電漿；以及 允許在該電漿與該含矽膜之間進行蝕刻反應，使得該含矽膜相對於該圖案化掩膜層被蝕刻，形成該孔。
  18. 一種用於在襯底中形成孔之蝕刻方法，該方法包括： 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有沈積在其上的含矽膜和沈積在該含矽膜上的圖案化掩膜層； 將含有CH 3F 3Si的蝕刻氣體引入該反應器中； 將該蝕刻氣體轉變為電漿；以及 允許在該電漿與該含矽膜之間進行蝕刻反應，使得該含矽膜相對於該圖案化掩膜層被蝕刻，形成該孔。
  19. 一種用於在襯底中形成孔之蝕刻方法，該方法包括： 將該襯底安裝在反應器中的載置台上，該襯底具有沈積在其上的含矽膜和沈積在該含矽膜上的圖案化掩膜層； 將含有C 2H 6F 2Si的蝕刻氣體引入該反應器中； 將該蝕刻氣體轉變為電漿；以及 允許在該電漿與該含矽膜之間進行蝕刻反應，使得該含矽膜相對於該圖案化掩膜層被蝕刻，形成該孔。
  20. 一種適合用於半導體蝕刻反應的蝕刻氣體組成物，該蝕刻氣體組成物包含： 第一蝕刻劑蒸氣，其係含Si氫氟烴，選自式C xH yF zSi n，其中1 ≤ x ≤ 6，1 ≤ y ≤ 9，1 ≤ z ≤ 15，n = 1或2。
  21. 如請求項20所述之蝕刻氣體組成物，其中，該第一蝕刻氣體包含一個或多個甲基。
  22. 如請求項20所述之蝕刻氣體組成物，其中，該第一蝕刻氣體包含至少一個附接至Si原子的甲基。
  23. 如請求項20所述之蝕刻氣體組成物，其中，該第一蝕刻氣體選自具有至少一個附接至Si原子的甲基的CH 4F 2Si、CH 3F 3Si、C 2H 6F 2Si、C 3H 9FSi、C 4H 9F 3Si、C 5H 9F 5Si、C 4H 10F 4Si 2、C 2H 6F 4Si 2、C 3H 9F 3Si 2、C 6H 9F 7Si或其異構物。
  24. 如請求項20所述之蝕刻氣體組成物，其進一步包含選自氫氟烴或氟烴的第二蝕刻劑蒸氣。
  25. 如請求項24所述之蝕刻氣體組成物，其中，該氫氟烴或氟烴選自CF 4、C 2F 6、C 3F 6、C 4F 6、C 4F 8、C 5F 8、C 5F 10、C 6F 12、C 7F 14、C 8F 16、CH 2F 2、CH 3F、CHF 3、C 2H 5F、C 3H 7F、C 5HF 7、C 3H 2F 6、C 3H 4F 2、C 3H 2F 4、C 4H 2F 6或C 4H 3F 7。
  26. 如請求項20所述之蝕刻氣體組成物，其進一步包含選自O 2、O 3、CO、CO 2、SO、SO 2、FNO、NO、N 2O、NO 2、H 2O或COS的氧化氣體。
  27. 如請求項20所述之蝕刻氣體組成物，其進一步包含選自He、Ar、Xe、Kr或Ne的惰性氣體。
  28. 如請求項20所述之蝕刻氣體組成物，其進一步包含選自H 2、SF 6、NF 3、N 2、NH 3、Cl 2、BCl 3、BF 3、Br 2、F 2、HBr、HCl或其組合的另外的氣體。
  29. 如請求項20至28中任一項所述之蝕刻氣體組成物，其中，該第一蝕刻氣體的純度大於95% v/v。
  30. 如請求項20至28中任一項所述之蝕刻氣體組成物，其中，該第一蝕刻氣體的純度大於99.99% v/v。
  31. 如請求項20至28中任一項所述之蝕刻氣體組成物，其中，該第一蝕刻氣體的沸點在大約-50°C至250°C之間。
  32. 如請求項20至28中任一項所述之蝕刻氣體組成物在半導體蝕刻製程中之用途。
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