TW282561B - - Google Patents

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Description

經濟部中央標準局员工消費合作社印製 A 6 B6 五、發明説明（l ) 發明之背景 1 .本發明之範圍 本發明傜有關一種乾蝕刻方法，偽用以蝕刻具有包含 諸如氣化矽薄膜之一绝緣薄膜之一多層結構及一錆、鉬或 矽酸鹽等被形成於絶緣薄膜上之薄膜；或包含那些高熔點 金屬之一之一薄膜及一多晶矽薄膜之一結構。 2 .相關技術之描述 根據半導體裝置之較高積體密度，電路之尺寸即快速 減小，然而，此種尺寸上之減小産生了 一連串的問題，尤 其在其閘電極或導線傜由下列材料所組成之情況下： (1)諸如鋁（AJ2)之具有低電阻係數及熔點之金 屬； (2 )諸如多晶矽之半導體材料；或 (3 )諸如鋳（W)或鉬（Μ 〇 )之具有高熔點之金 屬。 參考情況（1 )，其鋁傜被用作閘電極，因鋁之熔點 接近6 6 Ot：, —加熱程序即無法於鋁沈澱形成一元素之 後被提供，結果，因使用鋁，即難於達成一多層結構，而 此一結構之積體密度即無法被增加，又，於形成鋁電極之 後，需要大約1 0 0 0 °C之高溫之一擴散程序則無法被執 行，因此，其閘電極必需於製造Μ 0 S F E T s期間之源 極吸極區域之擴散後被形成，然而，一定量的配罩容許度 必需被設定於閘電極及源極吸極區域間，因此，減低了該 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 本紙張尺度逍用中國國家標準(CNS)甲4規格(210X297公煃） -3 - 81. 5. 20,000〇{) 如561 A 6 B6 五、發明説明（？） 結構之積體密度，又，其組合的閘極及源極或吸極之電容 即被增加。 參考情況（2 )，傜使用多晶矽作為閘電極，其閘極 、源極及吸極區域可被形成為屏蔽型態，故係彼此自我匹 配，且多晶矽在加熱過程中相當地穩定；因此，配線可以 一多層方式被實施，故達一高積體密度，然而，一多晶矽 薄膜具有一電阻僳數（特殊電阻），因此，即需加入適當 的雜質至該薄膜内以降低其電阻。 事實上，縱使雜質已被加入，其電阻係數僅可被降低 至 lxl〇©Qcm,與鎢之 1X1〇-6 IIQcm 或 鉬之1X10·5 IQcm相比較仍是非常高的，因此， 當一半導體上之電路元件藉多晶矽薄膜將其彼此相互連接 時，一信號之傳輸即變得如此缓慢以致於其蓮作速度即受 到限制，同樣地，當多晶矽被作為一 Μ 0 S F E T之閘電 極時，其阻容産品即因其大電阻而變大，因此，卽需花費 較長時間將閘極電壓提昇至一設定的運作電壓，因而降低 其蓮作速度。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 參考情況（3 ),俗將諸如鎢之一高熔點金屬作為一 閘極，縱使錆具有高電壓僳數，但錆在1 000¾之加熱 程序中仍相當穩定，因錆具有一非常高的熔點，故於形成 半導體裝置之過程期間即需相當穩定，然而，如同一般上 之金屬情況，鎢無法抵抗在一高溫及氧化氣體中之處理。 如前述，在上述情況中之任一値均無法形成一滿意的 閘電極，對一好的閘電極而言之某些標準僳：其閘電極像
I 本紙張ϋ用中國Η家標準(CNS)甲4規格（210X297公龙) _ 81. 5. 20.000(H) A 6 B6 282bGl 五、發明説明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由具有一小晶粒尺寸之一晶體材料所製成；其電極表面可 簡易地被穩定；其化學抵抗力傜高的；其對鋁或一矽基體 之接觸力係高的；且其防電子遷移特性係高的。 於此際，使用具有諸如矽化錆（W S i 2 )及一多晶 矽薄膜之一金屬矽化物薄膜之一多層結構之閘極材料已被 建議用來製造具有上述特性之半導體裝置，亦即具有一高 積體密度之多晶矽閘電極Μ 0 S F E T ;於製造期間之加 熱過程中之MO S F Ε Τ的高穩定度及可靠度；與多晶矽 相比較之一低電阻傜數之半導體裝置；及該裝置之高速蓮 作力，然而，諸如鋳及一多晶矽薄膜之一高熔點金屬之多 層結構亦已被提議。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 然而，處理此多層結構之方法具有下列問題，因電路 尺寸上之減少，閘電極即被減至最小，因此，被形成於閘 電極下面之閘極絶緣薄膜已被變薄至大約1 0 n m ,因此 ,—閘電極之處理能力即非取決於其高熔點金屬矽化物薄 膜晶體而取決於其多晶矽薄膜，若未獲得一需求的形狀， 亦即，一矽薄膜之末端無法從一矽化物薄膜之末端面被抽 回，即發生溝道長度之偏差。又，當作為閘極絶緣薄膜之 一氧化矽薄膜及作為閘電極之一多晶矽薄膜間之蝕刻選擇 比率對決定産品生産量而言係一主要因素時，一蝕刻處理 即需基於氣化矽薄膜及閜極絶緣薄膜間之一高選擇比率而 被實施，若此，用以形成一閘電極之過程即伴隨一極困難 之難題。 在蝕刻諸如錆之一高熔點金屬上已有許多報告，某些 本紙張尺度遑用中國國家標準(CNS)甲4規格(210x297公龙) -5 - 81. 5. 20,000(H) 28S5G1 Α6 Β6 五、發明説明（4 ) 例子偽：D· W. Hess (1 9 84年一月號之電化學協會 雜誌第1 1 5_ 1 20頁之鎢蝕刻及CF4及SF6放電 );Picard e t a 1 ...(耐溶金屬（氛、飽、飽）及SFe 、SFe —〇2中之矽之電漿蝕刻：1 985年第4期第 5卷之電漿化學及電漿處理之第335 — 35 1頁），在 每一報告中，包含氟（SF<；、CF4、CF3 Br或其 類似氣體）之一蝕刻氣體均被使用，然而，對一矽化鎢及 一多晶矽或一熱氧化薄膜之一多層结構而言，不會發生在 一鎢單層上之多種難題於其處理期間均將産生。 其間，CHi-Hwa et al.(鋳之各向異性的電漿蝕刻 :1987年12月15日之美國專利第4, 713， 1 4 1號）係直接地蝕刻一多層的高熔點金屬（例如鎮） 及一矽或一绝緣薄膜之方法，在該報告中，鎢傺使用 S F s及C又2之混合氣體予以蝕刻，該混合氣體偽作為 一蝕刻氣體，根據所掲露之該方法，可抑制鎢及S F 6間 之反應之C又傜附著於一蝕刻圔案之側面上，因而實現一 直接的蝕刻。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 然而，在一實際的感覺中，好的蝕刻無法藉使用諸如 六氟化硫（SFs )或一含氟氣體及一四氯化碩（ CCi?4 )或(：又2之混合氣體之一含氣氣體而予以執行 ,該含氟氣體傜供一金屬矽化物薄膜用之一傳統之蝕刻氣 體，此乃因這些氣體對氣化矽之選擇比率並未達10或更 少。 又，傳統上，一無功離子蝕刻技術係被用來蝕刻一多 本紙張尺度逍用中B Η家標準(CNS)甲4規格(210x297公釐） 一 6 81. 5. 20.000(H) Α6 Β6 五、發明説明（5 ) 晶矽薄膜，然而，在一陽極耦合模態被用來供蝕刻圖案之 情況下，其選擇比率即變大，但其所處理的形狀將係非需 求的，然於一陰極耦合模態被使用之情況下，其選擇比率 即變小，但欲可獲得需求的形狀。 然而，在一晶片之任何位置均具有相同的蝕刻處理速 度亦極重要，例如，若在晶片邊緣部份之蝕刻處理快於在 中央部份的，一問題即發生：當蝕刻被執行直到多晶矽之 中央部份被完全移開為止，某些在邊緣部份中之下面的氧 化矽薄膜即已被蝕刻。 在對氧化矽之選擇比率係低的情況下，氧化矽之邊緣 部份之蝕刻即進行處理直到閘極絶緣薄膜被損害為止，又 ，因其邊緣及中央部份之蝕刻結果傜彼此不同的，其電漿 本身之待性即被改變，結果，即無法獲得一適當的形狀。 如前述，在被形成於氧化矽薄膜上之一多層薄膜之習 用的處理中（該多層薄膜包括一高熔點金屬或一砂化物金 屬及一多晶矽），從所處理的形狀、選擇比率及齊一之角 度則難以理解一蝕刻是否足夠。 經濟部屮央標準局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之摘要 本發明在考慮上述環境之情況下已被提議，其目的係 在於提供用以逹成一絶佳的處理形狀及足夠的選擇性之一 乾蝕刻方法，以處理被形成於一氣化矽薄膜或其類似物上 包括一高熔點金屬或一矽化物金屬及一多晶矽之一多層薄 膜。 本紙張λ度遑用中8 8家標準(CNS)甲4規格(210x297公釐) -η - δί. 5. 20.000(H) A 6 B6 五、發明説明泠） 本發明之主要特徴係在於選擇乾蝕刻處理中之最適當 型態之氣體及設定供處理上述多層薄膜用之最佳的可能之 蝕刻狀況。 根據本發明，提供有一乾蝕刻方法，其中，一多層薄 膜包括擇自包含錆、鉬、一矽化錡及一矽化鉬之族群之一 者係作為其第一層，而作為第二層之下面的多晶矽則被形 成於一氧化矽绝緣薄膜上，藉於其多層薄膜上形成一屏蔽 圖案而預備之一處理基體係被置放於一真空容器中，一蝕 刻氣體即被導入該真空容器中，而一放電即因提供一電場 至真空容器而發生，因此，根據其屏蔽圖案各向異性地蝕 刻其多層薄膜即包括： 第一蝕刻步驟，係用以藉擇自由氟、六氟化硫及三氣 化氮之第一氣體或包含第一氣體及擇自由包括氯化氫、溴 化氫、氯、溴及四氯化碳之第二氣體之一混合氣體作為蝕 刻氣體來蝕刻其第一層；及 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 其第二蝕刻步驟，係用以藉其第二氣體或其第二氣體 及擇自包括一惰氣、氮氣、氧氣、四氯化矽氣體及一氣化 碩氣體之族群之第三氣體之一混合氣體作為蝕刻氣體來蝕 刻其第二層。 在其第一蝕刻步驟中，其第一步驟之蝕刻最好是在包 含六氟化硫及氯之一混合氣體被作為一蝕刻氣體之情況下 被實施，六氟化硫及氯之混合比率傜被設定在4:6及7 :3之間，其氣體流量則設定在2 0及1 5 0 s c c m之 間，而其高頻功率密度則設定於0 . 4及◦ . 9 w / c nf 本紙張尺度逍用中國Η家標毕(CNS)甲4規格(210父297公*) -8 - 81. 5. 20,000(H) 2825Q1 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α6 Β6 五、發明説明（7 ) 之間。· 在其第二蝕刻步驟中，被加至第二氣體之第三氣體之 量最好係在整個蝕刻氣體之體積之〇及1間之範圍内 ,其第三氣體係擇自包括惰氣、氮氣、氧氣、四氯化硫氣 體及一氧化碩氣體之族群之一種氣體，可以整個蝕刻氣體 之容積之0及10%間範圍之數量被加入蝕刻氣體中。 其第一及第二蝕刻處理需於將欲被處理之基體之溫度 維持在一 1 ◦及_ 1 2〇t：間之範圍内，最好是在一 30 及- 6 Ot：間之範圍下被實施，其蝕刻氣體之壓力最好被 設定在50及150m托之間。 又，當藉發射自反應物質、反應合成之壓力改變、電 漿阻抗或其類似物之監控光線來偵測蝕刻之终點時，其第 一蝕刻處理即可被執行，更特別地，在蝕刻其第一層之步 驟中，其蝕刻之終點傜藉發射自鋪、鉬或氟化鉬之監控光 線予以偵測，同樣地，在蝕刻其第二層之步驟中，.其終點 則藉發射自氯、漠、氯化矽或溴化矽之監控光線予以偵測 〇 縱使在蝕刻了其第一層之後，其蝕刻仍可持續蝕刻下 面的多晶矽直到完全移開其第一層為止。 然而，根據本發明，又提供了 一乾蝕刻方法，其中， 作為其第一層之包括擇自含有鎢、鉬、一矽化鎢及一矽化 鉬之一薄膜傜被形成於一氧化矽絶緣薄膜上，藉於該薄膜 上形成一屏蔽圖案而被預備之欲被處理的基體係被置放於 一真空容器内，一蝕刻氣體即被導入該真空容器内，而藉 本紙張尺度逍用中國Η家標準(CNS)甲4規格(210x297公龙) _ 〇 _ ' 81. 5. 20.000(H) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- -線- A 6 B6 五、發明説明〇 ) 提供一電場至真空容器即産生放電，因此，即根據此屏蔽 圖案各向異性地蝕刻該薄膜，其特徵在於：當使用擇自包 括氣、六氟化硫及三氟化氮之族群之第一氣體；或包括第 一氣體及擇自由氯化氫、溴化氫、氯、溴及四氯化碩所組 成之族群之第二氣體之一混合氣體；或包括其第一及第二 氣體及擇自由一惰氣、氮氣、氣氣、四氯化硫氣體及一氣 化磺氣體所組成之族群之第三氣體之一混合氣體；或包含 其第一氣體及第三氣體之一混合氣體等作為一蝕刻氣體而 使欲被處理之基體之溫度雒持在一 1 0及一1 2 01間之 範圍内時其第一層即被蝕刻。 本發明之發明人處理了各種關於被形成於氧化矽薄膜 上之一多層薄膜之蝕刻試驗，該薄膜包括作為上層之一矽 化鎢薄膜及作為下層之一含磷多晶矽薄膜而發現了下列事 實。 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在使用S F 6氣體之一矽化錆之無功乾蝕刻中，當基 體溫度傜25°C時其蝕刻速度係300 — 400nm/ m i η ,若此，即可達高速蝕刻，然而，在此一情況下， 矽化鎢薄膜及其下面的多晶矽薄膜之邊側蝕刻將係無可避 免的，此種邊側蝕刻將會産生問題，尤其在其元件尺寸變 得越來越小時。 另一方面，在矽化錆藉使用CP2氣體而被無功乾蝕 刻之情況下，當基體之溫度傜2 5 °C時其蝕刻速度則為 5〇_1 〇0nm/m i η。 又，蝕刻速度所依附之基體溫度係在藉使用S F 6氣 本紙張尺度逍用中國8家標準(CNS)甲4規格(210x297公龙) -10 - 81. 5. 20.000(H) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A 6 B6 五、發明説明夕） 體來蝕刻矽化錆之情況下被撿測，其蝕刻速度之降低係與 基體溫度之倒數成比例，但在- 301C之基體溫度下，其 蝕刻速度仍傜23〇_370nm/m i η,在此情況下 ，邊側蝕刻並未發現矽化鋳之圔案，且因此而獲得一垂直 的形狀，然而，邊側蝕刻則發生於下面的多晶矽並逹一特 定水平。 由所獲得之結果，可確知當基體溫度維持於_ 3 Ο Ό 而40 — 70%之（352氣體被加至31^時，邊側蝕刻 即不會發生於矽化錆及多晶矽上，而使一垂直形狀之一圔 案得以形成，此現象可被解釋如下： 縱使處於如所述之此一基體之冷卻條件下，由彼此結 合錆及矽化錆之矽原子及氟而産生之W F 6、S i F 4及 其類似氣體之蒸氣壓力是高的，且因此邊側蝕刻即發生， 其間，因將鋳及氯結合一起而産生之WCi?5或界0又6 之蒸氣壓力則非常低，且因此其薄膜之移開即非常困難， 結果，當C β 2被使用時其蝕刻速度即缓慢，且多半産生 一沈澱，若此，藉箸將適量Cp2混合入諸如SFe之含 氤氣體，即可維持一滿意的水準之蝕刻速度，而一 W C ^ ^ (X = 5, 6)之沈澱層則選擇性地被形成於該 圖案之側壁上，因此，氟或鋳及矽原子間之反應即被抑制 ，因此形成一垂直形狀之圖案。 需注意：當蝕刻包括矽化鋳、多晶矽及氧化矽薄膜之 一多層結構時，對氧化矽之蝕刻速度即可藉加入一少量的 S F s而大增，因此，若多晶矽及氧化矽薄膜間之蝕刻選 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 本紙張尺度遑用中8國家標準(CNS)甲4規格(210x297公龙) -11 - 81. 5. 20.000(H) A6 . _B_6_ 五、發明説明（ίο) 擇比率像小的，而晶片表面内之蝕刻速度無法充分齊一， 其氧化矽薄膜即完全地在其晶片表面之一區段處披蝕刻。 於藉使用cp2氣來蝕刻多晶矽之情況下，當其基體 溫度係低時，其蝕刻速度即不會變得如此缓慢，且可獲得 對下面的氧化矽薄膜之一足夠的選擇性比率，因此，可確 認：能在一晶片表面逹到一需求的垂直形狀及一齊一的独 刻速度之蝕刻即可於上述條件内被實施。 其間，藉著使用一分光儀，每一蝕刻步驟均被分析有 關的光線發射，更特別地，在第一步驟中之相關的錆或矽 化鎢之波峰值及在第二步驟中之相關的C β 2之波峰值即 被檢測以找出蝕刻之终點，且以此终點撿測技術，每一蝕 刻步驟均可被控制於非常高的精密度之下。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉由此技術之使用，欲被處理之基體之溫度係被冷卻 至一 6 0 °C ,其矽化錆薄膜之蝕刻即在其第一步驟中被執 行，此處，即可單獨使用S F 6而將該薄膜蝕刻成一垂直 形狀，之後，維持基體溫度於- 6 0 °C ,其多晶矽薄膜則 僅使用如同第二步驟中之C β 2予以蝕刻，此處，亦可將 多晶矽薄膜蝕刻成一垂直形狀，且獲得多晶矽及氣化矽間 之一充分的選擇比率，因此，即可於一晶片之邊緣及中心 部份將一薄膜蝕刻成一垂直形狀。 因晶Η溫度之降低，多晶矽及氧化矽薄膜間之選擇性 即大增，又，並無可見的殘餘或沈澱。 如上述，首先，一矽化鶴薄膜僅藉SFe氣體、或 C ί 2及S F β之混合氣體將其蝕刻直到無蝕刻殘餘為止 本紙張尺度逍用中國因家標準(CNS)甲4規格(210X297公釐) -12 - 81. 5. 20.000(H) 282561 A6 B6 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（Π ) ，然後，一多晶矽薄膜即藉主要包含C 5 2之一氣體予以 蝕刻，若此，對氧化矽具有一高選擇性之蝕刻即可被逹成 ，而覆蓋於上面之矽化鋳及覆蓋於下面之多晶矽則可在無 邊側蝕刻、或諸如沈澱之殘留物下被適當地蝕刻，又，因 覆於上面及覆於下面之薄膜可於相同的晶Η溫度下被蝕刻 ,其蝕刻方法之過程則被簡化，因此，增進其效率。 本發明之額外的目的及優點將描述於下文中，其部份 目的及優點從該描述中卽可顯見，或由本發明之實際操作 中亦可得知，本發明之目的及優點藉由申請專利範圍中所 特別指出之手指及組合而得以被瞭解及被獲得。 圖式之簡單說明： 被併入詳細說明書内且組成詳細說明書之一部份之所 附圖式顯示了本發明目前之較佳具體化實施例，並結合了 上述之一般性描述及用以解釋本發明的原理之下列較佳具 體化實施例之詳細說明。 圖1顯示使用於根據之一具體化方法中之一乾蝕刻裝 置結構之概圖； 圖2 A - 2 C傺根據本發明之具體化方法中之若干層 级之圖案形成步驟之一材料的橫斷面； 圖3係一氣體之混合比率及一蝕刻速度間之相互關係 之特性圖； 圔4傜一下層電極之溫度及一蝕刻速度間之相互關係 之特性圖； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度逍用中a B家標準(CNS)甲4規格(210X297公釐) -13 - 81. 5. 20,000(H) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A 6 B 6 五、發明説明（12) 圖5 A - 5 F係當如同圖3中所示般地被蝕刻時之独 刻形狀之斷面圖； 圖6 A - 6 C係具有各種氣體混合比率之蝕刻形狀之 横斷面圖； 圖7偽一高頻功率及一蝕刻速度間；及高頻功率及蝕 刻速度之齊一性間之相互關傜之特性圖； 圖8係一壓力及一蝕刻速度間；及其壓力與蝕刻速度 之齊一性間之相互關係之特性圖； 圖9傜一氣體流量及一蝕刻速度間；及其氣體流量與 蝕刻速度之齊一性間之相互關傜之特性圖； 圖1 0傜一氣體之混合比率及一蝕刻速度間；及其混 合比率與蝕刻速度之齊一性間之相互關係之特性圖； 圖1 1俗一高頻功率及一蝕刻速度間；及其高頻功率 與蝕刻速度之齊一性間之相互關係之特性圔； 圖12A及圖12B傜被設計來供比較用之一半導體 晶片之蝕刻形狀之横斷面圖； 圖1 3傺一氣體壓力及一蝕刻速度間；及其氣體壓力 與蝕刻速度之齊一性間；及其氣體壓力與選擇比率間之相 互關偽之特性圖； 圖1 4傜可應用於本發明之一電漿蝕刻模態之一乾蝕 刻裝置結構之概圖；及 圖1 5傜可應用於本發明之一無功離子蝕刻模態之一 乾蝕刻裝置結構之概圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度逍用中Η困家樣準(CNS)甲4規格(210x297公龙) 一 14 一 81. 5. 20.000(H) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 6 B6 五、發明説明（13) 本具體化實施例之詳細描述 本發明將參考附圖中所示之具體化實施例而予以詳細 解釋。 圖1顯示根據本發明之一方法中所使用之一乾蝕刻裝 置之結構之概圖，該裝置包括一真空容器之蝕刻室10、 一入口預備室20、及一出口預備室30,前述各室均彼 此串聯連接，一閘極閥2 1係被設置於蝕刻室1 0及入口 預備室2 0間以封閉其間之連接，而一閘極閥3 1則位於 蝕刻室1 0及出口預備室3 0間以封閉其間之連接。 在其入口預備室2 ◦中，設有一基體安裝座23，同 樣地，另一基體安裝座3 3則設置於出口預備室3 0内， 至於在蝕刻室1 ◦中保持真空狀態，一欲被處理之基體 1 1即可經間極閥2 2被輸入至入口預備室2 0或經閘極 閥32從出口預備室30輸出，若此，因水氣、氧氣或大 氣中之類似物之影響即可被避免。 在蝕刻室10中，設有第一電極12,欲被處理之基 體1 1即被安裝於第一電極1 2上，一高頻功率源1 4則 經一阻隔二極體1 3連接至電極1 2 ,而1 3 . 5 6 MHz之高頻電壓即被提供至電極12,用以固定基體 1 1之靜電夾盤（圔中未顯示）俗被設置於電極1 2上， 而夾盤之溫度像由一冷卻管1 5所控制，電極1 2之邊綠 則被由碳所製成之一環50所覆蓋，故電極即不會被電漿 所蝕刻。 蝕刻室1 ◦之頂壁傜作為第二電極1 2之相對電極 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS)甲4規格(210x297公龙) -15 - 81. 5. 20.000(H) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A 6 B6 五、發明説明（14) 1 0 a (第二電極），一永久磁鐵1 8則設於第二電極 1 0 a之上面部份上，其磁鐵1 8係被一馬達1 9驅動， 在基體1 1表面上之磁通密度可藉改變永久磁鐵1 8之磁 力而於6 ◦及120 〔G〕間之範圍内變動，又，蝕刻室 1 0之内壁表面則藉一加熱器（圖中未顯示）將其加熱至 一預定溫度。 被連接至蝕刻室10者係一氯氣供應線路a、一氧氣 供應線路b、一 SFff供應線路c、一NF3供應線路d 及一F2供應線路e，閥16a - 16e及流量調整器 1 7 a — 1 7 e則被設置於個別的氣髏供應線路a _ e以 控制每一線咯之流量及氣體壓力，就上述結構而言，一預 定的氣體俗被導入蝕刻室1 0内，隨後，一高頻電壓即被 提供於其第一及第二電極1 2及1 0 a之間以於其間産生 放電。 供檢測每一第一及第二層之蝕刻终點用之一终點撿測 器3 4係被設置於如圖中假想線所示處，係位於閜極閥 3 1之外側，其終點撿測器3 4可為該種型態：相當於一 反應結果之波長之光線發射量的改變即被檢測以指示出其 終點之位置；或為另種型態：檢測其反應結果之壓力改變 ;或為另種型態：檢測電漿阻抗之改變。 使用上述裝置之一蝕刻方法將被討論如下： 如圖2A中所可見者，l〇nm厚之氣化矽（ S i 0 2 )薄膜4 1傜藉熱氧化而被形成於一矽基體4 0 上；一 1 5 ◦ n m多晶矽薄膜4 2則藉C V D法而沈澱於 .........:····. 4.......裝.....灯····.·線 (請先閲讀背面之注意事項再塡窝本頁) 本紙張尺度逍用中B B家«準(CNS)甲4規格(210x297公¢) -16 - 81. 5. 20,000(H) Λ 6 Β6 五、發明説明（15) 氧化砂薄膜41上，磷隨後即被擴散入多晶矽薄膜42以 形成一 N型多晶砂薄膜，於該多晶矽薄膜上則藉濺射沈澱 法形成一 200nm厚的矽化鎢（WS i2 )薄膜43, 之後，一抗蝕圖案44即被形成於所形成之矽化鎢薄膜 4 3上，該抗蝕圖案44係藉將一基髏表面披覆由酚醛清 漆樹脂所製成之一光敏抗蝕層所預備而成，該披覆則選擇 性地藉石版印刷法分解成一需求圖案。 如此形成之基體11欲被處理時係置放於圖1中所示 之乾蝕刻裝置之電極12上，其WS i 2薄膜43則選擇 性地藉隨後將解釋之如圖2中所示之方法予以蝕刻，又， 其多晶矽薄膜4 2則如圖2 C中所示般選擇性地被蝕刻。 使用圖1中所示裝置之蝕刻WS i 2之方法將被描述 於下。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 圖3偽顯示一混合氣體之混合比率及一蝕刻速度間之 相互關係之圖表；其具有一特殊混合比率之一 S Fs及 C又2混合氣體傜被導入其蝕刻室1 ◦以蝕刻W S i 2薄 膜4 3 ;其多晶矽薄膜4 2 ;其S i 0 2薄膜4 1 ;及抗 言虫層4 4。 此處，當將触刻室1 ◦内之壓力維持不變（7 5m托 )且其總流量維持於lOOsccm時，氣及 5 F δ氣體之部份壓力即被改變，其電極1 2溫度傜 — 3〇°C而高頻功率俗l〇〇w (功率密度：0. 57w / c m2 ),其蝕刻室1 〇之側壁及上面的電極1 〇 a則 81. 5. 20.000(H) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度通用中國國家標毕（CNS)甲4規格（210x297公*) -17 - 繼561 A6 B6 五、發明説明（16) 被加熱至6 0 C，其εί刻時間係一分鐘，在圖3中，〇表 示對W S i 2之蝕刻速度；△則表示抗蝕層者；鲁表示多 晶矽者；□則表示S i 0 2者。 由圖3中清楚可見：C 之混合比率越小；其 W S i 2、多晶矽、S i Ο 2及抗蝕層中之蝕刻速度則越 快，尤其是，當Cj2之混合比率降至40%或更低時， 在多晶矽層中之蝕刻速度即大增，然而，當該比率係4 0 %或更多時，其蝕刻速度則不會有較大的變化。 藉著使用氛氣（1 〇◦%)，對S i〇2之蝕刻速度 係12nm/mi η,然而，若使用80%之氣體 ，其蝕刻速度傜3 6 n m/m i η ,若此，其蝕刻速度即 藉S F s之小量增加而增加，其間，在W S i 2層之蝕刻 中，於Cj2氣（100%)中即産生一沈澱，而其蝕刻 速度即快速地減小。 經濟部中央標準局兵工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 接下來，其下面的電極溫度及所依附之蝕刻速度係有 關於每一 W S i 2薄膜、光敏層及S i 0 2薄膜而以 S F 6作為蝕刻氣體；高頻功率為1 0 ◦ W ;壓力係7 5 m托；流量俗1 0◦ s c cm,其結果係繪於圖4之圖表 中，在圖4中，〇表示對WS i 2之蝕刻速度；△表示抗 蝕層者；·則表示S i ◦ 2者。 如圖4中所可見者，因下面的電極溫度之下降，其每 一 W S i 2 —抗蝕及S i ◦ 2層之蝕刻速度多少會下降， 於W S i 2之情況下，在下面的電極溫度2 5它時其蝕刻 速度大約3 5〇n m / m i η，但在_ 3 0 °C時則大約 本紙張尺度遑用中國國家樣準(CNS)甲4規格(210x297公龙) -18 - 81. 5. 20.000(H) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 6 B6 五、發明説明（17) 300nm/m i η,並未見大量降低現象，同樣地，於 S i〇2之情況中，下面電極25°C時其蝕刻速度偽7〇 nm/mi η,若一3〇°C 時則為 6〇nm/mi η,且 並無可見的大量下降。 5Α — 5 F顯示於多數個下面電極溫度下被蝕刻之 WS i 2薄膜之圖案形狀，在這些圔式中，相同的元件即 被標示以如圖2A中所示之相同的參考號碼，諸如矽基體 4 0、 1 0 n m厚的氣化矽（S i 0 2 )薄膜4 1、 1 5 ◦ n m厚的多晶矽薄膜4 2、2 0 0 n m厚的矽化鎢 (WS i2 )薄膜43及抗蝕圖案44,圖5A — 5F* 別顯示下面電極溫度（或基體溫度）係2 5它、0 t：、 —10Ό、一 3〇t：、一 120°c 及一150°C 之情況。 由各該圖式可知：下面電極之溫度越低，圖案之邊側 蝕刻量越小，在下面電極溫度俗一3 0 ΐ：之情況下，可僅 使用SFe氣體將WS i 2蝕刻成一垂直形狀，在溫度一 1 0 °C之情況下，其邊側蝕刻量最多係1 0 % ,該量係對 圖案之一般性容許量之範圍内，其間，在一 1 0°C或更低 之一溫度下，側壁沈澱4 5即被産生而使圖案變形（加寬 其底端部份），若此，其基體最好係在_ι〇υ及 一 1 2 0 °C間之範圍内。 圖6A—6C顯示在與圖3的那些相同情況下於 C i? 2及S F 6之各種混合比率下被蝕刻之具有一 WS i 2 /多晶矽多層結構之一材料之SEM可見的横斷 面，在這些圖式中，相同的元件均標示有如圖2A中所示 本紙張尺度逍用中國Η家標準(CNS)甲4規格(210x297公度)~二 _ 81. 5. 20.000(H) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 訂·· A6 B6 邮561 五、發明説明as) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 之相同的參考號碼，諸如矽基體4 ◦、1 0 n m厚之氧化 矽薄膜4 1、1 5 ◦ n m厚多晶矽薄膜4 2、2 0 〇 n m 厚之矽化錆（WS i2 )薄膜43、及抗蝕圖案44，圖 6A — 6C分別顯示SFe氣體僳100%、40 — 7〇 %及（3)22氣體係1 00%之情況。 如同由各該圖式中所可理解者：以100%之SFe ，即如圖6 A所示般地於多晶矽薄膜4 2上産生底面切割 ,其底面切割之量隨著Cp2之增加而減少，且當 之量傜40%時，即未見有任何底面切割，如圖6B中所 示，當所增加之量傜40 — 70%時，一實質上垂 直的形狀即被製造出來。 若再行增加C 5 2之量，其多晶矽薄膜4 2及 WS i 2薄膜43之圖案則被變形成一加寬的底端，當 Cj?2係1〇0%時，沈澱45即如圖6C中所示般地被 産生於圖案之側壁上，其所産生的尤澱被預期係被包含於 W S i 2薄膜内之氯化錆，諸如五氛化鋳（W C β 5 )及 六氯化鎮（W C β s ),而這些氯化物則因一低蒸氣壓力 而被沈澱。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 各種試驗係考慮晶片表面上之蝕刻速度及其齊一性而 被處理，更特別地，對一晶片表面之W S i 2薄膜之蝕刻 速度及其齊一性係在可變的條件下，亦E卩，高頻功率、壓 力、總流量及Cj2 /SF6之混合比率可變之條件下被 量測，其結果則被顯示於圖7 — 1 〇 ,在這些圔式中，〇 表示蝕刻速度之齊一性，而奉則表示一蝕刻速度，其下面 本紙張尺度逍用中Η困家標毕（CNS)甲4規格（210x297公*) -20 - 81. 5. 20,000 ⑻ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A 6 B6 五、發明説明（19 ) 電極之溫度則被固定在一30Ό,在上述條件下，即發現 在一晶片邊綠中之蝕刻速度係快於其中央部份者，所有情 況下均如此。 圖7傜顯示對WS i 2之蝕刻速度及其齊一性在 (：52及3卩6 (Ci22/Ci2+SF6)間之混合比 率被固定在6 ◦% ;其總流量逹lOOsccm;壓力達 7 5πι托及一可變的高頻功率下之圖表，由該圖式中可知 :當高頻功率增加時，其蝕刻速度即變得較快，但其齊一 性則降低，又，該圖式指出：為逹成2 0 %或更少之一齊 一性（該齊一性傜位於供閘電極或其類似物之圖案造型用 之容許量之範圍内），其高頻功率需被設定至160w或 更少，而為逹10 0 nm/mi η或更高之一独刻速度， 其高頻功率需被設定在7Ow或更高，在考慮被使用於此 試驗中之晶片尺寸（6英时）下，70 — 1 60w之功率 係相當於0. 4 — 0. 9w/cnf之功率密度。 圖8俗顯示WS i 2之蝕刻速度及齊一性在Ci?2及 5 F 6 (Cj2/Cj?2+SF6)混合比率被固定在 6 0% ;總流量達1 00 s c cm ;高頻功率達75w及 一可變的壓力下之圖表，由該圖中可知：縱使其壓力改變 ,其蝕刻速度亦無改變，但當壓力上升時其齊一性則增加 ，然而，在l〇〇m托或更高之壓力下，底端切割即發生 於W S i 2薄膜圖案上，因此即無法獲得一需求形狀。 圖9係顯示WS i 2之蝕刻速度及其齊一性在C^2 及SF6 (Ce2 / Ci?2 + SFe )間之混合比率被固 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 本紙張尺度遑用中a Η家標毕（CNS)甲4規格(210x297公埂) -21 - 81. 5. 20.000(H) A 6 B6 五、發明説明¢0) 定在60%;高頻功率達75w ;壓力逹75m托及一可 變的總流量下之圖表，由該圖中可知：當流量改變時其蝕 刻速度均不變，但當流量變小時其齊一性則增加，當流量 被減低至少於20 s c cm,抗蝕圖案之側壁上之沈澱之 形成即顯而易見，但當流量超過1 50 s c cm時，其齊 一性即越過20%,因此，被導入蝕刻室内之混合氣體之 流量最好係20 — 1 50 s c cm。 圔1 0偽WS i 2之蝕刻速度及其齊一性在高頻功率 固定在7 5w ;壓力逹7 5m托；總流量逹30 s c cm 及Ci?2 _SFs間之混合比率可變下之圖表，由該圖中 可知：如已顯示於圖3中者般，當C P 2之混合比率增加 時其蝕刻速度即減緩，但其齊一性則與C又2比率之增加 一起成長。 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 綜合各該試驗之結果，為使蝕刻對W S i 2達到一足 夠的蝕刻速度；滿意的蝕刻速度之齊一性及圖案形狀，將 氯（0：52/<3又2+3?6)之混合比率維持在4〇一 7〇％内；保持壓力低於1 0 ◦ m托且適當地控制其高頻 功率及其總流量偽極重要的，然而，如同圖3中已顯示的 ,僅增加少量的S F 5 ,每一多晶矽及S i Ο 2中之蝕刻 速度即大增，結果，若一晶片表面中之蝕刻速度之齊一性 縱使小程度地被減低，因晶片邊緣中之蝕刻速度快於中央 部份者，其S i Ο 2薄膜4 1即於邊緣區域中被蝕刻，如 圖1 2 B中所示。 若此，為達成具有上述多層结構之一晶片之高度精確 本紙張尺度逍用中B Η家標準(CNS)甲4規格(210x297公*) : _ 81. 5. 20,000(H) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 Μ 五、發明説明Cl) 的蝕刻，其重要的項見係：其基體需被冷卻達一需求溫度 ;其奴3 i2薄膜43需藉含有SFs及之一混合 氣體予以蝕刻；其多晶矽薄膜4 2需藉主要包括C ί 2之 一蝕刻氣體予以蝕刻使於蝕刻W S i 2 4 3後之有關於多 晶矽薄膜4 2及S i 0 2薄膜4 1具有一足夠的蝕刻選擇 比率。 接下來，為檢測多晶矽薄膜4 2之蝕刻特性，加磷的 多晶矽之蝕刻速度；其齊一性及一可變的高頻功率均將被 量測，其下面基體之溫度傜被固定在-3 0 °C ,所使用之 蝕刻氣體係1 0 0 %之C 5 2 ,而其流量則為1 0 0 s c c m 〇 圖1 1係加磷的多晶矽之蝕刻速度及一可變的高頻功 率間；及其蝕刻速度広齊一性及一可變的高頻功率間之相 互關偽，在該圖中，〇表示一蝕刻速度之齊一性，而•則 表示一蝕刻速度，如由該圖中所可見者，當高頻功率上升 時其蝕刻速度即增加，但晶片表面上之蝕刻速度之齊一性 則大增至大約9 0 W ,其間，在5 0 W之高頻功率處，底 端切割即發生於多晶矽，但在7 5 w或更高之功率處，由 蝕刻即可獲得一垂直形狀。 接下來，多晶矽之蝕刻速度及蝕刻速度之齊一性與一 可變壓力均被量測，圖1 3顯示多晶矽之蝕刻速度（以· 表示）、齊一性（〇）及選擇比率（Si/Si〇2)( △)，偽使用Ci?2氣體，而將高頻功率被固定在150 w;基體溫度為_30°C;流量逹lOOsccm,除壓 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度遑用中β B家標準(CNS)甲4規格(210X297公龙） -23 - 81. 5. 20.000(H) A 6 B6
咖SGI 五、發明説明隹2) 力係可變者外。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如同由該圖中所可理解者，當壓力上升時多晶矽之独 刻速度即增加，多晶矽及S i 0 2 (熱氧化薄膜）間之選 擇比率則與壓力一起正確地增加，另一方面，其蝕刻速度 之齊一性則增加至大約7 5 Π1托壓力之波峰值，且當壓力 從7 5π!托抱至更高或更低區域時，其齊一性即惡化，隨 後，由S Ε Μ察知之蝕刻形狀則指出當壓力高於7 5 m托 時發生於圔案上之邊側蝕刻。 隨後，為了增進對多晶矽之蝕刻速度之齊一性及關於 S i 0 2薄膜之選擇性，一小量的各種無功氣體即被加至 C又2氣，若此，其触刻特性即被撿測，其蝕刻過程即藉 著蝕刻速度、齊一性、對S ί 0 2及抗蝕層之選擇比率及 圖案之形狀等字見予以估算，而其蝕刻條件則為：壓力、 高頻功率、而氣體流量則被固定於7 5 m托、1 ◦ 0 w及 lOOsccm,而大約0 — 10%的氧（〇2 )、四氯 化矽（S i C )、氮（N 2 )及一氣化碩（C ◦)則 被加入C又2氣内。 經濟部中央標準局員工消#合作社印製 表1顯示此檢測之結果，其蝕刻特性像根據壓力、高 頻功率、流量及加入氣體量而改變，如同由表1中所顯見 者，一少量的氣被加入氯氣中於保持其齊一性及各向異性 形狀時有助於增進其選擇性比率。 本紙張尺度逍用中困B家標毕(CNS)甲4規格(210x297公*) -24 - 81. 5. 20,000(H) 五、發明説明（？3) 表 1 A 6 Β6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 蝕刻氣體 炫件· 独刻速度 (A/m i η) 齊一性 (96) 對氣化矽薄糢 之選擇比率 對抗蝕層之 選擇比率 形狀 50SCCX 2532 11.6 21.5 3.9 各向異性 100SCCX 2556 10.9 23.7 3.8 各向異性 95/5 100W 2896 13.2 32.2 3.8 各向異性 C又2 +〇？ 98/2 100W 2755 13.1 30.3 4.1 底端切割 95/5 asow 2622 11.0 16.9 2.6 各向異性 190/10.150W 4492 10.7 19.0 2.7 各向異性 C 5 2+S i c s, 90/10 100W 2620 19.8 30.2 4.0 各向異性 70/10 100W 2430 15.0 36.8 4.4 各向異性 C J? 2 + N 2 90/10 100W 2541 9.1 22.1 4,2 削尖 50/50 100W 1958 4.9 13.0 8.6 削尖 C S 2+CO 90/10 100W 2243 12.2 26.0 4.5 各向異性 95/5 100W 2483 10.9 22.0 3-6 各向異性 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 6紙張尺度逍用中國國家標準（CNS)甲4規格(210x297公龙） 25 - 81. 5. 20.000(H) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A6 ____B6___ 五、發明説明¢4) 在此例中，其蝕刻步驟被分為兩部份：蝕刻W S i 2 薄膜；及蝕刻多晶矽薄膜，基於其蝕刻特性，具有 WS i 2 /多晶矽/s i 〇2之多層結構之欲被處理之基 體偽藉使用被顯示於圖1中之裝置在最適合之蝕刻條件且 具有最適當之蝕刻氣體下被蝕刻。 首先，如同圖2B中所可見者，其WS i 2薄膜43 被蝕刻，其蝕刻條件係：下面電極之溫度被固定一 3 0 t： ;具有40%之混合比率（C$2 / Ci?2 + SFs )之 C β 2 — S F s混合氣體作為蝕刻氣體；而其氣體流量、 壓力、及高頻功率（功率密度）則被設定為30 seem 、75m托、及75w (大約0. 4W/CIH2),在這些 條件下，磁控管放電則被感應來執行無功離子蝕刻直到其 W S i 2完全被蝕刻為止。 然後，Ce2 /SFs氣體之供應即被停止，而殘留 的氣體則被排出，當將下面電極之溫度維持在一 3 0 t：時 ，磁控管放電則使用Ci?2氣在流量、壓力及高頻功率密 度被固定在100 seem、75m托及0. 5w/ era2 下被進行，藉以蝕刻加磷的多晶矽薄膜4 2，縱使在該薄 膜被蝕刻後，其蝕刻處理仍持續另一 2 ◦ %之蝕刻時間以 確保該薄膜完全被蝕刻。 圖1 2 A顯示其蝕刻結果，如同從該圖中所可顯見者 ,並無邊側蝕刻發生於晶片或W S i 2薄膜4 3或加磷的 多晶矽薄膜4 2之邊緣或中央部份，而於其横斷面獲得一 垂直的形狀，又，下面的氧化矽則被保留於未被蝕刻的良 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 本紙張尺度逍用中國國家樣準(CNS)甲4規格(210x297公龙) -26 - 81. 5. 20.000(H) Λ 6 Β6 28^561 五、發明説明25) 好狀態。 如上述，在此例之方法中，其蝕刻步驟傜被分成兩個 步驟，其一傺供W S i 2薄膜4 3用；另一像供多晶矽薄 膜4 2用，在兩蝕刻步驟中，其下面電極像被冷卻至 一 3〇υ,在WS i2薄膜43之蝕刻中，一含氟氣體（ 諸如F2或3?〃）及Cj2氣體即被使用，然而，在多 晶矽薄膜4 2之蝕刻中，C又2氣、或其相同但包含所加 入之一少量的0 2之氣體則被使用，若此，W S i 2及多 晶矽之蝕刻中，即可逹一足夠的蝕刻速度、一需求的形狀 、其蝕刻速度之一足夠的齊一性及多晶矽薄膜4 2與 S i〇2薄膜4 1間之一高選擇性，因此，蝕刻具有多層 結構之晶片即以一極高的精密度及高可信度予以進行。 結果，當此方法被提供至一閘電極之圖案形成，一圖 案可以一高精密度且新邊側蝕刻之産生般地予以形成，又 ，因氧化矽薄膜從未受損，其閘極絶緣薄膜即可被保存於 一良好狀態，因此，可獲得具有一高可信度及低電阻偽數 之一閘電極。 接下來，藉著使用各種蝕刻氣體，即可蝕刻一矽化鎢 薄膜、多晶矽薄膜、熱氧化薄膜及包括矽化鎬薄膜/多晶 矽薄膜/熱氧化薄膜之一多層結構。 如同供矽化錆薄膜使用之蝕刻氣體，一 S F 6 / C 5 2混合氣體即因下列理由而被使用於前述例子中，亦 即，藉著將下面電極冷卻至一 3 0 °C,即可藉僅使用 S F 6而形成矽化錆之一垂直形狀，然而，在其蝕刻處理 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 本紙張尺度逍用中B困家標準(CNS)甲4規格(210X297公釐) -27 _ 81. 5. 20.000(H) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A 6 B6 五、發明説明¢6) 被持續另一値2 0%的蝕刻時間以確保縱使在其薄膜披独 刻後仍使用前述氣體完全地蝕刻矽化鋳薄膜之情況下，邊 側蝕刻即因蝕刻速度齊一性之程度而發生於下面的多晶矽 薄膜上。 在上述考慮中，矽化錆薄膜之蝕刻僅藉使用S F 6氣 體即可予以進行，而蝕刻终點之檢測則為增加蝕刻速度且 避免因具有一小蒸氣壓力之矽化鎢而造成之污染及浪費之 目的而被進行，若此，用以從頭到尾蝕刻之時間即被縮短 Ο 其蝕刻條件傜：其高頻功率傜1 0 0 W ;壓力像7 5 m托；下面電極溫度係—3 0 °C ;其S F 6流量則為 l〇〇sccm。 其間，為發現蝕刻之终點，一分光儀即被用來檢測氟 化鋁之光譜（波長：468nm;466nm),若此， 其發射光譜強度之衰減點即被監控以決定蝕刻之終點，其 矽化鎢薄膜之蝕刻形狀傜藉S E Μ精確地察知並與光譜強 度之衰減點相比較，即可確知：蝕刻之终點係與從所監控 的發射光譜所測得之终點相符。 若此，當監控發射光譜以偵測矽化鋳薄膜之终點時蝕 刻俗被進行，然後，下面的多晶矽之蝕刻則藉使用C β 2 作為蝕刻氣體而在下列條件：高頻功率1 0 ◦ W、壓力 75m托及下面電極溫度為一 60 °C下被進行，其蝕刻形 狀之觀察顯示出並無任何邊側蝕刻發生於矽化鎢薄膜上， 因此，即可獲得一垂直形狀之圖案。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- -訂' 本紙張尺度逍用中a 8家標準(CNS)甲4規格（210x297公;¢) -28 - 81. 5. 20.000(H) Α6 Β 6 五、發明説明¢7) 接下來，關於三氣化氮氣體（N F 3 )及氟（F s ) 氣體，具有多層結構之一晶片之蝕刻係在與供上述S F 6 用之相同條件下進行，此處，由S E Μ所觀察之蝕刻形狀 指出：在NF3氣體及F2氣體之兩種情況下均獲得一垂 直形狀之圖案。 又，同樣的結果以藉將一適當的C β 2加入N F 3或 F2而預備之一混合氣體或藉將一適量的HBr氣體加入 SFe、F2或NF3而預備之一混合氣體即可獲得。 在蝕刻其多晶矽之第二步驟中，主要包含氯氣之一氣 體被作為蝕刻氣體，此處，此蝕刻期間，其氯之發射光譜 (波長：2 8 5 n m )則被監控，如同矽化錆薄膜之情況 中，其發射光譜之衰減點係與蝕刻終點相符，因此，其終 點可於一高再現性下被檢測，與其他型態的氣體相比較， 多晶矽之蝕刻俗藉使用氯化氫（H C 5)、溴化氫（ HBr)、四氯化碩（CC$4 )及溴（Βγ2 )而予以 進行。 其蝕刻條件俗基於C 3? 2氣之情況而被設定，亦即， 經濟部中央標準局貝工消t合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其壓力係75m托、其高頻功率係10〇w、其流量係 1 00 s c cm而其下面的電極溫度傜一30 °C,而此條 件將會因每一試驗之目的而被改變，其結果顯示出：一垂 直形狀圖案之形成在使用這些氣體之適當的條件下係可能 的，又亦可能藉使用主要包括諸如SFe、NF3或卩2 之含氟氣體或包括此氣體；及蝕刻矽化鎢之第一步驟中之 Cj?2 SHBr之一混合氣體；及主要包括諸如Ci?2、 本紙張尺度遑用中國Η家標準（CNS)甲4規格（210x297公龙) '81. 5. 20.000(H) A6 B6 28^)501 五、發明説明¢8) CCi2<或在蝕刻多晶矽之第二步驟中之Βγ2之一無氣 鹵氣之一氣體進行成功的蝕刻。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，藉著將諸如He、 Ar、 Kr或Xe等惰性氣體 導入上述氣體中，其蝕刻速度之齊一性即可被增進，縱使 此試驗俗指向矽化鶴之蝕刻，此試驗之蝕刻方法亦可被提 供至具有諸如矽化鋳及矽化鈦；或多晶矽及氣化矽薄膜之 這些材料之高熔點矽化金屬之一多層結構之一晶片，根據 欲被蝕刻之一材料、蝕刻氣體之組合及蝕刻條件，其下面 電極之溫度可於一 1 2 Ot：及5 0°C間之範圍内被改變。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 被使用於此例中之無功離子蝕刻裝置係具有平行之平 坦的屏極之磁控管型態，然而，本發明並未受限於此種型 態之各裝置，該型態中之微波傜被用感應ECR放電，或 ,此型態中之一電壓傜被提供至藉提供微波或可被使用之 電子束而産生之放電電漿中之一欲被蝕刻之基體，圖14 及1 5顯示可被應用於本發明之蝕刻裝置，更特別地，圖 1 4顯示其電漿蝕刻模態之一乾蝕刻裝置，其結構中，蝕 刻室1 0之一側上設有一閘極閥2 1 ,而一下面電極1 2 則設於位在底側上之一未處理的基體1 1上，一高頻功率 源1 4則經一阻隔二極體1 3連接至電極1 2以提供一 13. 56MHz之高頻功率至電極12,又，根據本結 構，其冷卻管1 5即如同圖1中所示之裝置般地被連接至 下面電極1 2 ,以將下面電極1 2冷卻至一預定溫度，下 面電極12之頂面上方則設有包含一上面電極51而面對 下面電極12之一電極體52,其上面電極51及電極體 本紙張尺度逍用中國Η家標準(CNS)甲4規格(210X297公釐) 一 30 - 81. 5. 20.000(H) Λ 6 Β6 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明¢9) 5 2間尚有些許空間5 3，一氣體供應管54即被連接至 此空間5 3 , —反應氣體即經該氣體供應管5 4而可從外 側氣體源被提供至該空間5 3 ,被提供至該空間5 3之反 應氣體則可經被形成於上面電極5 1内之若干孔5 5而被 導入蝕刻室1 0内，一高頻功率源1 4則經一電容器1 3 而被連接至上面電極5 1。 其間，圖1 5顯示一無功離子蝕刻模態之一乾蝕刻裝 置，此外，一高頻電極1 4傜被連接至一下面電極1 2， 相同的元件即被標示以與圖1 4中所示者相同之號碼，且 其解釋因而被省略。 被顯示於圖14及15中之每一裝置均可根據圖1中 所示之裝置之相同的程序予以操作。 然而，在第一步驟中，鎢原子之發射光譜係被監控以 偵測蝕刻之终點，但亦可為諸如被監控之氟化錆之一錆化 合物之發射光譜，在第二步驟中，氯之發射光譜則被監控 以偵測蝕刻之终點，但亦可為諸如被監控之四氯化矽之一 矽化合物之發射光譜，除了這些之外，蝕刻之终點可藉監 控反應結果之壓力改變或電漿阻抗之改變而予以偵測。 如上述，根據本發明即提供有處理包括被形成於諸如 氣化矽及多晶矽之一絶緣薄膜上之一金屬矽化物（或高熔 點金屬）之一多層結構之一薄膜的方法，該方法偽被分成 用以藉使用主要包括SF«、NF3或厂2之一氣體蝕刻 金屬矽化物之第一步驟及用以藉使用諸如C β 2之無氣鹵 氣X蝕刻多晶矽薄膜之第二步驟（前述步驟係於控制基體 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 線· 本紙張尺度逍用中國Β家標準(CNS)甲4規格(210X297公釐） 31 - 81. 5. 20.000(H) A 6 B6 五、發明説明（30) 之溫度下進行），因此，一高品質之圖案即形成，而無邊 側蝕刻發生且其氧化矽可被保存於一良好狀態。 額外的優點及修正將快速地發生於該項技術的這些技 ϋ中，因此，本發明之廣泛的涵蓋面使其並未受限於其所 描述的細節及所顯示之實施例，故各種修飾均可在未脱離 由所附之申請專利範圍及其等效産品所界定之一般性的發 明觀念之精神及領域下進行。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消f合作社印製 本紙張尺度通用中a Β家樣毕(CNS)曱4規格(210x297公釐） -32 - 81. 5. 20.000(H)

Claims (1)

  1. A7 B7 C7 D7 經濟部中央標準局A工消費合作杜印製 六、申請專利範困 第81105118號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國8 3年4月修正 1 · 一種乾蝕刻方法，其中，包括擇自由鎢、鉬、矽 化鎢及矽化鉬所組成之族群之一多層薄膜係作爲其第一層 ，而在下面之作爲第二層之多晶矽係被形成於氧化矽絕綠 薄膜上，藉著於該多層薄膜上形成一屛蔽圖案所預備之一 被處理的基體被置放於一眞空容器內，一蝕刻氣體被導入 該眞空容器內，且放電藉著提供一電場至該眞空容器而發 生，因此根據該屛蔽圖#各向異性地蝕刻該多層薄膜，包 括： 零::乂、 藉著使用擇自由氟、化硫及三氟化氮所組成之族V# 群之第一氣體：或包括該第k氣體及擇自由氯化氫、溴化 氫、氯、溴及四氯化碳所組成之族群之第二氣體之一混合 氣體作爲蝕刻氣體來蝕刻該第一層之第一蝕刻步驟，在將 該基體維持於一1 〇°C到一1 2 o°c的溫度範圍的同時， 該第一蝕刻步驟被執行；及 藉著使用該第二氣體：或包括該第二氣體及擇自由包 含氮氣之惰氣、氧氣、四氯化矽氣體及一氧化碳氣體所組 成之族群之第三氣體之一混合氣體作爲蝕刻氣體來蝕刻該 第二層之第二蝕刻步驟，在將該基體維持於一 1 o°c到 —1 2 0eC的溫度範圍的同時，該第二蝕刻步驟被執行。 2 ·根據申請專利範圍第1項中所述之乾蝕刻方法， (請先閲面之注4W*項再場寫本頁) i裝· 訂 " 表紙張尺度適用中囲困家標準（CNS)甲4规格（21〇 X 297公釐） A7 B7 C7 D7 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 六、申請專利範園 其中，在其第一蝕刻步驟中，包含一混合比率爲4 : 6至 7 : 3之氣及六氟化硫之一混合氣體係被作爲蝕刻氣體， 而一氣體流量及一高頻功率密度則分別被設定在2 0 -I50sccm及 0 · 4-0 . 9w/cm2，藉以触刻其 第一層。 3 ·根據申請專利範圍第1項中所述之乾蝕刻方法， 其中，在其第二蝕刻步驟中，其第三氣體係擇自由一惰氣 、氮氣、氧氣、四氯化矽氣體及一氧化碳氣體所組成之族 群，而被混合入其第二氣體者係整個蝕刻氣體之〇 — 1 〇 %容稹。 4 ·根據申請專利範圍第1項中所述之乾蝕刻方法， 其中，在其第一蝕刻步驟中，其第三氣體係擇自由惰氣、 氮氣、氧氣、四氯化矽氣體及一氧化碳氣體所組成之族群 ，更以整個蝕刻氣體之一 0 - 1 0 %之容積被加入蝕刻氣 體內。 5 ·根據申請專利範圍第1項中所述之乾蝕刻方法， 其中，其第一及第二蝕刻步驟係於將欲被處理之基髏之溫 度維持於一1 0及一 1 2 0°C間之範圍時被執行。 6 ·根據申請專利範圍第1項中所述之乾蝕刻方法， 其中，其第一及第二蝕刻步驟係於將欲被處理之基體之溫 度維持於一 3 0及一 6 0°C間之範圍內時被執行。 7 ·根據申請專利範圍第1項中所述之乾蝕刻方法， 其中，其第一蝕刻步驟係當藉監控器偵測一蝕刻終點時予 以實施。 衣紙張尺度適用中囲困家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） {請先聞讀背面之注意事项再填寫本頁) 丨裝_ 訂. X線· A7 B7 C7 D7 六、申請專利範囲 8 ·根據申請專利範園第1項中所述之乾蝕刻方法， 其中，其第二蝕刻步驟係當藉監控器偵測一蝕刻終點時予 以實施。 9 ·根據申請專利範圍第1項中所述之乾蝕刻方法， 其中，縱使於蝕刻其第一層之後，其蝕刻可被持嫌以蝕刻 下面的多晶矽。 1 〇 ·根據申請專利範圍第1項中所述之乾蝕刻方法 ，其中，其第一及第二蝕刻步驟係藉一磁控管型態或放電 電漿型態之無功離子蝕刻裝置予以賁施。 1 1 ·根據申請專利範圍第1項中所述之乾蝕刻方法 ，其中，其第一及第二蝕刻步驟係藉一電漿型態蝕刻裝置 予以實施。 1 2 ·—種乾蝕刻方法，其中，包括擇自由鎢、鉬、 矽化鎢及矽化鉬所組成之族群之金屬或金屬化合物之一薄 膜係被形成於氧化矽絕緣薄膜上而作爲第一層，藉著於該 薄膜上形成一屛蔽圖案所預備之一欲被處理之基體被置放 於一眞空容器內，一蝕刻氣體被導入該眞空容器內，且藉 著提供一電場至該眞空容器而感應一放電，因此根據該屛 蔽圖案而各向異性地蝕刻該薄膜，其特徵在於在將欲被處 理之基體溫度維持於一 1 0及一 1 2 0°C間之範圍內的同 時，該第一層被蝕刻，係使用： 包含擇自由氟，六氟化硫及三氟化氮所組成之族群之 第一氣體，及擇自由氯化氫，溴化氫，氯，溴及四氯化碳 所組成之族群之第二氣體的混合氣體： -3 - (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 1 丨裝· 訂· 線· 本紙張A度適用中困國家標準（CNS)甲4规格（210 X 2耵公董） ^8^501 A7 B7 C7 _D7 六、申請專利範園 或包含該第一及第二氣體及擇自包括氮氣之惰氣，氧 氣，四氯化矽氣體及一氧化碳氣體之第三氣體的混合氣體 或包含該第一氣體及該第三氣體的混合氣體，作爲触 刻氣體。 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 丨裝· 訂 線. 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 4
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