用于垂直NAND器件的新型掩模去除方法策略

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年11月6日提交的美国临时申请系列第61/900,425 号的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开内容一般涉及掩模材料的去除，更具体地，涉及能够从半导体 器件例如NAND器件中去除掩模材料的方法。

背景技术

在半导体工业中，NAND闪速存储装置开发旨在增加位(bit)密度 同时降低位成本。最近，人们对于利用兆兆位单元阵列晶体管(TCAT) 技术的垂直NAND闪速存储单元阵列的使用兴趣增加，这是因为这种技 术具有利用有关其金属栅极硅-氧化物-氮化物-氧化硅(SONOS)单元结 构的各种优点的能力。这样的优点包括更快的擦除速度、更宽的Vth范围， 以及改善的保持特性。利用SONOS结构，在每个垂直NAND堆叠中在 氧化物与氮化物之间可以存在交替的多于20层，因此，由于存在高纵横 比(HAR)沟槽，在字/线(W/L)切割蚀刻之后的蚀刻工艺或剥离工艺 可能很难。为了解决这个问题，已经开发了新型掩模材料。一组这样的新 型掩模材料为经掺杂的无定形碳(DaC)膜。然而，利用传统的剥离工艺， DaC膜的掩模去除速率已经小于约500埃/分钟，该去除速率比使用传统 的剥离工艺的常规的无定形碳膜能够达到的去除速率要低得多。

因此，为了使DaC掩模材料的使用在经济上可行，需要与目前可利 用的相比高得多的DaC去除速率。一种可以维持所形成的沟槽的临界尺 寸(CD)和垂直轮廓的系统和方法将是有用的。一种可以降低氮化硅(SiN) 和氧化硅(SiOx)的损失的系统和方法将是特别有用的。

发明内容

本发明的各方面和优点将在下面的描述中进行部分阐述，或者可以根 据描述而明显，或者可以通过本发明的实践而得知。

本公开内容的一个示例性方面涉及一种用于从半导体衬底中去除经 掺杂的无定形碳掩模的方法。该方法包括生成待在处理衬底中使用的等离 子体，其中等离子体包括含氧气体、含卤素气体和含氢气体；以及通过将 衬底暴露于等离子体来对衬底进行处理。

本公开内容的另一示例性方面涉及一种用于使用任意等离子体生成 装置或热装置来在半导体器件制造过程中去除掺杂硼的无定形碳(BDaC) 掩模的方法。所述BDaC蚀刻工艺可以使用含氧化学品、含氟化学品和含 氢化学品。含氟化学品可以提高蚀刻速率，而含氟化学品和含氢化学品可 以影响BDaC的整体蚀刻速率并且可以影响对氧化物和氮化物的选择性。 这样的方法可以在约50℃以下的温度下进行。

本公开内容的再一示例性方面涉及一种用于经由在前面的段落中所 讨论的蚀刻工艺之前进行的处理来提高BDaC掩模的蚀刻速率的方法。这 样的预处理可以使用任意等离子体生成装置或热装置来进行。可以利用任 意化学品，例如基于O₂或O₂/N₂的化学品。

本公开内容的又一示例性方面涉及一种用于提高对氧化物和氮化物 的蚀刻选择性的处理，其中暴露于主蚀刻工艺的单膜可以产生1:1的比例 的氧化物损失与氮化物临界尺寸(CD)损失(critical dimension loss)。 这样的处理可以包括含氧化学品或含氮化学品，包括含氟化学品，使用任 意等离子体生成装置或热装置。这种处理可以平衡用于氧化物层和氮化物 层两者的氧化速率或氮化速率，使衬底膜的消耗速率尽可能地接近或相似 并且使得经修饰的表面层的厚度相似。

本公开内容的另一示例性方面是一种预蚀刻处理或后蚀刻处理以帮 助消除利用经掺杂的无定形碳蚀刻工艺在SiN层上产生的针孔和其他缺 陷。这样的处理可以使用任意等离子体生成装置或热装置在存在或不存在 含氟化学品的情况下利用含氧化学品、含氢化学品或含氮化学品来执行。

参照下面的描述和所附权利要求将更好地理解本发明的这些和其他 的特征、方面和优点。附图被并入说明书中并构成说明书的一部分，附图 示出了本发明的实施方案并与说明书一起用于说明本发明的原理。

附图说明

对于一个本领域的普通技术人员而言充分且实用的公开内容(包括最 佳方案)在包括对附图的参考的本说明书的其余部分中进行更具体的阐 述，其中：

图1示出可以在根据本公开内容的各方面的示例性方法中使用的等 离子体反应器；

图2示出根据本公开内容的一个示例性实施方案的用于从半导体器 件中去除掩模的方法的流程图；

图3示出字/线(W/L)切割蚀刻之后且在掩模去除之前的垂直NAND 器件(图3(a))以及然后在掩模去除之后的垂直NAND器件(图3(b))；

图4为示出在使用不同浓度的CF₄时在O₂/H₂/CF₄等离子体混合物中 H₂相对CF₄的比率对掺杂硼的无定形碳(BDaC)的掩模蚀刻速率的影响 的曲线图；

图5为示出在使用不同浓度的CF₄时在O₂/H₂/CF₄等离子体混合物中 H₂相对CF₄的比率对氮化硅的蚀刻速率的影响的曲线图；

图6为示出在使用不同浓度的CF₄时在O₂/H₂/CF₄等离子体混合物中 H₂相对CF₄的比率对氧化硅的蚀刻速率的影响的曲线图；

图7为示出在使用不同浓度的CF₄时基于在O₂/H₂/CF₄等离子体混合 物中H₂相对CF₄的比率的BDaC对氮化硅选择性的曲线图；

图8为示出在使用不同浓度的CF₄时基于在O₂/H₂/CF₄等离子体混合 物中H₂相对CF₄的比率的BDaC对氧化硅选择性的曲线图；以及

图9为示出预掩模去除和后掩模去除等离子体处理对存在于露出的 SiN膜的针孔的数量的影响的曲线图。

具体实施方案

现参考本公开内容的实施方案进行详细地描述，本公开内容的实施方 案的一个或更多个实施例在附图中示出。借助实施方案的说明来提供各实 施例，但不限于这些实施方案。事实上，对本领域技术人员明显的是，在 不脱离本公开内容的范围或精神的情况下对实施方案可以进行各种修改 和变型。例如，作为一个实施方案的部分所示出或描述的特征可以用于另 一实施方案以产生又一实施方案。因此，意在本公开内容涵盖这样的修改 和变型，只要这样的修改和变型落在所附权利要求及其等同内容的范围内 即可。

通常，本公开内容的示例性方面涉及使用经由任意等离子体生成装置 供给的等离子体化学品从半导体衬底去除经掺杂的无定形碳掩模的方法。 也可以使用热装置。本发明人已经发现，当去除经掺杂的无定形碳(DaC) 掩模时通过选择性控制各种工艺参数，可以实现约1000埃/分钟至约 12000埃/分钟，例如约1500埃/分钟至约10000埃/分钟，例如约2000埃/ 分钟至约8000埃/分钟的掩模去除速率。例如，可以控制以下参数中的一 个或更多个参数以实现所期望的掩模去除速率：气体的具体组合、每种气 体的浓度、一种气体的浓度相对另一种气体的浓度的比率、气体流量、蚀 刻温度、蚀刻压力、源功率、预处理或后处理。

在一个具体实施方案中，可以利用下游电感耦合等离子体(ICP)源。 然而，本公开内容的掩模去除工艺也可设想其他等离子体技术，例如微波 下游剥离技术或平行板/电感耦合等离子体蚀刻技术。电感等离子体源通 常用于等离子体处理以产生高密度等离子体和用于处理半导体衬底的反 应物质。例如，电感等离子体源使用标准13.56MHz和较低频率发电机可 以容易产生高密度等离子体。与RF偏压结合的电感等离子体源还在蚀刻 机中使用，例如，以向晶片提供独立控制离子能量和离子通量。

对于某些等离子体工艺例如掩模去除，一般不期望将半导体晶片直接 暴露于等离子体。在这方面，可以远离处理室(例如，下游)形成等离子 体，之后，例如通过对中性粒子透明而对等离子体不透明的网格在将所期 望的粒子引导至半导体衬底。这样的处理可能需要高RF功率(例如，最 高达约6000瓦(W))，并且在一些情况下需要高的气流(例如，约20000 标准立方厘米每分钟(sccm))和高压(例如，最高达约5000毫托 (mTorr))。

图1示出了可以在由本公开内容实施的工艺中使用的等离子体反应 器100。在一些实施方案中，利用Mattson Suprema^TM ICP反应器。这个 装置使用共用的气体供给，但使用独立的RF电源来并行处理两个300mm 的晶片。然而，其他ICP源对每个晶片可具有类似的流量和功率要求以 获得相同的结果。首先，期望参数例如流量和RF功率与晶片的表面积成 比例，使得，例如450mm晶片(1590cm²面积)需要300mm晶片(707 cm²面积)的2.25倍的流量和功率，而200mm晶片(314cm²面积)需 要300mm晶片(707cm²面积)的0.44倍的流量和功率。另外，如以下 讨论的是针对Suprema系统的，应理解的是，当在为一个晶片而不是两 个晶片供应气体的系统中操作时，规定的气体流量被减半。另外，应理解 的是，具有任意直径例如约100mm至约500mm的衬底，可以通过本公 开的所述方法进行处理。另外，将被理解的是，基于本文提供的公开内容， 即，也可以在不脱离本公开的范围的情况下还可以利用具有电感耦合等离 子体源的任意其他合适的反应器。还应理解的是，可以在不脱离本公开内 容的范围的情况下利用如本领域的普通技术人员熟知的任意其他合适的 等离子体反应器，包括但不限于微波技术或平行板技术。如所示出的，等 离子体反应器100包括处理室110和与处理室110隔开的等离子体室120。 处理室110包括衬底保持器或基座112，衬底保持器或基座112可操作用 于保持将从其去除掩模的衬底114，例如垂直NAND器件。在等离子体室 120(即，等离子体生成区域)中生成感生的等离子体，并且然后通过在 将等离子体室120与处理室110(即下游区)隔开的网格116中提供的孔 将期望粒子从等离子体室120引导至衬底114的表面。

等离子体室120包括介电侧壁122和顶板124。介电侧壁122和顶板 124限定了等离子体室的内部125。介电侧壁122可以由任意介电材料形 成，例如石英。感应线圈130被设置成与围绕等离子体室120的介电侧壁 122相邻。感应线圈130通过合适的匹配网络132耦接至RF功率发生器 134。反应物气体和载气可以从气体供应150和环形气体分配通道151提 供至室内部。当利用来自RF功率发生器134的RF功率为感应线圈130 供能时，在等离子体室120中感应大量的感生等离子体。在具体的实施方 案中，等离子体反应器100可以包括可选的法拉第屏蔽128以减少感应线 圈130与等离子体的电容性耦合。

为了提高效率，等离子体反应器100可以可选地包括设置在室内部 125中的气体注入插入物140。气体注入插入物140可以可拆装地插入室 内部125，或者可以是等离子体室120的固定部分。在一些实施方案中， 气体注入插入物可以限定靠近等离子体室的侧壁的气体注入通道。气体注 入通道可以将处理气体供应到靠近感应线圈的室内部并且进入由气体注 入插入物与侧壁限定的活性区。活性区提供在等离子体室内部的用于电子 的有效加热(active heating)的有限区域。狭窄的气体注入通道防止等离 子体从室内部扩散到气体通道中。气体注入插入物强制处理气体穿过有效 加热电子的活性区。

不管在本公开内容的方法中所利用的下游电感耦合等离子体源的类 型为何，本发明人已经发现，可以在半导体衬底例如垂直NAND器件上 进行具有一种或更多种等离子体化学品的一个或更多个等离子体处理，以 从衬底去除经掺杂的无定形碳掩模材料，同时保持沟槽的垂直剖面和临界 尺寸(CD)。掩模材料可以为，例如，掺杂硼的无定形碳膜、掺杂氮的无 定形碳膜或本领域的普通技术人员已知的任意其他经掺杂的无定形碳膜。

通常，可以在包括由夹在硅之间的氧化物与氮化物交替的层形成的高 纵横比的HAR沟槽的衬底上进行根据本公开内容的示例性方法的掩模去 除方法。在一些情况下，在垂直NAND器件中的氧化物层和氮化物层的 数量可以高达15以上，例如约20至25，可以由本公开的方法处理的典 型的垂直NAND器件在图3中示出。在其他实施方案中，本公开内容描 述了包括主等离子体处理以去除光致抗蚀剂的示例性方法，这可以通过预 处理、接着后处理、或者预处理和后处理两者来进行。

不管等离子体处理的数量和具体类型为何，在从衬底去除经掺杂的无 定形碳掩模中所使用的等离子体可以包括含氧气体、含卤素气体和含氢的 还原性气体的混合物。含氧气体可以包括但不限于二氧化碳(CO₂)、一 氧化碳(CO)、一氧化二氮(N₂O)或其组合物。含卤素气体可以包含氟， 并且在一些实施方案中，可以由式CH_xF_y来表示。在一个实施方案中， 使用本文所提供的公开内容，含卤素气体可以为四氟甲烷(CF₄)，但是 应该理解的是可以利用如本领域的普通技术人员已知的任意合适的含卤 素气体。含氢的还原性气体可以为分子氢(H₂)、氨(NH₃)、甲烷(CH₄) 或含氢的稀释气体混合物。具有惰性气体的稀释物也可以被用作气体混合 物的一部分。在某些实施方案中，惰性气体可以包括氮气(N₂)或稀有气 体例如氩气(Ar)或氦气(He)或其组合物。

不管在本公开内容的示例性掩模去除工艺中利用的具体含氧气体、含 卤素气体或还原性气体为何，含卤素气体可以以总气体体积的约0.25％至 约4％的量存在，例如总气体体积的约0.5％至约3％，例如总气体体积的 约1％至约2％。此外，含氢还原性气体的浓度相对含卤素气体的浓度的 比率(如H₂与CF₄的比率)可以小于或等于1。在一些实施方案中，含 氢气体相对含卤素气体的比率在约0.001至约1的范围内，例如约0.002 至约0.9，例如约0.005至约0.75。

含氧气体、含卤素气体和还原性气体(即含氢气体)和可选的惰性气 体可以以不同的流量被引入等离子体生成室和处理室中。例如，当处理两 个各自具有约300mm的直径的衬底时，含氧气体的流量可以为约50 sccm至20000sccm，例如约1000sccm至约10000sccm，例如约3000sccm 至约8000sccm。另一方面，含卤素气体的流量可以为约10sccm至约400 sccm，例如约20sccm至约200sccm，例如约30sccm至约160sccm。另 外，含氢还原性气体的流量可以为约30sccm至约600sccm，例如约50 sccm至约400sccm，例如约100sccm至约200sccm。另外，惰性气体的 流量可以为约0sccm至约10000sccm，例如约10sccm到约8000sccm， 例如约20sccm到约6000sccm。

基于衬底的表面积(例如，具有约706.5平方厘米(cm²)表面积的 单个300mm直径的衬底)，这对应于可以具有约0.03sccm/cm²至约15 sccm/cm²的流量的含氧气体，例如约0.7sccm/cm²至约7.25sccm/cm²， 例如约2sccm/cm²至约5.75sccm/cm²。同时，这对应于可以具有约0.007 sccm/cm²至约0.3sccm/cm²的流量的含卤素气体，例如约0.014sccm/cm²至约0.15sccm/cm²，例如约0.02sccm/cm²至约0.12sccm/cm²。另外，这 对应于可以具有约0.02sccm/cm²至约0.5sccm/cm²的流量的含氢还原性 气体，例如约0.035sccm/cm²至约0.3sccm/cm²，例如约0.07sccm/cm²至约0.15sccm/cm²。另外，这对应于可以具有约0sccm/cm²至约7 sccm/cm²的流量的惰性气体，例如约0.007sccm/cm²至约5.75sccm/cm²， 例如约0.014sccm/cm²至约4.25sccm/cm²。

另外，可以在不同的温度、功率和压力水平下进行掩模去除。例如， 在掩模去除期间的温度可以在约5℃至约300℃的范围内，例如约10℃至 约150℃，例如约15℃至约50℃。此外，应该理解的是，待处理的衬底 可以在真空条件下、大气热浸泡、或灯头预热下被预热。此外，用于处理 300mm直径的衬底的RF源功率可以在约300W至约6000W的范围内， 例如约1000W至约5500W，例如约3000W至约5000W。同时，应该 理解的是，源功率可以以与上述讨论的气体流量相同的方式基于待处理的 衬底的表面积向上或向下调节。因此，例如，当处理直径在约100mm至 约500mm的范围内的衬底时，例如直径为约200mm至约450mm，源 功率可以在约125W至约13500W的范围内，例如约425W至约12375 W，例如约1300W至约11250W。

此外，可以在不同的压力下进行掩模去除。例如，该压力可以在约1 毫托至约4000毫托的范围内，例如约250毫托至约1500毫托，例如约 400毫托至约600毫托。

另外，在掩模去除期间，基于待被处理的衬底中的沟槽或通道的CD 和纵横比可以对从其中去除经掺杂的无定形碳掩模的衬底进行处理特定 时间。例如，该处理时间可以在约1秒至约600秒的范围内，例如约5 秒至约450秒，例如约10秒至约300秒。

本公开内容的掩模去除处理对于BDaC可以具有与对于衬底的氮化 硅或二氧化硅组分相比更大的选择性。例如，本公开内容的处理可以去除 相对于氮化硅的约100倍至约400倍的BDaC，例如相对于氮化硅的约125 倍至约350倍的BDaC，例如相对于氮化硅的约125倍至约300倍的 BDaC。此外，当H₂与CF₄的比率为约1或更小时，本公开内容的处理 可以去除相对于氮化硅的至少约200倍的BDaC，例如相对于氮化硅的约 200倍至约300倍的BDaC。此外，本公开内容的处理可以去除相对于二 氧化硅的约100倍至约1200倍的BDaC，例如相对于二氧化硅的约125 倍至约1150倍的BDaC，例如相对于二氧化硅的约150倍至约1100倍的 BDaC。此外，当H₂与CF₄的比率为约1或更小时，本公开内容的处理 可以去除相对于二氧化硅的至少约200倍的BDaC，例如相对于二氧化硅 的约200倍至约800倍的BDaC。

尽管不要求，但是待从其中去除经掺杂的无定形碳掩模的衬底在掩模 去除等离子体处理之前可以经受预处理以进一步提高经掺杂的无定形碳 掩模的蚀刻速率。例如，在一些实施方案中，在进行上述所讨论的掩模去 除工艺步骤之前进行预处理可以使经掺杂的无定形碳蚀刻速率增加约 150％至约300％的量，例如约175％至约275％，例如约200％至约250％。 例如，通过使衬底经受预处理步骤，2000埃/分钟的蚀刻速率可以增加至 6000埃/分钟至7000埃/分钟的蚀刻速率。也可以利用这样的预处理来提 高对于SONOS堆叠中的氧化物和氮化物的蚀刻选择性。因此，暴露于主 蚀刻/掩模去除处理的单膜可以呈现出氧化物的临界尺寸(CD)损失与氮 化物的临界尺寸(CD)损失的比率在约0.75至约1.25的范围内，例如约 0.8至约1.2，例如约0.9至约1.1，例如约1。在不希望受任何具体理论的 限制的情况下，认为当在主处理/掩模去除步骤期间利用含氧气体、含卤 素气体和含氢气体时，在预处理衬底期间利用的气体化学品的特异性相互 作用可以减少氧化物与氮化物之间的选择性的差。另外，这样的处理还可 以减少在掩模去除之后在氮化硅(SiN)膜中的缺陷(例如针孔)的数目。 此外，利用用于预处理步骤的如上面所讨论的相同气体的后处理步骤还可 以减少在衬底膜中形成的针孔。

不管衬底是否暴露于附加的等离子体化学品作为预处理步骤、后处理 步骤、或者预处理步骤和后处理步骤两者的一部分，处理条件可以为如下。 首先，预处理或后处理可以为等离子体或热激活(thermally enabled)， 并且在预处理或后处理期间利用的具体的一种或多种气体可以取决于掩 模去除前所使用的蚀刻工艺。例如，在预处理步骤、或后处理步骤或者预 处理步骤和后处理步骤两者中要利用的气体可以包括含氧气体(例如O₂、 CO₂、CO、N₂O等)、惰性气体(例如Ar、He、N₂等)、含氢的还原性 气体(H₂、N₂/H₂(“合成气”)、NH₃等)及其组合物，并且还可以包括含 卤素气体，例如氟。此外，当处理两个直径均为约300mm的衬底时，这 些气体的流量可以为约50sccm至约20000sccm，例如约1000sccm至约 15000sccm，例如约6000sccm至约12000sccm。

基于衬底的表面积(例如，具有约706.5平方厘米(cm²)表面积的 单个300mm直径的衬底)，这对应于可以均具有约0.03sccm/cm²至约15 sccm/cm²的流量的预处理气体和后处理气体，例如约0.70sccm/cm²至约 10.75sccm/cm²，例如约4.25sccm/cm²至约8.5sccm/cm²。

更具体地，当掩模去除处理包括含氧气体、含卤素气体和含氢气体时， 预处理和/或后处理的等离子体化学品可以包括O₂、O₂与N₂的组合物、 或N₂/H₂。通过利用在掩模去除之前的预处理步骤中的O₂或在掩模去除 之前的预处理步骤中的O₂的组合以及在掩模去除之后的后处理步骤中的 含N₂气体，在衬底上可以形成硅氧氮化物(SiON)表面层，并且本发明 人已经发现，二氧化硅(SiO₂)蚀刻速率和氮化硅(SiN)蚀刻速率可以 以约1:1的比率匹配，使得在整个氧化物层和氮化物层保持相同的CD损 失。

当使用下游电感耦合等离子体源来进行预处理和/或后处理步骤时， 可以选择不同的温度、功率和压力水平。例如，温度可以在约15℃至约 300℃的范围内，例如约20℃至约290℃，例如约25℃至约275℃。此外， 当处理300mm的衬底时RF源功率可以在约300W至约6000W的范围 内，例如约1000W至约5500W，例如约1500W至约5000W。此外， 预处理和/或后处理步骤可以在不同的压力下进行。例如，压力可以在约1 毫托至约4000毫托的范围内，例如约200毫托至约2000毫托，例如约 400毫托至约1000毫托。

另外，在掩模去除期间，基于在待被处理的衬底中的沟槽或通道的 CD和纵横比可以对从其中去除经掺杂的无定形碳掩模的衬底进行处理特 定时间。例如，该处理时间可以在约1秒至约600秒的范围内，例如约5 秒至约450秒，例如约10秒至约300秒。

经掺杂的无定形碳掩模衬底可以被去除和/或经受预处理和/或后处理 步骤的方法可以在参照图1如上所讨论的等离子体反应器中或任意其他 合适的等离子体反应器中进行。如图2的框图所示，用于从半导体衬底去 除掩模的方法200可以包括：将衬底置于等离子体反应器中的位于等离子 体室的下游的处理室中(201)；从含氧气体、含卤素气体和含氢的还原性 气体中产生等离子体(202)；以及通过将衬底暴露于处理室中的等离子体 来对衬底进行处理(203)。等离子体可以包括占总气体体积的约0.25％至 约4％的含卤素气体，并且含氢气体与含卤素气体的比率可以在约0.001 至约1的范围内。此外，当处理两个均具有约300mm直径的衬底时，含 氧气体的流量可以为约50sccm至约20000scmm，含卤素气体的流量可 以为约10sccm至约400scmm，并且含氢气体的流量可以为约30scmm 至约600scmm。此外，上述所讨论的scmm/cm²的流量可以用于确定当 将要处理具有不同直径的衬底时的流量。

通过参考以下实施例可以更好地理解本公开内容的各方面，这些实施 例参照图4至图9并且证明了上面所讨论的掩模去除方法的效果。

实施例1

实施例1参考图4至图8。将含有掺杂硼的无定形碳掩模层的十五个 SONOS衬底放置在处理室中，此后利用在等离子体生成室中形成的等离 子体对每个衬底进行处理。用于处理衬底的等离子体包括O₂、CF₄和H₂气体。为了了解不同的处理条件对掺杂硼的无定形碳(BDaC)层、氮化 硅和二氧化硅的蚀刻速率的影响，将等离子体中的CF₄的百分比调整为总 气体体积的1％、1.5％或2％，并且将H₂气体的百分比与CF₄气体的百 分比的比例调整为0.5、1、2、3或4。然后，对BDaC层的蚀刻速率、氮 化硅的蚀刻速率和二氧化硅的蚀刻速率进行测定。接下来，对在每个工艺 条件下BDaC对氮化硅的选择性和BDaC对二氧化硅的选择性进行计算。 其结果在图4至图8中示出。

首先，如图4所示，在每个不同条件下对掺杂硼的无定形碳掩模层的 蚀刻速率进行测定。当CF₄气体的百分比增加时，BDaC蚀刻速率也增加。 另外，当H₂与CF₄的比率下降时BDaC蚀刻速率增加。例如，当H₂与 CF₄的比率为0.5并且利用2％的CF₄气体时，蚀刻速率高达约6000埃/ 分钟。另一方面，当H₂与CF₄的比率为0.5并且利用1.5％的CF₄气体时， 蚀刻速率为约4250埃/分钟，而当H₂与CF₄的比率为0.5并且利用1％的 CF₄气体时，蚀刻速率为约2900埃/分钟。接下来，当H₂与CF₄的比率 为1并且利用2％的CF₄气体时，蚀刻速率为约5000埃/分钟。另一方面， 当H₂与CF₄的比率为1并且利用1.5％的CF₄气体时，蚀刻速率为约3750 埃/分钟，并且当H₂与CF₄的比率为1并且利用1％的CF₄气体时，蚀刻 速率为约2500埃/分钟。然后，当H₂与CF₄的比率为2并且利用2％的 CF₄气体时，蚀刻速率为约3750埃/分钟。另一方面，当H₂与CF₄的比 率为2并且利用1.5％的CF₄气体时，蚀刻速率为约2750埃/分钟，并且 当H₂与CF₄的比率为2并且利用1％的CF₄气体时，蚀刻速率为约2000 埃/分钟。此外，当H₂与CF₄的比率为3并且利用2％的CF₄气体时，蚀 刻速率为约2750埃/分钟。另一方面，当H₂与CF₄的比率为3并且利用 1.5％的CF₄气体时，蚀刻速率为约2250埃/分钟，并且当H₂与CF₄的比 率为3并且利用1％的CF₄气体时，蚀刻速率为约1500埃/分钟。接下来， 当H₂与CF₄的比率为4并且利用2％的CF₄气体时，蚀刻速率为约2250 埃/分钟。然后，当H₂与CF₄的比率为4并且利用1.5％的CF₄气体时， 蚀刻速率为约1750埃/分钟，并且当H₂与CF₄的比率为4并且利用1％的 CF₄气体时，蚀刻速率为约1250埃/分钟。

接下来，如图5所示，在每个不同的条件下对氮化硅的蚀刻速率进行 测定。当CF₄气体的百分比增加时，氮化物的蚀刻速率也增加。另外，当 H₂与CF₄的比率下降时氮化物的蚀刻速率增加。例如，当H₂与CF₄的比 率为0.5并且利用2％的CF₄气体时，蚀刻速率为约20埃/分钟。另一方 面，当H₂与CF₄的比率为0.5并且利用1.5％的CF₄气体时，蚀刻速率为 约15埃/分钟，并且当H₂与CF₄的比率为0.5并且利用1％的CF₄气体时， 蚀刻速率为约11埃/分钟。接下来，当H₂与CF₄的比率为1并且利用2％ 的CF₄气体时，蚀刻速率为约19埃/分钟。另一方面，当H₂与CF₄的比 率为1并且利用1.5％的CF₄气体时，蚀刻速率为约14.5埃/分钟，并且当 H₂与CF₄的比率为1并且利用1％的CF₄气体时，蚀刻速率为约10.5埃/ 分钟。然后，当H₂与CF₄的比率为2并且利用2％的CF₄气体时，蚀刻 速率为约17埃/分钟。另一方面，当H₂与CF₄的比率为2并且利用1.5％ 的CF₄气体时，蚀刻速率为约13埃/分钟，并且当H₂与CF₄的比率为2 并且利用1％的CF₄气体时，蚀刻速率为约10埃/分钟。此外，当H₂与 CF₄的比率为3并且利用2％的CF₄气体时，蚀刻速率为约14埃/分钟。 然后，当H₂与CF₄的比率为3并且利用1.5％的CF₄气体时，蚀刻速率为 约2250埃/分钟，并且当H₂与CF₄的比率为3并且利用1％的CF₄气体时， 蚀刻速率为约9埃/分钟。同时，当H₂与CF₄的比率为4并且利用2％的 CF₄气体时，蚀刻速率为约8埃/分钟。接下来，当H₂与CF₄的比率为4 并且利用1.5％的CF₄气体时，蚀刻速率为约8埃/分钟，并且当H₂与CF₄的比率为4并且利用1％的CF₄气体时，蚀刻速率也为约8埃/分钟。

然后，如图6所示，在每个不同的条件下对二氧化硅的蚀刻速率进行 测定。当H₂与CF₄的比率小于约2并且CF₄气体的百分比增加时，氧化 物的蚀刻速率增加。然而，当H₂与CF₄的比率大于约2并且CF₄气体的 百分比增加时，氧化物的蚀刻速率减小。例如，当H₂与CF₄的比率为0.5 并且利用2％的CF₄气体时，蚀刻速率为约7.5埃/分钟。同时，当H₂与 CF₄的比率为0.5并且利用1.5％的CF₄气体时，蚀刻速率为约6.8埃/分钟， 并且当H₂与CF₄的比率为0.5并且利用1％的CF₄气体时，蚀刻速率为约 6埃/分钟。接下来，当H₂与CF₄的比率为1并且利用2％的CF₄气体时， 蚀刻速率为约7.25埃/分钟。另一方面，当H₂与CF₄的比率为1并且利用 1.5％的CF₄气体时，蚀刻速率为约7埃/分钟，并且当H₂与CF₄的比率 为1并且利用1％的CF₄气体时，蚀刻速率为约6.1埃/分钟。然后，当 H₂与CF₄的比率为2并且利用2％的CF₄气体时，蚀刻速率为约6埃/分 钟。另一方面，当H₂与CF₄的比率为2并且利用1.5％的CF₄气体时，蚀 刻速率为约6.5埃/分钟，并且当H₂与CF₄的比率为2并且利用1％的CF₄气体时，蚀刻速率为约6.25埃/分钟。另外，当H₂与CF₄的比率为3并且 利用2％的CF₄气体时，蚀刻速率为约3埃/分钟。然后，当H₂与CF₄的 比率为3并且利用1.5％的CF₄气体时，蚀刻速率为约5埃/分钟，并且当 H₂与CF₄的比率为3并且利用1％的CF₄气体时，蚀刻速率为约5.9埃/ 分钟。另一方面，当H₂与CF₄的比率为4并且利用2％的CF₄气体时， 蚀刻速率为约2埃/分钟。接下来，当H₂与CF₄的比率为4并且利用1.5％ 的CF₄气体时，蚀刻速率为约2.5埃/分钟，并且当H₂与CF₄的比率为4 并且利用1％的CF₄气体时，蚀刻速率为约5埃/分钟。

接下来，对BDaC对氮化硅的选择性进行计算，如图7所示，通过 本公开内容实施的处理对BDaC的选择性为对氮化硅的选择性的至少100 倍，与所利用的CF₄气体的百分比或H₂与CF₄的比率无关。然后，对BDaC 相对二氧化硅的选择性进行计算，如图8所示，通过本公开内容实施的处 理对BDaC的选择性为对二氧化硅的选择性的至少200倍。所利用的CF₄的百分比越高，对应的BDaC对氮化硅以及BDaC对二氧化硅的选择性 越高。此外，当H₂与CF₄的比率为约1或更小时并且当CF₄百分比为1％ 时，BDaC对氮化硅的选择性水平与BDaC对二氧化硅的选择性水平最相 似。

实施例2

如实施例1中所示，尽管本公开内容的等离子体化学品可以增加 BDaC蚀刻速率，但是还可以导致氮化硅和二氧化硅的蚀刻，从而可能由 于过多氮化物材料的损失而导致在衬底膜中形成针孔或其他缺陷。上述所 讨论的预处理和后处理步骤的效果在图9中示出。具体地，对已用基础/ 控制气体处理的衬底用O₂/H₂/CF₄气体混合物处理300秒；对已用基础/ 控制气体和后处理气体处理的衬底使用O₂/H₂/CF₄气体混合物处理300 秒，接着用N₂/H₂气体混合物处理60秒；对用预处理气体和基础/控制气 体处理的衬底使用O₂处理60秒，接着用O₂/H₂/CF₄气体混合物处理300 秒；并且对已用预处理气体、基础/控制气体和后处理气体处理的衬底使 用O₂处理30秒、用O₂/H₂/CF₄处理300秒，并且用N₂/H₂处理30秒。然 后对在每个衬底(氮化硅膜)上发现的针孔的数目进行计数，并且与没有 进行预处理或后处理步骤的控制进行对比。如所示出的，预处理和后处理 步骤导致在氮化硅膜中形成的针孔数目减少。在经受预处理和后处理步骤 两者的衬底上未发现针孔。另外，在经受仅预处理的衬底上未发现针孔。 在经受仅后处理的衬底上发现一个针孔。另一方面，在未经历任何预处理 或后处理步骤的衬底上发现七个针孔。

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