用于使用氟自由基处理工件的方法与流程

优先权声明

本申请要求于2019年8月28日提交的名称为“methodsforprocessingaworkpieceusingfluorineradicals(用于使用氟自由基处理工件的方法)”的美国临时申请系列号62/892,720的优先权的权益，其通过引用并入本文用于所有目的。

本公开大体上涉及处理工件。

背景技术：

等离子处理在半导体工业中广泛用于半导体晶片和其他基材的沉积、蚀刻、抗蚀剂去除(resistremoval)以及相关处理。等离子体源(例如，微波、ecr、感应等)通常用于等离子体处理，以生成高密度等离子体和反应性物质，用于处理基材。使用等离子体干式去胶工艺已经完成了植入后光刻胶、刻蚀后残留物和其他掩模和/或材料去除。在等离子体干式去胶工艺中，来自在远程等离子体腔室中生成的等离子体的中性粒子穿过隔栅进入处理腔室，以处理基材，比如半导体晶片。

技术实现要素：

本公开的实施方式的方面和优点将部分在以下描述中陈述，或可从描述中得知，或可通过实施方式的实践而得知。

本公开的一个示例方面涉及用于处理工件的方法。方法可包括处理包括至少一种硅层和至少一种硅锗层的工件。方法可包括在工件上进行刻蚀工艺。刻蚀工艺可包括在处理腔室中，将工件放置在工件支撑件上。刻蚀工艺可包括使用等离子体腔室中诱导的等离子体从第一工艺气体生成一种或多种物质。刻蚀工艺可包括过滤一种或多种物质以产生过滤的混合物。过滤的混合物可包括一种或多种氟自由基、碳自由基和氢自由基。刻蚀工艺可包括将工件暴露于过滤的混合物以去除至少一部分的至少一种硅层。至少一种硅层可以以比至少一种硅锗层的刻蚀速率更快的刻蚀速率去除。

参考以下描述和所附权利要求，各种实施方式的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图阐释了本公开的实施方式，并且与描述一起用来解释相关的原理。

附图说明

针对本领域技术人员的实施方式的详细讨论阐释在参考了所附附图的说明书中，其中：

图1描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体处理装置；

图2描绘了根据本公开的示例实施方式的方法的流程图；

图3描绘了根据本公开的示例实施方式的方法的流程图；

图4描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体处理装置；

图5描绘了根据本公开的示例实施方式的方法的流程图；

图6描绘了基于气体比率的多晶硅和硅锗的示例刻蚀量；和

图7描绘了基于工艺时间的多晶硅和硅锗的示例刻蚀量。

具体实施方式

现在将详细参考在附图中阐释了其一个或多个实施例的实施方式。通过实施方式的解释，而非限制本公开来提供每个实施例。实际上，对本领域技术人员显而易见的是，在不偏离本公开的范围或精神的情况下，可对实施方式进行各种修改和变化。例如，阐释或描述为一个实施方式的一部分的特征可与另一个实施方式一起使用，以生成仍进一步的实施方式。因此，期望本公开的方面覆盖这种修改和变化。

本公开的示例方面涉及用于在工件比如半导体晶片上相对于硅锗选择性去除硅的刻蚀工艺。可进行等离子体干式刻蚀工艺以在半导体处理期间从工件上至少部分去除材料。

在一些示例干式刻蚀工艺中，在处理腔室中，工件可被放置在基座或其他基材上。在远程等离子体腔室中可诱导(例如，使用感应耦合的等离子体源)等离子体以在工艺气体或其他混合物中生成离子和中性自由基。将等离子体腔室与处理腔室分开的隔栅可过滤离子且允许中性自由基通过隔栅的孔进入处理腔室。中性自由基可暴露于工件的表面以从工件去除材料。

半导体器件尺寸和材料厚度随着临界尺寸缩小而持续减小。因此，半导体器件已经从1d平面的结构逐渐发展到经典的2dfinfet结构和现在更强大的3d结构，比如全栅结构(gaa)。gaa结构的关键特征之一是硅或硅锗纳米线通道阵列。纳米线通道阵列可通过将硅或硅锗从si/sige堆叠鳍片刻蚀掉同时保持其他材料损失最少而获得。因此，需要相比硅锗高度选择性刻蚀硅。

先前相比硅锗选择性刻蚀硅的方式已经遇到了各种问题。例如，当硅锗合金是si0.5ge0.5时，某些工艺教导硅相对于硅锗的刻蚀。然而，许多这些工艺遭遇硅刻蚀速率太低而无法应用于生产。此外，si0.75ge0.25是用于半导体器件的更常用的硅锗合金而不是si0.5ge0.5。的确，与si0.5ge0.5相比，si0.75ge0.25更紧密类似于具有增加的硅含量和减少的锗含量的硅，其使得更难以实现期望的硅相对于硅锗的刻蚀选择性。另外，某些含氧刻蚀工艺遭遇不可避免的表面氧化，其对工件表面提供了不期望的结果。例如，在刻蚀工艺后，硅或含硅结构有时遭遇表面粗糙度。该表面粗糙度可影响器件完整性和性能。

本公开的示例方面涉及处理工件以提供与硅锗相比对硅的高度选择性刻蚀。例如，在一些实施方式中，将具有至少一种硅层和至少一种硅锗层的工件放置在等离子体装置的处理腔室的工件支撑件。将工件暴露于含有一种或多种氟自由基、碳自由基和/或氢自由基的过滤混合物(例如，减少或没有离子)，以以大于硅锗层的刻蚀速率的刻蚀速率去除硅层。具有硅和硅锗层的工件的暴露可导致硅层上和硅锗层上的聚合物层的形成。该聚合物层可包括至少一种硅层上的sicxhyfz和至少一种硅锗层上的gecxhyfz，其中x大于或等于1且小于或等于10，其中y大于或等于1且小于或等于10，其中z大于或等于1且小于或等于10。硅锗上聚合物层的形成可与硅的刻蚀速率相比，减慢硅锗的刻蚀速率。

硅相对于硅锗的刻蚀速率和选择性可与刻蚀剂自由基浓度有关。例如，在具有高的刻蚀剂自由基浓度的情况下，可实现更快的刻蚀速率，然而，所得聚合物层可能没有足够的厚度以防止硅锗层的刻蚀。在具有更厚的聚合物层的情况下，可基本上停止硅锗刻蚀，然而硅刻蚀可被减少至非常低的值，其对于生产是不实际的。因此，根据本公开的示例实施方式的方法提供了减小硅锗的刻蚀速率同时对硅保持可接受的刻蚀速率的硅和硅锗二者上合适的聚合物层的形成，使得方法对于生产是实际的。因此，本文提供的方法导致与硅锗相比，对于硅更快的、更选择性刻蚀。如此，可实现与硅锗相比，对硅更快的刻蚀速率。

本公开的示例方面可提供了许多技术效果和益处。例如，所提供的方法可维持对硅更高的刻蚀速率，使得工艺可用于生产。本文提供的方法可进一步包括利用来自含氟和氧等离子体的物质的软装饰工艺，其可氧化和刻蚀工件的表面层，因此明显改善任何表面粗糙度。

另外，硅相对于硅锗的选择性刻蚀可在堆叠或垂直结构上进行，而不是平面的结构上，例如用于finfet器件的硅/硅锗fin结构或用于gaafet器件的堆叠fin结构。某些3d结构的刻蚀、刻蚀速率和刻蚀选择性需要在结构的顶部和底部是相同的。根据本公开的示例实施方式的方法提供了用于3d堆叠结构的选择性硅相对于硅锗的刻蚀。

为了阐释和讨论的目的，参考“工件”、“晶片”或半导体晶片讨论了本公开的方面。使用本文提供的公开，本领域普通技术人员将理解，本公开的示例方面可与任何半导体基材或其他合适的基材结合使用。另外，术语“约”与数值的联合使用旨在指在叙述的数值的百分之二十(20％)以内。“基座”指可用于支撑工件的任何结构。

图1描绘了根据本公开的示例实施方式的可用于进行表面处理工艺的示例等离子体处理装置100。如阐释，等离子体处理装置100包括处理腔室110和与处理腔室110分开的等离子体腔室120。处理腔室110包括可操作以支撑待处理的工件114，比如半导体晶片的工件支撑件或基座112。在该示例阐释中通过感应耦合的等离子体源135在等离子体腔室120(即，等离子体生成区)中生成等离子体，并且将期望的物质通过隔栅组件200从等离子体腔室120引导至基材114的表面。

为了阐释和讨论的目的，参考感应耦合的等离子体源讨论了本公开的方面。使用本文提供的公开，本领域普通技术人员将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，可使用任何等离子体源(例如，感应耦合的等离子体源、电容耦合的等离子体源等)。

等离子体腔室120包括介电侧壁122和顶棚124。介电侧壁122、顶棚124和隔栅200限定了等离子体腔室内部125。介电侧壁122可由介电材料，比如石英和/或氧化铝形成。感应耦合的等离子体源135可包括邻近介电侧壁122围绕等离子体腔室120设置的感应线圈130。感应线圈130通过合适的匹配网络132耦合至rf功率发生器134。工艺气体(例如，反应物和载气)可从气体供应150和环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机构提供至腔室内部。装置100可包括气体递送系统150，其被配置为例如，经气体分配通道151或其他分配系统(例如，喷头)将工艺气体递送至等离子体腔室120。气体递送系统可包括多个原料气体管线159。可使用阀和/或质量流量控制器158控制原料气体管线159以将期望的量的气体递送至等离子体腔室作为工艺气体。如图1中显示，气体递送系统150可包括用于含氟气体(例如，nf3、cf4、c4f8、chxfy)的递送的原料气体管线。气体递送系统150可包括用于含烃气体(例如，ch4、chxfy)的递送的原料气体管线。气体递送系统150可包括用于载体或稀释气体(例如，ar、he或其他惰性气体)的递送的原料气体管线。

当用来自rf功率发生器134的rf功率为感应线圈130供能时，可在等离子体腔室120中生成等离子体。在特别的实施方式中，等离子体处理装置100可包括任选的接地的法拉第笼128，以减少感应线圈130与等离子体的电容耦合。

如图1中显示，隔栅200将等离子体腔室120与处理腔室110分开。隔栅200可用于从在等离子体腔室120中通过等离子体生成的混合物进行离子过滤，以生成过滤的混合物。在处理腔室中，过滤的混合物可暴露于工件114。

在一些实施方式中，隔栅200可以是多板隔栅。例如，隔栅200可包括以彼此平行关系间隔开的第一栅板210和第二栅板220。第一栅板210和第二栅板可分开一定距离。

第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。带电粒子可在它们通过隔栅中的每个栅板210、220的孔的路径中的壁上复合。中性粒子(例如，自由基)可相对自由地流过第一栅板210和第二栅板220中的孔。每个栅板210和220的孔尺寸和厚度可影响带电粒子和中性粒子二者的透过性。

在一些实施方式中，第一栅板210可由金属(例如，铝)或其他导电材料制成和/或第二栅板220可由导电材料或介电材料(例如，石英、陶瓷等)制成。在一些实施方式中，第一栅板210和/或第二栅板220可由其他材料，比如硅或碳化硅制成。如果栅板由金属或其他导电材料制成，则栅板可接地。

图2描绘了根据本公开的方面的用于处理工件的示例方法(300)的流程图。方法(300)可使用等离子体处理装置100实施。然而，如以下将详细讨论的，在不偏离本公开的范围的情况下，根据本公开的示例方面的方法可使用其他方式实施。为了阐释和讨论的目的，图2描绘了以特定的顺序进行的步骤。使用本文提供的公开，本领域普通技术人员将理解，在不偏离本公开范围的情况下，可以以各种方式省略、扩展、同时进行、重新布置和/或修改本文所述的任何方法的各个步骤。另外，在不偏离本公开的范围的情况下，可进行各种另外的步骤(未阐释)。

在(302)处，方法可包括将工件114放置在等离子体处理装置100的处理腔室110中的工件支撑件112上。在一些实施方式中，工件114包括至少一种硅层和至少一种硅锗层。

在(304)处，方法包括从工艺气体生成一种或多种物质。在一些实施方式中，方法可包括允许工艺气体进入等离子体腔室120。例如，可允许工艺气体经环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机构从气体源150进入等离子体腔室内部125。工艺气体可包括含氟气体。在一些实施方式中，含氟气体包括cf4、nf3或cfxhy，其中x大于或等于1且小于或等于10，其中y大于或等于1且小于或等于10。在一些实施方式中，含氟气体可包括氟代甲烷(ch3f)、二氟甲烷(ch2f2)、三氟甲烷(chf3)及其混合物。在一些实施方式中，工艺气体可包括含烃气体。含烃气体可包括一种或多种具有cnh2n+2化学式的烃分子，其中n大于或等于1且小于或等于10或其中一种或多种具有cnh2n化学式的烃分子，其中n大于或等于2且n小于或等于10，和一种或多种不具有任何碳与碳双键的烃分子。在某些实施方式中，含烃气体可包括甲烷(ch4)、丁烯(c4h8)或其混合物。工艺气体可包括载气或稀释气体。在一些实施方式中，载气可包括氦、氩、氙或氖。在(304)处生成的物质可从任何数量的合适的工艺气体生成。因此，在一些实施方式中，生成的物质可以来自第一工艺气体和第二工艺气体。

在(304)处，方法可包括为感应耦合的等离子体源供能，以在等离子体腔室中生成等离子体。例如，可用来自rf功率发生器134的rf能为感应线圈130供能，以在等离子体腔室内部125生成等离子体。在一些实施方式中，可用脉冲功率为感应耦合的电源供能，以获得期望的具有降低的等离子体能量的自由基。等离子体可用于从工艺气体生成一种或多种物质/自由基。在一些实施方式中，生成的物质可包括氟自由基、碳自由基、氢自由基和/或烃自由基。

在(306)处，方法可包括过滤混合物中一种或多种由等离子体生成的物质以产生过滤的混合物。过滤的混合物可包括氟自由基、碳自由基、氢自由基或烃自由基。

在一些实施方式中，一种或多种离子可使用将等离子体腔室与工件所在的处理腔室分开的隔栅组件过滤。例如，隔栅200可用于过滤由等离子体生成的离子。隔栅200可具有多个孔。带电粒子(例如，离子)可在它们通过多个孔的路径中的壁上复合。中性粒子(例如，自由基)可穿过孔。

在一些实施方式中，隔栅200可被配置为以大于或等于约90％，比如大于或等于约95％的效率过滤离子。对于离子过滤的效率百分数指相对于混合物中离子的总数从混合物去除的离子的量。例如，约90％的效率指示约90％的离子在过滤期间被去除。约95％的效率指示约95％的离子在过滤期间被去除。

在一些实施方式中，隔栅可以是多板隔栅。多板隔栅可具有平行的多个隔栅板。可选择栅板中的孔的布置和排列，以提供期望的用于离子过滤的效率，比如大于或等于约95％。

例如，隔栅200可具有彼此平行关系的第一栅板210和第二栅板220。第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。带电粒子(例如，离子)可在它们通过隔栅200中的每个栅板210、220的孔的路径中的壁上复合。中性物质(例如，自由基)可相对自由地流过第一栅板210和第二栅板220中的孔。

在图2的(308)处，表面处理工艺可包括将工件暴露于过滤的混合物。更特别地，工件可暴露于等离子体中生成的且穿过隔栅组件的自由基(例如，氟自由基、碳自由基、烃自由基或氢自由基)。作为示例，自由基(例如，氟自由基)可穿过隔栅200且被暴露在工件114上。在一些实施方式中，将工件暴露于过滤的混合物刻蚀或去除工件上的至少一部分硅层。在一些实施方式中，将工件暴露于过滤的混合物可导致硅层和硅锗层的表面上的表面层的形成。在一些实施方式中，将工件暴露于过滤的混合物可导致硅层上的第一层和硅锗层上的第二层的形成。在一些实施方式中，将工件暴露于过滤的混合物可导致硅上含有硅、氟、氢、碳及其混合物的第一层的形成。在一些实施方式中，将工件暴露于过滤的混合物可导致硅锗上含有硅、锗、氟、氢、碳及其混合物的第二层的形成。在一些实施方式中，硅上形成的层包括sicxhyfz，其中x大于或等于1且小于或等于10，其中y大于或等于1且小于或等于10，其中z大于或等于1且小于或等于10。在一些实施方式中，硅锗上形成的层包括gecxhyfz，其中x大于或等于1且小于或等于10，其中y大于或等于1且小于或等于10，其中z大于或等于1且小于或等于10。在一些实施方式中，硅层上的第一层和硅锗层上的第二层的形成可充当钝化层，其减缓但不停止硅层和硅锗层二者上的刻蚀工艺。在某些实施方式中，这种钝化层的形成可与硅层相比明显减小硅锗层的刻蚀的速率。例如，在实施方式中，第一层和第二层使至少一种硅层和至少一种硅锗层的表面钝化，使得至少一种硅层的刻蚀速率比至少一种硅锗层的刻蚀速率更快。因此，钝化层提供了与硅锗层相比对硅层更高或更快的刻蚀速率。在一些实施方式中，硅层相对于硅锗层的刻蚀速率等于或大于20:1。在一些实施方式中，硅层的刻蚀速率是硅锗层的刻蚀速率的至少五倍。

在图2的(310)处，方法可包括进行等离子体去胶工艺。等离子体去胶工艺(310)是可被采用从工件114去除任何剩余钝化层的任选的工艺。本文参考图5进一步讨论了等离子体去胶工艺。

在(312)处，方法可包括从处理腔室110移出工件114。例如，工件114可从处理腔室110中的工件支撑件112移出。然后，可调整等离子体处理装置，用于进一步处理另外的工件。

在不偏离本公开的范围的情况下，处理工件的方法可使用其他方式实施。例如，在一些实施方式中，一种或多种物质可使用等离子体后气体注入至少部分生成。

例如，图3描绘了示例表面处理工艺(400)的流程图，其中根据本公开的示例实施方式使用等离子体后气体注入生成氟或烃自由基。将通过示例参考图1的等离子体处理装置100讨论工艺(400)。为了阐释和讨论的目的，图3描绘了以特定的顺序进行的步骤。使用本文提供的公开，本领域普通技术人员将理解，在不偏离本公开范围的情况下，可以以各种方式省略、扩展、同时进行、重新布置和/或修改本文所述的任何方法的各个步骤。另外，在不偏离本公开的范围的情况下，可进行各种步骤(未阐释)。

在(402)处，方法可包括将工件114放置在等离子体处理装置100的处理腔室110中的工件支撑件112上。在一些实施方式中，工件114包括至少一种硅层和至少一种硅锗层。

在(404)处，表面处理工艺可包括在半导体材料上进行基于自由基的表面处理工艺。半导体材料可包括硅和硅锗。基于自由基的表面处理工艺可包括允许工艺气体混合物进入等离子体腔室。例如，可允许工艺气体经环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机构从气体源150进入等离子体腔室内部125。工艺气体可包括反应性气体，比如cf4、c4f8、nf3、ch4、ch3f。工艺气体可包括载气，比如氦(he)、氩(ar)或其他惰性气体。

在(406)处，方法可包括为感应耦合的等离子体源供能，以在等离子体腔室中生成等离子体。例如，可用来自rf功率发生器134的rf能为感应线圈130供能，以在等离子体腔室内部125生成等离子体。在一些实施方式中，可用脉冲功率为感应耦合的电源供能，以获得期望的具有降低的等离子体能量的自由基。

在(408)处，方法可包括在等离子体腔室内部中解离等离子体中的一种或多种分子。例如，使用感应耦合的等离子体源135在等离子体腔室内部125中诱导的等离子体可解离工艺气体混合物中的分子以生成自由基和离子。

在(410)处，方法可包括过滤混合物中一种或多种由等离子体生成的离子以产生过滤的混合物。过滤的混合物可包括由分子的解离生成的自由基。

在一些实施方式中，一种或多种离子可使用将等离子体腔室与工件所在的处理腔室分开的隔栅组件过滤。例如，隔栅200可用于过滤由等离子体生成的离子。

隔栅200可具有多个孔。带电粒子(例如，离子)可在它们通过多个孔的路径中的壁上复合。中性粒子(例如，自由基)可穿过孔。在一些实施方式中，隔栅200可被配置为以大于或等于约90％，比如大于或等于约95％的效率过滤离子。

在一些实施方式中，隔栅可以是多板隔栅。多板隔栅可具有平行的多个隔栅板。可选择栅板中的孔的布置和排列，以提供期望的用于离子过滤的效率，比如大于或等于约95％。

在(412)处，方法可包括过滤后将含氟气体和/或含烃气体注入过滤的混合物。含氟气体和/或含氢氟烃气体可生成期望的自由基(例如，氟自由基、碳自由基、氢自由基或烃自由基)。方法可包括允许含氟气体通过隔栅处或下方的一个或多个气体注入口。方法可允许含烃气体通过隔栅处或下方的一个或多个气体注入口。

图4描绘了根据本公开的示例实施方式的用于等离子体后的含氟气体或含烃气体的注入的示例隔栅200。更特别地，隔栅200包括以平行关系设置的第一栅板210和第二栅板220。第一栅板210和第二栅板220可提供离子/uv过滤。

第一栅板210和第二栅板220可具有彼此平行关系。第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。来自等离子体的物质(例如，激发的惰性气体分子)215可暴露于隔栅200。带电粒子(例如，离子)可在它们通过隔栅200中的每个栅板210、220的孔的路径中的壁上复合。中性物质可相对自由地流过第一栅板210和第二栅板220中的孔。

第二栅板220之后，气体注入源或气体注入口230可配置为将氟232混合入穿过隔栅200的物质。包括来源于氟气体注入的的氟自由基的混合物225可穿过第三栅板235，用于在处理腔室中暴露于工件。

为了示例的目的，参考具有三个栅板的隔栅讨论了本实施例。使用本文提供的公开，本领域普通技术人员将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，可使用更多或更少的栅板。另外，氟气体或烃气体可在处理腔室中的隔栅中和/或隔栅后的任何位置与物质混合。例如，气体注入源或气体注入口230可位于第一栅板210和第二栅板220之间。

在图3的(414)处，方法可包括将工件暴露于过滤的混合物。更特别地，工件可暴露于含氟气体或含烃气体的注入后的自由基(例如，氟自由基或烃自由基)。作为示例，自由基(例如，氟自由基)可穿过第三栅板235(图4)且可被暴露在工件114上。在一些实施方式中，将工件暴露于含有氟自由基、碳自由基、氢自由基和/或烃自由基的过滤的混合物可导致刻蚀或去除工件上至少一部分硅层。在一些实施方式中，将工件暴露于过滤的混合物可导致硅层和硅锗层的表面上表面层的形成。在一些实施方式中，将工件暴露于过滤的混合物可导致硅层上的第一层和硅锗层上的第二层的形成。在一些实施方式中，将工件暴露于过滤的混合物可导致硅上含有硅、氟、氢、碳及其混合物的第一层的形成。在一些实施方式中，将工件暴露于过滤的混合物可导致硅锗上含有硅、锗、氟、氢、碳及其混合物的第二层的形成。在一些实施方式中，硅上形成的层包括sicxhyfz，其中x大于或等于1且小于或等于10，其中y大于或等于1且小于或等于10，其中z大于或等于1且小于或等于10。在一些实施方式中，硅锗上形成的层包括gecxhyfz，其中x大于或等于1且小于或等于10，其中y大于或等于1且小于或等于10，其中z大于或等于1且小于或等于10。在一些实施方式中，硅层上的第一层和硅锗层上的第二层的形成可充当钝化层，其减缓但不停止硅层和硅锗层二者上的刻蚀工艺。在某些实施方式中，这种钝化层的形成可与硅层相比明显减小硅锗层的刻蚀的速率。因此，钝化层提供了与硅锗层相比对硅层更高或更快的刻蚀速率。在一些实施方式中，硅层相对于硅锗层的刻蚀速率等于或大于20:1。在一些实施方式中，硅层的刻蚀速率是硅锗层的刻蚀速率的至少五倍。

在图3的(416)处，方法可包括实施等离子体去胶工艺。等离子体去胶工艺(416)是可被采用从工件114去除包括sicxhyfz和gecxhyfz的任何剩余钝化层的任选的工艺。本文参考图5进一步讨论了等离子体去胶工艺。

在(418)处，方法可包括从处理腔室110移出工件114。例如，工件114可从处理腔室110中的工件支撑件112移出。然后，可调整等离子体处理装置，用于进一步处理另外的工件。

图5阐释了可按照本文提供的方法使用的等离子体去胶工艺(500)。等离子体去胶工艺可被包括在根据本公开的方面的用于处理工件的示例方法(300)中。

在(302)处，方法可包括将工件114放置在等离子体处理装置100的处理腔室110中的工件支撑件112上。在一些实施方式中，工件114包括至少一种硅层和至少一种硅锗层。

在(304)处，方法包括从工艺气体生成一种或多种物质。工艺气体可以是第二工艺气体，原因在于在某些实施方式中，工艺气体的组成可与在其他刻蚀工艺期间使用的工艺气体不同。在一些实施方式中，方法可包括允许工艺气体进入等离子体腔室120。例如，可允许工艺气体经环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机构从气体源150进入等离子体腔室内部125。工艺气体可包括含氟气体。在一些实施方式中，含氟气体包括cf4、nf3或cfxhy，其中x大于或等于1且小于或等于10，其中y大于或等于1且小于或等于10。在一些实施方式中，含氟气体可包括氟代甲烷(ch3f)、二氟甲烷(ch2f2)、三氟甲烷(chf3)或其混合物。在一些实施方式中，工艺气体可包括含烃气体。含烃气体可包括一种或多种具有cnh2n+2化学式的烃分子，其中n大于或等于1且小于或等于10，或其中一种或多种具有cnh2n化学式的烃分子，其中n大于或等于2且n小于或等于10，和一种或多种不具有任何碳与碳双键的烃分子。在一些实施方式中，含烃气体包括甲烷(ch4)、丁烯(c4f8)及其混合物。工艺气体可包括载气或稀释气体。在一些实施方式中，载气可包括氦、氩、氙或氖。在(304)处生成的物质可从任何数量的合适的工艺气体生成。因此，在一些实施方式中，生成的物质可以来自第一工艺气体和第二工艺气体，或来自合适的工艺气体的任何混合物。

在(304)处，方法可包括为感应耦合的等离子体源供能，以在等离子体腔室中生成等离子体。例如，可用来自rf功率发生器134的rf能为感应线圈130供能，以在等离子体腔室内部125生成等离子体。在一些实施方式中，可用脉冲功率为感应耦合的电源供能，以获得期望的具有降低的等离子体能量的自由基。等离子体可用于从工艺气体生成一种或多种物质/自由基。在一些实施方式中，生成的物质可包括氟自由基、碳自由基、氢自由基和/或烃自由基。在一些实施方式中，一种或多种氟自由基通过解离一种或多种含氟气体生成。在一些实施方式中，等离子体可用于生成一种或多种有机自由基。有机自由基可通过解离等离子体腔室中工艺气体的混合物中的一种或多种烃分子生成。

在(306)处，方法可包括过滤混合物中一种或多种由等离子体生成的物质以产生过滤的混合物。过滤的混合物可包括氟自由基、碳自由基、氢自由基或烃自由基。

在一些实施方式中，一种或多种离子可使用将等离子体腔室与工件所在的处理腔室分开的隔栅组件过滤。例如，隔栅200可用于过滤由等离子体生成的离子。隔栅200可具有多个孔。带电粒子(例如，离子)可在它们通过多个孔的路径中的壁上复合。中性粒子(例如，自由基)可穿过孔。

在一些实施方式中，隔栅200可被配置为以大于或等于约90％，比如大于或等于约95％的效率过滤离子。对于离子过滤的效率百分数指相对于混合物中离子的总数从混合物去除的离子的量。例如，约90％的效率指示约90％的离子在过滤期间被去除。约95％的效率指示约95％的离子在过滤期间被去除。

在一些实施方式中，隔栅可以是多板隔栅。多板隔栅可具有平行的多个隔栅板。可选择栅板中的孔的布置和排列，以提供期望的用于离子过滤的效率，比如大于或等于约95％。

例如，隔栅200可具有彼此平行关系的第一栅板210和第二栅板220。第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。带电粒子(例如，离子)可在它们通过隔栅200中的每个栅板210、220的孔的路径中的壁上复合。中性物质(例如，自由基)可相对自由地流过第一栅板210和第二栅板220中的孔。

在图2的(308)处，表面处理工艺可包括将工件暴露于过滤的混合物。更特别地，工件可暴露于等离子体中生成的且穿过隔栅组件的自由基(例如，氟自由基、碳自由基或氢自由基)。作为示例，自由基(例如，氟自由基)可穿过隔栅200且被暴露在工件114上。在一些实施方式中，将工件暴露于过滤的混合物刻蚀或去除工件上至少一部分硅层。在一些实施方式中，将工件暴露于过滤的混合物可导致硅层和硅锗层的表面上表面层的形成。在一些实施方式中，将过滤的工件暴露于过滤的混合物可导致硅层表面上的第一层和硅锗层表面上的第二层的形成。在一些实施方式中，将工件暴露于过滤的混合物可导致硅上含有硅、氟、氢、碳及其混合物的第一层的形成。在一些实施方式中，将工件暴露于过滤的混合物可导致硅锗上含有硅、锗、氟、氢、碳及其混合物的第二层的形成。第一层可包括sicxhyfz和第二层可包括gecxhyfz。在一些实施方式中，硅上形成的层包括sicxhyfz，其中x大于或等于1且小于或等于10，其中y大于或等于1且小于或等于10，其中z大于或等于1且小于或等于10。在一些实施方式中，硅锗上形成的层包括gecxhyfz，其中x大于或等于1且小于或等于10，其中y大于或等于1且小于或等于10，其中z大于或等于1且小于或等于10。在一些实施方式中，硅层上的第一层和硅锗层上的第二层的形成可充当钝化层，其减缓但不停止硅层和硅锗层二者上的刻蚀工艺。在某些实施方式中，这种钝化层的形成可与硅层相比明显减小硅锗层的刻蚀的速率。因此，钝化层提供了与硅锗层相比对硅层更高或更快的刻蚀速率。在一些实施方式中，硅层相对于硅锗层的刻蚀速率等于或大于20:1。在一些实施方式中，硅层的刻蚀速率是硅锗层的刻蚀速率的至少五倍。

在图2的(310)处，方法可包括进行等离子体去胶工艺。等离子体去胶工艺(310)是可被采用于从工件114去除包括第一层(例如sicxhyfz)和第二层(例如gecxhyfz)的任何剩余钝化层的任选的工艺。等离子体去胶工艺(310)可被用于从硅层去除至少一部分含有硅、氢、碳和/或氟的第一层。等离子体去胶工艺(310)可可被采用于从硅锗层去除至少一部分含有硅、锗、氢、碳和/或氟的第二层。本文参考图5进一步讨论了等离子体去胶工艺。

在(502)处，等离子体去胶工艺可包括使用等离子体腔室125中诱导的等离子体从工艺气体生成一种或多种物质。在一些实施方式中，工艺气体可与(300)中提供的方法的(304)中使用的工艺气体不同。在一些实施方式中，等离子体去胶工艺中使用的工艺气体可包括含氮气体、含氢气体或其组合。在某些实施方式中，含氮气体包括氮(n2)、氨(nh3)或其组合。在某些实施方式中，(402)中使用的工艺气体可包括含氢气体。在一些实施方式中，含氢气体包括氢(h2)、氨(nh3)或其组合。在实施方式中，等离子体去胶工艺期间使用的工艺气体可包括第一工艺气体、第二工艺气体或与刻蚀工艺期间使用的工艺气体不同的气体的其他组合。等离子体去胶工艺可包括使用等离子体腔室中诱导的等离子体从第二工艺气体生成一种或多种物质。

在(504)处，等离子体去胶工艺可进一步包括过滤一种或多种物质以产生过滤的混合物。含有一种或多种物质的混合物可使用将等离子体腔室与工件所在的处理腔室分开的隔栅组件过滤。例如，隔栅200可用于过滤由等离子体生成的离子。隔栅200可具有多个孔。带电粒子(例如，离子)可在它们通过多个孔的路径中的壁上复合。中性粒子(例如，自由基)可穿过孔。在一些实施方式中，等离子体去胶工艺可包括过滤后将氮或氢分子注入过滤的混合物。

在(506)处，等离子体去胶工艺可包括将工件暴露于过滤的混合物以去除至少一部分硅上形成的第一层和/或至少一部分硅锗层上形成的第二层。在一些实施方式中，将工件暴露于过滤的混合物去除至少一部分来自硅层的钝化层。钝化层可包括硅、氟、氢和/或碳。在一些实施方式中，将工件暴露于过滤的混合物去除至少一部分来自硅锗层的钝化层。钝化层可包括硅、锗、氟、氢和/或碳。在一些实施方式中，第一层含有sicxhyfz和第二层含有gecxhyfz。

在(312)处，方法可包括从处理腔室110移出工件114。例如，工件114可从处理腔室110中的工件支撑件112移出。然后，可调整等离子体处理装置，用于进一步处理另外的工件。

现在将陈述用于本文提供的方法的示例工艺参数。

实施例1：

工艺气体：cf4、ch4

稀释气体：he

工艺压力：500mt

等离子体源功率：4000w

工件温度：27℃

工艺周期(时间)：60s

工艺气体的气体流速：

气体1：175sccmcf4

气体2：325sccmch4

稀释气体：5000sccmhe

实施例2：

工艺气体：cf4、o2

工艺压力：400mt

等离子体源功率：400w

工件温度：300℃

工艺周期(时间)：120s

工艺气体的气体流速：

气体1：480sccmo2

气体2：20sccmcf4

图6阐释了基于气体比率的多晶硅和硅锗的刻蚀量。图6描绘了沿着水平轴的气体比率和沿着垂直轴的刻蚀量。如显示，对于某些气体比率，多晶硅的刻蚀量大于硅锗的刻蚀量。

图7阐释了基于工艺时间的多晶硅和硅锗刻蚀的刻蚀量。图7描绘了沿着水平轴的工艺时间和沿着垂直轴的刻蚀量。如显示，随着时间的推移，相对于sige的刻蚀量，多晶硅的刻蚀量显著增加。

尽管已经结合其特定的示例实施方式详细地描述了本主题，但是应当理解，本领域技术人员在获得前述的理解之后，可容易地为这些实施方式生成改变、变型和等效方案。因此，示例了而不是限制了本公开的范围，并且本公开不排除包括对本领域技术人员显而易见的对本主题的这种修改、变型和/或添加。