用于集成电路制作的钛纳米叠层的沉积制造技术

本发明专利技术涉及用于集成电路制作的钛纳米叠层的沉积。本发明专利技术提供用于沉积钛纳米叠层薄膜的方法，钛纳米叠层薄膜能够用于例如集成电路制作中，诸如用于在间距倍增过程中形成间隔物。在一些实施例中，包括氧化钛层和氮化钛层的钛纳米叠层膜沉积在三维特征(诸如现有的掩模特征)上。可对共形的钛纳米叠层膜进行定向蚀刻，使得仅在现有三维特征的侧壁上沉积或形成的钛纳米叠层得以保留。然后，经由蚀刻过程将三维特征去除，留下间距加倍的钛纳米叠层膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及半导体器件制作的领域，并且更具体地，涉及钛纳米叠层膜的沉积。钛纳米叠层能够用于例如形成集成电路的过程中。
技术介绍
对尺寸减小的集成电路存在极高的需求。该需求源于例如对增强的可携带性、增强的计算能力、增加的存储器容量以及提高的能量效率的需要。为减小集成电路的尺寸，也必须减小例如构成特征、电气器件和互连线路的尺寸。对减小尺寸的需求已经推动行业不断减小集成电路中的构成特征尺寸。例如，晶体管或存储器电路或器件诸如动态随机存取存储器(DRAM)、闪速存储器、静态随机存取存储器(SRAM)、铁电(FE)存储器、场效应晶体管(FET)诸如像FinFET那样的多重栅极FET正不断被做得更小。一个示例，DRAM通常包括数百万相同的电路元件，它们被称为存储器单元。在其最一般的形式中，存储器单元通常由两个电气器件组成：存储电容器和存取场效应晶体管。每个存储器单元为能够存储一位(二进制位)数据的可寻址位置。位能够通过晶体管被写入单元，并且能够通过感测电容器中的电荷被读取。通过减小构成例如存储器单元的电气器件的尺寸以及访问存储器单元的导线的尺寸，存储器器件能够被做得更小。另外，能够通过在存储器器件中的给定区域上装配更多存储器单元增大存储电容器。特征尺寸的持续减小对用于形成所述特征的技术提出更大需求。例如，光刻法通常用于对特征(诸如，导线)进行图案化。当使用光刻法进行处理时，间距(pitch)的概念能够用于描述这些特征的尺寸。间距被限定为两个相邻特征中的相同点之间的距离。这些特征通常由它们自身之间的间隔限定，所述间隔通常由材料诸如绝缘体进行填充。因此，间距能够被看作特征的宽度和在该特征一侧的间隔的宽度的总和，以将该特征与相邻特征分开。然而，由于诸如用于该技术的光学器件或光波长的因素，光刻技术各自具有最小间距，低于该最小间距，特定的光刻技术无法可靠地形成特征。因此，光刻技术的最小间距是不断减小特征尺寸的障碍。间距加倍、间距倍增或间隔物限定的双重/四重图案化是用于将光刻技术的能力扩展超过其最小间距的方法。在间距加倍过程期间，在现有的掩膜特征上形成或沉积间隔物膜层。然后，优选地使用定向蚀刻诸如反应离子蚀刻对间隔物膜进行蚀刻，从而仅留下间隔物，或者留下从初始掩膜特征的侧壁延伸的或由初始掩膜特征的侧壁形成的材料。一旦去除初始掩膜特征，就仅有间隔物留在衬底上。因此，在先前包括限定一个特征和一个间隔的图案的给定间距的地方，相同的宽度现在包括两个特征和两个间隔，其中在这种情况下，间隔由间隔物限定。因此，使用光刻技术可能的最小特征尺寸有效地减小。由于该间距在以上示例中实际上被减半，所以这种间距的减小被称为间距“加倍”，因为特征的线密度已被加倍。使用新形成的间隔物作为初始掩膜特征，如上所述的过程能够被执行附加的次数，以再次使间距减小一半，或者使特征的线密度成四倍。在间隔物应用中，诸如在如上所述的间距倍增过程中，需要具有特定蚀刻特性的材料用于器件制作。在间距倍增过程中的初始掩膜特征通常为热二氧化硅(SiO2)，其中氢氟酸用于对掩膜特征进行蚀刻或将其去除。优选地是，将热SiO2掩膜特征完全蚀刻掉而间隔物材料保留完整。因此，例如，在氢氟酸中，需要具有蚀刻率低于热SiO2的蚀刻率的间隔物膜材料。另外，由于间隔物在预图案化特征的侧壁上形成，所以间隔物膜优选地是共形的。为实现这种共形性，通常使用诸如原子层沉积(ALD)或等离子体增强原子层沉积(PEALD)的沉积技术。在间距倍增过程中使用的模板材料还能够降低容许的热预算，从而有利于较低温度沉积技术，诸如PEALD。与热SiO2相比，二氧化钛(TiO2)是具有良好的蚀刻选择性的材料，并且能够通过PEALD在相对低的温度下共形生长。四(二甲氨基)钛(TDMAT)或其他烷基酰胺通常用作钛前驱体，而O2等离子体通常用作氧前驱体。然而，TiO2容易结晶，例如由于像等离子体或温度那样的额外能量，从而在间隔物膜中造成粗糙度，这使所得的间隔物对其预期用途而言是不可接受的。尽管在一些情况下，光滑的、无定形TiO2可能生长为多达20nm厚的薄膜，但更厚的TiO2膜的生长或者额外能量的使用导致结晶。因此，需要形成或沉积光滑且无定形的共形薄膜同时保持良好的蚀刻选择性的方法。
技术实现思路
根据本专利技术的一些方面，提供了用于沉积钛纳米叠层薄膜的方法。钛纳米叠层膜可用于，例如集成电路制作。该方法可包括：通过第一沉积过程的至少一个循环沉积包括氮、氧和/或碳的第一钛材料层；通过第二沉积过程的至少一个循环沉积第二氧化钛层；以及至少重复所述沉积第一钛材料层的步骤，直到已形成具有期望厚度的钛叠层薄膜。在一些实施例中，所述第一钛材料包括氮氧化钛、碳氧化钛、氮化钛和碳化钛中的至少一种。在一些实施例中，该方法可用于在集成电路制作过程中形成间隔物。在一些实施例中，第一钛材料层可包括氮化钛，而第二氧化钛层可包括氧化钛。在一些实施例中，第一钛材料沉积过程的循环次数可以是第二氧化钛沉积过程的循环次数约2倍以上。在一些实施例中，可在第一钛材料沉积过程的大约每1次循环至大约每100次循环之间执行第二氧化钛沉积过程的循环。在一些实施例中，钛纳米叠层薄膜中的第一钛材料层的数量与第二氧化钛层的数量的比可以为从大约1∶1至大约100∶1。在一些实施例中，钛纳米叠层薄膜中的第一钛材料层的数量与第二氧化钛层的数量的比可以为从大约1∶1至大约50∶1。在一些实施例中，钛纳米叠层薄膜中的第一钛材料层的数量与第二氧化钛层的数量的比可以为从大约1∶1至大约30∶1。在一些实施例中，第一循环式沉积过程可包括至少一个循环，所述循环包括：使衬底与第一蒸汽相的钛前驱体接触；将过量的第一蒸汽相的钛前驱体和反应副产物(如果有的话)去除；使衬底与第一蒸汽相反应物接触；将过量的第一蒸汽相反应物和反应副产物(如果有的话)去除；以及重复接触和去除步骤，直到形成具有期望厚度的包括氮、氧和/或碳的第一钛材料层。在一些实施例中，第一循环式沉积过程可以是原子层沉积(ALD)过程。在一些实施例中，第一循环式沉积过程可以是等离子体增强原子层沉积(PEALD)过程。在一些实施例中，第一蒸汽相的钛前驱体可包括烷基胺配体。在一些实施例中，第一蒸汽相的钛前驱体可包括四异丙醇钛(TTiP)、四(二甲氨基)钛(TDMAT)、四(二乙氨基)钛(TDEAT)、以及四(乙基甲基氨基)钛(TEMAT)中的至少一种。在一些实施例中，第一蒸汽相反应物可包括氮、氧、以及氢中的至少一种。在一些实施例中，第一蒸汽相反应物可包括NH3、N2H2、氮等离子体、氮自由基、氮原子、O2、O3、H2O、氧等离子体、氧自由基、氧原子、H2、氢等离子体、氢自由基和氢原子中的至少一种。在一些实施例中，第二循环式沉积过程可包括至少一个循环，所述循环包括：使衬底与第二蒸汽相的钛前驱体接触；将过量的第二蒸汽相的钛前驱体和反应副产物(如果有的话)去除；使衬底与包括氧的第二蒸汽相反应物接触；将过量的第二蒸汽相反应物和反应副产物(如果有的话)去除；以及重复接触和去除步骤，直到形成具有期望厚度的第二氧化钛层。在一些实施例中，第二循环式沉积过程可以是原子层沉积(ALD)过程。在一些实施例中，第二循环式沉积过程可以是等离子体增强原子层沉积(PEAL本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在集成电路制作中沉积钛纳米叠层薄膜的方法，所述方法包括：通过第一沉积过程的至少一个循环沉积包括氮、氧和/或碳的第一钛材料层；通过第二沉积过程的至少一个循环沉积第二氧化钛层；以及至少重复所述沉积第一钛材料层步骤，直到已形成具有期望厚度的钛纳米叠层薄膜，其中所述第一钛材料包括氮氧化钛、碳氧化钛、氮化钛和碳化钛中的至少一种。

【技术特征摘要】
2015.08.25 US 14/835,4561.一种用于在集成电路制作中沉积钛纳米叠层薄膜的方法，所述方法包括：通过第一沉积过程的至少一个循环沉积包括氮、氧和/或碳的第一钛材料层；通过第二沉积过程的至少一个循环沉积第二氧化钛层；以及至少重复所述沉积第一钛材料层步骤，直到已形成具有期望厚度的钛纳米叠层薄膜，其中所述第一钛材料包括氮氧化钛、碳氧化钛、氮化钛和碳化钛中的至少一种。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法用于在集成电路制作过程中形成间隔物。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一钛材料层包括氮化钛，而所述第二氧化钛层包括氧化钛。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一钛材料沉积过程的循环的次数是所述第二氧化钛沉积过程的循环的次数约2倍以上。5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一钛材料沉积过程的大约每1次循环至大约每100次循环之间执行所述第二氧化钛沉积过程的循环。6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述钛纳米叠层薄膜中的第一钛材料层的数量与第二氧化钛层的数量的比为从大约1∶1至大约100∶1。7.根据权利要求1所述的方法，其中在所述钛纳米叠层薄膜中的第一钛材料层的数量与第二氧化钛层的数量的比为从大约1∶1至大约30∶1。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一循环式沉积过程和所述第二循环式沉积过程中的至少一个为等离子体增强原子层沉积过程即PEALD过程。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一循环式沉积过程包括至少一个循环，所述循环包括：使衬底与第一蒸汽相的钛前驱体接触；将过量的第一蒸汽相的钛前驱体去除，且如果存在反应副产物，则将其去除；使所述衬底与第一蒸汽相反应物接触；将过量的第一蒸汽相反应物去除，且如果存在反应副产物，则将其去除；重复所述接触和去除步骤，直到形成具有期望厚度的包括氮、氧和/或碳的第一钛材料层。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一蒸汽相的钛前驱体包括烷基胺配体。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一蒸汽相的钛前驱体包括四异丙醇钛(TTiP)、四(二甲氨基)钛(TDMAT)、四(二乙氨基)钛(TDEAT)、以及四(乙基甲基氨基)钛(TEMAT)中的至少一种。12.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一蒸汽相反应物包括NH3、N2H2、氮等离子体、氮自由基、氮原子、O2、O3、H2O、氧等离子体、氧自由基、氧原子、H2、氢等离子体、氢自由基和氢原子中的至少一种。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二循环式沉积过程包括至少一个循环，所述循环包括：使所述衬底与第二蒸汽相的钛前驱体接触；将过量的第二蒸汽相的钛前驱体去除，且如果存在反应副产物，则将其去除；使所述衬底与包括氧的第二蒸汽相反应物接触；将过量的第二蒸汽相反应物去除，且如果存在反应副产物，则将其去除；重复所述接触和去除步骤，直到形成具有期望厚度的第二氧化钛层。14.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·忆良，H·苏墨瑞，V·J·波雷，
申请(专利权)人：ASMIP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL