形成硅层的方法、形成图案的方法和使用其制造半导体器件的方法技术

公开形成硅层的方法、形成图案的方法和使用其制造半导体器件的方法。形成图案的方法包括在基底上形成蚀刻对象层；在所述蚀刻对象层上形成牺牲图案，所述牺牲图案包括含碳材料；将硅‑硫化合物或者含硫气体提供到所述牺牲图案上以形成晶种层；将硅前体提供到所述晶种层上以形成含硅的掩模图案；和使用所述掩模图案将所述蚀刻对象层至少部分地蚀刻。

【技术实现步骤摘要】
形成硅层的方法、形成图案的方法和使用其制造半导体器件的方法对相关申请的交叉引用将2016年10月12日在韩国知识产权局提交并且题为“形成硅层的方法、形成图案的方法和使用其制造半导体器件的方法”的韩国专利申请No.10-2016-0131908全部引入本文中作为参考。
实例实施方式涉及形成硅层的方法、形成图案的方法、和使用其制造半导体器件的方法。
技术介绍
含碳层例如无定形碳层(ACL)、旋涂(spin-on)硬掩模(SOH)等可用于形成半导体器件中的精细图案例如栅电极、布线、接触、绝缘图案等。可在含碳层上形成另外的掩模层以增强其蚀刻选择性。
技术实现思路
根据实例实施方式，形成图案的方法包括：在基底上形成蚀刻对象(目标)层；在蚀刻对象层上形成牺牲图案，牺牲图案包括含碳材料；将硅-硫化合物或者含硫气体提供到牺牲图案上以形成晶种层；将硅前体提供到晶种层上以形成含硅的掩模图案；和使用所述掩模图案将蚀刻对象层至少部分地蚀刻。根据实例实施方式，提供形成图案的方法。在所述方法中，可在基底上形成蚀刻对象层。可在蚀刻对象层上形成第一掩模。可将含硫化合物提供到第一掩模上以形成晶种层。可将硅前体提供到晶种层上以分别在第一掩模的侧壁上形成牺牲间隔体。可在牺牲间隔体之间形成第二掩模。可将牺牲间隔体除去。可使用第一和第二掩模将蚀刻对象层部分地蚀刻。根据实例实施方式，提供形成图案的方法。在所述方法中，可在基底上形成蚀刻对象层。可在蚀刻对象层上形成第一掩模层。可将包括含硫化合物的气体提供到第一掩模层上以形成晶种层。可在晶种层上提供第二掩模层。可将第二掩模层图案化以形成第二掩模图案。根据实例实施方式，制造半导体器件的方法包括：在基底上形成隔离层以限定活性图案；在活性图案和隔离层上形成第一牺牲图案，第一牺牲图案包括含碳材料；将硅-硫化合物或含硫气体提供到第一牺牲图案上以形成晶种层；将硅前体提供到晶种层上以分别在第一牺牲图案的侧壁上形成含硅的第一掩模图案；使用第一掩模图案将活性图案和隔离层部分地蚀刻以形成栅沟槽；和分别在栅沟槽中形成栅结构。根据实例实施方式，形成硅层的方法包括将硅-硫化合物或者含硫气体提供到含碳材料层上以形成晶种层，和将硅前体提供到晶种层上以形成硅层。附图说明通过参照附图详细地描述示例性实施方式，特征对于本领域技术人员将变得明晰，其中：图1、2、3A和3B说明根据实例实施方式的形成硅层的方法的横截面图；图4-8说明根据实例实施方式的形成图案的方法的阶段的横截面图；图9-16说明根据实例实施方式的形成图案的方法的横截面图；图17-21说明根据实例实施方式的形成图案的方法的阶段的横截面图；图22-31说明根据实例实施方式的形成图案的方法的阶段的俯视图和横截面图；和图32-41说明根据实例实施方式的形成图案的方法的阶段的俯视图和横截面图。具体实施方式现在将在下文中参照附图更充分地描述实例实施方式；然而，它们可以不同的形式体现并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本公开内容将是彻底和完整的，并且将示例性实施充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为了说明的清楚，可放大层和区域的尺寸。相同的附图标记始终是指相同的元件。图1、2、3A和3B为说明根据实例实施方式的形成硅层的方法的横截面图。参照图1，可在基底100上形成下部层110。基底100可包括例如硅，锗，硅-锗或者III-V族化合物例如GaP、GaAs、GaSb等。在一些实施方式中，基底100可为绝缘体上硅(SOI)基底或者绝缘体上锗(GOI)基底。可将p-型或者n-型杂质注入基底100的上部部分中以形成阱。可在基底100上形成电路图案例如栅结构、杂质区域、布线、接触塞(plug)等。在本实例实施方式中，下部层110可包括含碳材料。例如，下部层110可包括碳和氧，并且碳对氧的原子比可大于1。例如，下部层110可包括无定形碳层(ACL)或者有机材料例如含碳的旋涂硬掩模(SOH或者C-SOH)。在本实例实施方式中，下部层110也可包括无机材料例如氧化硅、氮化硅和/或氧氮化硅。在本实例实施方式中，下部层110也可包括导电材料例如金属、金属氮化物、金属硅化物等，或者半导体材料例如多晶硅。硅-硫化合物参照图2，可将含硫化合物例如硅-硫化合物或含硫气体提供到下部层110上以形成晶种层120。在本实例实施方式中，含硫化合物可以气态提供。含硫化合物可包括例如硅-硫化合物，并且在此情况下，晶种层120可包括硅晶种层。硅-硫化合物可充当用于形成硅晶种层的硅-硫前体。在本实例实施方式中，硅-硫化合物可包括由以下化学式1-4表示的化合物的至少一种。[化学式1][化学式2][化学式3][化学式4]在化学式1-4中，R1、R2、R3、R4、R5和R6可独立地选自R7、R8、-SR7、-NR7R8、-OR7、-SiH2R7、和-R9SR8。R7和R8可独立地选自氢、卤素(F、Cl、Br、或I)、C1-C10烷基、C2-C10烯基、C2-C10炔基、C6-C10芳基、C3-C10杂芳基、C3-C10环烷基、C3-C10环烯基、C3-C10环炔基、C2-C10杂环烷基、或者其组合。R9可为如下的二价基团：C1-C10亚烷基、C3-C10亚烯基、C2-C10亚炔基、C6-C10亚芳基、C3-C10亚杂芳基、C3-C10亚环烷基、C3-C10亚环烯基、C3-C10亚环炔基、C2-C10亚杂环烷基、或者其组合。术语“烷基”、“烯基”、“炔基”可包括线型结构和支化结构。在化学式1中，R1、R2、R3和R4的至少一个可为包括硫的-SR7。化学式1可为例如双(叔丁基硫基)硅烷。在化学式2中，R1、R2、R3、R4、R5和R6的至少一个可为-SR7。在化学式4中，R10和R11可独立地为单键或者如下的二价基团：C1-C10亚烷基、C2-C10亚烯基、C2-C10亚炔基、C6-C10亚芳基、C3-C10亚杂芳基、C3-C10亚环烷基、C3-C10亚环烯基、C3-C10亚环炔基、C2-C10亚杂环烷基、或者其组合，条件是R10和R11不同时为单键，并且n可为等于或大于1的整数。例如，n可为1-5的整数。在本实例实施方式中，硅-硫化合物可包括等于或大于2个硫原子。因此，下部层110的表面与随后提供的硅前体之间的反应可增强。例如，硅-硫化合物可包括双(叔丁基硫基)硅烷(BTBS)、双(丙基硫基)硅烷、双(叔丁基硫)二氯硅烷等。这些可单独地或者以其组合使用。例如，可将硅-硫化合物热解以形成包括具有亲电性的硅原子的活性硅中间体材料。活性硅中间体材料可吸附到包括不同有机/无机材料的下部层110的表面上以形成晶种层120。含硫气体在本实例实施方式中，含硫化合物可包括含硫气体例如硫化氢(H2S)。在此情况下，可将下部层110的表面通过含硫化合物进行表面处理以在下部层110的上部部分处形成含硫部分。下部层110的该含硫部分可充当用于形成硅层的晶种层。硅前体参照图3A和3B，可将硅前体提供到晶种层120上以形成硅层130和135。例如，硅前体可包括基于硅烷的材料例如甲硅烷、乙硅烷、二氯硅烷等。在本实例实施方式中，如图3B中所示，硅层135可与晶种层120合并。在本实例实施方式中，可在晶种层120的暴露的上表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
形成图案的方法，所述方法包括：在基底上形成蚀刻对象层；在所述蚀刻对象层上形成牺牲图案，所述牺牲图案包括含碳材料；将硅‑硫化合物或者含硫气体提供到所述牺牲图案上以形成晶种层；将硅前体提供到所述晶种层上以形成含硅的掩模图案；和使用所述掩模图案将所述蚀刻对象层至少部分地蚀刻。

【技术特征摘要】
2016.10.12 KR 10-2016-01319081.形成图案的方法，所述方法包括：在基底上形成蚀刻对象层；在所述蚀刻对象层上形成牺牲图案，所述牺牲图案包括含碳材料；将硅-硫化合物或者含硫气体提供到所述牺牲图案上以形成晶种层；将硅前体提供到所述晶种层上以形成含硅的掩模图案；和使用所述掩模图案将所述蚀刻对象层至少部分地蚀刻。2.如权利要求1中所述的方法，其中使所述硅-硫化合物或含硫气体与所述含碳材料的暴露表面反应。3.如权利要求2中所述的方法，其中所述牺牲图案包括无定形碳层或者含碳的旋涂硬掩模。4.如权利要求2中所述的方法，其中所述牺牲图案包括具有碳和氧的含碳材料，并且碳对氧的原子比大于1。5.如权利要求2中所述的方法，其中所述掩模图案包括多晶硅。6.如权利要求2中所述的方法，其中：形成晶种层包括与在所述牺牲图案的暴露表面处的碳原子一起产生碳-硫键或碳-硅键，和形成掩模图案包括与在所述晶种层的暴露表面处的硫原子一起产生硅-硫键。7.如权利要求2中所述的方法，其中形成晶种层包括将硫化氢提供到所述牺牲图案上以在所述牺牲图案的表面处形成含硫部分。8.制造半导体器件的方法，所述方法包括：在基底上形成隔离层以限定活性图案；在所述活性图案和所述隔离层上形成第一牺牲图案，所述第一牺牲图案包括含碳材料；将硅-硫化合物或含硫气体提供到所述第一牺牲图案上以形成晶种层；将硅前体提供到所述晶种层上以分别在所述第一牺牲图案的侧壁上形成含硅的第一掩模图案；使用所述第一掩模图案将所述活性图案和所述隔离层部分地蚀刻以形成栅沟槽；和分别在所述栅沟槽中形成栅结构。9.如权利要求8中所述的方法，其进一步包括：在所述隔离层和所述活性图案上形成导电层以覆盖所述栅结构；在所述导电层上形成第二牺牲图案，所述第二牺牲图案包括含碳材料；将硅-硫化合物或含硫气体提供到所述第二牺牲图案上以形成第二晶种层；将硅前体提供到所述第二晶种层上以分别在所述第二牺牲图案的侧壁上形成第二掩模图案；和使用所述第二掩模图案将所述导电层部分地蚀刻以形成导线结构。10.如权利要求9中所述的方法，其进一步包括在邻近于所述栅结构的所述活性图案的上部部分处形成源-漏区域，其中所述导线结构电连接至所述源-漏区域。11.形成硅层的方法，所述方法包括：将硅-硫化合物或含硫气体提供到含碳材料层上以形成晶种层；和将硅前体提供到所述晶种层上以形成所述硅层。12.如权利要求11...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宣惠，曹仑廷，郑元雄，金湳健，李公洙，B林，赵允哲，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR