用于侧向硬模凹槽减小的混合碳硬模制造技术

本公开内容的实施方式涉及改善的硬模材料和用于基板的图案化和蚀刻的方法。多个硬模可与图案化和蚀刻工艺共同使用以实现先进的装置架构。在一个实施方式中，第一硬模和第二硬模设置于基板上，所述基板具有设置于所述基板上的各种材料层。在第一蚀刻工艺期间可使用第二硬模以图案化第一硬模。可在第一硬模和第二硬模上沉积第三硬模，并且可使用第二蚀刻工艺以在材料层中形成通道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于侧向硬模凹槽减小的混合碳硬模背景
本公开内容的实施方式大体上涉及在基板的图案化和蚀刻中所利用的方法和材料。更具体地，本文所描述的实施方式涉及混合碳硬模。
技术介绍
集成电路已发展成可在单一芯片(chip)上包含数百万个晶体管、电容器和电阻器的复杂装置。芯片设计的发展持续需要更快的电路和更大的电路密度。对具有更大电路密度的更快电路的需求施加相应的要求于用来制造此类集成电路的材料上。尤其是随着集成电路部件的尺寸减小到亚微米级，通常需要使用低电阻率导电材料以及低介电常数绝缘材料以获得用于此类部件的合适电性能。随着集成装置图案的特征尺寸减小，特征的临界尺寸(CD)要求变成对于稳定和可重复装置性能越来越重要的标准。跨基板的可允许的CD变化也随着特征CD的缩放(scaling)而缩放。由于侧向尺寸缩放比竖直尺寸缩放快和因装置电容(capacitance)问题，高长宽比(HAR)目前在半导体工业内是普遍的。当此类高要求的长宽比和CD控制与高蚀刻选择性、侧壁平滑度(smoothness)和高工具处理量(toolthroughput)的要求相结合时，用于任何硬件配置的工艺裕度可变得非常小。在许多情况下，当将若干工艺气体合并至与极端的硬件设定(如非常高的RF偏压功率)结合的复杂的蚀刻剂气体混合物，，以达到侧壁钝化、蚀刻速率和掩模选择性之间的脆弱平衡时，出现小的工艺裕度(processwindow)。然而，此类小的工艺裕度通常遭受性能限制，所述性能限制不能使用当前可用的工艺和材料而调整出蚀刻工艺。因此，本领域需要改善的硬模材料和方法。
技术实现思路
在一个实施方式中，提供基板处理方法。所述方法包含以下步骤：沉积第一硬模于设置在基板上的一个或多个材料层上，和沉积第二硬模于第一硬模上。可图案化第二硬模，并且可执行第一蚀刻工艺以蚀刻第一硬模和第二硬模。可在一个或多个材料层、第一硬模和第二硬模上保形地(conformally)沉积第三硬模，并且可执行第二蚀刻工艺以蚀刻一个或多个材料层来在一个或多个材料层中形成通道。在另一实施方式中，提供基板处理方法。所述方法包含以下步骤：沉积第一硬模于设置在基板上的一个或多个含氧化物和氮化物的材料层上，和沉积第二硬模于第一硬模上。执行第一蚀刻工艺以蚀刻第一硬模和第二硬模，并且保形地沉积碳氮化硼硬模于一个或多个含氧化物和氮化物的材料层、第一硬模和第二硬模上。执行第二蚀刻工艺以蚀刻一个或多个含氧化物和氮化物的材料层来在一个或多个含氧化物和氮化物的材料层中形成通道，并且第二蚀刻工艺是使用从由CH4、N2、O2和富含氟的先驱物组成的群组选出的先驱物的基于等离子体的蚀刻工艺。在另一实施方式中，提供基板处理方法。所述方法包含以下步骤：沉积碳质硬模(carbonaceoushardmask)于设置在基板上的一个或多个含氧化物和氮化物的材料层上，和沉积含硅的介电硬模于碳质硬模上。执行第一蚀刻工艺以蚀刻碳质硬模和含硅的介电硬模，并且保形地沉积碳氮化硼硬模于一个或多个含氧化物和氮化物的材料层、碳质硬模和含硅的介电硬模上。执行第二蚀刻工艺以蚀刻一个或多个含氧化物和氮化物的材料层以在一个或多个含氧化物和氮化物的材料层中形成通道，并且第二蚀刻工艺是使用从由CH4、N2、O2和富含氟的先驱物组成的群组选出的先驱物的基于等离子体的蚀刻工艺。附图说明上文简要总结的本公开内容的更具体的描述可参考实施方式(在附图中图示说明实施方式中的一些)，以可更详细地理解本公开内容的上述特征的方法。然而，应注意到附图仅图示说明示例性的实施方式，因而不应视为对本公开内容范围的限制；可允许其他等效的实施方式。图1图示说明基板的部分的示意性横截面图，所述基板具有各种根据本文所描述的实施方式而在基板上形成的材料。图2图示说明根据本文所描述的实施方式的在第一蚀刻工艺之后的基板的部分的示意性横截面图。图3图示说明根据本文所描述的实施方式的在保形地沉积硬模之后的基板的部分的示意性横截面图。图4图示说明根据本文所描述的实施方式的在执行第二蚀刻工艺后的基板的部分的示意性横截面图。为了助于理解，已尽可能使用相同的参考数字来指示附图中共有的相同元件。预期一个实施方式的元件和特征可有利地并入其他实施方式中而无须进一步的叙述。具体实施方式本公开内容的实施方式涉及改善的硬模材料和用于基板的图案化和蚀刻的方法。多个硬模可与图案化和蚀刻工艺共同使用以实现先进的装置架构。在一个实施方式中，第一硬模和第二硬模设置于基板上，所述基板具有各种设置于所述基板上的各种材料层。在第一蚀刻工艺期间可使用第二硬模以图案化第一硬模。可在第一硬模和第二硬模上沉积第三硬模，并且可使用第二蚀刻工艺以在材料层中形成通道。图1图示说明根据本文所描述的实施方式的基板102的部分的示意性横截面图，所述基板具有各种形成在所述基板上的材料。基板102通常可被认为是下层，所述下层具有沉积于所述下层上或以其他方式形成于所述下层上的各种材料。基板102的合适范例包含硅基板、绝缘体上硅(SOI)基板掺碳的氧化硅、氮化硅、碳化硅、掺杂的硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石和如金属、金属氮化物、金属碳化物、金属合金与其他导电材料的任何其他材料(取决于应用)。材料层104可沉积于基板102上。材料层104可包含一个或多个第一材料层106和一个或多个第二材料层108。第一材料层106和第二材料层108可在交替布置中沉积以形成层堆叠结构(stack)。可由各种氧化物和氮化物材料(如氧化硅材料和氮化硅材料)形成第一材料层106和第二材料层108。在一个实施方式中，第一材料层106可以是氮化硅材料，第二材料层108可以是氧化硅材料。在另一实施方式中，第一材料层106可以是氧化硅材料，第二材料层108可以是氮化硅材料。材料层104通常由适于形成三维(3D)NAND装置的布置中的材料制成。在一个实施方式中，材料层104可包含多于约24个材料层、多于约32个材料层、多于约48个材料层、多于约54个材料层或多于约64个材料层。在某些实施方式中，本文所提供的公开内容可针对具有多于约48个材料层的先进3DNAND装置来实施。第一硬模110可沉积于材料层104上。第一硬模110可包含碳质材料，所述碳质材料适于通过各种基于等离子体的蚀刻工艺的蚀刻。可用于第一硬模110的合适材料包含掺杂的和未掺杂的无定形碳材料，所述掺杂的和未掺杂的无定形碳材料可从加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司购得，所述掺杂的和未掺杂的无定形碳材料的商品名为先进图案化膜(AdvancedPatterningFilmTM，APF)。第一硬模110的厚度114可以在约1μm与约2μm之间(如约1.5μm)。然而，可以设想厚度114可取决于对于下层材料层104的期望的蚀刻和图案化特征。例如，第一硬模110可形成或沉积的厚度取决于材料对工艺化学过程(processchemistries)和条件的抵抗力，所述工艺化学过程和条件用于随后蚀刻材料层104并且同时保持第一硬模110和/或材料层104的合适的结构完整性的处理化学过程和条件。第二硬模112可沉积于第一硬模110上。第二硬模112可以是介电材料并且可具有在约20μm与约200μm之间(例如，在约50μm与约100μm之间，如约80本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基板处理方法，包含以下步骤：沉积第一硬模于设置于基板上的一个或多个材料层上；沉积第二硬模于所述第一硬模上；图案化所述第二硬模；执行第一蚀刻工艺以蚀刻所述第一硬模和所述第二硬模；保形地沉积第三硬模于所述一个或多个材料层、所述第一硬模和所述第二硬模上；和执行第二蚀刻工艺以蚀刻所述一个或多个材料层以形成通道于所述一个或多个材料层中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.20 US 62/281,0461.一种基板处理方法，包含以下步骤：沉积第一硬模于设置于基板上的一个或多个材料层上；沉积第二硬模于所述第一硬模上；图案化所述第二硬模；执行第一蚀刻工艺以蚀刻所述第一硬模和所述第二硬模；保形地沉积第三硬模于所述一个或多个材料层、所述第一硬模和所述第二硬模上；和执行第二蚀刻工艺以蚀刻所述一个或多个材料层以形成通道于所述一个或多个材料层中。2.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个材料层包含氮化硅材料和氧化硅材料。3.如权利要求1所述的方法，其中所述氮化硅材料和所述氧化硅材料沉积于交替层中以形成层堆叠结构。4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一硬模是含碳材料。5.如权利要求4所述的方法，其中沉积所述第一硬模至1μm与2μm之间的厚度。6.如权利要求1所述的方法，其中所述第二硬模是介电材料。7.如权利要求6所述的方法，其中所述介电材料是含硅材料。8.如权利要求7所述的方法，其中所述含硅材料是二氧化硅材料、氮化硅材料、氮氧化硅材料或上述材料的组合。9.如权利要求6所述的方法，其中沉积所述第二硬模至50μm与200μm之间的厚度。10.如权利要求1所述的方法，其中保形地沉积所述第三硬模至5nm与15nm之间的厚度。11.如权利要求1所述的方法，其中所述第三硬模由掺杂硼的碳质材料组成，所述掺杂硼的碳质材料由大于25w...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·琼万·权，程睿，阿布海杰特·巴苏·马利克，平尔萱，安在洙，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US