用于自底向上鳍片结构形成的方法技术

本文描述的实施方式涉及基板处理方法。所述方法包括：在基板上形成图案化硬掩模材料；在所述基板的暴露区域上形成第一心轴结构；和在所述基板上将填隙材料沉积在所述硬掩模材料和所述第一芯轴结构之上。移除所述第一心轴结构以暴露所述基板的第二区域，以形成包括了所述硬掩模材料的第二心轴结构，并且使用所述第二心轴结构作为掩模，将所述间隙填充材料和鳍片结构沉积在所述基板上。

Method for bottom-up fin structure formation

【技术实现步骤摘要】
用于自底向上鳍片结构形成的方法
本公开内容的实施方式总的来说涉及用于自底向上鳍片结构形成的方法。
技术介绍
鳍片场效应晶体管(FinFET)是普遍用于半导体器件的制造中的结构。在当前技术节点处的常规FinFET采用常规蚀刻技术制造。然而，在具有减小的临界尺寸和增大的深宽比的先进技术节点处，常规蚀刻技术不足以制造出无缺陷FinFET器件。例如，为了制造具有足够的竖直度的FinFET器件以用于各种半导体器件中，利用厚间隔件来将下层的硬掩模图案化。厚间隔件高度用于减少图案化间隔件的弯曲或倾斜。然而，当间隔件图案被转移到硬掩模时，硬掩模的不太理想的竖直度可能持续，这导致了在相邻FinFET结构之间具有倾斜侧壁或闭塞沟槽的FinFET器件。因此，本领域需要用于鳍片结构形成的改进的方法。
技术实现思路
在一个实施方式中，提供了一种基板处理方法。所述方法包括：在基板上形成图案化硬掩模材料；在所述基板的暴露区域上形成第一心轴结构；和将间隙填充材料沉积在所述硬掩模材料和所述第一心轴结构上。所述方法还包括：移除所述第一心轴结构以暴露所述基板的第二区域并形成包括所述硬掩模材料和所述间隙填充材料的第二心轴结构；和使用所述第二心轴结构作为掩模在所述基板的所述第二区域上形成鳍片结构。在另一个实施方式中，提供了一种基板处理方法。所述方法包括：在基板上形成硬掩模材料；将间隔件材料沉积在所述硬掩模材料上；将所述间隔件材料图案化；和通过蚀刻所述硬掩模材料以将所述间隔件材料的图案转移到所述硬掩模材料来暴露所述基板的区域。在所述基板的所述暴露区域上形成第一心轴结构。将间隙填充材料沉积在所述硬掩模材料和所述第一心轴结构上。移除所述第一心轴结构以暴露所述基板的第二区域并形成包括了所述硬掩模材料和所述间隙填充材料的第二心轴结构。使用所述第二心轴结构作为掩模在所述基板的所述第二区域上形成鳍片结构，并且使所述间隙填充材料在所述鳍片结构的顶表面下方凹陷。在又一个实施方式中，提供了一种基板处理方法。所述方法包括：在基板上形成图案化硬掩模材料；和在所述基板的暴露区域上形成III-V材料第一心轴结构。所述III-V材料第一心轴结构在所述基板的顶表面上方延伸大于约80nm的第一距离。将可流动氧化物间隙填充材料沉积在所述硬掩模材料和所述III-V材料第一心轴结构上。移除所述III-V材料以暴露所述基板的第二区域并形成包括所述硬掩模材料和所述可流动氧化物间隙填充材料的第二心轴结构。所述第二心轴结构在所述基板的所述顶表面上方延伸近似等于所述第一距离的第二距离。在所述基板的所述第二区域上外延沉积鳍片结构，并且在形成所述鳍片结构之后蚀刻所述间隙填充材料。附图简述为了能够详细地理解本公开内容的上述特征方式，可以通过参考实施例来对以上简要概括的实施例进行更具体的描述，这些实施例中的一些在附图中被示出。然而，将注意，附图仅示出了示例性实施方式，并且因此不应被视为限制本公开内容的范围，因为本公开内容可允许其它等效实施方式。图1示出了根据本文描述的实施方式的具有图案化间隔件材料和在其上形成的硬掩模材料的基板的局部剖视图。图2示出了根据本文描述的实施方式的图1的基板的局部截面图，其中间隔件材料被移除并且第一心轴结构形成在基板上。图3示出了根据本文描述的实施方式的图2的基板的局部截面图，其中在基板上将间隙填充材料形成在硬掩模材料和第一心轴结构之上。图4示出了根据本文描述的实施方式的在间隙填充材料平面化之后的图3的基板的局部截面图。图5示出了根据本文描述的实施方式的图4的基板的局部截面图，其中第一心轴结构被移除以形成第二心轴结构。图6示出了根据本文描述的实施方式在基板上形成鳍片结构之后的图5的基板的局部截面图。图7示出了根据本文描述的实施方式的在蚀刻间隙填充材料之后的图6的基板的局部截面图。图8示出了根据本文描述的实施方式的用于将基板图案化并蚀刻基板的方法的操作。为了促进理解，已尽可能使用相同的参考标记标示各附图共有的相同元素。将设想到，可以将一个实施方式的要素和特征有益地并入其它实施方式而不再进一步叙述。具体实施方式本文描述的实施方式涉及有利地形成鳍片结构的基板处理方法，所述鳍片结构自底向上形成。所述方法包括：在基板上形成图案化硬掩模材料；在所述基板的暴露区域上形成第一心轴结构；和在所述基板上将间隙填充材料沉积在所述硬掩模材料和所述第一心轴结构之上。移除所述第一心轴结构以暴露所述基板的第二区域，形成包括所述硬掩模材料的第二心轴结构，并且使用所述第二心轴结构作为掩模将所述间隙填充材料和鳍片结构沉积在所述基板上。图8示出了根据本文描述的实施方式的用于自底向上地将基板图案化并蚀刻基板的方法800的流程图。方法800与图1至图6中描绘的图示一同讨论。在操作810处，将间隔件材料图案化并将图案转移到下层的硬掩模材料。图1示出了根据本文描述的实施方式的基板102的局部截面图，所述基板102具有图案化间隔件材料106和在其上形成的硬掩模材料104。在一个实施方式中，基板102由半导体材料(诸如硅)制成。例如，基板102是单晶硅材料，所述单晶硅材料是本征(未掺杂)硅材料或非本征(掺杂)硅材料。如果使用非本征硅材料，那么掺杂剂可以是p型掺杂剂，诸如硼。在另一个实施方式中，基板102是绝缘体上硅基板。如图1所示，间隔件材料106和硬掩模材料104被图案化。在图案化之前，硬掩模材料104以覆盖型层的方式沉积在基板102上并与基板102接触。然后将间隔件材料106沉积在硬掩模材料104上并与硬掩模材料104接触。通过适于先进技术节点(诸如10nm节点、7nm节点、5nm节点和更小的节点)的各种工艺来执行间隔件材料106的图案化。合适的图案化工艺的示例包括作为浸没式光刻或极紫外(EUV)光刻工艺的自对准双重图案化和自对准四重图案化，这取决于所期望的实现方式。其它合适的图案化工艺包括定向自组装、193nm浸没式光刻-蚀刻-光刻-蚀刻(LELE)和EUVLELE等。图案化间隔件材料106形成掩模，以用于随后蚀刻下层的硬掩模材料104。在一个实施方式中，间隔件材料106是氧化硅材料、氮化硅材料或氧化钛材料。在一个实施方式中，图案化间隔件材料106的厚度近似等于鳍片间距的一半。例如，图案化间隔件材料的厚度在约15nm与约20nm之间。在一个实施方式中，硬掩模材料104的厚度在约30nm与约50nm之间，诸如约40nm。在一个实施方式中，硬掩模材料104由氧化硅材料制成，在另一个实施方式中，硬掩模材料104由氮化硅材料制成。利用诸如湿法蚀刻工艺或干法蚀刻工艺之类的蚀刻工艺来蚀刻硬掩模材料104，由此将图案从间隔件材料106转移到硬掩模材料。在一个实施方式中，蚀刻工艺是干法蚀刻工艺。在此实施方式中，利用由以下前驱物中的一种或多种前驱物产生的含氟等离子体来蚀刻含有氮化物或氧化物的膜：CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、C4F6或C4F8。用于产生等离子体的源功率在约300W与约1500W之间，用于偏置等离子体的偏置功率在约50W与约700W之间，用于执行蚀刻工艺的工艺环境的压力保持在约5毫托(mTorr)与约20毫托之间，并且在蚀刻工艺期间将基板102的温度保持在约10℃与约80℃之间。在蚀刻硬掩模材料104本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基板处理方法，包括：在基板上形成图案化硬掩模材料；在所述基板的暴露的第一区域上形成第一心轴结构；将间隙填充材料沉积在所述硬掩模材料和所述第一心轴结构上；移除所述第一心轴结构以暴露所述基板的第二区域并形成第二心轴结构，所述第二心轴结构包括所述硬掩模材料和所述间隙填充材料；和使用所述第二心轴结构作为掩模在所述基板的所述第二区域上形成鳍片结构。

【技术特征摘要】
2018.02.14 US 15/896,8391.一种基板处理方法，包括：在基板上形成图案化硬掩模材料；在所述基板的暴露的第一区域上形成第一心轴结构；将间隙填充材料沉积在所述硬掩模材料和所述第一心轴结构上；移除所述第一心轴结构以暴露所述基板的第二区域并形成第二心轴结构，所述第二心轴结构包括所述硬掩模材料和所述间隙填充材料；和使用所述第二心轴结构作为掩模在所述基板的所述第二区域上形成鳍片结构。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：将间隔件材料沉积在所述硬掩模材料上并将所述间隔件材料图案化，其中所述间隔件材料图案被转移到所述硬掩模材料以形成所述图案化硬掩模材料。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述间隔件材料图案化包括执行自对准双重图案化工艺、自对准四重图案化工艺或定向自组装工艺。4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在形成所述鳍片结构之后蚀刻所述间隙填充材料。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成所述鳍片结构包括在所述基板的所述第二区域上外延沉积选自由以下材料组成的组中的材料：含硅材料、含锗材料、含硅锗材料和III-V材料。6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在移除所述第一心轴结构之前，执行化学机械抛光工艺以将所述间隙填充材料平面化。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬掩模材料是氧化硅材料或氮化硅材料。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成所述第一心轴结构包括在所述基板的所述暴露区域上外延沉积III-V材料。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一心轴结构由GaAs材料形成。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，沉积所述间隙填充材料包括执行化学气相沉积工艺。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，执行所述化学气相沉积工艺包括沉积可流动氧化硅材料或可流动氮化硅材料。12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，沉积所述间隙填充材料包括沉积通过旋涂玻璃工艺沉积的含氧化物材料。13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：YC·林，Q·周，X·包，Y·张，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US