通过形成基于烃的超薄膜对层进行保护的方法技术

一种用于对层进行保护的方法包括：提供具有目标层的基材；在目标层上沉积保护层，所述保护层接触并覆盖目标层，并且由基于烃的层构成；以及在保护层上沉积氧化物层，以使得与氧化物层接触的保护层被氧化。通过等离子体增强原子层沉积(PEALD)，使用烷基氨基硅烷前体和稀有气体而无需反应物的情况下形成基于烃的层。

A method of protecting the layer by forming a super thin film based on hydrocarbon

【技术实现步骤摘要】
通过形成基于烃的超薄膜对层进行保护的方法相关申请的交叉引用本申请是2015年07月13日提交的美国专利申请第14/798,136号的部分继续，其公开通过引用全文纳入本文。申请人在此明确撤回并撤销与本申请所支持的任何主题事项相关的在任何母案、子案或相关检控历史中作出的任何在先免责声明或否认。
技术介绍
专利
本专利技术总体上涉及一种利用等离子体增强原子层沉积(PEALD)形成基于烃的极薄膜对层进行保护的方法，包括对掺杂层进行封盖以阻挡掺杂剂扩散的方法。
技术介绍
通过等离子体增强原子层沉积(PEALD)在400℃或更低的温度下形成SiN膜而不引起对于下覆层的化学或物理破坏，由此使用膜作为杂质散出阻隔层、用于低k介电膜的封孔膜、以及用于下一代存储装置的保护膜的应用进行了研究。然而，由于半导体装置的尺寸下降，需要对这些膜进行进一步薄化。而且，因为需要降低加工温度，变得更难以获得具有足够耐化学性和阻隔性能的膜。例如，掺杂剂薄膜例如掺杂氧化硅的膜(例如，硼硅酸盐玻璃(BSG)膜和磷硅酸盐玻璃(PSG)膜)可以通过ALD工艺沉积在结构(例如FinFET结构)中的半导体基材上作为固态扩散层或固态掺杂(SSD)层。然而，如图2(a)(其是显示根据比较例的半成品集成电路的示意横截面的示意图)中所示，当沉积在硅基材25上的掺杂剂薄膜26曝露时，掺杂剂元素28例如B和P在储存期间和/或在随后的退火过程期间从掺杂剂薄膜26中解离(称为老化)，并因此，在随后的退火过程中，掺杂剂元素没有充分扩散到基材中。因此为了防止来自掺杂剂薄膜的掺杂剂元素老化，如图2(b)(其是显示根据比较例的半成品集成电路的示意横截面的示意图)中所示，封盖膜27沉积在掺杂剂薄膜26的顶部作为散出阻隔膜。作为封盖膜27，通常使用无掺杂硅玻璃、SiN膜、或SiO膜。然而，虽然掺杂剂元素的扩散可以通过形成封盖膜进行抑制，但是当在掺杂剂薄膜中掺杂剂浓度高时，封盖膜的耐化学性减退，即，湿法蚀刻速率变高，如图3(其是显示根据比较例的半成品集成电路蚀刻后的示意横截面的示意图)中所示，显示出虚线圆圈所示基材33的侧壁上的层32c比顶部和底部的层32a、32b薄。为了解决上述问题，通过增加掺杂剂薄膜厚度从而增加掺杂剂薄膜中掺杂剂元素浓度，可以增加扩散到基材的掺杂剂元素的量。而且，通过增加封盖膜的厚度从而阻止掺杂剂元素较高的程度的扩散，可以增加扩散到基材的掺杂剂元素的量。然而，增加掺杂剂薄膜厚度或增加封盖膜厚度都可能干扰标准制造工艺。本公开中包括的上述及其它任何的与
技术介绍
相关的问题和方案的讨论仅用于为本专利技术提供背景的目的，不应视为对专利技术本专利技术时已知的任何或所有讨论的认同。
技术实现思路
部分实施方式提供了一种用于对层进行保护的方法，所述方法包括：(i)提供具有目标层的基材；以及(ii)在目标层上形成保护层，所述保护层接触并覆盖目标层，并且包含至少构成保护层上部的基于烃的层，其中，基于烃的层通过等离子体增强原子层沉积(PEALD)使用烷基氨基硅烷前体和稀有气体而无需反应物的情况下形成。在一些实施方式中，目标层是掺杂层，所述掺杂层可以是通过SSD工艺形成的掺杂剂薄膜。在一些实施方式中，保护层是封盖层，所述封盖层可以整个替代常规封盖层。在一些实施方式中，保护层是在常规覆盖层顶部形成的额外封盖层。在一些实施方式中，保护层可以有效阻止在储存期间和随后的退火过程期间从掺杂剂薄膜解离的掺杂剂元素散出，以增加其上形成有掺杂剂薄膜的下覆层(例如，硅基材)中的掺杂剂元素浓度，同时改进由保护层覆盖的层的耐化学性。在一些实施方式中，还可以在沉积掺杂剂薄膜之前沉积保护层，用于抑制下覆层氧化并改进掺杂剂薄膜与下覆层的粘附性。在一些实施方式中，保护层可以施加到除了掺杂剂薄膜之外的层上，其中，例如，在沉积氧化硅膜或氧化钛膜(例如，沉积到下覆层上)之前，可以在下覆层(例如，硅基材)上形成保护膜，用于抑制下覆层的氧化并改进掺杂剂薄膜与下覆层的粘附性。在另一个方面中，提供一种对层进行保护的方法，所述方法包括：(i)提供具有目标层的基材；(ii)在目标层上沉积保护层，所述保护层接触并覆盖目标层，并且由基于烃的层构成，其中，基于烃的层通过等离子体增强原子层沉积(PEALD)使用烷基氨基硅烷前体和稀有气体而无需反应物的情况下形成；以及(iii)在保护层上沉积氧化物层，以使得与氧化物层接触的保护层被氧化。保护层可以抑制下覆层(例如，硅基材)的氧化和/或损伤，并且可以改进下覆层的尺寸精度、以及氧化物层与下覆层的粘附性。在一些实施方式中，基本全部保护层通过沉积氧化物层(例如，SiO层)进行氧化，将保护层转变为氧化物层的一部分，导致在下覆层顶上生形成一层氧化物层(由一部分从保护层转化来的氧化物层和一部分沉积在保护层上的氧化物层构成)，而下覆层没有氧化。出于总结本专利技术各方面和相对于
技术介绍
所取得的益处的目的，在本文中描述本专利技术的某些目标和益处。当然，应理解本专利技术的任意具体实施方式不必然能实现所有的这些目的或优点。因此，例如本领域普通技术人员将理解可以下述方式实施或进行本专利技术：取得或优化本文所教导的一种或更多种优点，而不必然取得本文所可能教导或暗示的其它目的或优点。本专利技术的其它方面、特征和优点会在以下详细说明中变得显而易见。附图简要说明现结合优选的实施方式的附图说明本专利技术的这些或其它特征，这旨在说明本专利技术而不是限制本专利技术。附图被大大简化以用于进行说明，但不一定按比例绘制。图1A是可用于本专利技术一实施方式的用于沉积保护膜的PEALD(等离子体增强原子层沉积)设备的示意图。图1B是可用于本专利技术一实施方式的切换非活性气体流和前体气体流的示意图。图2是工艺(a)和(b)的示意图，显示根据比较例的半成品集成电路的示意横截面。图3是显示根据比较例半成品集成电路蚀刻后的示意横截面的示意图，显示出虚线圆圈所示侧壁上的层比顶部和底部的层薄。图4是显示根据本专利技术一实施方式的半成品集成电路的示意横截面的示意图。图5是显示根据本专利技术另一实施方式的半成品集成电路的示意横截面的示意图。图6显示了根据本专利技术一实施方式形成封盖膜和H-封盖膜(基于烃的膜)的工艺流程。图7显示了根据本专利技术一实施方式形成封盖膜和H-封盖膜(基于烃的膜)的工艺步骤。图8显示了根据本专利技术另一实施方式形成BSG/PSG膜和H-封盖膜(基于烃的膜)的工艺步骤。图9是显示根据本专利技术一实施方式的层的湿法蚀刻速率(“有H-封盖”)相对于比较例的层的湿法蚀刻速率(“没有H-封盖”和“仅Ar等离子体”)的图表。图10是显示根据本专利技术一实施方式的层的膜应力(◇)相对于比较例的层的膜压力(●、■和▲)的图表。图11是显示根据本专利技术一实施方式(“H-封盖”)的层中硼浓度(个原子/cm3)相对于比较例(“SiO封盖”)的层中硼浓度(个原子/cm3)的图表。图12是显示根据本专利技术一实施方式的层中磷浓度(个原子/cm3)(“H-封盖”)相对于比较例层中磷浓度(个原子/cm3)(“SiO封盖)的图表。”图13显示当封盖结构改变时，根据本专利技术实施方式的膜均匀度(“H-封盖”)相对于比较例的膜均匀度(“SiO封盖”)的图表。图14显示氧化物层沉积在基材上的半成品集成电路的横截面示意图，其中，(a)显示对照工艺，并且(b)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对层进行保护的方法，所述方法包括：提供具有目标层的基材；在目标层上沉积保护层，所述保护层接触并覆盖目标层，并且由基于烃的层构成，所述基于烃的层通过等离子体增强原子层沉积(PEALD)使用烷基氨基硅烷前体和稀有气体而无需反应物的情况下形成；以及在保护层上沉积氧化物层，以使得与氧化物层接触的保护层被氧化。

【技术特征摘要】
2016.09.01 US 15/254,7241.一种用于对层进行保护的方法，所述方法包括：提供具有目标层的基材；在目标层上沉积保护层，所述保护层接触并覆盖目标层，并且由基于烃的层构成，所述基于烃的层通过等离子体增强原子层沉积(PEALD)使用烷基氨基硅烷前体和稀有气体而无需反应物的情况下形成；以及在保护层上沉积氧化物层，以使得与氧化物层接触的保护层被氧化。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于烃的层由含有硅和氮的烃聚合物构成。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，目标层是硅基材。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，氧化物层由氧化硅构成。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，氧化物层由金属氧化物构成。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烷基氨基硅烷选自下组：双二乙基氨基硅烷(BDEAS)、双二甲基氨基硅烷(BDMAS)、己基乙基氨基硅烷(HEAD)、四乙基氨基硅烷(TEAS)、叔丁基氨基硅烷(TBAS)、双叔丁基氨基硅烷(BTBAS)、双二甲基氨基二甲基氨基...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤理亲，中野竜，
申请(专利权)人：ASMIP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL