超高模量与蚀刻选择性的硼-碳硬掩模膜制造技术

本公开的实施例大体而言涉及集成电路制造。更具体而言，本文所述实施例提供用于在基板上沉积硼‑碳膜的技术。在一实施例中，提供处理基板的方法。方法包含使含烃气体混合物流动至具有基板定位于内的处理腔室的处理容积，其中基板经加热达约400℃至约700℃的基板温度；使含硼气体混合物流动至处理容积；及在处理容积内产生RF等离子体，以于加热基板上沉积硼‑碳膜，其中硼‑碳膜具有约200GPa至约400GPa的弹性模量和约‑100MPa至约100MPa的应力。

【技术实现步骤摘要】
超高模量与蚀刻选择性的硼-碳硬掩模膜本申请是申请日为2016年8月11日的、申请号为“201680056619.1”的、专利技术名称为“超高模量与蚀刻选择性的硼-碳硬掩模膜”的专利技术专利申请的分案申请。
本公开的实施例大体而言涉及集成电路制造。更具体而言，本文所述实施例提供用于在基板上沉积硼-碳膜的技术。
技术介绍
集成电路已发展成在单一芯片上包括数百万个晶体管、电容器和电阻器的复杂装置。芯片设计发展不断要求更快速电路系统和更高电路密度。对快速电路与高电路密度的要求推动了对用于制造此类集成电路的材料的对应需求。特别地，由于集成电路部件尺寸缩减至纳米级，现须使用低电阻率的导电材料和低介电常数的绝缘材料，以从此类部件获得适当电气性能。对较高电路密度的要求也推动了对用于制造集成电路部件的处理程序要求。例如，在采用常规光刻技术的处理程序中，能量敏感抗蚀剂层形成在置于基板上的材料层的堆叠上方。能量敏感抗蚀剂层暴露至图案的图像而形成光刻胶掩模。随后，利用蚀刻工艺，将掩模图案转移到堆叠的材料层中的一层或多层。用于蚀刻工艺的化学蚀刻剂经选择为对堆叠的材料层比对能量敏感抗蚀剂具有更大的蚀刻选择性。也就是说，化学蚀刻剂蚀刻材料堆叠的一或更多层的速率比蚀刻能量敏感抗蚀剂快得多。对堆叠的一或更多材料层的胜过抗蚀剂的蚀刻选择性可防止能量敏感抗蚀剂在完成图案转移前耗尽。随着图案尺寸缩小，能量敏感抗蚀剂的厚度势必相应减小，以控制图案分辨率。在图案转移步骤期间，此类薄抗蚀剂层可能由于遭化学蚀刻剂侵蚀而不足以对底下材料层进行掩模。称作硬掩模的中间层由于它的高化学蚀刻剂抗性而常用于能量敏感抗蚀剂层与底下材料层之间，以协助图案转移。期望薄硬掩模兼具高蚀刻选择性，且在完成蚀刻工艺后容易移除。随着临界尺寸(CD)减小，现行硬掩模材料缺少相对底下材料的预定蚀刻选择性，且通常很难移除。硼-碳膜具有优良的机械性质、优异的阶梯覆盖性、良好的湿蚀刻抗性，且对低介电膜具高干蚀刻选择性。所有特性皆有益诸如光刻硬掩模至低k电介质蚀刻和自对准双重图案化工艺等应用。然而，因非晶本性，非晶硼膜趋于具高膜应力，导致线弯曲而损坏集成电路。非晶碳膜的蚀刻选择性差，故需要厚硬掩模。厚硬掩模并不适用，因为透明度下降，及图案弯曲或于高深宽比时崩塌。因此，需要具改良蚀刻选择性的透明硬掩模膜。也需用于沉积改良硬掩模层的方法。
技术实现思路
本公开的实施例大体而言涉及集成电路制造。更具体而言，本文所述实施例提供用于在基板上沉积硼-碳膜的技术。在一实施例中，提供处理基板的方法。方法包含：使含烃气体混合物流动至具有基板定位于内的处理腔室的处理容积，其中基板经加热达约400℃至约700℃的基板温度；使含硼气体混合物流动至处理容积；以及在处理容积内产生RF等离子体，以于加热基板上沉积硼-碳膜，其中硼-碳膜具有约200GPa(吉帕)至约400GPa的弹性模量和约-100MPa(兆帕)至约100MPa的应力。在另一实施例中，提供处理基板的方法。方法包含：使含烃气体混合物流动至具有基板定位于内的处理腔室的处理容积，其中基板经加热达约400℃至约700℃的基板温度，其中含硼气体混合物包含二硼烷(B2H6)；使含硼气体混合物流动至处理容积，其中含烃气体混合物包含丙烯(C3H6)；以及在处理容积内产生RF等离子体，以于加热基板上沉积硼-碳膜，其中硼-碳膜具有约200至约400GPa的弹性模量和约-100MPa至约100MPa的应力。在又一实施例中，提供处理基板的方法。方法包含：使含烃气体混合物流动至具有基板定位于内的处理腔室的处理容积，其中基板经加热达约400℃至约700℃的基板温度；使流入含硼气体混合物流动至处理容积；在预定RF开启延迟时间段内稳定处理容积中的压力；在处理容积内产生RF等离子体，以于加热基板上沉积硼-碳膜，其中硼-碳膜具有约200GPa至约400GPa的弹性模量和约-100MPa至约100MPa的应力；在硼-碳膜上方形成图案化光刻胶层；以与图案化光刻胶层对应的图案蚀刻硼-碳膜；将图案蚀刻到基板内；以及将材料沉积至硼-碳膜的蚀刻部分中。附图说明为了可以详细理解本公开的上述特征的方式，可参考实施例得到上面简要概括的实施例的更具体的描述，部分实施例在附图中示出。然而，应注意所附附图仅说明本公开的典型实施例，故不应视为限定本公开范围，因为本公开可接纳其他等效实施例。图1图示可用于实践本文所述实施例的设备示意图；图2图示根据本文所述实施例的用于沉积硼-碳膜的方法的一个实施例的工艺流程图；图3图示根据本文所述实施例的并入含硼-碳膜做为硬掩模层的基板结构的截面示意图；图4A是根据本文所述实施例的温度与硼并入对硼-碳膜沉积速率的影响的曲线图；图4B是根据本文所述实施例的温度与硼并入对硼-碳膜光学性质的影响的曲线图；图4C是根据本文所述实施例的温度与硼并入对硼-碳膜的膜密度的影响的曲线图；图4D是根据本文所述实施例的温度与硼并入对硼-碳膜应力的影响的曲线图；图5A是根据本文所述实施例的压力对硼-碳膜的应力和膜密度的影响的曲线图；图5B是根据本文所述实施例的间距对硼-碳膜的应力和膜密度的影响的曲线图；图6是根据本文所述实施例的硼百分比对硼-碳膜的氧化物蚀刻选择性和钨蚀刻选择性的影响的条状图；图7A是根据本文所述实施例的温度对硼-碳膜的氧化物蚀刻选择性和应力的影响的条状图；图7B是根据本文所述实施例的氮流率对硼-碳膜的氧化物蚀刻选择性和应力的影响的条状图；图7C是根据本文所述实施例的温度对硼-碳膜的钨/硅蚀刻选择性和应力的影响的条状图；及图7D是根据本文所述实施例的氮流率对硼-碳膜的钨/硅蚀刻选择性和应力的影响的条状图。为助于理解，尽可能以相同的参考标号代表各图中共有的相似元件。应理解一个实施例的元件和特征结构当可有益地并入其他实施例，在此不另外详述。然应注意附图仅为举例说明本公开的示例性实施例，故不应视为限定本公开范围，因为本公开可接纳其他等效实施例。具体实施方式下文描述用于在基板上沉积具有高模量和蚀刻选择性的硼-碳膜的技术。某些细节在下文与图1至图7D中记载，以彻底了解本专利技术的各种实施例。以下公开内容中没有记载描述通常与硼-碳膜相关的已知结构和系统的其他细节，以免不必要地让各种实施例叙述变得晦涩难懂。附图中的许多细节、尺寸、角度和其他特征结构仅为举例说明特定实施例。故在不背离本公开的精神和范围情况下，其他实施例可具有其他细节、部件、尺寸、角度和特征结构。此外，可在没有以下描述的细节中的若干细节的情况下实践本专利技术的其他实施例。具高蚀刻选择性的硬掩模是发展～10纳米或更小尺寸装置的基石。相较于先前非晶碳硬掩模膜，当前低温含硼的碳硬掩模可达成良好的蚀刻选择性、机械强度、透明度且容易剥除。然而，低温含硼硬掩模膜的非晶本性、高并入氢和低模量(～100GPa)限制了高深宽比特征结构和小尺寸装置的制造。为实现下一代集成电路芯片组，本公开的实施例提供在更高温度(例如≥400℃)下制造高密度硼-碳硬掩模膜。相较于当前可用低温含硼硬掩模膜，本文所述高密度硼-碳硬掩模膜的实施例具有减小的膜内H2含量和增加的模量，同时维持低应力、透明度和高沉积速率。本文所述硼-碳硬掩模膜的超高蚀刻选择性允许对下一代NAND与DRAM装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体设备，包含：硼碳非晶膜，所述硼碳非晶膜沉积在基板上，所述硼碳膜包含约30至约70原子％的硼、约30至约70原子％的碳、以及约10至约25原子％的氢。

【技术特征摘要】
2015.10.09 US 62/239,645;2016.08.10 US 15/233,3511.一种半导体设备，包含：硼碳非晶膜，所述硼碳非晶膜沉积在基板上，所述硼碳膜包含约30至约70原子％的硼、约30至约70原子％的碳、以及约10至约25原子％的氢。2.如权利要求1所述的半导体设备，其中所述硼碳非晶膜具有约200至约400MPa的弹性模量(GPa)。3.如权利要求1所述的半导体设备，其中所述硼碳非晶膜具有小于5原子％的氮。4.如权利要求1所述的半导体设备，其中所述硼碳非晶膜具有小于0MPa的应力(MPa)。5.如权利要求4所述的半导体设备，其中所述硼碳非晶膜具有约-75MPa的应力(MPa)。6.如权利要求4所述的半导体设备，其中所述硼碳非晶膜具有约-131MPa的应力(MPa)。7.一种在处理腔室中处理基板的方法，包含：在存在RF功率的情况下将所述基板暴露于含硼气体混合物和含烃气体混合物以在所述基板上沉积硼碳非晶膜，其中所述基板被加热至约400摄氏度至约700摄氏度的基板温度，并且所述硼碳膜包含从约30至约70原子％的硼、约30至约70原子％的碳、以及约10至约25原子％的氢。8.如权利要求7所述的方法，其中所述硼碳非晶膜具有约200至约400MPa的弹性模量(GPa)。9.如权利要求7所述的方法，其中所述硼碳膜具有约-100MPa至约100MPa的应力。10.如权利要求7所述的方法，其中通过将所述基板暴露于包含二硼烷(B2H6)的含硼气体混合物和包含丙烯(C3H6)的含烃气体混合物来沉积所述硼碳非晶膜。11.如权利要求7所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·K·库尔施拉希萨，段子青，K·T·纳拉辛哈，K·D·李，金柏涵，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US