半导体器件制造中的氧化锡薄膜间隔物制造技术

本发明专利技术涉及半导体器件制造中的氧化锡薄膜间隔物。在半导体器件制造中使用薄氧化锡膜作为间隔物。在一个实现方式中，薄氧化锡膜被共形沉积到具有第一材料(例如，氧化硅或氮化硅)的暴露层和包括第二材料(例如硅或碳)的多个突出特征的半导体衬底上。例如，可以使用原子层沉积来沉积10‑100nm厚的氧化锡层。然后，氧化锡膜被从水平表面去除，而不被从突出特征的侧壁完全去除。接下来，突出特征的材料被蚀刻掉，从而在衬底上留下氧化锡间隔物。之后，蚀刻第一材料的未保护部分，而不去除间隔物。接下来，蚀刻下层，并且去除间隔物。含锡颗粒可以通过将其转化成挥发性氢化锡而从处理室中去除。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件制造中的氧化锡薄膜间隔物本申请是申请号为201710498301.5、申请日为2017年6月27日、专利技术名称为“半导体器件制造中的氧化锡薄膜间隔物”的申请的分案申请。
本专利技术涉及半导体器件制造中的图案化方法。具体地，本专利技术涉及在半导体加工中使用薄氧化锡膜作为间隔物的方法。
技术介绍
在集成电路(IC)制造中，使用沉积和蚀刻技术来形成材料的图案，例如形成嵌入电介质层中的金属线。一些图案化方案涉及使用能够精确图案化和形成小尺度特征的间隔物。间隔物形成在衬底上，使得它们被分开限定的距离(通常由先前的图案化确定)，并且被用作用于对下面的层进行图案化的掩模。间隔物和周围层的材料被选择为具有合适的蚀刻选择性，这使得能够形成间隔物并且图案化下面的层。在图案化完成之后，通过蚀刻去除间隔物，并且间隔物不是最终制造的半导体器件的一部分。间隔物在各种应用中用于图案化，包括用于形成动态随机存取存储器(DRAM)、图案化鳍式场效应晶体管(finFET)中的鳍、以及线后端(BEOL)处理。
技术实现思路
已经发现，在图案化期间，许多间隔物材料(例如，氧化硅或氧化钛)引起间距变动(pitchwalking)和/或颗粒污染问题。例如，氧化硅的特征在于相对于通常用于半导体处理中的许多材料的相对低的蚀刻选择性，从而需要使用较厚的间隔物。这又导致对过的(acrosstheway)横向间隔物侧壁消耗不一致，并且最终可能导致间距变动(间隔物之间的距离不一致)。当使用氧化钛作为间隔物材料时，蚀刻选择性会是足够的，但是含钛颗粒可能污染处理室。例如，在氟碳等离子体蚀刻之后，氟化钛颗粒可能污染蚀刻室。这导致需要频繁地清洁蚀刻室并降低生产率。这些问题在此通过使用氧化锡作为间隔物材料来解决。氧化锡具有高模量，高模量与减少间距变动和边缘粗糙度所需的良好蚀刻选择性相关。此外，与钛不同，锡形成可以容易地从处理室中除去的高挥发性的氢化物。因此，在一些实施方式中，提供的处理方法包括将任何含锡材料(例如氟化锡)(例如通过在含氢工艺气体中进行等离子体处理)转化为氢化锡，以及通过吹扫和/或抽排从处理室中除去形成的挥发性氢化锡。可以在蚀刻或沉积室中进行从室内部去除含锡颗粒的清洁过程，通常在不存在衬底的情况下进行。在本专利技术的一个方面，提供一种处理半导体衬底的方法。所述方法包括：提供具有包括第一材料的暴露层和包括与所述第一材料不同的第二材料的至少一个突出特征的半导体衬底；以及在所述第一材料和所述第二材料两者上沉积SnO层，包括在所述至少一个突出特征的侧壁上沉积SnO层。所述第一材料和所述第二材料被选择为使得对于第一蚀刻化学过程所述第一材料的蚀刻速率与SnO的蚀刻速率的比率大于1，并且对于第二蚀刻化学过程所述第二材料的蚀刻速率与SnO的蚀刻速率的比率大于1。例如，在一些实施方式中，所述第一材料是氧化硅和/或氮化硅，并且所述第一蚀刻化学过程是氟碳等离子体蚀刻。在一些实施方式中，所述第二材料包括非晶硅和/或碳，所述第二蚀刻化学过程是氧化性的含氧化学过程(例如在包含HBr和O2的工艺气体中的等离子体处理)。在一些实现方式中，所述衬底包括多个突出特征，并且在SnO沉积之前最靠近的突出特征之间的距离在约10-100nm之间。在一些实现方式中，最靠近的突出特征之间的距离在约40-100nm之间。在其它实现方式中，最靠近的突出特征之间的距离在约10-30nm之间。在一些实施方式中，例如通过原子层沉积(ALD)共形地沉积SnO层至约5-30nm之间的厚度，例如至约10-20nm之间的厚度。在沉积所述SnO层之后，由所述SnO层形成间隔物。在一些实施方式中，间隔物的形成包括：在沉积SnO层之后，从所述半导体衬底的水平表面完全去除所述SnO层，而不完全去除覆盖所述至少一个突出特征的所述侧壁的所述SnO层。之后，使用所述第二蚀刻化学过程完全去除所述至少一个突出特征，而不完全去除覆盖所述至少一个突出特征的所述侧壁的所述SnO层，从而形成SnO间隔物。在形成SnO间隔物之后，该处理可以通过以下步骤继续：使用所述第一蚀刻化学过程(例如使用等离子碳氟化合物体蚀刻)去除所述第一材料的暴露部分，而不完全除去所述SnO间隔物，从而暴露所述第一材料层下面的硬掩模层的部分。该处理之后可以除去所述SnO层和所述硬掩模层的暴露部分，而不完全去除位于所述SnO层下方的所述第一材料的层。在一些实施方式中，本文提供的半导体处理方法涉及在本文提供的任何沉积和蚀刻操作之后，将处理室中剩余的含锡颗粒转化为氢化锡。通过将处理室暴露于在包含含氢气体的工艺气体中形成的等离子体来进行该转化。在一些实施方式中，所述含氢气体是H2和/或NH3。在一些实施方式中，通过将所述含锡颗粒(例如，氟化锡)转化为氢化锡以及通过从所述蚀刻室中除去挥发性氢化锡来在氟碳等离子体蚀刻之后清洁所述蚀刻室。在一些实施方式中，本文提供的方法与光刻处理结合使用，并且包括：将光致抗蚀剂施加到所述半导体衬底；将所述光致抗蚀剂曝光；图案化所述光致抗蚀剂并将该图案转移到所述半导体衬底；以及从所述半导体衬底选择性地去除所述光致抗蚀剂。例如，在将SnO层沉积在所述衬底上之前，可以使用光刻来形成突出特征的图案。在另一方面，提供了部分制备的半导体器件，其中所述器件包括第一材料(例如氧化硅或氮化硅)的暴露层以及位于所述第一材料的所述层上的多个SnO间隔物。在一些实施方式中，所述间隔物之间的距离在约5-90nm之间。根据另一方面，提供了一种用于沉积SnO层的装置。所述装置包括：具有构造成用于在沉积期间将衬底保持在适当位置的衬底保持器的处理室，以及用于引入反应物的入口。所述装置还包括控制器，所述控制器包括根据本文提供的方法沉积SnO层的程序指令。根据另一方面，提供了一种使用SnO间隔物处理半导体衬底的系统。所述系统包括一个或多个沉积处理室和一个或多个蚀刻处理室，以及包括根据本文提供的方法处理半导体衬底的程序指令的控制器。根据另一方面，本文提供一种系统，其包括本文提供的任何装置或系统，以及步进机(stepper)。根据另一方面，提供了一种非暂时性计算机机器可读介质，其包括用于控制本文提供的任何装置或系统的程序指令。所述指令包括用于本文提供的处理方法的代码。具体而言，本专利技术的一些方面可以阐述如下：1.一种处理半导体衬底的方法，所述方法包括：(a)提供半导体衬底，所述半导体衬底具有包括第一材料的暴露层和包括与所述第一材料不同的第二材料的至少一个突出特征；以及(b)在所述第一材料和所述第二材料两者上沉积SnO层，包括在所述至少一个突出特征的侧壁上沉积所述SnO层，其中所述第一材料和所述第二材料被选择为使得对于第一蚀刻化学过程所述第一材料的蚀刻速率与SnO的蚀刻速率的比率大于1，并且对于第二蚀刻化学过程所述第二材料的蚀刻速率与SnO的蚀刻速率的比率大于1。2.根据条款1所述的方法，其中所述SnO层被共形地沉积。3.根据条款1所述的方法，其中所述SnO层通过原子层沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理半导体衬底的方法，所述方法包括：/n(a)提供半导体衬底，所述半导体衬底具有包括第一材料的暴露层和包括与所述第一材料不同的第二材料的至少一个突出特征；以及/n(b)在所述第一材料和所述第二材料两者上沉积SnO

【技术特征摘要】
20160628 US 15/195,3481.一种处理半导体衬底的方法，所述方法包括：
(a)提供半导体衬底，所述半导体衬底具有包括第一材料的暴露层和包括与所述第一材料不同的第二材料的至少一个突出特征；以及
(b)在所述第一材料和所述第二材料两者上沉积SnO2层，包括在所述至少一个突出特征的侧壁上沉积所述SnO2层，其中所述第一材料和所述第二材料被选择为使得对于第一蚀刻化学过程所述第一材料的蚀刻速率与SnO2的蚀刻速率的比率大于1，并且对于第二蚀刻化学过程所述第二材料的蚀刻速率与SnO2的蚀刻速率的比率大于1，并且其中所述沉积包括将所述半导体衬底的所述第一材料和所述第二材料暴露于含锡前体和含氧前体；
(c)在沉积所述SnO2层之后，从所述半导体衬底的水平表面完全去除所述SnO2层，而不完全去除覆盖所述至少一个突出特征的所述侧壁的所述SnO2层；以及
(d)在从所述半导体衬底的水平表面去除所述SnO2层之后，使用所述第二蚀刻化学过程完全去除所述至少一个突出特征，而不完全去除覆盖所述至少一个突出特征的所述侧壁的所述SnO2层，从而形成SnO2间隔物。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积包括将所述半导体衬底的所述第一材料和所述第二材料暴露于具有下式的所述含锡前体：
Rx-Sn-A(4-x)
其中x可以是0、1、2或3；
R可选自脂族取代基、杂脂族取代基或其任何组合；以及
A是YR’z，其中Y可选自N或O；
当Y为O时，z为1，并且当Y为N时，z为2；以及
每个R’能独立地选自脂族取代基、杂脂族取代基或其任何组合。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述含锡前体中的锡选自锡(II)和锡(IV)。


4.根据权利要求2所述的方法，其中YR’z的第一R’与YR’z的第二R’相同。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述含锡前体是四(二甲基氨基)锡。


6.根据权利要求2所述的方法，其中YR’z的第一R’不同于YR’z的第二R’。


7.根据权利要求6所述的方法，其中所述含锡前体是四(乙基甲基氨基)锡。


8.根据权利要求2所述的方法，其中R和R’各自可独立地选自烷基、烯基、炔基或其组合。


9.根据权利要求8所述的方法，其中所述烷基是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基或其组合。


10.根据权利要求1所述的方法，其中所述含锡前体是烷基取代的锡酰胺。


11.根据权利要求1所述的方法，其中所述含锡前体选自四(二甲基氨基)锡、四(乙基甲基氨基)锡、N2,N3-二叔丁基-丁烷-2,3-二氨基-锡(II)和1,3-双(1,2-甲基乙基)-4,5-二甲基-(4R,5R)-1,3,2-二氮杂锡烷-2-亚基。


12.根据权利要求1所述的方法，其中所述含锡前体是四(二甲基氨基)锡。


13.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积包括在所述含锡前体和所述含氧前体的顺序暴露之间用惰性气体吹扫容纳所述半导体衬底的处理室。


14.根据权利要求13所述的方法，其中以使所述含锡前体和所述含氧前体各自独立地保持气相的处理参数进行SnO2层的沉积。


15.根据权利要求14所述的方法，其中所述处理参数是所述处理室的温度，其在约20℃和约500℃之间。

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·查尔斯·史密斯，理查德·怀斯，阿潘·马霍罗瓦拉，帕特里克·A·范克利蒙布特，巴特·J·范施拉芬迪克，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US