用于半导体图案化应用的掺杂ALD膜制造技术

本发明专利技术涉及用于半导体图案化应用的掺杂ALD膜。本文描述了使用正性图案化方案将衬底图案化的方法和装置。方法包括接收具有图案化芯材的衬底，在图案化芯材上保形沉积掺杂间隔物材料，相对于掺杂间隔物材料选择性地蚀刻芯材以形成间隔物掩模，并且使用间隔物掩模蚀刻衬底上的目标层。可以使用硼、镓、磷、砷、铝和铪中的任何一种对间隔物材料进行掺杂。实施方式适用于在多个图案化应用中的应用。适用于在多个图案化应用中的应用。适用于在多个图案化应用中的应用。

【技术实现步骤摘要】
用于半导体图案化应用的掺杂ALD膜
本申请是申请号为201710636255.0，申请日为2017年7月31日，申请人为朗姆研究公司，专利技术创造名称为“用于半导体图案化应用的掺杂ALD膜”的专利技术专利申请的分案申请。


本专利技术总体上涉及半导体加工领域，更具体地涉及用于半导体图案化应用的掺杂ALD膜。

技术介绍

[0001]先进集成电路的制造通常涉及大批量半导体制造中的小特征的图案化。多重图案化技术可以使得基于诸如193nm浸没式光刻之类的光刻技术进行特征尺寸缩放。自对准双重图案化是多重图案化技术的一个示例。

技术实现思路

[0002]本专利技术提供了处理半导体衬底的方法和装置。一个方面涉及一种使用正性图案化将衬底图案化的方法，该方法包括：提供具有图案化芯材的所述衬底；将掺杂间隔物保形地沉积在所述芯材上；相对于所述间隔物选择性蚀刻所述芯材以形成掩模，其中所述芯材的蚀刻速率比所述掺杂间隔物的蚀刻速率快介于约5倍和约20倍之间；以及使用所述掩模蚀刻目标层。
[0003]沉积所述掺杂间隔物可以包括沉积一层或多层氧化硅并沉积一层或多层掺杂剂氧化物，所述掺杂剂是硼、镓、磷、铝和砷中的任何一种。在一些实施方式中，在沉积所述掺杂间隔物之后并且在选择性蚀刻所述芯材之前，在小于约400℃的温度下使所述衬底退火。
[0004]沉积所述掺杂间隔物可以包括：将所述衬底暴露于第一剂量的含硅前体持续不足以在所述衬底的表面达到饱和的时间；将所述衬底暴露于第二剂量的掺杂剂前体持续不足以在所述衬底的表面达到饱和的时间，以在所述衬底的所述表面上形成所述含硅前体和所述掺杂剂的部分地饱和的表面；以及将所述衬底暴露于氧化剂以形成保形掺杂的氧化硅材料。在一些实施方式中，所述氧化剂选自氧、二氧化碳、水、一氧化二氮及其组合中的任何一种。将所述衬底暴露于所述氧化剂可以包括使选自氩气、氮气和氦气的惰性气体流动。在一些实施方式中，在执行(i)和(ii)之间清扫容纳所述衬底的处理室。在一些实施方式中，将所述衬底暴露于所述氧化剂包括引入所述氧化剂并点燃等离子体。
[0005]可以通过将所述衬底暴露于碳氟化合物气体并点燃等离子体来蚀刻所述芯材。所述碳氟化合物气体可以是CF4、CHF3、CH2F2和CH3F中的任一种。
[0006]在一些实施方式中，所形成的所述掩模具有小于约50nm的间距。
[0007]所述掺杂间隔物可以在约50℃和约200℃之间的衬底温度下沉积。
[0008]在一些实施方式中，所述掺杂间隔物包括通过沉积一层或多层氧化锗而沉积的含锗材料，并且所述掺杂间隔物掺杂有磷或氩。
[0009]所述掺杂间隔物可以沉积到介于和之间的厚度。在一些实施方式中，
所述芯材包含碳。
[0010]所述掺杂间隔物可以具有在约1E20 at/cc和约2E22 at/cc之间的掺杂剂密度。
[0011]所述掺杂剂可以是硼，并且沉积所述一层或多层掺杂剂氧化物可以包括将所述衬底暴露于掺杂剂前体，所述掺杂剂前体例如是TMB(硼酸三甲酯)、TEB(硼酸三乙酯)、B2H6(乙硼烷)、三甲基硼烷、三乙基硼烷及其组合中的任何一种。
[0012]所述掺杂剂可以是磷，并且沉积所述一层或多层掺杂剂氧化物可以包括将所述衬底暴露于掺杂剂前体，所述掺杂剂前体例如是磷酸三乙酯(TEPO)(PO(OC2H5)3)；磷酸三甲酯(TMPO)(PO(OCH3)3)；亚磷酸三甲酯(TMPi)(P(OCH3)3)；三(二甲胺基)膦(TDMAP)(((CH3)2N)3P)；三氯化磷(PCl3)；三甲基甲硅烷基膦(TMSP)(P(Si(CH3)3)3)；和三氯氧化磷(POCl3)中的任一种。
[0013]另一方面涉及一种用于使衬底图案化的装置，所述装置包括：一个或多个处理室；通向所述一个或多个处理室内的一个或多个气体入口和相关的流量控制硬件；低频射频(LFRF)发生器；高频射频(HFRF)发生器；以及具有至少一个处理器和存储器的控制器，由此所述至少一个处理器和所述存储器彼此通信地连接，所述至少一个处理器至少操作性地连接所述流量控制硬件、所述LFRF发生器和所述HFRF发生器，以及所述存储器存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于控制所述至少一个处理器，以便至少控制所述流量控制硬件、所述HFRF发生器和所述LFRF发生器以：在芯材上沉积一层或多层氧化硅以及沉积一层或多层掺杂剂氧化物以形成掺杂间隔物材料，所述掺杂剂氧化物选自氧化硼、氧化镓、氧化磷、氧化铝和氧化砷；以及以比所述掺杂间隔物材料的蚀刻速率快介于约5倍和约20倍之间的所述芯材的蚀刻速率，相对于所述掺杂间隔物材料选择性地蚀刻所述芯材以形成掩模；并且使用所述掩模蚀刻目标层。
[0014]另一方面涉及一种用于使衬底图案化的装置，所述装置包括：一个或多个处理室；通向所述一个或多个处理室内的一个或多个气体入口和相关联的流量控制硬件；低频射频(LFRF)发生器；高频射频(HFRF)发生器；以及具有至少一个处理器和存储器的控制器，由此所述至少一个处理器和所述存储器彼此通信地连接，所述至少一个处理器至少操作性地连接所述流量控制硬件、所述LFRF发生器和所述HFRF发生器，以及所述存储器存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于控制所述至少一个处理器，以便至少控制所述流量控制硬件、所述HFRF发生器和所述LFRF发生器以：通过以下方式在芯材上沉积掺杂间隔物材料：引入第一剂量的含硅前体持续不足以在所述衬底的表面达到饱和的时间；引入第二剂量的掺杂剂前体持续不足以在所述衬底的表面达到饱和的时间，以在所述衬底的所述表面上形成所述含硅前体和掺杂剂部分地饱和的表面；以及引入氧化剂以形成掺杂间隔物材料；以及以比所述掺杂间隔物材料的蚀刻速率快介于约5倍和约20倍之间的所述芯材的蚀刻速率，相对于所述掺杂间隔物材料选择性地蚀刻所述芯材以形成掩模；以及使用所述掩模蚀刻目标层。
[0015]具体而言，本专利技术的一些方面可以阐述如下：1.一种使用正性图案化将衬底图案化的方法，所述方法包括：(a)提供具有图案化芯材的所述衬底；(b)将掺杂间隔物保形地沉积在所述图案化芯材上；(c)相对于所述掺杂间隔物选择性蚀刻所述图案化芯材以形成掩模，其中所述图
案化芯材的蚀刻速率比所述掺杂间隔物的蚀刻速率快介于约5倍和约20倍之间；以及(d)使用所述掩模蚀刻目标层。2.根据条款1所述的方法，其中沉积所述掺杂间隔物包括沉积一层或多层氧化硅并沉积一层或多层掺杂剂氧化物，所述掺杂剂选自硼、镓、磷、铝和砷。3.根据条款1所述的方法，其中沉积所述掺杂间隔物包括：(i)将所述衬底暴露于第一剂量的含硅前体持续不足以在所述衬底的表面达到饱和的时间；(ii)将所述衬底暴露于第二剂量的掺杂剂前体持续不足以在所述衬底的表面达到饱和的时间，以在所述衬底的所述表面上形成所述含硅前体和掺杂剂部分地饱和的表面；以及(iii)将所述衬底暴露于氧化剂以形成保形掺杂的氧化硅材料。4.根据条款1所述的方法，其中所述掺杂间隔物具有在约1E20 at/cc和约2E22 at本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用正性图案化将衬底图案化的方法，所述方法包括：(a)提供具有图案化芯材的所述衬底；(b)将掺杂间隔物保形地沉积在所述图案化芯材上；(c)相对于所述掺杂间隔物选择性蚀刻所述图案化芯材以形成掩模，其中所述图案化芯材的蚀刻速率比所述掺杂间隔物的蚀刻速率快介于约5倍和约20倍之间；以及(d)使用所述掩模蚀刻目标层。2.根据权利要求1所述的方法，其中沉积所述掺杂间隔物包括沉积一层或多层氧化硅并沉积一层或多层掺杂剂氧化物，所述掺杂剂选自硼、镓、磷、铝和砷。3.根据权利要求1所述的方法，其中沉积所述掺杂间隔物包括：(i)将所述衬底暴露于第一剂量的含硅前体持续不足以在所述衬底的表面达到饱和的时间；(ii)将所述衬底暴露于第二剂量的掺杂剂前体持续不足以在所述衬底的表面达到饱和的时间，以在所述衬底的所述表面上形成所述含硅前体和掺杂剂部分地饱和的表面；以及(iii)将所述衬底暴露于氧化剂以形成保形掺杂的氧化硅材料。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述掺杂间隔物具有在约1E20at/cc和约2E22at/cc之间的掺杂剂密度。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述掺杂间隔物包括通过沉积一层或多层氧化锗而沉积的含锗材料，并且所述掺杂间隔物掺杂有磷或氩。6.根据权利要求2所述的方法，其还包括在沉积所述掺杂间隔物之后并且在选择性蚀刻所述图案化芯材之前，在小于约400℃的温度下使所述衬底退火。7.根据权利要求2所述的方法，其中所述掺杂剂是硼并且沉积所述一层或多层掺杂剂氧化物包括将所述衬底暴露于掺杂剂前体，所述掺杂剂前体选自TMB(硼酸三甲酯)、TEB(硼酸三乙酯)、B2H6(乙硼烷)、三甲基硼烷、三乙基硼烷及其组合。8.根据权利要求2所述的方法，其中所述掺杂剂是磷，并且沉积所述一层或多层掺杂剂氧化物包括将所述衬底暴露于掺杂剂前体，所述掺杂剂前体选自磷酸三乙酯(TEPO)(PO(OC2H5)3)；磷酸三甲酯(TMPO)(PO(OCH3)3)；亚磷酸三甲酯(TMPi)(P(OCH3)3)；三(二甲基氨基)膦(TDMAP)(((CH3)2N)3P)；三氯化磷(PCl3)；三甲基甲硅烷基膦(TMSP)(P(Si(CH3)3)3)；和三氯氧化磷(POCl3)。9.一种用于使衬底图案化的装置，所述装置包括：(e...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚卡尔，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：