半导体集成膜的沉积制造技术

本文公开的实施方式包括使用干法沉积工艺沉积金属氧光刻胶的方法。在一个实施方式中，所述方法包括：用包括第一金属前驱物蒸气和第一氧化剂蒸气的第一气相工艺在所述基板上形成第一金属氧膜；和用包括第二金属前驱物蒸气和第二氧化剂蒸气的第二气相工艺在所述第一金属氧膜之上形成第二金属氧膜。第一金属氧膜之上形成第二金属氧膜。第一金属氧膜之上形成第二金属氧膜。

【技术实现步骤摘要】
半导体集成膜的沉积

技术介绍

[0001]1)领域
[0002]本公开内容的多个实施方式涉及半导体处理领域，并且尤其涉及使用气相工艺将光刻胶层沉积到基板上的方法。
[0003]2)相关技术描述
[0004]数十年来，在半导体行业中已经使用了平板印刷术来在微电子装置中形成2D和3D图案。平板印刷处理涉及膜(光刻胶)的旋涂沉积、通过能量源(曝光)用选定图案对膜的辐照以及通过溶解在溶剂中对膜的经曝光(正色调)或未曝光(负色调)区域的去除(蚀刻)。将进行烘烤以去除余留的溶剂。
[0005]光刻胶应为辐射敏感材料，并且一经辐照，膜的曝光部分中发生化学转变，这使经曝光区域与未曝光区域之间的溶解度能够发生变化。利用该溶解度变化，光刻胶的经曝光区域或未曝光区域得以去除(蚀刻)。此时使光刻胶显影，并且可通过蚀刻来将图案转印到下面的薄膜或基板。在图案转印之后，去除残余的光刻胶，并且重复这个工艺多次就能提供用于微电子装置中的2D和3D结构。
[0006]若干性质在平板印刷处理中是重要的。这些重要性质包括敏感性(sensitivity)、分辨率、较低线边缘粗糙度(lower line
‑
edge roughness,LER)、耐蚀刻性和形成更薄层的能力。敏感性越高，改变所沉积膜的溶解度所需的能量越低。这使平板印刷处理的效率能够变得更高。分辨率和LER决定了通过平板印刷处理可实现多窄的特征。进行图案转印以形成深结构需要耐蚀刻性更高的材料。耐蚀刻性更高的材料还可实现更薄的膜。更薄的膜提高了平板印刷处理的效率。r/>
技术实现思路

[0007]本文公开的多个实施方式包括用气相工艺形成金属氧(metal oxo)光刻胶的方法。在一个实施方式中，一种在基板之上形成光刻胶层的方法包括：用包括第一金属前驱物蒸气和第一氧化剂蒸气的第一气相工艺在所述基板上形成第一金属氧膜；并且用包括第二金属前驱物蒸气和第二氧化剂蒸气的第二气相工艺在所述第一金属氧膜之上形成第二金属氧膜。
[0008]在另外的实施方式中，一种在真空腔室中在基板之上形成光刻胶层的方法包括：将金属前驱物蒸气提供到所述真空腔室中，其中所述金属前驱物具有通式MR
x
L
y
，其中M是金属，R是离去基团，L是配体，x在0与6之间，并且y在0与6之间。所述方法可进一步包括：将氧化剂蒸气提供到所述真空腔室中，其中在所述金属前驱物蒸气与所述氧化剂蒸气之间的反应导致在所述基板的表面上所述光刻胶层的形成，并且其中所述光刻胶层是含金属氧材料。
[0009]在另外的实施方式中，一种在真空腔室中在基板之上形成光刻胶层的方法包括：发起沉积循环。在一个实施方式中，所述沉积循环包括：将金属前驱物蒸气提供到所述真空腔室中，其中所述金属前驱物具有通式MR
x
L
y
，其中M是金属，R是离去基团，L是配体，x在0与6
之间，并且y在0与6之间。在一个实施方式中，所述金属前驱物蒸气吸附到在所述基板之上的表面。所述沉积循环可进一步包括：净化所述真空腔室，并且将氧化剂蒸气提供到所述真空腔室中，其中在吸附到在所述基板之上的所述表面的所述金属前驱物与所述氧化剂蒸气之间的反应导致在所述基板的所述表面之上的所述光刻胶层的形成。在一个实施方式中，所述光刻胶层是含金属氧材料。在一个实施方式中，所述沉积循环可进一步包括：净化所述真空腔室。
附图说明
[0010]图1是根据本公开内容的实施方式的用于在气相沉积工艺中形成金属氧膜的金属前驱物的合成(synthesis)的化学式。
[0011]图2是示出根据本公开内容的实施方式的用于使用化学气相沉积(CVD)工艺在基板上形成光刻胶的工艺的流程图。
[0012]图3是示出根据本公开内容的另外的实施方式的用于使用原子层沉积(ALD)工艺在基板上形成光刻胶的工艺的流程图。
[0013]图4是根据本公开内容的实施方式的在基板之上的金属氧光刻胶的截面图。
[0014]图5是示出根据本公开内容的实施方式的用于形成具有贯穿光刻胶厚度的不均匀的组成物的光刻胶的工艺的流程图。
[0015]图6A是根据本公开内容的实施方式的在基板之上的金属氧光刻胶的截面图，其中金属氧光刻胶包括具有不同的材料组成物的第一层和第二层。
[0016]图6B是根据本公开内容的实施方式的在基板之上的金属氧光刻胶的截面图，其中金属氧光刻胶包括提供贯穿金属氧光刻胶厚度的组成梯度的多个层。
[0017]图7是根据本公开内容的实施方式的可用于实施图2、图3或图5中的工艺的处理工具的截面图。
[0018]图8示出了根据本公开内容的实施方式的示例性计算机系统的框图。
具体实施方式
[0019]本文描述了使用气相工艺在基板上沉积光刻胶的方法。在以下描述中，阐述了许多具体细节，诸如化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)工艺以及用于沉积光刻胶的材料方案，以便提供对本公开内容的实施方式的透彻理解。对于本领域技术人员将显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实践本公开内容的实施方式。在其他情况下，并未详细地描述公知的方面(诸如集成电路制造)，以免不必要地模糊本公开内容的实施方式。此外，需要理解的是，附图中示出的各种实施方式是说明性表示，并且不一定按比例绘制。
[0020]作为背景的是，用于极紫外(EUV)光刻的光刻胶系统的效率低。也就是说，用于EUV光刻的现有光刻胶材料系统要求高剂量，以便提供允许使光刻胶材料显影的所需的溶解度转换(solubility switch)。由于对EUV辐射的增加的敏感性，已经提出有机
‑
无机杂化(hybrid)材料(例如，金属氧材料系统)作为用于EUV光刻的材料系统。这样的材料系统典型地包括金属(例如，Sn、Hf、Zr等)、氧和碳。金属氧分子有时可称为纳米颗粒。金属氧基有机
‑
无机杂化材料也已经被证明提供了较低LER和较高分辨率，这两者是形成窄特征所需的特性。
[0021]当前使用湿法工艺将金属氧材料系统设置在基板之上。金属氧材料系统溶解在溶剂中并使用湿法化学沉积工艺(诸如旋涂工艺)被分配在基板(例如，晶片)之上。光刻胶的湿法化学沉积有若干缺点。湿法化学沉积的一个不利方面是产生大量湿法副产物。湿法副产物是不期望的，并且半导体行业正积极地致力于尽可能减少湿法副产物。另外，湿法化学沉积可导致不均匀问题。例如，旋涂沉积(spin
‑
on deposition)可提供具有不均匀厚度或金属氧分子的不均匀分布的光刻胶层。另外，已经证明，金属氧光刻胶材料系统在曝光之后会厚度减薄，这在平板印刷处理中是麻烦的。此外，在旋涂工艺中，在光刻胶中的金属的百分比是固定的，并且不易调整。
[0022]因此，本公开内容的多个实施方式提供了用于提供金属氧光刻胶层的真空沉积工艺。该真空沉积工艺解决了湿法沉积工艺的上述缺点。特别地，真空沉积工艺提供以下优点：1)消除湿法副产物的产生；2)提供高度均匀的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在基板之上形成光刻胶层的方法，包括：用包括第一金属前驱物蒸气和第一氧化剂蒸气的第一气相工艺在所述基板上形成第一金属氧膜；和用包括第二金属前驱物蒸气和第二氧化剂蒸气的第二气相工艺在所述第一金属氧膜之上形成第二金属氧膜。2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一金属氧膜的材料组成物与所述第二金属氧膜的材料组成物不同。3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一金属氧膜的厚度是约5nm或更小。4.如权利要求3所述的方法，其中所述第一金属前驱物蒸气与所述第二金属前驱物蒸气不同，并且/或者所述第一氧化剂蒸气与所述第二氧化剂蒸气不同。5.如权利要求1所述的方法，其中所述第一气相工艺和所述第二气相工艺是化学气相沉积(CVD)工艺、等离子体增强CVD(PE
‑
CVD)工艺、原子层沉积(ALD)工艺或等离子体增强ALD(PE
‑
ALD)工艺。6.如权利要求1所述的方法，其中所述第一金属氧膜的敏感性小于所述第二金属氧膜的敏感性。7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一金属氧膜的粘附强度大于所述第二金属氧膜的粘附强度。8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述第二金属氧膜之上形成多个附加金属氧膜，其中所述第一金属氧膜、所述第二金属氧膜和所述多个附加金属氧膜提供组成梯度。9.一种在真空腔室中在基板之上形成光刻胶层的方法，包括：将金属前驱物蒸气提供到所述真空腔室中，其中所述金属前驱物具有通式MR
x
L
y
，其中M是金属，R是离去基团，L是配体，x在0与6之间，并且y在0与6之间；和将氧化剂蒸气提供到所述真空腔室中，其中在所述金属前驱物蒸气与所述氧化剂蒸气之间的反应导致在所述基板的表面上所述光刻胶层的形成，其中所述光刻胶层是含金属氧材料。10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：在将金属前驱物蒸气提供到所述真空腔室中和将氧化剂蒸气提供到所述真空腔室中之一或两者期间，在所述真空腔室中撞击等离子体。11.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉克马尔，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：