在升起特征上沉积高度共形无定形碳膜的方法技术

本发明专利技术涉及在升起特征上沉积高度共形无定形碳膜的方法。该用于形成半导体器件的方法包括：在处理室中的衬底保持器上设置衬底，其中所述衬底包含具有顶表面及侧表面的升起特征；使处理气体流入所述处理室，其中所述处理气体包含碳氢化合物气体，包含氧的气体，以及可选的氩或氦。该方法还包括在所述处理室中保持处理气体压力为至少1Torr；利用微波等离子体源来利用所述处理气体形成等离子体；并且将所述衬底暴露至等离子体，以在所述升起特征的表面上沉积共形无定形碳膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于制造半导体器件的方法，具体涉及用于。
技术介绍
在半导体制造中需要新的方法用于在高级器件上的升起特征上低温沉积共形无定形碳膜。用于沉积碳膜的现有方法包括等离子体增强的化学汽相沉积(PECVD)，其存在于升起特征上出现非共形沉积的问题，其中碳膜优选地沉积在升起特征的顶部以及升起特征之间的场区域中，而在升起特征的侧壁上碳膜的沉积很少
技术实现思路
·本专利技术的实施例提供了处理方法，用于在衬底的升起特征上沉积高度共形无定形碳膜。在一个示例中，共形碳膜可被图案化，并被用作硬掩膜以在下层材料层或衬底中蚀刻特征。根据本专利技术的一个实施例，该方法包括在处理室中的衬底保持器上设置衬底，其中所述衬底包含具有顶表面及侧表面的升起特征；使处理气体流入所述处理室，其中所述处理气体包含碳氢化合物气体，包含氧的气体，以及可选的氩或氦；在所述处理室中保持处理气体压力为至少ITorr ;利用微波等离子体源来利用所述处理气体形成等离子体。该方法还包括将所述衬底暴露至等离子体，以在所述升起特征的表面上沉积共形无定形碳膜，其中，在所述顶表面上的所述共形无定形碳膜的厚度与在所述侧壁表面上的所述共形无定形碳膜的厚度之比(d(顶部)/d(侧壁))小于2。根据本专利技术的另一个实施例，该方法包括在处理室中的衬底保持器上设置衬底，其中所述衬底包含具有顶表面及侧表面的升起特征；使处理气体流入所述处理室，其中所述处理气体包含含氧气体以及可选的氩或氦的持续气流，以及碳氢化合物气体的脉冲气流；在所述处理室中保持处理气体压力为至少ITorr ;利用包含面对所述衬底的径向线槽天线(RLSA)的微波等离子体源来利用所述处理气体形成等离子体，其中，所述碳氢化合物气体包括未因等离子体激发而破裂的碳-碳三化学键；并且将所述衬底暴露至等离子体，以在所述升起特征的表面上沉积共形无定形碳膜，其中，在所述顶表面上的所述共形无定形碳膜的厚度与在所述侧壁表面上的所述共形无定形碳膜的厚度之比(d(顶部)/d(侧壁))小于2。附图说明图1A-1C示意性地示出了根据本专利技术的实施例，在衬底上的升起特征上沉积共形无定形碳膜，随后形成图案化碳硬掩膜；图2示出了根据本专利技术的实施例，在衬底的升起特征上沉积共形无定形碳膜的方法的流程图3A及图3B示出了根据本专利技术的实施例，用于在衬底的升起特征上沉积共形碳膜的气体流动示意图；图4示出了作为O2气流的函数的碳膜的共形性；图5是根据本专利技术的一个实施例的等离子体处理系统的示意图，其包含径向线槽天线(RLSA)等离子体源，用于在衬底上沉积共形无定形碳膜；图6示出了图5中的等离子体处理系统的气体供应单元的平面图；而图7示出了图5中的等离子体处理系统的天线部分的部分剖视图。具体实施方式 参考附图来描述本专利技术的实施例，其中示出了本专利技术的示例性实施例。后续的描述并不意在限制本专利技术的范围，可应用性或构造。相反，后续对数个示例性实施例的描述将为本领域的技术人员提供用于应用本专利技术的示例性实施例的描述。应当注意，本专利技术的实施例可以不同形式实现，而不脱离所附权利要求中界定的本专利技术的精神及范围。本专利技术的实施例涉及用于在衬底的升起特征上沉积共形无定形碳膜的处理方法。用于将无定形碳膜沉积在升起特征上的常规等离子体沉积法(例如，PECVD)存在非共形沉积特性的问题。非共形沉积导致在升起特征的顶表面上以及升起特征之间的表面上优选地沉积视线(line-of-sight)碳,而在升起特征的侧壁上沉积的碳较少。图1A-1C示意性地示出了根据本专利技术的实施例在衬底的升起特征上沉积共形无定形碳膜，并随后形成图案化碳硬掩膜，而图2示出了根据本专利技术的实施例将共形无定形碳膜沉积在衬底的升起特征上的方法的流程图200。在202中，在处理室的衬底保持器上设置结构100，其包括具有场表面107以及升起特征106的衬底104，升起特征106具有顶表面105以及侧表面103。根据本专利技术的一个实施例，处理室可以是包含图5所示径向线槽天线(RLSA)等离子体源的等离子体处理系统的一部分。衬底104例如可以包含硅(Si)。升起特征106例如可包含Si，并可利用本领域公知的各种平版印刷术以及蚀刻方法来形成。根据一些示例，升起特征106可具有例如小于lOOnm，小于50nm，小于30nm，或小于20nm的宽度。在一些示例中，升起特征可具有例如大于0. 5,大于I,大于2,大于3,大于5,或大于10的纵横比(高度/宽度)。在204中，使包含碳氢化合物气体、含氧气体以及可选氩或氦的处理气体流入处理室。碳氢化合物气体具有通式CxHy,并且可包括C4H4, C4H6, C6H6，，或其组合。根据一个实施例，碳氢化合物气体可包括包含碳-碳三键(C = C)的分子，例如C4H6 (I-丁炔或2-丁炔)。在一些实施例中，碳-碳三化学键未因等离子体激发而被破坏，因此被认为增大了在无定形碳膜中各向同性沉积的程度。含氧气体可包含02，1120，或02及1120两者。在一个示例中，处理气体可包含C4H6气体，O2，以及可选的氩或氦，或由其构成。在一些示例中，氩或氦气的流率可介于结构100标准立方厘米每分钟(sccm)与500sccm之间，500sccm与IOOOsccm之间，IOOOsccm 与 2000sccm 之间，2000sccm 与 3000sccm之间，3000sccm 与 4000sccm之间，或大于4000sccm。在一些示例中，碳氢化合物气体的流率可介于IOsccm与200sccm之间，例如介于40sccm与60sccm之间,60sccm与80sccm之间,80sccm与IOOsccm之间，或大于IOOsccmo在一些示例中，含氧气体的流率可介于IOsccm与IOOsccm之间,例如介于IOsccm与40sccm之间或40sccm与IOOsccm之间。在206中，在处理室中保持至少ITon■的处理气体压力。本专利技术已经发现使用大于300mTorr的处理气体压力，例如至少ITorr可防止在侧表面103的底部附近的无定形碳膜中形成裂缝，由此改进在侧表面103上的膜沉积速率。此外，在包含碳-碳三键的碳氢化合物气体的情况下(例如，C4H6)，预测将含氧气体增加至处理气体可通过处理室中的等离子体增加烃基的形成。认为在处理室中增加烃基的形成可增加膜沉积处理的各向同性特性，由此增加沉积的无定形碳膜的共形性。处理室中的处理气体压力可由连接至排放管路及真空泵的压力控制器阀精确地控制。在一些示例中，处理气体压力可介于ITorr与IOTorr之间，介于ITorr与5Torr之间，介于2Torr与4Torr之间，介于ITorr与2Torr之间，介于2Torr与3Torr之间，介于3Torr与4Torr之间，介于4Torr与5Torr之间，或大于5Torr。在208中，利用微波等离子体源，利用处理室中的处理气体形成等离子体。等离子体源可包括位于处理室中的RLSA等离子体源，并能够产生介于1000W与5000W之间的微波能量,例如介于1000W与2000W之间，介于2000W与3000W之间，介于3000W与4000W之间，或介于4000W与5000W之间。 在210中，衬底104及升起特征106被暴露至等离子体，以在升起特征106的表面上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成半导体器件的方法，包括：在处理室中的衬底保持器上设置衬底，其中所述衬底包含具有顶表面及侧表面的升起特征；使处理气体流入所述处理室，其中所述处理气体包含碳氢化合物气体，包含氧的气体，以及可选的氩或氦；在所述处理室中保持处理气体压力为至少1Torr；利用微波等离子体源来利用所述处理气体形成等离子体；并且将所述衬底暴露至等离子体，以在所述升起特征的表面上沉积共形无定形碳膜，其中，在所述顶表面上的所述共形无定形碳膜的厚度与在所述侧壁表面上的所述共形无定形碳膜的厚度之比(d(顶部)/d(侧壁))小于2。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高羽博之，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：