[發明專利]在圖案化結構上的定向沉積

有效

• 申請號: 201611177683.3
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN107039264B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 亞歷山大·卡班斯凱;薩曼莎·坦;杰弗里·馬克斯;潘陽
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/308
• 分類號: H01L21/308
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 李獻忠;張靜

本發明涉及在圖案化結構上的定向沉積。本發明提供了通過在圖案化結構上執行高度非共形(定向)沉積來促進圖案化的方法和相關裝置。所述方法包括在圖案化結構(例如硬掩模)上沉積膜。沉積可以是襯底選擇性的，使得膜相對于下伏的待蝕刻的材料具有高的蝕刻選擇性，并且是圖案選擇性的，使得膜定向沉積以復制圖案化結構的圖案。在一些實施方式中，在與執行后續蝕刻的室相同的室中執行沉積。在一些實施方式中，沉積可在通過真空傳送室連接到蝕刻室的單獨室(例如，PECVD沉積室)中執行。沉積可在蝕刻工藝期間之前或在蝕刻工藝期間的選定的間隔期間執行。在一些實施方式中，沉積涉及沉積工藝和處理工藝的多個循環。

技術領域

本發明總體上涉及半導體領域，并且更具體地，涉及在圖案化結構上的定向沉積。

背景技術

在3D-NAND和DRAM的縮放中，高達64對的ONON/OPOP被用于通道孔。蝕刻這些高深寬比孔中的關鍵挑戰之一是蝕刻期間的掩模損失。典型的掩模選擇比在蝕刻選擇比的5-8倍的范圍內，這導致需要在0.5至2微米的范圍內的掩模高度，具體取決于孔的深度。較高的掩模增大了孔的深寬比，從而增大了蝕刻的難度。用于蝕刻這些高深寬比孔的逐漸增大的等離子體密度和離子能量降低了在蝕刻期間通過非選擇性沉積碳氟基化合物的聚合物來減慢掩模腐蝕的常規實踐的效率。

發明內容

本發明提供了用于在圖案化結構上定向沉積的方法和裝置。在一些實施方案中，所述方法涉及執行多循環定向沉積工藝以在圖案化結構上沉積掩模構建材料。每個循環可以包括(i)通過等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工藝在圖案化結構上沉積第一材料，以及(ii)等離子體處理第一材料以改善方向性。

根據多種實施方式，第一材料可以是基于硅的材料、基于碳的材料、基于硼的材料或其組合。在一些實施方式中，第一材料包括硅、碳、硼、磷、砷和硫中的兩種或更多種。在一些實施方式中，第一材料是含金屬材料。在一些實施方式中，等離子體處理包括將第一材料暴露于基于氮的等離子體、基于氧的等離子體、基于氫的等離子體、基于烴的等離子體、基于氬的等離子體、基于氦的等離子體、或其組合。

在一些實施方式中，該方法包括蝕刻由圖案化結構掩蔽的層。該圖案化結構可以包括具有特征頂部和特征側壁的凸起特征。在這樣的實施方式中，處理第一材料可以包括將第一材料從特征側壁重新沉積到特征頂部。

在一些實施方式中，每個循環包括使第一材料反應以形成第二材料。在一些實施方式中，每個循環包括改變第一材料的材料性質。例如，改變第一材料的材料性質可以包括等離子體處理、暴露于紫外線輻射、或熱退火中的一種或多種。

在一些實施方式中，通過PECVD工藝沉積包括將含硅前體、含碳前體、含硼前體或含金屬前體引入等離子體反應器中。在一些實施方式中，通過PECVD工藝沉積包括引入選自硅烷、鹵化硅烷、有機硅烷或氨基硅烷中的含硅前體。

在一些實施方式中，通過PECVD工藝沉積包括引入含硅前體，所述含硅前體選自甲基硅烷、乙基硅烷、異丙基硅烷、叔丁基硅烷、二甲基硅烷、二乙基硅烷、二叔丁基硅烷、烯丙基硅烷、仲丁基硅烷、叔己基硅烷(thexylsilane)、異戊基硅烷、叔丁基二硅烷、二叔丁基二硅烷、四氯硅烷、三氯硅烷、二氯硅烷、一氯硅烷、氯代烯丙基硅烷、氯甲基硅烷、二氯甲基硅烷、氯二甲基硅烷、氯乙基硅烷、叔丁基氯硅烷、二叔丁基氯硅烷、氯異丙基硅烷、氯仲丁基硅烷、叔丁基二甲基氯硅烷、叔己基二甲基氯硅烷，單氨基硅烷、二氨基硅烷、三氨基硅烷、四氨基硅烷、叔丁基氨基硅烷、甲基氨基硅烷、叔丁基硅烷胺、雙(叔丁基氨基)硅烷或甲硅烷基氨基甲酸叔丁酯(tert-butyl silylcarbamate)。