[發明專利]用于半導體圖案化應用的摻雜ALD膜

有效

• 申請號: 201710636255.0
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107680903B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 尚卡爾·斯瓦米納坦;理查德·菲利普斯;阿德里安·拉瓦伊
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/033
• 分類號: H01L21/033
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 李獻忠;張靜

本發明涉及用于半導體圖案化應用的摻雜ALD膜。本文描述了使用正性圖案化方案將襯底圖案化的方法和裝置。方法包括接收具有圖案化芯材的襯底，在圖案化芯材上保形沉積摻雜間隔物材料，相對于摻雜間隔物材料選擇性地蝕刻芯材以形成間隔物掩模，并且使用間隔物掩模蝕刻襯底上的目標層。可以使用硼、鎵、磷、砷、鋁和鉿中的任何一種對間隔物材料進行摻雜。實施方式適用于在多個圖案化應用中的應用。

技術領域

本發明總體上涉及半導體加工領域，更具體地涉及用于半導體圖案化應用的摻雜ALD膜。

背景技術

先進集成電路的制造通常涉及大批量半導體制造中的小特征的圖案化。多重圖案化技術可以使得基于諸如193nm浸沒式光刻之類的光刻技術進行特征尺寸縮放。自對準雙重圖案化是多重圖案化技術的一個示例。

發明內容

本發明提供了處理半導體襯底的方法和裝置。一個方面涉及一種使用正性圖案化將襯底圖案化的方法，該方法包括：提供具有圖案化芯材的所述襯底；將摻雜間隔物保形地沉積在所述芯材上；相對于所述間隔物選擇性蝕刻所述芯材以形成掩模，其中所述芯材的蝕刻速率比所述摻雜間隔物的蝕刻速率快介于約5倍和約20倍之間；以及使用所述掩模蝕刻目標層。

沉積所述摻雜間隔物可以包括沉積一層或多層氧化硅并沉積一層或多層摻雜劑氧化物，所述摻雜劑是硼、鎵、磷、鋁和砷中的任何一種。在一些實施方式中，在沉積所述摻雜間隔物之后并且在選擇性蝕刻所述芯材之前，在小于約400℃的溫度下使所述襯底退火。

沉積所述摻雜間隔物可以包括：將所述襯底暴露于第一劑量的含硅前體持續不足以在所述襯底的表面達到飽和的時間；將所述襯底暴露于第二劑量的摻雜劑前體持續不足以在所述襯底的表面達到飽和的時間，以在所述襯底的所述表面上形成所述含硅前體和所述摻雜劑的部分地飽和的表面；以及將所述襯底暴露于氧化劑以形成保形摻雜的氧化硅材料。在一些實施方式中，所述氧化劑選自氧、二氧化碳、水、一氧化二氮及其組合中的任何一種。將所述襯底暴露于所述氧化劑可以包括使選自氬氣、氮氣和氦氣的惰性氣體流動。在一些實施方式中，在執行(i)和(ii)之間清掃容納所述襯底的處理室。在一些實施方式中，將所述襯底暴露于所述氧化劑包括引入所述氧化劑并點燃等離子體。

可以通過將所述襯底暴露于碳氟化合物氣體并點燃等離子體來蝕刻所述芯材。所述碳氟化合物氣體可以是CF₄、CHF₃、CH₂F₂和CH₃F中的任一種。

在一些實施方式中，所形成的所述掩模具有小于約50nm的間距。

所述摻雜間隔物可以在約50℃和約200℃之間的襯底溫度下沉積。

在一些實施方式中，所述摻雜間隔物包括通過沉積一層或多層氧化鍺而沉積的含鍺材料，并且所述摻雜間隔物摻雜有磷或氬。

所述摻雜間隔物可以沉積到介于和之間的厚度。在一些實施方式中，所述芯材包含碳。

所述摻雜間隔物可以具有在約1E20at/cc和約2E22at/cc之間的摻雜劑密度。

所述摻雜劑可以是硼，并且沉積所述一層或多層摻雜劑氧化物可以包括將所述襯底暴露于摻雜劑前體，所述摻雜劑前體例如是TMB(硼酸三甲酯)、TEB(硼酸三乙酯)、B₂H₆(乙硼烷)、三甲基硼烷、三乙基硼烷及其組合中的任何一種。