[發(fā)明專利]PECVD含鎢硬掩模膜及制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780006715.X
• 申請(qǐng)日: 2017-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN108463870B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·S·羅伊;P·曼納;程睿;A·B·瑪里克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02;H01L21/285;H01L21/205;H05H1/46;H01J37/32
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 汪駿飛;侯穎媖

描述了形成鎢膜的方法，包含以下步驟：在氧化物表面上形成硼籽晶層、在硼籽晶層上的任選的鎢起始層以及在硼籽晶層或鎢起始層上的含鎢膜。還描述了包含氧化物表面上的硼籽晶層以及任選的鎢起始層和含鎢膜的膜堆疊。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體上涉及硬掩模膜和沉積硬掩模膜的方法。具體地，本公開涉及含鎢的硬掩模膜及其沉積工藝。

背景技術(shù)

隨著器件圖案的特征尺寸變小，特征的臨界尺寸(CD)要求對(duì)穩(wěn)定和可重復(fù)的器件性能而言變成更重要的標(biāo)準(zhǔn)。可允許的跨基板的CD變化也隨著特征CD的縮放而縮放。由于橫向尺寸比垂直尺寸縮放得快(因?yàn)橹T如器件電容的問(wèn)題)，高深寬比(HAR)現(xiàn)在在產(chǎn)業(yè)中是普遍的。當(dāng)這種要求的深寬比和CD控制與高蝕刻選擇性、側(cè)壁平滑度和高工具生產(chǎn)量的要求相結(jié)合時(shí)，用于任何硬件配置的工藝窗口可變得非常小。在許多情況中，只有當(dāng)將多種工藝氣體結(jié)合到與極端的硬件設(shè)置(諸如非常高的RF偏壓功率)組合的復(fù)合蝕刻劑氣體混合物中時(shí)，才能發(fā)現(xiàn)小的工藝窗口，以實(shí)現(xiàn)在側(cè)壁鈍化、蝕刻率和掩模選擇性之間的脆弱平衡。然而，這種小的工藝窗口通常遭受性能限制，這些性能限制不能用已知手段調(diào)整出蝕刻工藝。

制造技術(shù)現(xiàn)在通常采用包括硬掩模的掩模堆疊。可在高深寬比特征的蝕刻中采用硬掩模。硬掩模的使用可允許傳統(tǒng)光阻材料不能承受的更深的特征。

碳化鎢(WC)膜已經(jīng)實(shí)驗(yàn)顯示為具有作為硬掩模的高蝕刻選擇性。通常，WC膜通過(guò)物理氣相沉積(PVD)而制造。這些PVD膜通常非常粗糙且具有高的擁有成本(COO)。

基于等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)的WC膜的制造通常涉及使用氫、烴源、氬、氦和鎢前驅(qū)物。六氟化鎢(WF₆)是一種有前途的鎢前驅(qū)物，因?yàn)榈统杀尽怏w本質(zhì)和用于大規(guī)模生產(chǎn)的可擴(kuò)展性。然而，由于在工藝中存在類似HF和CF的氟基副產(chǎn)物，在前驅(qū)物中氟的存在實(shí)質(zhì)地降低了對(duì)底層的粘附性。這些副產(chǎn)物導(dǎo)致膜甚至在中性大氣(如，在N₂中550℃下30分鐘)的隨后的熱應(yīng)力下分層。另外，非晶碳中的金屬的存在導(dǎo)致顆粒和粗糙的表面形態(tài)。

因此，在本領(lǐng)域中存在有用于沉積具有較低的表面粗糙度的含鎢硬掩模膜的具成本效益的方法的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例針對(duì)形成含鎢膜的方法。方法包含提供具有氧化物表面的基板。硼籽晶層形成在氧化物表面上。鎢起始層形成在硼籽晶層上。含鎢膜形成在鎢起始層上。

本公開的額外的實(shí)施例針對(duì)形成含鎢膜的方法。方法包含提供具有氧化硅表面的硅基板。硼籽晶層通過(guò)第一PECVD工藝而形成在氧化硅表面上。硼籽晶層具有在約至約的范圍中的厚度。PECVD工藝包含將氧化硅表面暴露于包含B₂H₆、H₂和Ar的第一反應(yīng)氣體。PECVD工藝包括以約13.56MHz的頻率、在約300W至約700W的范圍中的功率及在約2Torr至約10Torr的范圍中的壓力所產(chǎn)生的RF等離子體。任選的鎢起始層通過(guò)第二PECVD工藝而形成在硼籽晶層上。鎢起始層具有在約/至約/的范圍中的厚度。第二PECVD工藝包含將硼籽晶層暴露于包含WF₆、H₂和Ar的第二反應(yīng)氣體。PECVD工藝包括以約13.56MHz的頻率、在約300W至約700W的范圍中的功率及在約2至約10Torr的范圍中的壓力而產(chǎn)生的RF等離子體。碳化鎢膜通過(guò)第三PECVD工藝而形成在硼籽晶層或鎢起始層上。碳化鎢膜具有大于約/的厚度。第三PECVD工藝包含用RF等離子體將鎢起始層暴露于包含WF₆、H₂和C₃H₆的第三反應(yīng)氣體，RF等離子體以約13.56MHz的頻率、在約300W到約700W的范圍中的功率及在約2至約10Torr的范圍中的壓力而產(chǎn)生。