[發(fā)明專利]用于沉積磷摻雜的氮化硅膜的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201980081255.6
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN113166932A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡可嵩;R·豪萊德;M·W·蔣;韓新海;H·俞;D·帕德希
• 申請（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類號: C23C16/34
• 分類號: C23C16/34;C23C16/505;C23C16/04;C23C16/455
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖;張鑫

提供用于沉積硬掩模材料和膜的方法，并且更具體地，提供用于沉積磷摻雜的氮化硅膜的方法。在處理腔室中在基板上沉積材料的方法，包括：在等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PE?CVD)工藝期間，在RF功率的存在下將基板暴露于沉積氣體以在基板上沉積磷摻雜的氮化硅膜。沉積氣體含有一種或多種硅前驅(qū)物、一種或多種氮前驅(qū)物、一種或多種磷前驅(qū)物、以及一種或多種載氣。磷摻雜的氮化硅膜的磷濃度在約0.1原子百分比(原子％)至約10原子％的范圍內(nèi)。

背景技術(shù)

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容的實施例總體上涉及沉積工藝，并且具體而言，涉及用于沉積氮化硅膜的氣相沉積工藝。

相關(guān)技術(shù)說明

集成電路已經(jīng)發(fā)展成為復(fù)雜元件，所述復(fù)雜元件能夠在單個芯片上包括數(shù)百萬個晶體管、電容器和電阻器。芯片設(shè)計的發(fā)展持續(xù)要求更快的電路系統(tǒng)和更大的電路密度。對具有更大電路密度的更快電路系統(tǒng)的需求對用于制造這種集成電路的材料提出了相應(yīng)的需求。特別地，隨著集成電路部件的尺寸減小到亞微米尺度，現(xiàn)在期望使用低電阻率的導(dǎo)電材料以及低介電常數(shù)的絕緣材料以從這樣的部件獲得適合的電性能。

對更大的集成電路密度的需求也對在集成電路部件的制造中使用的工藝序列提出了要求。例如，在使用常規(guī)光刻技術(shù)的工藝序列中，在設(shè)置在基板上的材料層的堆疊之上形成能量敏感的抗蝕劑層。將能量敏感抗蝕劑層暴露于圖案的影像，以形成光刻膠掩模。此后，使用蝕刻工藝將掩模圖案轉(zhuǎn)移到堆疊的材料層中的一個或多個材料層。在蝕刻工藝中使用的化學(xué)蝕刻劑被選擇為對堆疊的材料層的蝕刻選擇性大于對能量敏感抗蝕劑的掩模的蝕刻選擇性。即，化學(xué)蝕刻劑以比能量敏感抗蝕劑快得多的速率蝕刻材料堆疊的一個或多個層。高于對抗蝕劑的對堆疊的一個或多個材料層的蝕刻選擇性防止能量敏感抗蝕劑在完成圖案轉(zhuǎn)移之前被消耗掉。因此，高度選擇性的蝕刻劑增強了精確的圖案轉(zhuǎn)移。

隨著圖案尺寸減小，能量敏感的抗蝕劑的厚度必須相應(yīng)地減小，以便控制圖案的分辨率。由于化學(xué)蝕刻劑的侵蝕，這樣的薄抗蝕劑層可能不足以在圖案轉(zhuǎn)移步驟期間遮蔽下方的材料層。通常在能量敏感抗蝕劑層與下面的材料層之間使用稱作硬掩模的中間層以促進圖案轉(zhuǎn)移，這是因為硬掩模對化學(xué)蝕刻劑有更大的抵抗力。期望有薄的硬掩模，所述硬掩模具有高蝕刻選擇性并且易于在蝕刻工藝完成之后移除。隨著臨界尺寸減小，當(dāng)前的硬掩模材料欠缺相對于下面的材料的期望的蝕刻選擇性，并且通常難以移除。

因此，需要用于沉積硬掩模材料和膜的改進方法。

發(fā)明內(nèi)容

實施例提供用于沉積硬掩模材料和膜的方法，并且更具體地，提供用于沉積磷摻雜的氮化硅膜的方法。一個或多個實施例中，在處理腔室中在基板上沉積材料的方法包括：在等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PE-CVD)工藝期間，在RF功率的存在下將基板暴露于沉積氣體以在基板上沉積磷摻雜的氮化硅膜。沉積氣體含有一種或多種硅前驅(qū)物、一種或多種氮前驅(qū)物、一種或多種磷前驅(qū)物、以及一種或多種載氣。磷摻雜的氮化硅膜的磷濃度在約0.1原子百分比(原子％)至約10原子％的范圍內(nèi)。

在一些實施例中，一種在處理腔室中在基板上沉積材料的方法包括：在PE-CVD工藝期間，將基板暴露于沉積氣體，同時在基板上沉積磷摻雜的氮化硅膜。沉積氣體含有一種或多種硅前驅(qū)物、一種或多種氮前驅(qū)物、一種或多種磷前驅(qū)物、以及一種或多種載氣。磷摻雜的氮化硅膜的磷濃度在約0.5原子％至約8原子％的范圍內(nèi)。

在其他實施例中，一種在處理腔室中在基板上沉積材料的方法包括：在PE-CVD工藝期間，將基板暴露于沉積氣體以在基板上沉積磷摻雜的氮化硅膜，其中沉積氣體含有一種或多種硅前驅(qū)物、一種或多種氮前驅(qū)物、一種或多種磷前驅(qū)物、以及一種或多種載氣，并且磷摻雜的氮化硅膜的磷濃度在約0.1原子％至約10原子％的范圍內(nèi)。所述方法還包括：停止PE-CVD工藝，隨后在氮等離子體工藝期間將基板暴露于氮等離子體以使磷摻雜的氮化硅膜致密化，以及停止氮等離子體工藝。所述方法進一步包括：順序地重復(fù)PE-CVD工藝和氮等離子體工藝的循環(huán)。

附圖說明