[發(fā)明專利]低壓下的高密度、模量和硬度的非晶碳膜

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202080061227.0
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN114342043A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬修·斯科特·韋默;拉格什·普頓科維拉卡姆;戈登·亞歷克斯·麥克唐納德;張紹清;李石柯;薛君;薩曼塔·S·H·坦;趙熙祝;瑪麗·安妮·馬努姆皮爾;埃里克·A·赫德森;許金瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/033;H01L21/311;H01J37/32;C23C16/26;C23C16/46;C23C16/505
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所 31263
• 代理人: 李獻忠;張華

本文提供了用于使用雙頻射頻部件在低壓室中的襯底上沉積可灰化硬掩模(AHM)的方法和相關(guān)裝置。低壓等離子體增強化學(xué)氣相沉積可用于增加AHM的蝕刻選擇性，從而使得能使用薄的AHM以用于半導(dǎo)體處理操作。

通過引用并入

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背景技術(shù)

在半導(dǎo)體處理中，包括在存儲器和邏輯器件制造中，非晶碳膜可用作硬掩模和蝕刻停止層。這些膜也稱為可灰化硬掩模(AHM)，因為其可通過灰化技術(shù)移除。隨著光刻中的深寬比增加，AHM需要更高的蝕刻選擇性。目前的使用等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)而形成高選擇性AHM的方法造成具有高應(yīng)力的AHM，從而限制AHM作為硬掩模的用途。因此，需要產(chǎn)生具有高蝕刻選擇性但低應(yīng)力的AHM。

在此包含的背景和上下文的描述僅針對整體呈現(xiàn)公開內(nèi)容的上下文的目的而提供。本公開內(nèi)容的許多呈現(xiàn)發(fā)明人的成果，且單純由于如此成果在背景技術(shù)部分中描述或在本文其他位置呈現(xiàn)為上下文并不表示將認為是現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

在此公開的用于在低壓環(huán)境中沉積可灰化硬掩模(AHM)的方法和系統(tǒng)。在本文的實施方案的一些方面中，提供了一種方法，所述方法包含：將在室內(nèi)的半導(dǎo)體襯底暴露于處理氣體，所述處理氣體包含烴前體氣體和氦氣且基本上沒有任何其他的惰性氣體；并且通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)處理將可灰化硬掩模(AHM)膜沉積在所述襯底上，其中所述PECVD處理包含：將所述室的壓強維持在低于500毫托；將通過包含高頻(HF)分量和低頻(LF)分量的雙射頻(RF)等離子體源所產(chǎn)生的等離子體點燃。在一些實施方案中，所述室壓強介于約3和30毫托之間。在一些實施方案中，所述HF功率至少約50W。在一些實施方案中，所述HF功率介于約50W和700W之間。在一些實施方案中，所述HF功率具有介于約2MHz和約100MHz之間的頻率。在一些實施方案中，所述HF功率具有約60MHz的頻率。

在一些實施方案中，所述LF功率具有介于約100kHz和約2.4MHz之間的頻率。在一些實施方案中，所述LF功率具有約400kHz的頻率。在一些實施方案中，所述LF功率低于4000W。在一些實施方案中，所述LF功率是0W。在一些實施方案中，所述LF功率介于50和500W之間。在一些實施方案中，所述LF功率介于50和250W之間。在一些實施方案中，所述LF功率介于250和500W之間。在一些實施方案中，所述HF功率介于約50和150W之間，并且所述LF功率介于約50和500W之間。在一些實施方案中，在所述PECVD處理期間直流偏壓被施加至其上安置有所述半導(dǎo)體襯底的靜電卡盤，并且所述直流偏壓的電位介于100V至10000V之間。在一些實施方案中，所述直流偏壓具有介于約10％和約90％之間的工作周期，以及介于約100Hz和10kHz之間的重復(fù)率。

在一些實施方案中，所述AHM膜的沉積率為至少在一些實施方案中，所述室包含靜電卡盤，所述半導(dǎo)體襯底于所述PECVD處理期間安置在所述靜電卡盤上，并且所述靜電卡盤的溫度介于-20℃和175℃之間。在一些實施方案中，所述靜電卡盤溫度介于80℃和125℃之間。在一些實施方案中，其還包含以至少500℃的溫度將所述AHM膜退火。在一些實施方案中，所述烴前體氣體包含化合物，其具有至多約50g/mol的分子量。在一些實施方案中，所述烴前體氣體包含具有至少0.5的C:H比率的化合物。在一些實施方案中，所述烴前體氣體包含乙炔(C₂H₂)。在一些實施方案中，所述AHM膜的模量至少為約120GPa。在一些實施方案中，所述AHM膜的硬度至少為約12GPa。在一些實施方案中，所述AHM膜的sp³含量至少為約67％。在一些實施方案中，所述AHM膜的密度至少為約1.8g/cm³。在一些實施方案中，所述AHM膜的厚度至少為約0.1μm。