CN113755825A - 材料沉积系统以及相关方法和微电子装置 - Google Patents

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Abstract

本专利申请涉及材料沉积系统，以及相关方法和微电子装置。一种材料沉积系统包括前体源以及与所述前体源选择性流体连通的化学气相沉积设备。所述前体源经配置以含有呈液态和固态中的一或多者的至少一种含金属前体材料。所述化学气相沉积设备包括壳体结构、分配歧管和衬底固持器。所述壳体结构经配置和定位以接收包括所述至少一种含金属前体材料的至少一个馈送流体流。所述分配歧管在所述壳体结构内，且与信号发生器电连通。所述衬底固持器在所述壳体结构内，与分配组件间隔开，且与额外信号发生器电连通。还描述了一种微电子装置和形成微电子装置的方法。

Description

材料沉积系统以及相关方法和微电子装置
优先权声明
本申请要求2020年6月3日申请的第16/891,687号美国专利申请“材料沉积系统以及相关方法和微电子装置(Material Deposition Systems,and Related Methods andMicroelectronic Devices)”的申请日的权益。
技术领域
在各种实施例中，本公开大体上涉及微电子装置设计和制造领域。更具体地说，本公开涉及材料沉积系统，且涉及相关方法和微电子装置。
背景技术
微电子装置设计者通常希望通过减小个别特征的尺寸和通过减小相邻特征之间的分离距离来增大微电子装置内的特征的集成度或密度。另外，微电子装置设计者通常希望设计不仅紧凑而且提供性能优势以及简化设计的架构。
用于实现增大的集成密度的一个方法涉及通过增大个别特征的高宽比(即，竖直高度与水平宽度或直径的比)和邻近特征的接近度来减小个别特征的横向占据面积。令人遗憾的是，用以形成相对较高的高宽比特征的常规方法和系统需要常规硬掩模材料的相对较厚沉积以在完成蚀刻动作的过程中保留所述常规硬掩模材料，这可负面影响蚀刻速率(例如，在结构底部处)且限制可实行的特征高度。另外，促进相对减小的厚度的常规硬掩模材料可能难以形成和/或处理(例如，需要复杂和成本高的处理方法)。
因此，需要新的方法和系统以用于形成微电子装置，例如包含高的高宽比特征的微电子装置，以及需要使用所述方法和系统形成的新微电子装置。
发明内容
在一些实施例中，一种材料沉积系统包括前体源以及与所述前体源选择性流体连通的化学气相沉积设备。所述前体源经配置以含有呈液态和固态中的一或多者的至少一种含金属前体材料。所述化学气相沉积设备包括壳体结构、分配歧管和衬底固持器。所述壳体结构经配置和定位以接收包括所述至少一种含金属前体材料的至少一个馈送流体流。所述分配歧管在所述壳体结构内，且与信号发生器电连通。所述衬底固持器在所述壳体结构内，与分配组件间隔开，且与额外信号发生器电连通。
在额外实施例中，一种形成微电子装置的方法包括将馈送流体流引导到含有基底结构的化学气相沉积设备中。所述馈送流体流包括呈液态和固态中的一或多者的至少一种含金属前体材料。使用所述至少一个馈送流体流在所述化学气相沉积设备内形成等离子体。使用所述等离子体在所述基底结构上形成含金属材料。
在另外的实施例中，一种微电子装置包括微电子装置结构，所述微电子装置结构包括通过等离子体增强式化学气相沉积形成的覆于基底结构上的含金属材料。所述含金属材料包括所述基底结构上的M1Cx、M1M2Cx、M1Bx、M1M2Bx、M1BxCy和M1M2BxCy中的一或多者，其中M1和M2是分别选自Ta、Hf、Zn、V、Ir、Zr、W、Nb和Sc的金属。
而在其它实施例中，一种形成微电子装置的方法包括通过等离子体增强式化学沉积在基底结构上形成含金属材料。所述含金属材料包括碳和硼中的一或多者；以及钽、铪、锌、钒、铱、锆、钨、铌和钪中的一或多者。将所述含金属材料用作硬掩模对所述基底结构进行蚀刻。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的材料沉积系统的简化示意图。
图2是根据本公开的实施例的使用图1中展示的材料沉积系统形成的微电子装置结构的简化部分横截面图。
具体实施方式
以下描述提供具体细节，例如材料成分和处理条件(例如，温度、压力、流率等)以便提供对本公开的实施例的透彻描述。然而，所属领域的普通技术人员应理解，可在不一定使用这些具体细节的情况下实践本公开的实施例。实际上，可结合行业中使用的常规系统和方法来实践本公开的实施例。另外，下文仅详细地描述理解本公开的实施例所必要的那些过程部件和动作。所属领域的普通技术人员应理解，本文固有地公开一些过程部件(例如，管线、线过滤器、阀、温度检测器、流检测器、压力检测器等)，且添加各种常规过程部件和动作将与本公开一致。此外，下文提供的说明不形成用于制造微电子装置的完整过程流。下文所描述的结构并不形成完整的微电子装置。用以根据所述结构形成完整微电子装置的额外动作可通过常规制造技术来执行。
本文中呈现的图仅出于说明性目的，且并不意图为任何特定材料、部件、结构、装置或系统的实际视图。预期图中所描绘的形状将因例如制造技术和/或公差而有变化。因此，本文中所描述的实施例不应被理解为限于如所说明的特定形状或区域，而是应包含例如由制造引起的形状偏差。举例来说，说明或描述为盒形的区域可能具有粗略和/或非线性特征，且说明或描述为圆形的区域可能包含一些粗略和/或线性特征。此外，所说明的锐角可能被圆化，且反之亦然。因此，图中所说明的区域在本质上是示意性的，且其形状并不意图说明区域的精确形状且不限制本发明权利要求的范围。各图未必按比例绘制。另外，图之间的共同元件可保持相同数字标号。
如本文所使用，术语“衬底”意指且包含其上形成额外材料的基底材料或构造。所述衬底可以是半导体衬底、支撑结构上的基底半导体层、金属电极，或其上形成一或多个层、结构或区域的半导体衬底。所述衬底可以是常规硅衬底，或包括一层半导电材料的其它块状衬底。如本文所使用，术语“块状衬底”不仅意指且包含硅晶片，还意指且包含绝缘体上硅(SOI)衬底(如蓝宝石上硅(SOS)衬底和玻璃上硅(SOG)衬底)、基底半导体基础上的硅外延层和其它半导体或光电材料，如硅锗、锗、砷化镓、氮化镓和磷化铟。所述衬底可经掺杂或未经掺杂。借助于非限制性实例，衬底可包括以下中的至少一种：硅、二氧化硅、具有原生氧化物的硅、氮化硅、含碳氮化硅、玻璃、半导体、金属氧化物、金属、氮化钛、含碳氮化钛、钽、氮化钽、含碳氮化钽、铌、氮化铌、含碳氮化铌、钼、氮化钼、含碳氮化钼、钨、氮化钨、含碳氮化钨、铜、钴、镍、铁、铝和贵金属。
如本文中所使用，“存储器装置”意指且包含呈现但不限于存储器功能的微电子装置。
如本文所使用，术语“经配置”是指以预定方式促进至少一个结构和至少一个设备中的一或多者的操作的所述结构和所述设备中的一或多者的大小、形状、材料成分、取向和布置。
如本文中所使用，术语“竖直”、“纵向”、“水平”和“横向”是关于结构的主平面且未必由地球重力场限定。“水平”或“横向”方向是基本上平行于结构的主平面的方向，而“竖直”或“纵向”方向是基本上垂直于所述结构的主平面的方向。结构的主平面由与结构的其它表面相比具有相对大面积的结构表面限定。
如本文所使用，空间相对术语，例如“底下”、“下”、“下部”、“底部”“上方”、“上”、“顶部”、“前”、“后”、“左”、“右”等，可为了易于描述而用于描述图中所说明的一个元件或特征与其它(多个)元件或(多个)特征的关系。除非另外指定，否则除图中所描绘的取向之外，空间相对术语意图涵盖材料的不同取向。举例来说，如果图中的材料倒置，则被描述为在其它元件或特征“下”或“底下”或“下面”或“底部”的元件将取向为所述其它元件或特征“上方”或“顶部”。因此，术语“下”可取决于使用术语的上下文而涵盖上方和下方两种取向，这对于所属领域的普通技术人员来说将是显而易见的。材料可能以其它方式取向(例如旋转90度、倒置、翻转)，且本文中所用的空间相对描述词相应地进行解释。
除非上下文另作明确指示，否则如本文所使用，单数形式“一”和“所述”还意图包含复数形式。
如本文中所使用，“和/或”包含相关联的所列项目中的一或多者的任何组合和所有组合。
如本文中所使用，关于给定参数、性质或条件的术语“基本上”意指并包含所属领域的普通技术人员将理解的给定参数、性质或条件符合变异度(例如在可接受公差内)的程度。举例来说，取决于基本上符合的特定参数、性质或条件，所述参数、性质或条件可符合至少90.0％，符合至少95.0％，符合至少99.0％，符合至少99.9％，或甚至符合100.0％。
如本文中所使用，关于特定参数的数值的“约”或“大约”包含所述数值和所属领域的普通技术人员将理解的处于所述特定参数的可接受公差内的数值变异度。举例来说，关于数值的“约”或“大约”可包含额外数值，所述额外数值处于所述数值的90.0％到110.0％范围内，例如处于所述数值的95.0％到105.0％范围内，处于所述数值的97.5％到102.5％范围内，处于所述数值的99.0％到101.0％范围内，处于所述数值的99.5％到100.5％范围内，或处于所述数值的99.9％到100.1％范围内。
现将参考图1描述本公开的实施例，此图示意性地说明材料沉积系统100(例如，等离子体增强式化学气相沉积(PECVD)系统)。材料沉积系统100可用于通过PECVD产生包含含金属材料(例如，含金属碳材料、含金属硼材料、含金属硼-碳材料)的微电子装置结构，如下文进一步详细描述。如图1中所展示，材料沉积系统100可包含至少一个前体源102，以及与前体源102选择性(即，受操作者或系统控制)流体连通的至少一个PECVD设备104。材料沉积系统100可进一步包含与前体源102和PECVD设备104中的一或多者操作性地相关联的额外设备，如下文进一步详细描述。
前体源102包括至少一个设备(例如，密闭容器(containment vessel))，其经配置和操作以容纳(例如，存储)和/或产生至少一种前体材料，所述至少一种前体材料将由PECVD设备104用以产生含金属材料(例如，含金属碳材料、含金属硼材料、含金属硼-碳材料)。举例来说，产生的含金属材料可用作硬掩模材料以形成微电子装置，如下文进一步详细描述。在一些实施例中，前体源102的前体材料包括至少一种含金属前体材料，例如含钽(Ta)前体材料、含铪(Hf)前体材料、含锌(Zn)前体材料、含钒(V)前体材料、含铱(Ir)前体材料、含锆(Zr)前体材料、含钨(W)前体材料、含铌(Nb)前体材料和含钪(Sc)前体材料中的一或多者。
前体源102可经配置和操作以含有至少一种液体前体材料(例如，至少一种液体含金属前体材料)和至少一种可流动固体前体材料(例如，至少一种可流动固体含金属前体材料)中的一或多者。在一些实施例中，前体源102经配置和操作以含有一或多种液体含金属前体材料。在另外的实施例中，前体源102经配置和操作以含有一或多种可流动固体含金属前体材料。
作为非限制性实例，前体源102可包括经配置和操作以保持液体材料的存储容器，所述液体材料包括液体含Ta前体材料、液体含Hf前体材料、液体含Zn前体材料、液体含V前体材料、液体含Ir前体材料、液体含Zr前体材料、液体含W前体材料、液体含Nb前体材料和液体含Sc前体材料中的一或多者。举例来说，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持液体含Ta前体材料，包含液态的乙醇钽(V)(Ta(OC2H5)5，熔点(mp)＝21℃)、三(二乙基氨基)(叔丁基亚氨基)钽(V)((CH3)3CNTa(N(C2H5)2)3)、三(乙基甲基氨基)(叔丁基亚氨基)钽(V)(C13H33N4Ta)、五氟化钽(TaF5，mp＝96.8℃)、五氯化钽(TaCl5，mp＝216℃)和五(二甲氨基)钽(V)(Ta(N(CH3)2)5，mp＝100℃)中的一或多者。作为另一实例，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持液体含Hf前体材料，包含液态的叔丁醇铪(IV)(Hf[OC(CH3)3]4)、四(二乙基氨基)铪(IV)([(CH2CH3)2N]4Hf)、四(乙基甲基氨基)铪(IV)([(CH3)(C2H5)N]4Hf)、双(三甲基硅烷基)氨基氯化铪(IV)([[(CH3)3Si]2N]2HfCl2，mp＝44℃)和二甲基双(环戊二烯基)铪(IV)((C5H5)2Hf(CH3)2，mp＝118℃)中的一或多者。作为另一实例，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持液体含Zn前体材料，包含液态的二乙基锌((C2H5)2Zn)和双(五氟苯基)锌((C6F5)2Zn，mp＝105℃)中的一或多者。作为另一实例，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以液体含V前体材料，包含液态的三异丙醇氧钒(V)(OV(OCH(CH3)2)3)、五氟化钒(VF5，mp＝19.5℃)、四氯化钒(VCl4，mp＝-20.5℃)和双(环戊二烯基)钒(II)(V(C5H5)2，mp＝167℃)中的一或多者。作为另一实例，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持液体含Zr前体材料，包含液态的四(乙基甲基氨基)锆(IV)(Zr(NCH3C2H5)4)、双(环戊二烯基)二氢化锆(IV)(C10H12Zr，mp＝300℃)、二甲基双(五甲基环戊二烯基)锆(IV)(C22H36Zr，mp＝206℃)和四(二甲基氨基)锆(IV)([(C2H5)2N]4Zr,mp＝60℃)中的一或多者。作为另一实例，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持液体含W前体材料，包含液态的双(叔丁基亚氨基)双(二甲氨基)钨(VI)(((CH3)3CN)2W(N(CH3)2)2)、四羰基(1,5-环辛二烯)钨(0)(C12H12O4W，mp＝158℃)和六羰基钨(0)(W(CO)6,mp＝150℃)中的一或多者。作为另一实例，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持液体含Nb前体材料，包含液态的三(二乙基氨基)(叔丁基亚氨基)铌(Nb-TBTDEN)、tBuN═Nb(NEt2)3、tBuN═Nb(NMeEt)3、tamylN＝Nb(OtBu)3、乙醇铌(V)(Nb(OCH2CH3)5,mp＝6℃)、五氟化铌(NbF5，mp＝73℃)、五氯化铌(NbCl5，mp＝205℃)和乙醇铌(V)(Nb(OCH2CH3)5,mp＝6℃)中的一或多者。作为另一实例，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持液体含Sc前体材料，包含液态的Sc(thd)3(thd＝2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)((C5H5)3Sc，mp＝240℃)、Sc(MeCp)2(Me2pz)(MeCp＝甲基环戊二烯基,Me2pz＝3,5-二甲基吡唑酯)和三(N,N-二异丙基乙酰氨基)钪中的一或多者。
作为另一非限制性实例，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持包括一或多种含金属前体材料的固体颗粒的粉末，例如固体含Ta前体材料、固体含Hf前体材料、固体含Zn前体材料、固体含V前体材料、固体含Ir前体材料、固体含Zr前体材料、固体含W前体材料、固体含Nb前体材料和固体含Sc前体材料中的一或多者的颗粒。举例来说，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持含Ta前体材料，包含TaF5、TaCl5和(Ta(N(CH3)2)5中的一或多者的固体颗粒。作为另一实例，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持含Hf前体材料，包含[[(CH3)3Si]2N]2HfCl2和(C5H5)2Hf(CH3)2中的一或多者的固体颗粒。作为另一实例，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持含Zn前体材料，包含(C6F5)2Zn的固体颗粒。作为另一实例，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持含V前体材料，包含V(C5H5)2的固体颗粒。作为另一实例，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持含Zr前体材料，包含C10H12Zr、C22H36Zr和[(C2H5)2N]4Zr中的一或多者的固体颗粒。作为另一实例，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持含W前体材料，包含C12H12O4W和W(CO)6中的一或多者的固体颗粒。作为另一实例，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持含Nb前体材料，包含NbF5和NbCl5中的一或多者的固体颗粒。作为另一实例，前体源102可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持含Sc前体材料，包含Sc(thd)3、(C5H5)3Sc、Sc(MeCp)2(Me2pz)和三(N,N-二异丙基乙酰氨基)钪中的一或多者的固体颗粒。
材料沉积系统100可包含单个(即，仅一个)前体源102，或可包含多个(即，多于一个)前体源102。如果材料沉积系统100包含多个前体源102，则前体源102可彼此基本类似(例如，可展现基本类似的部件、部件大小、部件形状、部件材料成分、部件材料分布、部件位置、部件取向)且可在基本类似的条件(例如，基本类似的温度、压力、流率)下操作，或前体源102中的至少一个前体源可与前体源102中的至少一个其它前体源不同(例如，展现不同部件、不同部件大小、不同部件形状、不同部件材料成分、不同部件材料分布、不同部件位置、不同部件取向)和/或可在与前体源102中的至少一个其它前体源不同的条件(例如，不同温度、不同压力、不同流率等)下操作。举例来说，材料沉积系统100可包含至少两(2)个前体源102，其中前体源102中的一者经配置以含有第一含金属前体材料(例如，第一液体含金属前体材料、第一可流动固体含金属前体材料)，且前体源102中的另一者经配置以含有第二不同的含金属前体材料(例如，第二液体含金属前体材料、第二可流动固体含金属前体材料)。在一些实施例中，两个或更多个前体源102彼此并联地提供于材料沉积系统100内。在额外实施例中，两个或更多个前体源102彼此串联地提供于材料沉积系统100内。
继续参考图1，材料沉积系统100可任选地进一步包含与前体源102操作性地相关联的至少一个加热设备106。若存在，加热设备106可包括经配置和操作以加热前体源102的至少一部分的至少一个设备(例如，以下一或多者：热交换器，例如套管式(tube-in-tube)热交换器和/或壳管式(shell-and-tube)热交换器；燃烧加热器；核加热器；超声处理加热器；电阻加热器；电感加热器；电磁加热器，例如红外加热器和/或微波加热器)。加热设备106可用以加热前体源102的前体材料或将其维持在所要温度，例如促进前体材料的流动性的温度。在一些实施例中，例如其中前体源102的前体材料包括液体前体材料和固体(例如，粉末化)前体材料的一些实施例中，加热设备106包含于材料沉积系统100中且经配置和定位以加热前体源102。在一些此类实施例中，起于前体源102和PECVD设备104且在其间延伸的线(例如，管路、管)经热隔离以维持从前体源102引导到PECVD设备104的至少一个馈送流体流的所要温度。在额外实施例中，例如其中前体源102的前体材料不需要补充加热的一些实施例中，从材料沉积系统100省去加热设备106。
仍参考图1，材料沉积系统100可进一步包含与前体源102选择性流体连通的至少一个载气源108。载气源108可包括经配置和操作以保持(例如，容纳、存储)一定体积的载气的至少一个设备(例如，至少一个压力容器)。载气可例如包括至少一种惰性气体(例如至少一种稀有气体)，例如氦(He)气、氖(Ne)气和氩(Ar)气中的一或多者。载气源108的载气可用作悬浮介质以用于前体源102内所含的一或多种前体材料(例如，液体含金属前体材料、固体含金属前体材料)，如下文进一步详细描述。
若存在，载气源108可与前体源102以一定方式操作性地相关联，从而促进来自载气源108的载气与来自前体源102的前体材料在PECVD设备104的上游、其处和/或其内的相互作用(例如，混合)。作为非限制性实例，可在前体源102的上游提供载气源108且使所述载气源与所述前体源选择性流体连通，使得来自载气源108的载气可在前体源102内和/或下游与前体源102的前体材料混合。在一些实施例中，载气源108经配置和定位以使得离开载气源108的载气在前体源102内与前体源102的前体材料混合。举例来说，载气可被递送到前体源102的至少一个内室内且与其中的前体材料混合。在额外实施例中，载气源108和前体源102各自以流体方式耦合到在前体源102的下游且在PECVD设备104的上游的任选混合设备110。来自载气源108的载气和来自前体源102的前体材料可各自被馈送(例如，流动、泵送)到混合设备110中，其中所述载气和前体材料可在PECVD设备104之前组合。在一些实施例中，混合设备110经配置和操作以形成气态混合物，其包含分散和夹带在惰性气体内的前体材料的离散部分(例如，离散液滴、离散固体颗粒)。举例来说，混合设备110可包括包含雾化喷嘴的注入器设备。
继续参考图1，材料沉积系统100可进一步包含在前体源102的下游且在PECVD设备104的上游的至少一个电离装置112。若存在，电离装置112可经配置和操作以使来自前体源102的前体材料暴露于电离场，从而以有助于或促进PECVD设备104内所要材料形成反应(例如，碳化物形成反应、硼化物形成反应)的方式对前体进行改性(例如，电离、反应)。电离装置112的配置和参数可根据对一或多种前体材料的所要影响而定制。作为非限制性实例，电离装置112可使用激光能量源，所述激光能量源输出经选择以使前体材料的一或多种含金属前体的特定化学键断裂的预定波长的电磁能。作为另一非限制性实例，电离装置112可使用微波能量源，所述微波能量源以预定方式促进前体材料的一或多种含金属前体的电离。在额外实施例中，从材料沉积系统100省去电离装置112(例如，不存在)。
继续参考图1，PECVD设备104位于前体源102的下游。PECVD设备104包含壳体结构114，以及壳体结构114内的至少一个分配组件116(例如，分配歧管、喷头组件)和至少一个衬底固持器118中的每一者。分配组件116和衬底固持器118可在壳体结构114内彼此间隔开(例如，分离、远离)。PECVD设备104可进一步包含额外特征(例如，额外结构、额外装置)，如下文进一步详细描述。
PECVD设备104的壳体结构114呈现至少一个入口和至少出口，所述入口经配置以和定位以接收包括来自前体源102的前体材料(以及任选地，来自载气源108的载气)的至少一个馈送(例如，流入)流体流，所述出口经定位以引导包括来自PECVD设备104的反应副产物和未反应材料的至少一个排放(例如，流出)流体流。壳体结构114可至少部分地限定PECVD设备104的至少一个内室120。内室120可包围且保持PECVD设备104的分配组件116和衬底固持器118。壳体结构114可进一步包含一或多个可密封结构，其促进对内室120的接近以准许内室120中结构(例如，衬底)的插入和移除。借助于非限制性实例，如图1中所展示，壳体结构114可展现可移除且可密封盖122。壳体结构114可由与PECVD设备104的操作条件(例如，温度、压力、材料暴露、所产生的电场、所产生的磁场)相容的任何材料(例如，金属、合金、玻璃、聚合物、陶瓷、复合物、其组合)形成且包含所述材料。在一些实施例中，壳体结构114由不锈钢形成且包含不锈钢。
分配组件116经配置和定位以将包含来自前体源102的前体材料和/或由所述前体材料形成的衍生物(例如，离子)(以及任选地，来自载气源108的载气)的一或多个馈送流体流引导到PECVD设备104的内室120中。另外，分配组件116可经配置以在对其施加电压后产生辉光放电，所述辉光放电可用以从馈送流体流的组分产生等离子体。分配组件116可例如充当PECVD设备104的电极(例如，阴极)。如图1中所展示，分配组件116可电连接到材料沉积系统100的至少一个信号发生器124。信号发生器124可包含至少一个电源(例如，可变直流电(DC)电源、可变射频(RF)电源)。信号发生器124还可包含额外部件，例如至少一个波形调制器，其具有经配置以用于调制输出信号的波形、频率和振幅的电路系统。
衬底固持器118经配置和定位以在其上或上方支撑和暂时保持至少一个衬底126。如图1中所展示，衬底固持器118可安装在与电机组件130操作性地相关联的至少一个杆结构128上。杆结构128和电机组件130可经配置和操作以在相对较低位置(例如，为了装载和卸载衬底126)与相对较高位置(例如，为了处理衬底126)之间调整衬底固持器118(以及因此其上的衬底126)的位置。另外，衬底固持器118可电连接到材料沉积系统100的至少一个额外信号发生器132。额外信号发生器132可包含至少一个额外电源(例如，DC电源、RF电源、交流电(AC)电源)。额外信号发生器132还可包含额外部件，例如至少一个波形调制器，其具有经配置以用于调制输出信号的波形、频率和振幅的电路系统。衬底固持器118可经配置以在对其施加电压后产生辉光放电，所述辉光放电可用以从接收到PECVD设备104的内室120中的馈送流体流产生等离子体。衬底固持器118可例如充当PECVD设备104的额外电极(例如，阳极)。
任选地，PECVD设备104可进一步包含定位在PECVD设备104的内室120内的分配组件116与衬底固持器118之间的至少一个线圈结构134。线圈结构134可经配置和操作以辅助产生等离子体和/或将等离子体维持在分配组件116与衬底126之间。如下文进一步详细描述，线圈结构134可经配置和操作以将能量以电感方式耦合到内室120内产生的等离子体中，从而在所述等离子体中诱发电磁流。所述电磁流可通过欧姆加热(Ohmic heating)来加热等离子体，以使等离子体维持在稳定状态。电磁流还可促成相对更密集的等离子体，这可促进或增强递送到PECVD设备104中的馈送流体流的材料的电离。如图1中所展示，若存在，线圈结构134可电连接到材料沉积系统100的至少一个另外的信号发生器136。另外的信号发生器136可包含至少一个额外电源(例如，RF电源、DC电源)。另外的信号发生器136还可包含额外部件，例如阻抗匹配网络。线圈结构134可充当变压器的第一绕组。在额外实施例中，从PECVD设备104省去线圈结构134(例如，不存在)。
继续参考图1，材料沉积系统100可任选地进一步包含与PECVD设备104操作性地相关联的至少一个额外加热设备137。若存在，额外加热设备137可包括经配置和操作以加热PECVD设备104的至少一部分(例如，衬底固持器118的至少一部分、壳体结构114的至少一部分)的至少一个设备(例如，以下一或多者：热交换器，例如套管式热交换器和/或壳管式热交换器；燃烧加热器；核加热器；超声处理加热器；电阻加热器；电感加热器；电磁加热器，例如红外加热器和/或微波加热器)。额外加热设备137可用以加热或将PECVD设备104的一或多个部分维持在所要温度，例如促进通过PECVD使用来自前体源102的前体材料和/或前体材料的衍生物(例如，离子)形成至少一种含金属材料(例如，至少一种含金属碳材料、至少一种含金属硼材料、至少一种含金属硼-碳材料)的温度。在一些实施例中，额外加热设备137经配置和定位以促进PECVD设备104内室120内的温度大于或等于约200℃，例如大于或等于约300℃、大于或等于约400℃或大于或等于约450℃。在额外实施例中，例如其中前体源102的前体材料不需要补充加热以通过PECVD形成所要含金属材料的一些实施例中，从材料沉积系统100省去额外加热设备137。
仍参考图1，任选地，材料沉积系统100可进一步包含与PECVD设备104选择性流体连通的至少一个室清洁材料源138。若存在，室清洁材料源138可经配置和操作以容纳至少一种室清洁材料(例如，至少一种气态室清洁材料)，其可用以清洁PECVD设备104的内室120(例如，从中移除不合需要的材料)。来自室清洁材料源138的室清洁材料可例如被递送到PECVD设备104中，且接着从所述PECVD设备移除以在将包含来自前体源102的前体材料和/或由前体材料形成的衍生物(例如，离子)(以及任选地，来自载气源108的惰性气体)的一或多个馈送流体流递送到PECVD设备104的内室120中之前和/或之后清洁PECVD设备104的内室120。在一些实施例中，室清洁材料源138经配置和操作以含有一或多种气态室清洁材料。作为非限制性实例，室清洁材料源138可包括存储容器，所述存储容器经配置和操作以保持包括分子氟(F2)、三氟化氮(NF3)和氟化硫(SF)的气态材料。
如果材料沉积系统100包含室清洁材料源138，则材料沉积系统100可任选地进一步包含在室清洁材料源138下游且在PECVD设备104上游的至少一个额外电离装置140。若存在，额外电离装置140经配置和操作以将来自室清洁材料源138的室清洁材料暴露于电离场以在递送到PECVD设备104之前对其组分进行改性(例如，电离、反应)。额外电离装置140(若存在)的配置和参数可根据对来自室清洁材料源138的室清洁材料的所要影响而定制。作为非限制性实例，额外电离装置140可使用激光能量源，所述激光能量源输出经选择以使室清洁材料的一或多种组分(例如，分子、化合物)的特定化学键断裂的预定波长的电磁能。作为另一非限制性实例，额外电离装置140可使用微波能量源，所述微波能量源促进室清洁材料的组分中的一或多者的改性。作为另一非限制性实例，额外电离装置140可使用紫外线(UV)频谱或另一频谱内的电磁能来对室清洁材料的组分中的一或多者改性。可例如使用一或多个缝隙平面天线(slot plane antennae)朝向室清洁材料辐射电磁能。额外电离装置140(若存在)的配置和操作可根据内室120内要移除的材料的材料成分而定制。举例来说，可定制额外电离装置140(若存在)的配置和操作以促进从室清洁材料形成能够从内室120内的表面蚀刻材料和/或使材料挥发的化学物质(例如，反应片段、离子、配体)。
若存在，额外电离装置140可与电离装置112分离且分散。举例来说，额外电离装置140可能未经配置和定位以接收且作用于来自前体源102的前体材料，且电离装置112可能未经配置和定位以接收且作用于来自室清洁材料源138的室清洁材料。如图1中所展示，在一些实施例中，电离装置112和额外电离装置140各自定位于PECVD设备104的盖122上或上方。额外电离装置140可例如在PECVD设备104的盖122上与电离装置112间隔开。在额外实施例中，将电离装置112(若存在)和额外电离装置140(若存在)中的一或多者相对于PECVD设备104和/或彼此提供于不同位置处，例如不在PECVD设备104的盖122上或上方的位置。在另外的实施例中，从材料沉积系统100省去额外电离装置140(例如，不存在)。
继续参考图1，任选地，材料沉积系统100可进一步包含与PECVD设备104的壳体结构114的至少一个出口操作性地相关联的至少一个真空设备142。若存在，真空设备142可经配置和操作以帮助控制PECVD设备104的内室120内的压力以及从PECVD设备104的内室120移除反应副产物和/或未反应材料(例如，未反应的前体材料、未反应的室清洁材料、其未反应的衍生物)。真空设备142可经配置和操作以对PECVD设备104的内室120施加负压。在额外实施例中，从材料沉积系统100省去真空设备142(例如，不存在)。
仍参考图1，材料沉积系统100可进一步包含在PECVD设备104下游(例如，在真空设备142的下游)的至少一个流动路径切换装置144(例如，至少一个流动路径切换阀、至少一个旁通阀)。流动路径切换装置144可经配置以和定位以将离开PECVD设备104的流出流体流中的一或多者沿着流动路径切换装置144下游的不同流动路径分流到一或多个额外设备。借助于非限制性实例，如图1中所展示，流动路径切换装置144可经配置和定位以可切换地将离开PECVD设备104的至少一个流出流体流沿着流动路径切换装置144下游的第一流动路径引导到室清洁材料源138或沿着流动路径切换装置144下游的第二流动路径引导到流出流体处理设备146。举例来说，流动路径切换装置144可经配置和操作以将PECVD设备104的清洁操作期间产生的室清洁副产物和未反应的室清洁材料引导到室清洁材料源138(和/或到与室清洁材料和/或室清洁过程副产物的取回和/或处理相关联的另一设备)，以及将PECVD设备104的材料沉积(例如，PECVD)操作期间产生的反应副产物和未反应前体引导到流出流体处理设备146。
仍参考图1，流出流体处理设备146可位于PECVD设备104下游(例如，流动路径切换装置144的下游)。流出流体处理设备146可经配置和操作以处理(例如，洗涤)离开PECVD设备104的流出流体(例如，废气)以从中至少部分地移除一或多种材料(例如，反应副产物、未反应前体、毒性材料、危险材料、污染物)。在一些实施例中，流出流体处理设备146经配置和定位以从离开PECVD设备104的至少一个流出流体流移除(例如，截留、洗涤)未反应的含金属前体和/或其它所要材料。举例来说，流出流体处理设备146可包括前体截留设备和洗涤器设备中的一或多者(例如，湿法洗涤器设备、干法洗涤器设备)。在额外实施例中，从材料沉积系统100省去流出流体处理设备146(例如，不存在)。
因此，根据本公开的实施例，一种材料沉积系统包括前体源以及与所述前体源选择性流体连通的化学气相沉积设备。所述前体源经配置以含有呈液态和固态中的一或多者的至少一种含金属前体材料。所述化学气相沉积设备包括壳体结构、分配歧管和衬底固持器。所述壳体结构经配置和定位以接收包括所述至少一种含金属前体材料的至少一个馈送流体流。所述分配歧管在所述壳体结构内，且与信号发生器电连通。所述衬底固持器在所述壳体结构内，与分配组件间隔开，且与额外信号发生器电连通。
在材料沉积系统100的使用和操作期间，衬底126可被递送到PECVD设备104中。可通过任何所要方式将衬底126提供到PECVD设备104的内室120中。在一些实施例中，一或多个常规机器人技术设备(例如，机器人臂、机器人)用以将衬底126递送到PECVD设备104中。
在将衬底126递送到PECVD设备104中之后，可通过壳体结构114中的一或多个入口(例如，在壳体结构114的可密封盖122中)将一或多个馈送流体流148引入到PECVD设备104的内室120中。馈送流体流148可包含来自所述前体源102的一或多种前体材料和/或其衍生物(例如，使用电离装置112从前体材料产生的离子)。任选地，馈送流体流148还可包含一或多种额外材料(例如，用于含金属前体材料的载气)。所接收馈送流体流148的材料可使内室120稳定在PECVD设备的所要操作压力，例如在从约1毫托(mTorr)到约50mTorr范围内(例如，在从约1mTorr到约25、从约5mTorr到约20mTorr或从约10mTorr到约20mTorr范围内)的操作压力。材料沉积系统100的真空设备142(若存在)可用以通过控制来自PECVD设备104的内室120的一或多个流出流体流150穿过壳体结构114中的一或多个出口的流动来帮助维持内室120内的所要操作压力。
接下来，信号发生器中的一或多者(例如，信号发生器124、额外信号发生器132和另外的信号发生器136中的一或多者)可将电压施加于PECVD设备104的一或多个部件(例如，分配组件116、衬底固持器118和线圈结构134中的一或多者)以在PECVD设备104的内室120内从馈送流体流148的材料(例如，含金属前体材料、其衍生物、惰性气体)产生等离子体。在一些实施例中，将能量从信号发生器124引导到分配组件116且将额外能量从额外信号发生器132引导到衬底固持器118以在PECVD设备104的内室120内产生等离子体。在其中PECVD设备104包含线圈结构134的一些实施例中，可将另外的能量从另外的信号发生器136引导到线圈结构134以帮助产生、维持等离子体和/或为等离子体供能。
当来自馈送流体流148的材料穿行通过等离子体且朝向衬底126时，所述材料的至少一些中性单元(例如，原子、分子)和/或由所述材料形成的离子(例如，含金属离子、含碳离子、含硼离子)可与彼此、等离子体的材料(例如，离子)和/或递送到PECVD设备104中的额外材料(例如，额外含金属前体材料)反应，之后到达衬底126。在另外的实施例中，材料的中性单元(例如，原子、分子)和/或由所述材料形成的离子(例如，含金属离子、含碳离子、含硼离子)在基本不与彼此、等离子体的材料或递送到PECVD设备104中的额外材料反应的情况下穿行通过等离子体且朝向衬底126。
在穿行通过等离子体后，材料(例如，反应产物材料、未反应材料)可沉积在衬底126上、上方或内部，以在衬底126上、上方或内部形成含金属材料(例如，含金属碳材料、含金属硼材料、含金属硼-碳材料)。含金属材料可包括碳和硼中的一或多者的原子以及来自前体源102的前体材料的一或多种金属(例如，Ta、Hf、Zn、V、Ir、Zr、W、Nb和Sc中的一或多者)的原子。借助于非限制性实例，所述含金属材料可由M1Cx、M1M2Cx、M1Bx、M1M2Bx、M1BxCy、M1M2BxCy中的一或多者形成且包含所述一或多者，其中M1和M2是分别选自Ta、Hf、Zn、V、Ir、Zr、W、Nb和Sc的金属。此处包含“x”和“y”中的一或多者的化学式(例如，M1Cx、M1M2Cx、M1Bx、M1M2Bx、M1BxCy、M1M2BxCy)表示对于另一元素(例如，M1、M2)的每一个原子而含有一种元素的“x”个原子和额外元素的“y”个原子(若存在)的平均比的材料。由于所述化学式表示相对原子比和不严格的化学结构，因此形成的含金属材料可包括一或多种化学计量化合物和/或一或多种非化学计量化合物，且“x”和“y”(若存在)的值可为整数或可为非整数。如本文中所使用，术语“非化学计量化合物”意指且包含具有无法由明确限定的自然数的比表示且违反定比定律(law of definite proportions)的某一元素组成的化合物。在一些实施例中，含金属材料包括TaCx、VCx、NbCx和TaHfCx中的一或多者。如下文进一步详细描述，取决于在含金属材料的形成期间使用的操作条件(例如，材料、材料流率、施加的偏置、偏置连续性、操作压力)，含金属材料可展现其元素基本均匀的分布(例如，使得所述元素在整个含金属材料中基本均匀分布)或其元素中的一或多者的不均匀分布(例如，使得一或多种元素在整个含金属材料的一或多个尺寸中不均匀地分布)。含金属材料可经形成以具有所要厚度。在一些实施例中，含金属材料经形成以具有促进其用作硬掩模材料的厚度，所述硬掩模材料用于待对衬底126执行的后续蚀刻工艺(例如，高的高宽比(HAR)蚀刻工艺，例如低温蚀刻工艺)。借助于非限制性实例，含金属材料可经形成以具有在从约2微米(μm)到约3μm范围内的厚度。
引入到PECVD设备104中的前体材料和/或由所述前体材料形成的衍生物(例如，含金属离子、含碳离子、含硼离子)的类型和量可在材料沉积系统100的使用和操作期间受控(例如，经维持、经调整)以控制形成的含金属材料内的金属、碳和硼的量和分布。借助于非限制性实例，引入到PECVD设备104中的前体材料和/或由所述前体材料形成的衍生物的类型和/或量可受控以控制形成的含金属材料的不同区域(例如，不同竖直区域)内的原子(例如，金属原子、碳原子和硼原子)的类型、量和分布。因此，调整前体材料和/或自其形成的衍生物的类型和量中的一或多者可促进含金属材料的形成，所述含金属材料在其整个高度(例如，竖直尺寸)中呈现金属、碳和硼中的一或多者的不均匀分布。
PECVD设备104的操作压力也可在材料沉积系统100的使用和操作期间受控(例如，经维持、经调整)以控制衬底126上、上方或内部形成的含金属材料的特性。增大PECVD设备104的操作压力可增大PECVD设备104的内室120内的等离子体(例如，稀有气体离子、含金属离子、含碳离子、含硼离子)和中性单元(例如，碳原子、硼原子、含碳分子、含硼分子、金属原子、含金属分子)之间的冲突频率，以增大材料保持在等离子体中(例如，保持在其内且反应)的时间量。因此，可在衬底126上、上方或内部形成材料(例如，反应产物材料、未反应材料)的近似各向同性定向分布。相反地，减小PECVD设备104的操作压力可减小PECVD设备104的内室120内的等离子体离子和中性单元之间的冲突频率，以减小材料保持在等离子体中(例如，保持在其内且反应)的时间量。因此，可在衬底126上、上方或内部形成材料(例如，反应产物材料、未反应材料)的相对较大(与相对较大操作压力的影响相比)角分布。
对PECVD设备104的一或多个部件(例如，分配组件116、衬底固持器118和线圈结构134(若存在)中的一或多者)施加(或不施加)偏置还可用以控制在衬底126上、上方或内部形成的含金属材料的特性。举例来说，将分配组件116偏置可将等离子体离子朝向引导到PECVD设备104的内室120中的反应物(例如，前体、由前体形成的离子)吸引以增强与反应物的冲突以及与反应物之间的反应。作为另一实例，将衬底固持器118偏置可将经电离沉积材料(例如，经电离材料，例如经电离、反应的材料和/或经电离、未反应的材料)朝向衬底126吸引。与未偏置衬底固持器118相比，将衬底固持器118偏置可相对更均匀地将经电离沉积材料朝向衬底126吸引。因此，偏置可在不同时间施加于PECVD设备104的不同部件。举例来说，在过程的第一阶段期间，可将电力从信号发生器124供应到分配组件116，而衬底固持器118保持电中性(例如，未从额外信号发生器132供应电力到衬底固持器118)；以及在过程的第二阶段期间，可将电力从额外信号发生器132供应到衬底固持器118，而分配组件116保持电中性(例如，未从信号发生器124供应电力到分配组件116)。作为另一实例，在过程的第一阶段期间，可将电力从信号发生器124供应到分配组件116，而衬底固持器118保持电中性；以及在过程的第二阶段期间，分配组件116和衬底固持器118均可保持电中性。作为另一实例，在过程的第一阶段期间，可将电力从信号发生器124供应到分配组件116，而衬底固持器118保持电中性；在过程的第二阶段期间，分配组件116和衬底固持器118均可保持电中性；以及在过程的第三阶段期间，可将电力从额外信号发生器132供应到衬底固持器118，而分配组件116保持电中性。
在给定时间段中施加于PECVD设备104的给定部件(例如，分配组件116、衬底固持器118和线圈结构134)的偏置的连续性(或不连续性)还可用以控制在衬底126上、上方或内部形成的含金属材料的特性。脉冲式信号(例如，脉冲式RF(PRF)信号、脉冲式DC(PDC)信号)可用以对PECVD设备104的不同部件进行偏置，和/或非脉冲式信号(例如，连续信号，例如连续RF信号、连续DC信号)用以对PECVD设备104的不同部件进行偏置。在一些实施例中，包含电流(例如，RF电流、DC)的突发脉冲(burst)的脉冲式信号用以对PECVD设备104的一或多个部件进行偏置。举例来说，脉冲输送所施加的电流可促进静默期的热耗散。如果使用脉冲式信号，则所施加偏置波形的占空比(t1/T1，其中t1是脉冲宽度且T1是脉冲化或调制信号的频率)可受控以促进衬底126上、上方或内部形成的含金属材料的所要特性。举例来说，增大施加于衬底固持器118和分配组件116中的一或多者的偏置波形的占空比可减少(或甚至消除)含金属材料内不合需要的杂质和/或空隙空间。
在衬底126上、上方或内部形成含金属材料期间和/或之后，包含未反应材料(例如，前体材料、惰性气体、稀有气体离子、金属原子、含金属分子、含金属离子、碳原子、含碳分子、含碳离子、硼原子、含硼分子、含硼离子、载气)和/或反应副产物的废气可离开PECVD设备104。包含未反应材料和/或反应副产物的至少一个流出流体流150随后可被引导(例如，通过流动路径切换装置144)到一或多个额外设备(例如，流出流体处理设备146)且视需要进一步进行处理、利用和/或弃置。
在衬底126上、上方或内部形成含金属材料之前和/或之后，PECVD设备104可进行至少一个室清洁过程以从PECVD设备104在内室120内的表面移除一或多种材料(例如，污染物材料；残余材料，例如残余未反应材料、残余反应产物材料和残余反应副产物材料中的一或多者)。室清洁过程可包含通过壳体结构114中的一或多个入口(例如，在壳体结构114的盖122中)将一或多个室清洁流体流152(例如，一或多个气态室清洁流体流)引导到PECVD设备104的内室120中。室清洁流体流152可包含来自室清洁材料源138的一或多种室清洁材料和/或其衍生物(例如，通过额外电离装置140从室清洁材料产生的离子)。
在内室120内，室清洁材料和/或其衍生物可与PECVD设备104的表面的不合需要的材料相互作用且将所述不合需要的材料移除。可在PECVD设备104的内室120内(例如，从室清洁材料和/或其衍生物)产生或不产生等离子体(例如，使用施加于分配组件116、衬底固持器118和线圈结构134中的一或多者的电压)的情况下实现室清洁过程。
在从PECVD设备104在内室120内的表面移除不合需要的材料期间和/或之后，包含未反应材料(例如，室清洁材料、由室清洁材料形成的未反应离子)和/或反应产物的废气可离开PECVD设备104。包含未反应材料和/或反应产物的至少一个流出清洁流体流154随后可被引导(例如，通过流动路径切换装置144)到一或多个额外设备(例如，室清洁材料源138、另一设备)且视需要进一步进行处理、利用和/或弃置。
因此，根据本公开的实施例，一种形成微电子装置的方法包括将馈送流体流引导到含有基底结构的化学气相沉积设备中。所述馈送流体流包括呈液态和固态中的一或多者的至少一种含金属前体材料。使用所述至少一个馈送流体流在所述化学气相沉积设备内形成等离子体。使用所述等离子体在所述基底结构上形成含金属材料。
图2说明根据本公开的实施例的可使用材料沉积系统100和先前参考图1描述的方法形成的微电子装置结构200的简化部分横截面图。微电子装置结构200可用在本公开的微电子装置内，和/或可用以形成本公开的微电子装置。如图2中所展示，微电子装置结构200可包含基底结构202和在基底结构202上或上方的含金属材料204。基底结构202可对应于先前参考图1描述的衬底126，且含金属材料204可对应于使用先前参考图1描述的PECVD过程形成于衬底126上的含金属材料。在一些实施例中，含金属材料204包括M1Cx、M1M2Cx、M1Bx、M1M2Bx、M1BxCy、M1M2BxCy中的一或多者，其中M1和M2是分别选自Ta、Hf、Zn、V、Ir、Zr、W、Nb和Sc的金属。
如图2中所展示，含金属材料204可经形成以包含基底结构202上的区域204A，以及区域204A上的至少一个额外区域204B。额外区域204B可经形成以基本上类似于区域204A(例如，具有基本相同的材料成分、材料分布和厚度)，或可经形成以与区域204A不同(例如，具有不同材料成分、不同材料分布和/或不同厚度)。在一些实施例中，区域204A和额外区域204B各自分别包括B和C中的一或多者的原子以及Ta、Hf、Zn、V、Ir、Zr、W、Nb和Sc中的一或多者的原子。区域204A和额外区域204B可各自分别基本上不含空隙空间和/或除B、C、Ta、Hf、Zn、V、Ir、Zr、W、Nb和Sc外的元素。
在一些实施例中，含金属材料204的区域204A和额外区域204B各自分别经形成以展现其元素(例如，金属，例如Ta、Hf、Zn、V、Ir、Zr、W、Nb和Sc中的一或多者；其它元素，例如C和B中的一或多者)的基本均匀分布，使得区域204A和额外区域204B的元素在整个区域204A和额外区域204B中基本均匀地分布。在额外实施例中，含金属材料204的区域204A和额外区域204B中的至少一者经形成以展现其一或多种元素的不均匀分布，使得区域204A和/或额外区域204B的元素在整个区域204A和/或额外区域204B中不均匀地分布。举例来说，区域204A和额外区域204B可各自展现其金属的不均匀分布。在此类实施例中，在区域204A和/或额外区域204B的整个厚度(例如，Z方向上的竖直尺寸)中，金属的量可改变。如果区域204A和/或额外区域204B展现其元素的不均匀分布，则在区域204A和/或额外区域204B的整个厚度中，元素的量可逐步改变(例如，骤然改变)或可连续改变(例如，渐进地改变，例如以线性方式或抛物线方式改变)。
含金属材料204(包含其不同竖直区域，例如区域204A和额外区域204B)可展现所要高度H(例如，Z方向上的总竖直尺寸)。可至少部分地基于含金属材料204的所要功能来选择含金属材料204的高度H。借助于非限制性实例，在其中含金属材料204充当硬掩模材料以用于后续HAR蚀刻工艺(例如，低温蚀刻工艺)以从基底结构202的部分形成HAR结构(例如，具有大于或等于约5:1(例如大于或等于10:1、大于或等于25:1、大于或等于50:1、大于或等于100:1或在从约5:1到约100:1的范围内)的高宽比的结构)的一些实施例中，含金属材料204可经形成以具有在从约2微米(μm)到约3μm的范围内的高度H。
因此，根据本公开的实施例，一种微电子装置包括微电子装置结构，所述微电子装置结构包括通过等离子体增强式化学气相沉积形成的覆于基底结构上的含金属材料。所述含金属材料包括所述基底结构上的M1Cx、M1M2Cx、M1Bx、M1M2Bx、M1BxCy和M1M2BxCy中的一或多者，其中M1和M2是分别选自Ta、Hf、Zn、V、Ir、Zr、W、Nb和Sc的金属。
在形成含金属材料204后，视需要，微电子装置结构200可进行进一步处理。在一些实施例中，微电子装置结构200进行至少一种蚀刻工艺以使用含金属材料204的一或多个部分作为硬掩模来从基底结构202的部分形成HAR结构。举例来说，微电子装置结构200可进行至少一种低温蚀刻工艺以使用含金属材料204作为硬掩模形成HAR结构。含金属材料204可缓解与使用常规硬掩模材料形成HAR结构相关联的许多问题。举例来说，含金属材料204可比常规硬掩模材料薄，相比于常规硬掩模材料可具有改进的应力特性，和/或相比于常规硬掩模材料可需要较少处理以用于其形成和/或使用。
因此，根据本公开的实施例，一种形成微电子装置的方法包括通过等离子体增强式化学沉积在基底结构上形成含金属材料。所述含金属材料包括碳和硼中的一或多者；以及钽、铪、锌、钒、铱、锆、钨、铌和钪中的一或多者。将所述含金属材料用作硬掩模对所述基底结构进行蚀刻。
与常规材料沉积系统、常规方法、常规微电子装置结构、常规微电子装置和常规电子系统相比，本公开的材料沉积系统(例如，材料沉积系统100(图1))、方法、微电子装置结构(例如，(微电子装置结构200(图2))和微电子装置有助于降低成本(例如，制造成本、材料成本)、增加部件的小型化、提升性能以及使封装密度更大。与常规材料沉积系统、常规方法、常规微电子装置结构和常规微电子装置相比，本公开的材料沉积系统、方法、微电子装置结构和微电子装置可改进可扩展性、效率和简单性。
非限制性实例实施例可包含：
实施例1：一种材料沉积系统，其包括：前体源，其经配置以含有呈液态和固态中的一或多者的至少一种含金属前体材料；以及化学气相沉积设备，其与所述前体源选择性流体连通且包括：壳体结构，其经配置和定位以接收包括所述至少一种含金属前体材料的至少一个馈送流体流；分配歧管，其在所述壳体结构内且与信号发生器电连通；以及衬底固持器，其在所述壳体结构内且与所述分配歧管间隔开，所述衬底固持器与额外信号发生器电连通。
实施例2：根据实施例1所述的材料沉积系统，其进一步包括在所述前体源下游且在所述化学气相沉积设备上游的电离装置，所述电离装置经配置以至少部分地电离所述至少一种含金属前体材料。
实施例3：根据实施例2所述的材料沉积系统，其进一步包括：室清洁材料源，其经配置以含有至少一种室清洁材料；以及额外电离装置，其在所述室清洁材料源下游且在所述化学气相沉积设备上游，所述额外电离装置经配置以至少部分地电离所述至少一种室清洁材料。
实施例4：根据实施例3所述的材料沉积系统，其中所述电离装置和所述额外电离装置在所述壳体结构的可密封盖上彼此间隔开。
实施例5：根据实施例1到4中任一者所述的材料沉积系统，其中所述前体源经配置以含有所述至少一种含金属前体材料的可流动固体形式，且定位在所述壳体结构的可密封盖上或上方。
实施例6：根据实施例1到4中任一者所述的材料沉积系统，其中所述前体源经配置以含有所述至少一种含金属前体材料的液体形式，且通过绝缘线与所述化学气相沉积设备选择性流体连通。
实施例7：根据实施例1到6中任一者所述的材料沉积系统，其进一步包括经配置和定位以加热所述前体源的加热设备。
实施例8：根据实施例1到7中任一者所述的材料沉积系统，其进一步包括在所述化学气相沉积设备下游的流出流体处理设备，所述流出流体处理设备经配置以从离开所述化学气相沉积设备的所述壳体结构的至少一个流出流体流移除一或多种材料。
实施例9：根据实施例8所述的材料沉积系统，其进一步包括在所述化学气相沉积设备下游和所述流出流体处理设备上游的旁通设备。
实施例10：根据实施例1到9中任一者所述的材料沉积系统，其进一步包括与所述前体源选择性流体连通的载气源。
实施例11：根据实施例1到10中任一者所述的材料沉积系统，其中所述化学气相沉积设备进一步包括在所述分配歧管与所述衬底固持器之间且与另一信号发生器电连通的线圈结构。
实施例12：一种形成微电子装置的方法，其包括：将馈送流体流引导到含有基底结构的化学气相沉积设备中，所述馈送流体流包括呈液态和固态中的一或多者的至少一种含金属前体材料；使用所述至少一个馈送流体流在所述化学气相沉积设备内形成等离子体；以及使用所述等离子体在所述基底结构上形成含金属材料。
实施例13：根据实施例12所述的方法，其进一步包括选择所述至少一种含金属前体材料以包括含钽前体材料、含铪前体材料、含锌前体材料、含钒前体材料、含铱前体材料、含锆前体材料、含钨前体材料、含铌前体材料和含钪前体材料中的一或多者。
实施例14：根据实施例12和13中的一者所述的方法，其进一步包括选择所述至少一种含金属前体材料以包括：硼和碳中的一或多者；以及钽、铪、锌、钒、铱、锆、钨、铌和钪中的一或多者。
实施例15：根据实施例12到14中任一者所述的方法，其进一步包括形成所述馈送流体流以包括悬浮于载气中的所述至少一种含金属前体的液滴和固体颗粒中的一或多者。
实施例16：根据实施例12到15中任一者所述的方法，其中在所述化学气相沉积设备内形成等离子体包括将电压施加于分配歧管、偏离所述分配歧管的衬底固持器和在所述分配歧管与所述衬底固持器之间的线圈结构中的一或多者以从所述至少一个馈送流体流的组分形成所述等离子体。
实施例17：根据实施例12到16中任一者所述的方法，其进一步包括在将所述馈送流体流引导到所述化学气相沉积设备中之前电离所述馈送流体流的所述至少一种含金属前体材料的至少一部分。
实施例18：根据实施例12到17中任一者所述的方法，其中使用所述等离子体在所述基底结构上形成含金属材料包括使用所述等离子体在所述基底结构上形成含金属硼化物材料、含金属碳化物材料和含金属硼碳化物材料中的一或多者。
实施例19：根据实施例12到18中任一者所述的方法，其进一步包括在所述化学气相沉积设备下游的至少一个流出流体处理设备中从所述含金属材料的形成中捕截所述至少一种含金属前体材料的未反应前体和反应副产物中的一或多者。
实施例20：一种微电子装置，其包括微电子装置结构，所述微电子装置结构包括通过等离子体增强式化学气相沉积形成的覆于基底结构上的含金属材料，所述含金属材料包括在所述基底结构上的M1Cx、M1M2Cx、M1Bx、M1M2Bx、M1BxCy和M1M2BxCy中的一或多者，其中M1和M2分别是选自Ta、Hf、Zn、V、Ir、Zr、W、Nb和Sc的金属。
实施例21：根据实施例20所述的微电子装置，其中所述含金属材料具有在从约2微米到约3微米范围内的厚度。
实施例22：根据实施例20和21中的一者所述的微电子装置，其中含金属材料具有其一或多种元素的不均匀分布。
实施例23：一种形成微电子装置的方法，其包括：通过等离子体增强式化学沉积在基底结构上形成含金属材料，所述含金属材料包括：碳和硼中的一或多者；以及钽、铪、锌、钒、铱、锆、钨、铌和钪中的一或多者；以及使用所述含金属材料作为硬掩模来蚀刻所述基底结构。
实施例24：根据实施例23所述的方法，其中在基底结构上形成含金属材料包括在所述基底结构上形成M1Cx、M1M2Cx、M1Bx、M1M2Bx、M1BxCy和M1M2BxCy中的一或多者，其中M1和M2是分别选自Ta、Hf、Zn、V、Ir、Zr、W、Nb和Sc的金属。
实施例25：根据实施例23和24中任一者所述的方法，其中使用所述含金属材料作为硬掩模来蚀刻所述基底结构包括低温蚀刻所述基底结构。
实施例26：根据实施例23到25中任一者所述的方法，其中使用所述含金属材料作为硬掩模来蚀刻所述基底结构包括从所述基底结构的部分形成高的高宽比结构,所述高的高宽比结构分别具有在从约5:1到约100:1的范围内的高宽比。
虽然本公开可接受各种修改和替代形式，但已在附图中通过举例展示且已在本文中详细描述具体实施例。然而，本公开不限于所公开的特定形式。实际上，本公开将涵盖属于以下所附权利要求书和其法定等同物的范围内的所有修改、等同物和替代方案。举例来说，关于一个实施例所公开的元件和特征可与关于本公开的其它实施例所公开的元件和特征组合。

Claims (26)

1.一种材料沉积系统，其包括：
前体源，其经配置以含有呈液态和固态中的一或多者的至少一种含金属前体材料；以及
化学气相沉积设备，其与所述前体源选择性流体连通且包括：
壳体结构，其经配置和定位以接收包括所述至少一种含金属前体材料的至少一个馈送流体流；
分配歧管，其在所述壳体结构内且与信号发生器电连通；以及
衬底固持器，其在所述壳体结构内且与所述分配歧管间隔开，所述衬底固持器与额外信号发生器电连通。
2.根据权利要求1所述的材料沉积系统，其进一步包括在所述前体源下游且在所述化学气相沉积设备上游的电离装置，所述电离装置经配置以至少部分地电离所述至少一种含金属前体材料。
3.根据权利要求2所述的材料沉积系统，其进一步包括：
室清洁材料源，其经配置以含有至少一种室清洁材料；以及
额外电离装置，其在所述室清洁材料源下游且在所述化学气相沉积设备上游，所述额外电离装置经配置以至少部分地电离所述至少一种室清洁材料。
4.根据权利要求3所述的材料沉积系统，其中所述电离装置和所述额外电离装置在所述壳体结构的可密封盖上彼此间隔开。
5.根据权利要求1所述的材料沉积系统，其中所述前体源经配置以含有所述至少一种含金属前体材料的可流动固体形式，且定位在所述壳体结构的可密封盖上或上方。
6.根据权利要求1所述的材料沉积系统，其中所述前体源经配置以含有所述至少一种含金属前体材料的液体形式，且通过绝缘线与所述化学气相沉积设备选择性流体连通。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的材料沉积系统，其进一步包括经配置和定位以加热所述前体源的加热设备。
8.根据权利要求1到6中任一项所述的材料沉积系统，其进一步包括在所述化学气相沉积设备下游的流出流体处理设备，所述流出流体处理设备经配置以从离开所述化学气相沉积设备的所述壳体结构的至少一个流出流体流移除一或多种材料。
9.根据权利要求8所述的材料沉积系统，其进一步包括在所述化学气相沉积设备下游和所述流出流体处理设备上游的旁通设备。
10.根据权利要求1到6中任一项所述的材料沉积系统，其进一步包括与所述前体源选择性流体连通的载气源。
11.根据权利要求1到6中任一项所述的材料沉积系统，其中所述化学气相沉积设备进一步包括在所述分配歧管与所述衬底固持器之间且与另一信号发生器电连通的线圈结构。
12.一种形成微电子装置的方法，其包括：
将馈送流体流引导到含有基底结构的化学气相沉积设备中，所述馈送流体流包括呈液态和固态中的一或多者的至少一种含金属前体材料；
使用所述至少一种馈送流体流在所述化学气相沉积设备内形成等离子体；以及
使用所述等离子体在所述基底结构上形成含金属材料。
13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括选择所述至少一种含金属前体材料以包括含钽前体材料、含铪前体材料、含锌前体材料、含钒前体材料、含铱前体材料、含锆前体材料、含钨前体材料、含铌前体材料和含钪前体材料中的一或多者。
14.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括选择所述至少一种含金属前体材料以包括：
硼和碳中的一或多者；以及
钽、铪、锌、钒、铱、锆、钨、铌和钪中的一或多者。
15.根据权利要求12到14中任一项所述的方法，其进一步包括形成所述馈送流体流以包括悬浮于载气中的所述至少一种含金属前体的液滴和固体颗粒中的一或多者。
16.根据权利要求12到14中任一项所述的方法，其中在所述化学气相沉积设备内形成等离子体包括将电压施加于分配歧管、偏离所述分配歧管的衬底固持器和在所述分配歧管与所述衬底固持器之间的线圈结构中的一或多者以从所述至少一个馈送流体流的组分形成所述等离子体。
17.根据权利要求12到14中任一项所述的方法，其进一步包括在将所述馈送流体流引导到所述化学气相沉积设备中之前电离所述馈送流体流的所述至少一种含金属前体材料的至少一部分。
18.根据权利要求12到14中任一项所述的方法，其中使用所述等离子体在所述基底结构上形成含金属材料包括使用所述等离子体在所述基底结构上形成含金属硼化物材料、含金属碳化物材料和含金属硼碳化物材料中的一或多者。
19.根据权利要求12到14中任一项所述的方法，其进一步包括在所述化学气相沉积设备下游的至少一个流出流体处理设备中从所述含金属材料的形成中捕截所述至少一种含金属前体材料的未反应前体和反应副产物中的一或多者。
20.一种微电子装置，其包括微电子装置结构，所述微电子装置结构包括通过等离子体增强式化学气相沉积形成的覆于基底结构上的含金属材料，所述含金属材料包括在所述基底结构上的M1Cx、M1M2Cx、M1Bx、M1M2Bx、M1BxCy和M1M2BxCy中的一或多者，其中M1和M2分别是选自Ta、Hf、Zn、V、Ir、Zr、W、Nb和Sc的金属。
21.根据权利要求20所述的微电子装置，其中所述含金属材料具有在从约2微米到约3微米范围内的厚度。
22.根据权利要求20和21中任一项所述的微电子装置，其中含金属材料具有其一或多种元素的不均匀分布。
23.一种形成微电子装置的方法，其包括：
通过等离子体增强式化学沉积在基底结构上形成含金属材料，所述含金属材料包括：
碳和硼中的一或多者；以及
钽、铪、锌、钒、铱、锆、钨、铌和钪中的一或多者；以及
使用所述含金属材料作为硬掩模对所述基底结构进行蚀刻。
24.根据权利要求23所述的方法，其中在基底结构上形成含金属材料包括在所述基底结构上形成M1Cx、M1M2Cx、M1Bx、M1M2Bx、M1BxCy和M1M2BxCy中的一或多者，其中M1和M2是分别选自Ta、Hf、Zn、V、Ir、Zr、W、Nb和Sc的金属。
25.根据权利要求23和24中任一项所述的方法，其中使用所述含金属材料作为硬掩模来蚀刻所述基底结构包括低温蚀刻所述基底结构。
26.根据权利要求23和24中任一项所述的方法，其中使用所述含金属材料作为硬掩模来蚀刻所述基底结构包括从所述基底结构的部分形成高的高宽比结构，所述高的高宽比结构分别具有在从约5:1到约100:1的范围内的高宽比。
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Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5252178A (en) * 1992-06-24 1993-10-12 Texas Instruments Incorporated Multi-zone plasma processing method and apparatus
JP2000058529A (ja) * 1998-08-12 2000-02-25 Hitachi Electron Eng Co Ltd 化学気相成長装置及び半導体デバイスの製造方法
US20020013066A1 (en) * 2000-07-21 2002-01-31 Canon Sales Co., Inc. Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
US20030036272A1 (en) * 2000-06-13 2003-02-20 Applied Materials, Inc. Semiconductor device fabrication chamber cleaning method and apparatus with recirculation of cleaning gas
US20030194508A1 (en) * 2002-04-11 2003-10-16 Carpenter Craig M. Deposition methods utilizing microwave excitation, and deposition apparatuses
US20050221021A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-06 Tokyo Electron Limited Method and system for performing atomic layer deposition
CN1806325A (zh) * 2003-06-13 2006-07-19 应用材料公司 用于铜金属化的ald氮化钽的集成
CN1839218A (zh) * 2003-08-21 2006-09-27 东京毅力科创株式会社 用于沉积具有可调节的性质的材料的方法和装置
CN1868034A (zh) * 2003-11-06 2006-11-22 东京毅力科创株式会社 在衬底上沉积材料的方法
CN1906325A (zh) * 2004-03-31 2007-01-31 东京毅力科创株式会社 用于形成金属层的方法和设备
CN101014730A (zh) * 2004-06-15 2007-08-08 阿维扎技术公司 用于形成多组分介电膜的系统和方法
CN101147247A (zh) * 2005-03-21 2008-03-19 东京毅力科创株式会社 等离子体增强原子层沉积系统和方法
CN101205605A (zh) * 2006-12-18 2008-06-25 东京毅力科创株式会社 用于热增强和等离子体增强气相沉积的装置及操作方法
US20090223441A1 (en) * 2006-11-22 2009-09-10 Chantal Arena High volume delivery system for gallium trichloride
US20090269941A1 (en) * 2008-04-25 2009-10-29 Asm America, Inc. Plasma-enhanced deposition process for forming a metal oxide thin film and related structures
TW201213602A (en) * 2010-09-16 2012-04-01 Atomic Energy Council Apparatus for large area atmospheric pressure plasma enhanced chemical vapor deposition without electrode and film contaminations
CN102420272A (zh) * 2011-12-14 2012-04-18 无锡迈纳德微纳技术有限公司 一种太阳能电池钝化层分层镀膜方法和装置
US20120255492A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-11 Atomic Energy Council-Institute Of Nuclear Enetgy Research Large Area Atmospheric Pressure Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Apparatus
US20150206990A1 (en) * 2012-08-09 2015-07-23 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Solar cell production method, and solar cell produced by same production method
US10301719B1 (en) * 2015-04-06 2019-05-28 The Curators Of The University Of Missouri Amorphous hydrogenated boron carbide low-k dielectric and method of making the same
US20200006080A1 (en) * 2018-06-28 2020-01-02 Sandisk Technologies Llc In-situ deposition and etch process and apparatus for precision patterning of semiconductor devices
CN110998805A (zh) * 2017-08-04 2020-04-10 朗姆研究公司 Tcp蚀刻室中的集成原子层钝化和原位蚀刻-alp方法
CN111101128A (zh) * 2018-10-26 2020-05-05 Asm Ip控股有限公司 用于预清洁和蚀刻装置的高温涂层及相关方法
US20200149164A1 (en) * 2018-11-08 2020-05-14 Sandisk Technologies Llc Thermal metal chemical vapor deposition apparatus and process

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5376409B1 (en) * 1992-12-21 1997-06-03 Univ New York State Res Found Process and apparatus for the use of solid precursor sources in liquid form for vapor deposition of materials
US5578132A (en) * 1993-07-07 1996-11-26 Tokyo Electron Kabushiki Kaisha Apparatus for heat treating semiconductors at normal pressure and low pressure
US6383300B1 (en) * 1998-11-27 2002-05-07 Tokyo Electron Ltd. Heat treatment apparatus and cleaning method of the same
US20020033183A1 (en) * 1999-05-29 2002-03-21 Sheng Sun Method and apparatus for enhanced chamber cleaning
WO2008007675A1 (fr) * 2006-07-11 2008-01-17 Tokyo Electron Limited procédé de formation de film, procédé de nettoyage, et dispositif de formation de film
TWI516432B (zh) * 2012-09-13 2016-01-11 南美特科技股份有限公司 固體前驅物微粒之輸送裝置
US8894870B2 (en) * 2013-02-01 2014-11-25 Asm Ip Holding B.V. Multi-step method and apparatus for etching compounds containing a metal
US20160376700A1 (en) * 2013-02-01 2016-12-29 Asm Ip Holding B.V. System for treatment of deposition reactor
US20160083405A1 (en) * 2015-11-30 2016-03-24 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Tantalum- or vanadium-containing film forming compositions and vapor deposition of tantalum- or vanadium-containing films
US10358715B2 (en) * 2016-06-03 2019-07-23 Applied Materials, Inc. Integrated cluster tool for selective area deposition
US10876205B2 (en) * 2016-09-30 2020-12-29 Asm Ip Holding B.V. Reactant vaporizer and related systems and methods
CN111727499A (zh) * 2018-01-15 2020-09-29 应用材料公司 先进温度监测系统和用于半导体制造生产力的方法
JP7091198B2 (ja) * 2018-09-11 2022-06-27 キオクシア株式会社 プラズマ処理装置および半導体装置の製造方法
US11118262B2 (en) * 2018-10-11 2021-09-14 Asm Ip Holding B.V. Substrate processing apparatus having a gas-mixing manifold
US20210069745A1 (en) * 2019-09-10 2021-03-11 Applied Materials, Inc. Vapor delivery methods and apparatus
US20210082692A1 (en) * 2019-09-17 2021-03-18 Asm Ip Holding B.V. Method of forming a carbon-containing layer and structure including the layer

Patent Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5252178A (en) * 1992-06-24 1993-10-12 Texas Instruments Incorporated Multi-zone plasma processing method and apparatus
JP2000058529A (ja) * 1998-08-12 2000-02-25 Hitachi Electron Eng Co Ltd 化学気相成長装置及び半導体デバイスの製造方法
US20030036272A1 (en) * 2000-06-13 2003-02-20 Applied Materials, Inc. Semiconductor device fabrication chamber cleaning method and apparatus with recirculation of cleaning gas
US20020013066A1 (en) * 2000-07-21 2002-01-31 Canon Sales Co., Inc. Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
US20030194508A1 (en) * 2002-04-11 2003-10-16 Carpenter Craig M. Deposition methods utilizing microwave excitation, and deposition apparatuses
CN1806325A (zh) * 2003-06-13 2006-07-19 应用材料公司 用于铜金属化的ald氮化钽的集成
CN1839218A (zh) * 2003-08-21 2006-09-27 东京毅力科创株式会社 用于沉积具有可调节的性质的材料的方法和装置
CN1868034A (zh) * 2003-11-06 2006-11-22 东京毅力科创株式会社 在衬底上沉积材料的方法
CN1906325A (zh) * 2004-03-31 2007-01-31 东京毅力科创株式会社 用于形成金属层的方法和设备
US20050221021A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-06 Tokyo Electron Limited Method and system for performing atomic layer deposition
CN101014730A (zh) * 2004-06-15 2007-08-08 阿维扎技术公司 用于形成多组分介电膜的系统和方法
CN101147247A (zh) * 2005-03-21 2008-03-19 东京毅力科创株式会社 等离子体增强原子层沉积系统和方法
US20090223441A1 (en) * 2006-11-22 2009-09-10 Chantal Arena High volume delivery system for gallium trichloride
CN101205605A (zh) * 2006-12-18 2008-06-25 东京毅力科创株式会社 用于热增强和等离子体增强气相沉积的装置及操作方法
US20090269941A1 (en) * 2008-04-25 2009-10-29 Asm America, Inc. Plasma-enhanced deposition process for forming a metal oxide thin film and related structures
TW201213602A (en) * 2010-09-16 2012-04-01 Atomic Energy Council Apparatus for large area atmospheric pressure plasma enhanced chemical vapor deposition without electrode and film contaminations
US20120255492A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-11 Atomic Energy Council-Institute Of Nuclear Enetgy Research Large Area Atmospheric Pressure Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Apparatus
CN102420272A (zh) * 2011-12-14 2012-04-18 无锡迈纳德微纳技术有限公司 一种太阳能电池钝化层分层镀膜方法和装置
US20150206990A1 (en) * 2012-08-09 2015-07-23 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Solar cell production method, and solar cell produced by same production method
US10301719B1 (en) * 2015-04-06 2019-05-28 The Curators Of The University Of Missouri Amorphous hydrogenated boron carbide low-k dielectric and method of making the same
CN110998805A (zh) * 2017-08-04 2020-04-10 朗姆研究公司 Tcp蚀刻室中的集成原子层钝化和原位蚀刻-alp方法
US20200006080A1 (en) * 2018-06-28 2020-01-02 Sandisk Technologies Llc In-situ deposition and etch process and apparatus for precision patterning of semiconductor devices
CN111101128A (zh) * 2018-10-26 2020-05-05 Asm Ip控股有限公司 用于预清洁和蚀刻装置的高温涂层及相关方法
US20200149164A1 (en) * 2018-11-08 2020-05-14 Sandisk Technologies Llc Thermal metal chemical vapor deposition apparatus and process

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