CN116368598A - 低应力含硼层的沉积 - Google Patents

低应力含硼层的沉积 Download PDF

Info

Publication number
CN116368598A
CN116368598A CN202180062366.XA CN202180062366A CN116368598A CN 116368598 A CN116368598 A CN 116368598A CN 202180062366 A CN202180062366 A CN 202180062366A CN 116368598 A CN116368598 A CN 116368598A
Authority
CN
China
Prior art keywords
boron
semiconductor processing
precursor
substrate
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180062366.XA
Other languages
English (en)
Inventor
王慧圆
R·库斯特拉
戚波
A·B·玛里克
K·阿拉亚瓦里
J·D·平松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of CN116368598A publication Critical patent/CN116368598A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/32—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/342—Boron nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/345—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/36—Carbonitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/401—Oxides containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • C23C16/463—Cooling of the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • C23C16/5096—Flat-bed apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H01L21/02129—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC the material being boron or phosphorus doped silicon oxides, e.g. BPSG, BSG or PSG
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/0254—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H01L21/02579—P-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67161—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers
    • H01L21/67167—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers surrounding a central transfer chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • H01L21/67213—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process comprising at least one ion or electron beam chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本技术的示例包括用于在基板上形成含硼材料的半导体处理方法。示例性处理方法可包括：将包括含硼前驱物的沉积前驱物输送至半导体处理腔室的处理区域。可在半导体处理腔室的处理区域内，从沉积前驱物形成等离子体。所述方法可进一步包括：在设置在半导体处理腔室的处理区域内的基板上沉积含硼材料，其中基板的特征在于：低于或约50℃的温度。沉积态含硼材料可以特征在于：小于或约2nm的表面粗糙度，以及小于或约‑500MPa的应力水平。在一些实施例中，含硼材料的层可用作硬模。

Description

低应力含硼层的沉积
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年8月7日提交的题为“DEPOSITION OF LOW-STRESS BORON-CONTAINING LAYERS(低应力含硼层的沉积)”的美国专利申请第16/987,704号的优先权，所述美国专利申请通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本技术涉及用于半导体处理的方法和系统。更具体地，本技术涉及与用于生产低应力含硼层或半导体基板的系统和方法。
背景技术
通过在基板表面上生产错综复杂图案化的材料层的工艺使得制作集成电路成为可能。在基板上产生经图案化材料需要用于形成和移除材料的受控方法。随着器件尺寸持续减小，膜特性可能会对器件性能产生更大的影响。用于形成材料层的材料可能会影响所生产的器件的操作特性。随着材料厚度持续减小，膜的沉积态(as-deposited)特性可对器件性能产生更大的影响。
因此，需要可用于产生高质量器件和结构的改良的系统和方法。本技术可满足这些和其他需求。
发明内容
本技术的实施例包括用于在基板上形成含硼材料的半导体处理方法。示例性处理方法可包括：将包括含硼前驱物的沉积前驱物输送至半导体处理腔室的处理区域。可在半导体处理腔室的处理区域内，从沉积前驱物形成等离子体。所述方法可进一步包括：在设置在半导体处理腔室的处理区域内的基板上沉积含硼材料，其中基板的特征在于：低于或约50℃的温度。
在示例性实施例中，含硼前驱物可包括选自碳化硼、氮化硼、氮化碳硼、含硼硅、含硼氧化硅、硼和含硼的氧化硅和含硼氮化硅中的一种或多种化合物。除了含硼前驱物之外，沉积前驱物可包括以下各项中的一者或多者：含硼前驱物、含硅前驱物和含氮前驱物。在额外实施例中，除了沉积前驱物之外，可将惰性前驱物输送至处理区域，并且惰性前驱物对沉积前驱物的流速比可以是大于或约10:1。示例性惰性前驱物可包括氦或氩。在进一步的实施例中，半导体处理腔室可以特征在于：基板处理区域中的压力是小于或约100毫托，并且形成的等离子体可以是在大于2000瓦的偏压功率下形成的偏压等离子体。
半导体处理方法的额外实施例可包括：将包括含硼前驱物的沉积前驱物输送至半导体处理腔室的处理区域。可对设置在半导体处理腔室的处理区域内的基板施加偏压功率，其中偏压功率是大于或约3000瓦。可在半导体处理腔室的处理区域内由沉积前驱物形成等离子体，并且可将含硼材料沉积在基板上。
在示例性实施例中，偏压功率可以是大于或约4000瓦。在额外的示例性实施例中，除了沉积前驱物之外，还可将惰性前驱物输送至处理区域，并且惰性前驱物对沉积前驱物的流速比可以是大于或约10:1。基板可以特征在于：在含硼材料的沉积的至少一部分期间的低于或约50℃的温度。
半导体处理方法的又额外实施例可包括：将含硼前驱物输送至半导体处理腔室的处理区域。示例性方法可进一步包括：在半导体处理腔室的处理区域内形成含硼前驱物的等离子体，并在设置在处理区域内的基板上沉积含硼材料。含硼材料可以特征在于：小于或约2nm的沉积态表面粗糙度。
在示例性实施例中，沉积态含硼材料可以特征在于：小于或约-500MPa的应力水平。沉积态含硼材料也可包括碳，其中大于或约60％的碳原子具有sp3杂化键。在额外的示例性实施例中，含硼材料可具有小于或约25摩尔％的氢。示例性含硼材料可包括选自碳化硼、氮化硼、氮化碳硼、含硼硅、含硼氧化硅、硼和含硼的氧化硅和含硼氮化硅中的一种或多种化合物。在进一步的示例性实施例中，除了含硼前驱物之外，还可将惰性前驱物输送至基板处理区域，并且惰性前驱物对含硼前驱物的流速比可以是大于或约10:1。在含硼材料的沉积期间，可将偏压功率施加至基板，其中偏压功率是大于或约3000瓦。基板可以特征在于：含硼材料的沉积期间的低于或约50℃的温度。
这样的技术可相对于常规系统和技术提供许多益处。例如，本技术的实施例产生具有低表面粗糙度的沉积态含硼层，这使得所述含硼层非常适合于硬模以及其他功能。此外，沉积态含硼层具有不会显著弯折或扭曲相邻的基板特征的低应力。结合以下描述和附图更详细地描述这些和其他实施例以及它们的优点和特征中的许多优点和特征。
附图说明
通过参考说明书的其余部分和附图，可进一步了解所公开的技术的本质与优点。
图1示出根据本技术的一些实施例的示例性处理系统的俯视图。
图2A示出根据本技术的一些实施例的示例性半导体处理腔室的示意性剖面视图。
图2B示出根据本技术的一些实施例的额外示例性半导体处理腔室的示意性剖面视图。
图3示出根据本技术的一些实施例的示例性基板支撑件和静电吸盘的示意性剖面视图。
图4示出根据本技术的一些实施例的半导体制造方法中的操作。
附图中的若干附图作为示意图被包括。应理解，附图仅用于说明的目的，并且除非特别说明是按比例示出，否则不应被视为按比例示出。此外，作为示意图，提供附图是为了帮助理解，并且与现实的表现相比，可能不包括所有方面或信息，并且出于说明的目的，可能包括夸大的材料。
在附图中，类似的部件和/或特征可以具有相同的附图标记。进一步地，相同类型的各部件可通过在附图标记后加上在类似部件之间进行区分的字母来加以区分。如果在说明书中仅使用第一附图标记，则描述适用于具有相同第一附图标记的类似部件中的任何一个，而无论字母如何。
具体实施方式
本技术包括用于在半导体基板上沉积以低粗糙度和低应力为特征的含硼层的系统和工艺方法。这些系统和方法的实施例解决了形成以低粗糙度和低应力为特征的沉积态含硼层的问题，所述沉积态含硼层经历较少的用于平滑表面粗糙度并中和应力的沉积后处理操作。以低粗糙度和低应力为特征的含硼层正受到越来越多的关注，例如，作为用于图案化对基板的底层材料中的高深宽比(HAR)特征的蚀刻的硬模。
这些HAR特征的示例包括3D NAND存储器单元中的通道和触点，所述通道和触点可延伸穿过数百个含硅层，并且可以特征在于大于或约70:1的深宽比(即，高度对宽度比)。以常规方式形成的含硼硬模的特征在于相对于硬模的对蚀刻含硅层的高选择性，而且还特征在于高表面粗糙度(例如，平均表面粗糙度为大于或约10nm)和高应力(例如，应力水平为小于或约-1000MPa，其中应力值越负表示材料施加的压缩力越大)，这会在蚀刻期间产生问题。这些问题包括由高表面粗糙度引起的变形的图案化和不良的临界尺寸均匀性。这些问题还包括底层基板堆叠的弯折和弯曲，以及掩模的破裂，所有这些都是由硬模层中的高应力引起的。
常规系统和方法通过执行沉积后硬模处理操作来解决这些问题，诸如执行化学机械抛光(CMP)操作来使粗糙表面平滑，以及执行热或等离子体退火操作来中和高应力。额外的常规系统和方法包括：多重硬模层的沉积，所述多重硬模层具有相抵的拉伸和压缩应力，这些应力结合起来形成更中性应力的硬模积层。这些操作增加了常规的含硼硬模形成的复杂度、时间和成本。
通过取代或去除在图案化和蚀刻基板中和基板上的器件特征期间充当硬模的含硼层来消除表面粗糙度并减轻应力会有问题。通常将含硼硬模沉积在底层基板材料与上覆的能量敏感抗蚀剂层(例如，光刻胶层)之间。硬模根据能量敏感抗蚀剂层中产生的图案，对用于在底层基板材料中形成特征的蚀刻剂提供选择性抗性。硬模中的硼进一步增强蚀刻选择性，以在蚀刻操作期间保持底层基板特征完整。如果去除硬模层，或者如果从硬模去掉硼，则蚀刻剂将更有可能侵蚀旨在保持完整的底层基板特征的部分，导致特征的侵蚀和可能的破坏。
本技术通过提供系统和工艺方法以沉积以低粗糙度和低应力为特征的含硼材料，来解决这些问题，以及其他问题。在一些实施例中，沉积态含硼材料可充当含硼硬模，以及其他功能。系统和方法的实施例通过维持一种或多种工艺参数来沉积含硼材料，所述工艺参数协同操作来减缓沉积材料中的含硼晶体的生长速率、减少沉积材料中的氢掺入、改善沉积材料中的碳键合，并降低沉积材料中的应力量。下文描述的这些参数中的一些包括基板温度、有助于形成沉积等离子体的惰性前驱物对含硼前驱物的流速比，以及用于产生沉积等离子体的偏压功率，以及其他工艺参数。
本技术的实施例包括抑制沉积的含硼材料中的含硼化合物的晶体生长的系统和方法。沉积态材料中的晶体的较小平均尺寸可能导致减小的表面粗糙度。在一些实施例中，系统和方法也包括以较少量的氢为特征的含硼材料的沉积。较少的氢含量可有助于降低含硼晶体的平均尺寸，并形成以减少的表面粗糙度为特征的沉积态含硼膜。在额外实施例中，系统和方法包括含硼和碳的膜的沉积，其中以sp3杂化为特征的碳原子的数量增加。以sp3杂化为特征的碳原子数量增加可减小含硼晶体的平均尺寸，并形成以减小的表面粗糙度为特征的沉积态含硼和碳的膜。因此，本技术包括用于形成以低表面粗糙度和低应力中的至少一者为特征的沉积态含硼层的实施例。在一些实施例中，这些系统和方法形成低粗糙度、低应力含硼层，例如硬模层，而无需复杂、耗时且昂贵的沉积后处理操作以降低层中的中和应力的表面粗糙度。
尽管其余公开内容将常规地标识利用所公开的技术的特定沉积工艺，但将容易理解的是，所述系统和方法同样适用于可发生在所述腔室或任何其他腔室中的其他沉积和处理工艺。因此，可在各种化学气相沉积腔室中实施本技术，并且不应被视为仅限于与这些特定的沉积工艺或腔室一起使用。本公开内容将讨论可用于执行根据本技术的一些实施例的工艺方法的一种可能的系统和腔室，然后描述根据本技术的实施例的对此系统的额外变化和调整。
图1示出根据实施例的沉积、蚀刻、烘烤和硬化腔室的半导体处理系统100的一个实施例的俯视平面图。在图中，一对前开式标准舱102供应各种尺寸的基板，所述基板由机械臂104接收并放置到低压保持区106中，接着将所述基板放置在基板处理腔室108a至108f中的一者内，基板处理腔室108a至108f定位在串联区块109a至109c中。可使用第二机械臂110将基板晶片从保持区106运送至基板处理腔室108a至108f和返回。每个基板处理腔室108a至108f可配备成执行多个基板处理操作，包括本文所述的半导体材料的堆叠的形成，以及等离子体增强化学气相沉积、原子层沉积、物理气相沉积、蚀刻、预清洁、脱气、定向和其他基板工艺(包括退火、灰化等等)。
基板处理腔室108a至108f可包括用于沉积、退火、硬化和/或蚀刻基板上的介电膜或其他膜的一个或多个系统部件。在一种配置中，两对处理腔室(例如，108c与108d和108e与108f)可用于将介电材料沉积在基板上，并且第三对处理腔室(例如，108a与108b)可用于蚀刻所沉积的电介质。在另一种配置中，所有三对腔室(例如，108a至108f)可被配置成将交替的介电膜的堆叠沉积在基板上。所述的工艺中的任何一者或多者可在与不同的实施例中示出的制造系统分开的腔室中进行。将理解，系统100构想了用于介电膜的沉积、蚀刻、退火和硬化腔室的额外配置。
图2A和图2B示出根据本技术的一些实施例的示例性半导体处理系统232和280的示意剖面视图。图中可示出结合本技术的一个或多个方面的系统的概观，和/或可被具体配置为执行根据本技术的实施例的一个或多个操作。在下文中可进一步描述系统232和280和所执行的方法的额外特征。根据本技术的一些实施例，可利用系统232和280来形成含硼层(诸如含硼硬模)，尽管应理解，可类似地在其中可发生层形成的任何系统中执行所述方法。
现在参考图2A，半导体处理系统232包括半导体处理腔室200，半导体处理腔室200可包括顶壁224、侧壁201和底壁222，顶壁224、侧壁201和底壁222限定基板处理区域226。气体面板230和控制器210可耦接至处理腔室200。可在处理腔室200的基板处理区域226中提供基板支撑组件246。
基板支撑组件246可包括由轴杆260支撑的静电吸盘250。静电吸盘250可由铝、陶瓷和其他合适的材料(诸如不锈钢)制成。可使用位移机构(未示出)在处理腔室200内的垂直方向上移动静电吸盘250。可将温度传感器272(诸如热电偶)嵌入静电吸盘250中，以监测静电吸盘250的温度。控制器210可使用测得的温度对供应到加热器元件270的功率进行控制，以将基板维持在期望的温度下。
真空泵202可耦接至形成在处理腔室200的底部中的端口。真空泵202可用于在处理腔室200中维持期望的气体压力。真空泵202也从处理腔室200排出工艺的处理后的气体和副产物。
可将具有多个孔228的气体分布组件220设置在静电吸盘250上方的处理腔室200的顶部上。气体分布组件220的孔228用于将工艺气体引入处理腔室200内。孔228可具有不同的尺寸、数量、分布、形状、设计和直径，以促进用于不同工艺需求的各种工艺气体的流动。气体分布组件220连接至气体面板230，气体面板230允许各种气体在处理期间流至处理空间226。由离开气体分布组件220的工艺气体混合物形成等离子体，以增强工艺气体的热分解，导致材料沉积在定位于静电吸盘250上的基板290的顶表面291上。
气体分布组件220和静电吸盘250可在处理空间226中形成一对间隔开的电极。一个或多个RF功率源240通过可选的匹配网络238将偏压电位提供至气体分布组件220，以促进在气体分布组件220与静电吸盘250之间产生等离子体。或者，RF功率源240和匹配网络238可耦接至气体分布组件220、静电吸盘250、或耦接至气体分布组件220和静电吸盘250两者、或耦接至设置于处理腔室200外部的天线(未示出)。在一些实施例中，RF功率源240可生成以下频率的功率：大于或约100KHz、大于或约500KHz、大于或约1MHz、大于或约10MHz、大于或约20MHz、大于或约50MHz、大于或约100MHz以及其他频率范围。由RF功率源240生成的功率的频率的具体示例包括：350KHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz、100MHz和162MHz以及其他频率。
控制器210包括中央处理单元(CPU)212、存储器216和辅助电路214，以用于控制工艺序列并调节来自气体面板230的气流。CPU 212可以是可用于工业环境中的任何形式的通用计算机处理器。软件例程可存储在存储器216中，诸如随机存取存储器、只读存储器、软盘、或硬盘驱动器、或其他形式的数字存储。辅助电路214耦接至CPU 212并且可包括高速缓存、时钟电路、输入/输出系统、电源等。通过各种信号缆线(统称为信号总线218)操纵控制器210与基板处理系统232的各种部件之间的双向通信，图2A中示出部分信号缆线。
图2B描绘可用于实践本文所述实施例的另一个基板处理系统280的示意性剖面视图。基板处理系统280类似于图2A的基板处理系统232，除了基板处理系统280被配置为使来自气体面板230的处理气体经由侧壁201径向流动跨过基板290的顶表面291。此外，用电极282取代图2A中描绘的气体分布组件220。电极282可配置用于产生二次电子。在一个实施例中，电极282为含硅电极。
图3描绘可在系统的实施例中使用的基板支撑组件346的示意性剖面视图。基板支撑组件346可包括静电吸盘350，静电吸盘350可包括加热器元件370，加热器元件370适用于控制静电吸盘350的上表面392上所支撑的基板390的温度。加热器元件370可嵌入静电吸盘350中。可通过从加热器功率源306施加电流至加热器元件370来电阻式地加热静电吸盘350。可通过RF滤波器316耦接加热器功率源306，以保护加热器功率源306不受RF能量影响。由控制器310调控从加热器功率源306供应的电流，以控制由加热器元件370产生的热量，从而在膜沉积期间将基板390和静电吸盘350维持在基本上恒定的温度下。在将含碳膜沉积在基板上期间，可调整供应的电流以将静电吸盘350的温度选择性地控制在约20℃至约350℃之间。也可将冷却单元(未示出)热耦接至基板支撑组件346，以将基板390的温度选择性地控制在介于约-50℃至约20℃之间的温度。
在一些实施例中，静电吸盘350包括吸附电极410，吸附电极410可以是导电材料的网孔(mesh)。吸附电极410可嵌入静电吸盘350中。吸附电极410耦接至吸附功率源412，吸附电极410在通电时将基板390静电夹持至静电吸盘350的上表面392。
吸附电极310可被配置为单极或双极电极，或具有其他合适的布置。吸附电极410可通过RF滤波器414耦接至吸附功率源412，吸附功率源412提供直流(DC)功率以用静电方式将基板390固定至静电吸盘350的上表面392。RF滤波器414防止用于在处理腔室内形成等离子体的RF功率损坏电子设备。静电吸盘350可由诸如AlN或Al2O3之类的陶瓷材料制成。
功率施加系统420耦接至基板支撑组件346。功率施加系统420可包括加热器功率源306、吸附功率源412、第一射频(RF)功率源430和第二RF功率源440。功率施加系统420的实施例可额外包括控制器310和传感器元件450，传感器元件450与控制器310以及第一RF功率源430和第二RF功率源440两者通信。为了在基板390上沉积材料层，控制器310还可用于通过从第一RF功率源430和第二RF功率源440施加RF功率来控制来自处理气体的等离子体。
如上所述，静电吸盘350包括吸附电极410，吸附电极410一方面可用于吸附基板390，同时也用作第一RF电极。静电吸盘350也可包括第二RF电极460，并且可与吸附电极410一起施加RF功率来调谐等离子体。第一RF功率源430可耦接至第二RF电极460，同时第二RF功率源440可耦接至吸附电极410。可分别为第一RF功率源430和第二RF功率源440提供第一匹配网络和第二匹配网络。第二RF电极460可以是导电材料的实心金属板或导电材料的网孔。
第一RF功率源430和第二RF功率源440可生成相同频率或不同频率的功率。在一些实施例中，第一RF功率源430和第二RF功率源440中的一者或两者可独立地生成以下频率的功率：大于或约100KHz、大于或约500KHz、大于或约1MHz、大于或约10MHz、大于或约20MHz、大于或约50MHz、大于或约100MHz以及其他频率范围。由RF功率源430、440独立地生成的功率的频率的具体示例包括：350KHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz、100MHz和162MHz以及其他频率。为了调谐等离子体，来自第一RF功率源430和第二RF功率源440中的一者或两者的RF功率可以变化。
图4示出根据本技术的一些实施例的处理方法400中的示例性操作。可在各种处理腔室(包括上文所述的处理系统232和280)中执行所述方法。方法300可包括在本文所记载的方法操作开始前的一个或多个操作，包括前端处理、沉积、蚀刻、抛光、清洁或可在所述操作前执行的任何其他操作。所述方法可包括如图所示的数个可选的操作，所述操作可以与或可以不与根据本技术的方法具体相关。例如，为了提供半导体工艺的更广范围而描述了许多操作，但这些操作对技术而言并非关键，或者可通过将于下文进一步描述的替代方法来执行。
方法400可涉及将半导体结构开发成特定制造操作的可选操作。尽管在一些实施例中可在基底结构上执行方法400，但在一些实施例中，可在其他材料形成或移除后执行方法。例如，可执行任何数目的沉积、掩蔽或移除操作，以在基板上生产任何晶体管、存储器或其他结构方面。在一些实施例中，形成于基板上的一个或多个结构可以特征在于低于或约500℃、低于或约450℃、低于或约400℃或更低的热预算。因此，可在处于或低于结构性热预算的温度下执行方法400和任何后续操作。可将基板设置在基板支撑件上，基板支撑件可定位在半导体处理腔室的处理区域内。可在与可执行方法400的各方面的相同腔室中执行生产下层结构的操作，并且还可在与其中可执行方法400的操作的腔室类似的平台上或在其他平台上的一个或多个腔室中执行一个或多个操作。
在一些实施例中，方法400可包括：将一种或多种含硼前驱物输送至基板处理腔室的基板处理区域405。示例性含硼前驱物可包括含硼和氢的化合物(例如，硼烷)，诸如硼烷(BH3)、二硼烷(B2H6)或其他多中心键合的含硼和氢的化合物。额外的示例性含硼前驱物可包括含硼和碳的化合物，诸如含硼烃(例如，Bx-(CyHz)化合物)，以及其他有机硼化合物，以及可用于生产含硼材料的任何其他含硼材料。
一种或多种含硼前驱物可与至少一种惰性前驱物组合。在一些实施例中，惰性前驱物可充当载气，所述载气可在将含硼前驱物输送至基板处理区域前与含硼前驱物混合，并有助于携带含硼前驱物进入基板处理区域中。在额外实施例中，可通过独立于含硼前驱物的通道输送惰性前驱物，并且这两种类型的前驱物可在基板处理腔室的基板处理区域中组合。在又进一步实施例中，惰性前驱物可以既是用于含硼前驱物的载气，又是独立地输送至基板处理区域的惰性前驱物。示例性惰性前驱物包括氦和氩，以及其他惰性前驱物。
已发现，惰性前驱物对含硼前驱物的相对流速可影响沉积态含硼材料的特性，包括表面粗糙度和材料中的应力量。在一些实施例中，惰性前驱物对含硼前驱物的流速比可以是大于或约10:1，并且可以是大于或约20:1、大于或约30:1、大于或约40:1、大于或约50:1或更大。用于惰性前驱物的示例性流速范围可包括：超过或约1000sccm。用于惰性前驱物的额外示例性流速范围可包括：超过或约1500sccm、超过或约2000sccm、超过或约2500sccm、超过或约3000sccm、超过或约3500sccm、超过或约4000sccm、超过或约4500sccm、超过或约5000sccm或更大。用于含硼前驱物的示例性流速范围可包括：低于或约50sccm。额外示例性流速范围可包括：低于或约100sccm、低于或约75sccm、低于或约40sccm、低于或约30sccm、低于或约20sccm、低于或约10sccm、低于或约5sccm或更低。
已发现，当结合较高等离子体功率时，在基板处理区域中以过量的惰性前驱物稀释含硼前驱物会在基板上形成具有降低的应力水平的沉积态含硼材料层。例如，当与高等离子体功率一起提供高度稀释的前驱物时，可生成增加的等离子体密度，其包括更大量的自由基流出物，所述自由基流出物可促进对沉积的膜结构进行改性而不会被掺入所形成的膜内。通过形成偏压等离子体(诸如从偏压功率产生等离子体而不是将偏压施加至电容耦合等离子体)，并且通过利用较高偏压功率，可在沉积期间提供增加的离子冲击(ionimpact)。当形成等离子体的前驱物在这些高功率情况下包括用惰性前驱物进行更高度稀释时，在形成期间增加的轰击可通过使含硼晶体的生长速率放缓和增加氢的去除以及其他效果来改良沉积膜结构。
在一些实施例中，可将额外前驱物与含硼前驱物和惰性前驱物一起输送至基板处理区域。这些额外前驱物可包括一种或多种含烃前驱物。在这些实施例中，沉积在基板上的含硼材料可表征为含硼和碳的材料。示例性含烃前驱物可包括乙炔(C2H2)。额外的示例性含烃前驱物可包括具有通式CxHy的烃化合物，其中x的范围介于1与20之间，并且y的范围介于1与20之间。合适的烃化合物包括，例如：C3H6、CH4、C4H8、1,3-二甲基金刚烷、双环[2.2.1]七-2,5-二烯(2,5-降冰片二烯)、金刚烷(C10H16)、降冰片烯(C7H10)，以及其他烃化合物。在一些实施例中，可将碳对氢比率维持在小于或约4:1、小于或约3:1、小于或约2:1、小于或约1:1或更小，这可进一步促进限制膜形成期间的氢掺入。用于含烃前驱物的示例性流速范围可包括：低于或约50sccm。额外示例性流速范围可包括：低于或约100sccm、低于或约75sccm、低于或约40sccm、低于或约30sccm、低于或约20sccm、低于或约10sccm、低于或约5sccm或更低。
在进一步的实施例中，额外前驱物可包括含氮前驱物。在这些实施例中，沉积在基板上的含硼材料可表征为含硼和氮的材料，诸如氮化硼。如果还存在含碳前驱物，则沉积在基板上的含硼材料可表征为含硼、碳和氮的材料。示例性含氮前驱物可包括氨(NH3)、分子氮(N2)和氧化亚氮(N2O)，以及其他含氮前驱物。用于含氮前驱物的示例性流速范围可包括：低于或约20sccm。额外示例性流速范围可包括：低于或约100sccm、低于或约75sccm、低于或约50sccm、低于或约40sccm、低于或约30sccm、低于或约10sccm、低于或约5sccm或更低。
在一些实施例中，也可将含氢前驱物或等离子体引入基板处理区域。可使诸如氢气(H2)之类的示例性含氢前驱物形成氢自由基，将氢自由基输送至基板以与其他等离子体流出物和/或沉积材料混合并反应。在还存在含烃前驱物的一些实施例中，氢自由基可与具有sp2杂化的碳反应，并将具有sp2杂化的碳转化为sp3杂化碳。在一些实施例中，可在定位在处理腔室外部的远程等离子体系统(RPS)中产生氢自由基并将氢自由基输送至基板处理区域。
在本技术的实施例中，将前驱物输送至基板处理腔室，所述基板处理腔室具有存在于腔室的基板处理区域中的基板。在一些实施例中，可将基板定位在基板处理区域中的基板支撑组件上，并且可将基板维持在低于或约50℃的温度下。在额外实施例中，可通过基板处理腔室中的基板支撑组件中的加热器元件将基板温度维持在低至约20℃。在进一步实施例中，可通过将冷却流体输送至基板支撑组件的冷却单元将基板温度维持在低于或约20℃。额外的基板温度范围包括：低于或约40℃、低于或约30℃、低于或约20℃、低于或约10℃、低于或约0℃、低于或约-10℃、低于或约-20℃、低于或约-30℃或更低。
已发现，当与稀释含硼前驱物和使用较高等离子体功率中的至少一者结合以产生含硼沉积等离子体时，在含硼材料的沉积期间将基板的温度维持在低于或约50℃会形成低粗糙度的低应力层。如上文所记述，当与高等离子体功率一起提供高度稀释的前驱物时，可生成增加的等离子体密度，其包括更大量的自由基流出物，所述自由基流出物可促进对沉积的膜结构进行改性而不会被掺入所形成的膜内。经改性的膜结构可以特征在于：降低表面粗糙度的较小的含硼晶体，以及降低膜应力的较低的氢含量。在低于或约50℃的基板温度下的膜形成可减缓含硼晶体的生长速率，并减缓已由增加的惰性前驱物轰击而破裂或防止生长变大的含硼晶体的再生。此外，在这些低基板温度下的膜形成可能有助于形成具有较少氢含量的材料，这补充了由增加的惰性前驱物轰击创造的沉积条件。
提供于基板处理区域中的示例性基板可包括晶体硅(例如，Si<100>或Si<111>)、氧化硅、应变硅、硅锗、经掺杂的或未经掺杂的多晶硅、经掺杂的或未经掺杂的硅基板和经图案化或未经图案化的基板、绝缘体上硅(SOI)、经碳掺杂的氧化硅、氮化硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃和蓝宝石，以及其他基底基板材料的基底基板。示例性基板可进一步包括形成于基底基板上的一个或多个材料层。这些一个或多个层可包括导电材料层(例如，含金属层)、半导体材料层(例如，非晶硅层)和绝缘体材料层(例如，氮化硅、氧化硅)。在一些实施例中，基板可包括基底基板和多重材料层(例如，多于或约48层、多于或约65层、多于或约96层、多于或约128层、多于或约256层或更多)，所述多重材料层构成用于诸如3D NAND存储器结构之类的应用的膜堆叠。基板可进一步包括基板特征，诸如间隙、通孔、沟槽、阶梯，以及其他类型的特征。基板特征可直接形成在基底基板中。替代地或附加地，基板特征可形成在构成基板的一部分的沉积在基底基板上的绝缘、导电和/或半导体材料层中。示例性基板可采用各种形状，诸如圆形、矩形或正方形，并且可具有例如，200mm、300mm或450mm的直径、侧边或对角线尺寸。
在一些实施例中，供应至基板处理区域的前驱物可在基板处理腔室中产生并维持低于或约100毫托的处理压力。额外的示例性处理压力范围包括：低于或约1托、低于或约500毫托、低于或约50毫托、低于或约10毫托、低于或约5毫托、低于或约1毫托、低于或约0.1毫托或更低，以及其他压力范围。在一些实施例中，通过降低处理压力，可通过增加原子间的平均自由程来增加离子轰击。这可能会增加碰撞之间的行进距离，而这可能增加膜表面处的能量和轰击。这可进一步促进氢的减少并增加所形成的膜内的改良碳键合的形成，以降低所生成的膜的应力。
方法400的实施例进一步包括将等离子体功率输送至基板处理区域412。在一些实施例中，等离子体功率可作为偏压功率输送，所述偏压功率源自与静电吸盘电接触的RF功率源，而静电吸盘与基板电接触。如前文所记载，本技术的一些实施例可生成处于较高等离子体功率下的偏压等离子体，以改良沉积态材料的膜特性。例如，在一些实施例中，可在以下输送功率下生成偏压等离子体：大于或约2000W、大于或约2500W、大于或约3000W、大于或约3500W、大于或约4000W、大于或约4500W或更大。通过增加等离子体功率，这可与增加的惰性前驱物输送一起执行，可生成一定量的来自惰性前驱物的轰击，这可对沉积材料进行改性以增强碳键合并减少氢掺入。RF功率源可生成处于以下频率的功率：例如，约350KHz至约162MHz(例如，350KHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz、100MHz或162MHz)。
参考以上图3，在一些实施例中，可通过静电吸盘350将RF偏压功率输送至基板处理区域中的前驱物，静电吸盘350被供应有来自第二RF功率源440的RF功率。在额外的实施例中，也可由与第一RF功率源430电子通信的第二RF电极460供应全部或部分的RF偏压功率，第一RF功率源430供应偏压至第二RF电极460。第一RF功率源430可生成处于以下频率的功率：从约350KHz至约100MHz(例如，350KHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz或100MHz)。
在一些实施例中，操作412可进一步包含：施加第二RF偏压功率至静电吸盘，以独立地控制离子密度和离子能量，以调节膜应力。第二RF偏压功率可大于或约10瓦，并且可具有大于或约350KHz的频率。请参见图3，在一些实施例中，通过吸附电极410将第二RF偏压功率提供至基板391。吸附电极410可与第二RF功率源440电子通信，而第二RF功率源440供应偏压至吸附电极410。可提供大于或约10瓦的功率的第二RF偏压功率。在一些实施例中，可将RF偏压功率和第二RF偏压功率两者输送至前驱物，以在操作412期间产生等离子体。在额外实施例中，可经由吸附电极410将RF偏压功率输送至基板，并且可经由第二RF电极460输送第二RF偏压功率。
在方法400的实施例中，在操作415处，输送至基板处理区域的等离子体功率从供应至基板处理区域的前驱物产生沉积等离子体。所产生的沉积等离子体可包括含硼成分。在一些实施例中，含烃成分和含氮成分中的一者或多者也可存在于所产生的等离子体中。在一些实施例中，等离子体可直接接触同样位于基板处理腔室的基板处理区域中的基板。
在操作420处，在基板处理腔室中，所产生的等离子体在基板上沉积含硼材料。在一些实施例中，含硼材料在小于或约
Figure BDA0004119588690000151
的速率下沉积在基板上。额外的示例性沉积速率范围包括：小于或约/>
Figure BDA0004119588690000152
小于或约/>
Figure BDA0004119588690000155
小于或约/>
Figure BDA0004119588690000156
小于或约/>
Figure BDA0004119588690000153
小于或约/>
Figure BDA0004119588690000154
Figure BDA0004119588690000157
小于或约/>
Figure BDA0004119588690000158
或更小。沉积的材料的量可以是具有大于或约/>
Figure BDA0004119588690000159
的平均厚度的层。额外的示例性平均厚度范围可包括：大于或约
Figure BDA00041195886900001510
大于或约/>
Figure BDA00041195886900001511
大于或约/>
Figure BDA00041195886900001512
大于或约/>
Figure BDA00041195886900001513
大于或约/>
Figure BDA00041195886900001514
大于或约
Figure BDA00041195886900001515
或更大。
沉积态材料中的硼掺入量可基于任何掺入百分比。例如，沉积态材料可包括大于或约5％的硼掺入，并且在一些实施例中可包括大于或约10％的硼掺入、大于或约15％的硼掺入、大于或约20％的硼掺入、大于或约25％的硼掺入、大于或约30％的硼掺入、大于或约35％的硼掺入、大于或约40％的硼掺入、大于或约45％的硼掺入、大于或约50％的硼掺入、大于或约55％的硼掺入、大于或约60％的硼掺入、大于或约65％的硼掺入、大于或约70％的硼掺入、大于或约75％的硼掺入、大于或约80％的硼掺入、大于或约85％的硼掺入、大于或约90％的硼掺入、大于或约95％的硼掺入或更多。
在本技术的实施例中，沉积态含硼材料可以特征在于减少的氢量。沉积态含硼材料中的氢量的示例性范围可包括：少于或约25摩尔％。沉积态材料中的氢量的额外示例性范围可包括：少于或约20摩尔％、少于或约15摩尔％、少于或约10摩尔％或更少。如上文所记述，材料中的减少的氢量可有助于降低材料中的应力水平。
在一些实施例中，除了硼之外，沉积态材料还可包括碳。沉积态材料中的碳可以特征在于沉积材料中大于或约60％的碳原子为sp3杂化键合。sp3杂化碳原子的百分比的额外示例性范围可包括：大于或约40％、大于或约50％、大于或约65％、大于或约70％、大于或约80％、大于或约90％或更大。相对于具有较低百分比的sp3杂化碳和较高百分比的sp2杂化碳的含硼和碳的材料而言，材料中的高百分比的sp3杂化碳可降低材料中的应力水平。增加的具有sp3杂化的碳原子量使共价成网的碳-碳单键的数量增加，而sp2杂化给出具有更多类石墨碳特性的沉积态层。与类石墨碳相比，共价成网的碳具有更各向同性的碳-碳键长度和强度的分布，其中平面内键比平面外的正交键更短且更强。结果，与含有较大量的sp2杂化碳的更类石墨层相比，具有增加数量的sp3杂化碳的含硼和碳的层可以经沉积而具有更低的应力。
在一些实施例中，可以沉积具有低粗糙度的含硼材料。平均表面粗糙度的示例性范围可以是：小于或约2nm、小于或约1.5nm、小于或约1.0nm、小于或约0.9nm、小于或约0.8nm、小于或约0.7nm、小于或约0.6nm、小于或约0.5nm、小于或约0.4nm、小于或约0.3nm、小于或约0.2nm或更小。此外，在一些实施例中，无论膜厚度如何，均可实质上控制粗糙度。这可避免额外的化学-机械抛光操作，因为沉积态膜可以特征在于所示的平均粗糙度范围中的任一者。此外，沉积态含硼层可具有小的粗糙度范围，诸如所形成的膜上的最高峰与最低峰之间的差。跨沉积态膜的示例性粗糙度范围可以是小于或约10nm，并且可以是小于或约9nm、小于或约8nm、小于或约7nm、小于或约6nm、小于或约5nm、小于或约4nm、小于或约3nm、小于或约2nm、小于或约1nm或更小。因此，可生成改良的材料，这可提供相对于常规材料和工艺有利的膜和掩模，以及通过限制或减少序列中的抛光操作的数量来潜在地减少制造操作。
在额外实施例中，可以沉积低应力的含硼材料。低应力材料的特征在于内部应力水平更接近中性应力(即，0MPa)。相反地，高应力材料的特征在于内部应力水平显著地大于0MPa(即，高正(拉伸)应力)或显著地小于0MPa(即，高负(压缩)应力)。高正应力(可表征为拉伸应力)可能由在相邻的基板特征上产生向外推力的材料膨胀所引起。高负应力(可表征为压缩应力)可能由在相邻的基板特征上产生向内拉力的材料收缩所引起。换言之，高应力材料可以特征在于绝对值显著地大于0MPa的应力水平。因此，当材料的特征在于“大于-1000MPa”的应力水平时，这是指应力水平的绝对值，并且包括诸如-1500MPa、-2000MPa等水平。类似地，当材料的特征在于“小于-1000MPa”的应力水平时，这是指更接近中性应力(即，0MPa)的应力水平，并且包括诸如-500MPa、-100MPa等水平，但不会扩展到大于或约1000MPa的正值。
沉积态含硼材料的实施例可以特征在于：小于或约-500MPa或更高的应力水平。额外的示例性应力值范围可包括：小于或约-400MPa、小于或约-300MPa、小于或约-200MPa、小于或约-100MPa、小于或约-50MPa和小于或约-10MPa或更小。这些低应力含硼材料可沉积在多重堆叠的膜层上并用作高选择性硬模，以将深的高深宽比通道和触点图案化蚀刻到膜层中。含硼材料中的低应力在底层基板特征(如膜堆叠)上产生较少的可使底层基板特征弯折、破裂和失效的应力。
本技术的实施例还可影响沉积态含硼材料的额外特性。例如，沉积态含硼材料的实施例可以特征在于：大于或约150GPa的杨氏模数，并且可以特征在于：大于或约160GPa、大于或约170GPa、大于或约180GPa、大于或约190GPa、大于或约200GPa或更大的模数。
方法400的实施例也可包括：将含硼材料形成到硬模层中的可选的操作425。操作可包括：在含硼硬模中形成图案，以用于对底层基板中的基板特征进行图案化蚀刻。例如，可在沉积态含硼层中形成开口，以将底层基板暴露于干式蚀刻(例如，等离子体蚀刻)，所述干式蚀刻在基板中形成深的(例如，大于或约1μm)高深宽比(例如，大于或约50:1的AR)通道或触点。
方法400中描述的实施例可形成沉积态低粗糙度、低应力含硼材料。这些含硼材料可以特征在于：不需要额外处理操作来使沉积材料的膜层平滑即可达成的沉积态低粗糙度。含硼材料还可以特征在于：不需要额外处理操作来降低沉积层中的应力即可达成的沉积态低应力。在一些实施例中，含硼材料可以特征在于：高光学透明度和高选择性，这使得所述含硼材料非常适合作为例如硬模以图案化蚀刻底层基板特征。例如，这些硬模可用于图案化蚀刻高深宽比(HAR)基板特征，诸如3D NAND器件。本技术的实施例包括在基板上提供沉积态状态的含硼硬模。
在前文描述中，出于解释的目的，已经阐述了诸多细节以便提供对本技术的各种实施例的理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可在没有这些细节中的一些细节或在有额外细节的情况下实践某些实施例。
已公开若干实施例，本领域技术人员将认识到，在不偏离实施例的精神的情况下可使用各种修改、替代构造和等效物。另外，为了避免不必要地混淆本技术，未描述许多熟知的工艺和元件。因此，上文描述不应视为限制本技术的范围。
在提供值的范围的情况下，应理解，除非本文另有明确指定，否则此范围的上限值与下限值之间的每个中间值，直到下限单位的最小分数也被具体公开。在阐明范围中的任何阐明值或未阐明的中间值与在此阐明范围中的任何其他阐明值或中间值之间的任何较窄范围被涵盖。这些较小范围的上限值和下限值可独立地包括或排除在范围中，并且这两个限值中的任一者、两者都不或两者都包括在较小范围中的每个范围也涵盖在本技术内，受限于阐明范围中任何特定排除的限值。在阐明范围包括限值中的一者或两者的情况下，还包括排除这些限值中的任一者或两者的范围。
如本文和所附权利要求书中所使用，除非上下文另有明确指定，否则单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”包括复数指代。因此，例如，对“一前驱物”的指代包括多个此类前驱物，并且对“所述层”的指代包括对本领域技术人员已知的一个或多个层及其等效物的指代，等等。
而且，当在本说明书中和所附权利要求书中使用时，词语“包含(comprise(s))”、“包含(comprising)”、“含有(contain(s))”、“含有(containing)”、“包括(include(s))”和“包括(including)”旨在指定阐明的特征、整数、部件或操作的存在，但它们不排除一个或多个其他特征、整数、部件、操作、动作或群组的存在或添加。

Claims (20)

1.一种半导体处理方法，包含以下步骤：
将包含含硼前驱物的沉积前驱物输送至半导体处理腔室的处理区域；
在所述半导体处理腔室的所述处理区域内形成所述沉积前驱物的等离子体；以及
在所述半导体处理腔室的所述处理区域内的基板上沉积含硼材料，其中所述基板的特征在于：低于或约50℃的温度。
2.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中所述方法进一步包含以下步骤：将惰性前驱物输送至所述半导体处理腔室的所述处理区域，其中所述惰性前驱物对所述沉积前驱物的流速比为大于约10:1。
3.如权利要求2所述的半导体处理方法，其中所述惰性前驱物包含氦或氩中的至少一者。
4.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中所述半导体处理腔室的特征在于：小于或约100毫托的压力。
5.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中所述沉积前驱物进一步包含含硼前驱物。
6.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中所述沉积前驱物进一步包含含硅前驱物或含氮前驱物中的至少一者。
7.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中所述含硼材料包含以下各项中的至少一者：碳化硼、氮化硼、氮化碳硼、含硼硅、含硼氧化硅、硼和含硼的氧化硅或含硼氮化硅。
8.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中所述等离子体是在大于2000瓦的偏压功率下形成的偏压等离子体。
9.一种半导体处理方法，包含以下步骤：
将包含含硼前驱物的沉积前驱物输送至半导体处理腔室的处理区域；
对设置于所述半导体处理腔室的所述处理区域内的基板施加偏压功率，其中所述偏压功率是大于或约3000瓦；
在所述半导体处理腔室的所述处理区域内形成所述沉积前驱物的等离子体；以及
在所述基板上沉积含硼材料。
10.如权利要求9所述的半导体处理方法，其中所述基板的特征在于：低于或约50℃的温度。
11.如权利要求9所述的半导体处理方法，其中所述沉积前驱物进一步包含惰性前驱物。
12.如权利要求11所述的半导体处理方法，其中所述惰性前驱物对所述含硼前驱物的流速比为大于或约10:1。
13.如权利要求9所述的半导体处理方法，其中所述偏压功率是大于或约4000瓦。
14.一种半导体处理方法，包含以下步骤：
将含硼前驱物输送至半导体处理腔室的处理区域；
在所述半导体处理腔室的所述处理区域内形成所述含硼前驱物的等离子体；以及
在设置在所述半导体处理腔室的所述处理区域内的基板上沉积含硼材料，其中所述含硼材料的特征在于：小于或约2nm的沉积态表面粗糙度。
15.如权利要求14所述的半导体处理方法，其中所述基板的特征在于：低于或约50℃的温度。
16.如权利要求14所述的半导体处理方法，其中所述处理方法进一步包含以下步骤：
将惰性前驱物输送至所述半导体处理腔室的所述处理区域，其中所述惰性前驱物对所述含硼前驱物的流速比为大于约10:1；以及
在所述含硼材料的沉积期间对所述基板施加偏压功率，其中所述偏压功率是大于或约3000瓦。
17.如权利要求14所述的半导体处理方法，其中所述含硼材料的特征在于：小于或约-500MPa的沉积态应力。
18.如权利要求14所述的半导体处理方法，其中所述含硼材料进一步包含碳原子，并且其中大于或约60％的所述碳原子具有sp3杂化键。
19.如权利要求14所述的半导体处理方法，其中所述含硼材料包含少于或约25摩尔％的氢。
20.如权利要求14所述的半导体处理方法，其中所述含硼材料包含以下各项中的至少一者：碳化硼、氮化硼、氮化碳硼、含硼硅、含硼氧化硅、硼和含硼的氧化硅或含硼氮化硅。
CN202180062366.XA 2020-08-07 2021-07-28 低应力含硼层的沉积 Pending CN116368598A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/987,704 2020-08-07
US16/987,704 US11495454B2 (en) 2020-08-07 2020-08-07 Deposition of low-stress boron-containing layers
PCT/US2021/043376 WO2022031485A1 (en) 2020-08-07 2021-07-28 Deposition of low-stress boron-containing layers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116368598A true CN116368598A (zh) 2023-06-30

Family

ID=80115256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180062366.XA Pending CN116368598A (zh) 2020-08-07 2021-07-28 低应力含硼层的沉积

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11495454B2 (zh)
JP (1) JP2023538529A (zh)
KR (1) KR20230048108A (zh)
CN (1) CN116368598A (zh)
TW (1) TWI785711B (zh)
WO (1) WO2022031485A1 (zh)

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1210900A (zh) 1998-06-19 1999-03-17 吉林大学 低应力立方氮化硼薄膜及其制备装置和制备方法
US6808748B2 (en) * 2003-01-23 2004-10-26 Applied Materials, Inc. Hydrogen assisted HDP-CVD deposition process for aggressive gap-fill technology
JP3777436B2 (ja) 2003-01-28 2006-05-24 独立行政法人理化学研究所 ボロン膜の形成方法及びボロン膜形成装置
DE102004028112B4 (de) 2004-06-09 2019-12-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Werkzeugsubstrat mit borhaltigem Schichtsystem, bestehend aus einer Borcarbid-, einer B-C-N und einer kohlenstoffmodifizierten kubischen Bornitridschicht sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Schichtsystems und Verwendung
JP5305683B2 (ja) 2008-02-18 2013-10-02 株式会社神戸製鋼所 立方晶窒化硼素含有皮膜の形成方法
US10297459B2 (en) * 2013-09-20 2019-05-21 Lam Research Corporation Technique to deposit sidewall passivation for high aspect ratio cylinder etch
US10170324B2 (en) * 2014-12-04 2019-01-01 Lam Research Corporation Technique to tune sidewall passivation deposition conformality for high aspect ratio cylinder etch
JP6950315B2 (ja) 2016-12-15 2021-10-13 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、ボロン膜、及び成膜装置
JP2019102508A (ja) 2017-11-29 2019-06-24 東京エレクトロン株式会社 ボロン系膜の形成方法および形成装置
JP7005367B2 (ja) 2018-02-05 2022-02-04 東京エレクトロン株式会社 ボロン系膜の成膜方法および成膜装置
JP7049883B2 (ja) * 2018-03-28 2022-04-07 東京エレクトロン株式会社 ボロン系膜の成膜方法および成膜装置
US10840087B2 (en) 2018-07-20 2020-11-17 Lam Research Corporation Remote plasma based deposition of boron nitride, boron carbide, and boron carbonitride films
US11270890B2 (en) * 2018-12-14 2022-03-08 Lam Research Corporation Etching carbon layer using doped carbon as a hard mask

Also Published As

Publication number Publication date
US20220044927A1 (en) 2022-02-10
KR20230048108A (ko) 2023-04-10
WO2022031485A1 (en) 2022-02-10
JP2023538529A (ja) 2023-09-08
TWI785711B (zh) 2022-12-01
TW202212609A (zh) 2022-04-01
US11495454B2 (en) 2022-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7301931B2 (ja) ハードマスク及びその他のパターニング応用のための高密度低温炭素膜
JP7326275B2 (ja) エッチング選択性の高いアモルファスカーボン膜
CN108475640B (zh) 用于侧向硬模凹槽减小的混合碳硬模
JP6787868B2 (ja) 低ｋ及びその他の誘電体膜をエッチングするための処理チャンバ
US10954129B2 (en) Diamond-like carbon as mandrel
US20220399212A1 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP2020507922A (ja) ハードマスク応用向けのホウ素がドープされた炭化タングステン
US20240087894A1 (en) High density carbon films for patterning applications
CN115485811A (zh) 用于提高硬掩模的选择性的惰性气体注入
CN111819669B (zh) 形成气隙的系统及方法
CN116368598A (zh) 低应力含硼层的沉积
TWI794915B (zh) 低應力含碳層的沉積
WO2023233673A1 (ja) エッチング方法及びプラズマ処理装置
TW202415796A (zh) 用於圖案化應用的高密度碳膜
KR20230054721A (ko) 게르마늄에 대한 확산 배리어들

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination