CN117203739A - 金属掺杂的硼膜 - Google Patents

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Abstract

示例性沉积方法可包括将含硼前驱物输送到半导体处理腔室的处理区域。方法可包括以含硼前驱物输送含掺杂剂前驱物。含掺杂剂前驱物可包括金属。方法可包括在半导体处理腔室的处理区域内形成所有前驱物的等离子体。方法可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掺杂硼材料。掺杂硼材料可在掺杂硼材料中包括大于或约80原子百分含量的硼。

Description

金属掺杂的硼膜
相关申请的交叉引用
本申请主张于2021年4月26日提交的题为“METAL-DOPED BORON FILMS(金属掺杂的硼膜)”的美国专利申请第17/240,395号的权益和优先权，所述申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本技术涉及半导体沉积工艺。更具体地，本技术涉及沉积具有可用作掩模材料的金属掺杂剂的材料的方法。
背景技术
通过在基板表面上产生复杂地图案化的材料层的工艺使得集成电路成为可能。在基板上产生图案化结构需要形成和移除暴露材料的受控的方法。随着器件尺寸不断缩小，且结构变得更加复杂，材料性质可能会影响后续操作。例如，掩模材料可能会影响开发结构的能力以及选择性移除材料的能力两者。
因此，需要可用于生产高质量器件和结构的改进的系统和方法。由本技术解决了这些和其他需求。
发明内容
示例性沉积方法可包括将含硼前驱物输送到半导体处理腔室的处理区域。方法可包括以含硼前驱物输送含掺杂剂前驱物。含掺杂剂前驱物可包括金属。方法可包括在半导体处理腔室的处理区域内形成所有前驱物的等离子体。方法可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掺杂硼材料。掺杂硼材料可在掺杂硼材料中包括大于或约80原子百分含量的硼。
在一些实施例中，膜内的金属掺杂剂浓度维持在小于或约20原子百分含量。含掺杂剂前驱物中的金属可以是或包括钨、钼、钛、铝、钴、钌、或钽中的一者或多者。含掺杂剂前驱物可以是或包括六氟化钨(tungsten hexafluoride)或六羰基钨(tungstenhexacarbonyl)。掺杂硼材料可由在633nm下小于或约0.45的消光系数表征。方法可包括以含硼前驱物输送含氧前驱物或含氮前驱物。掺杂硼材料中的氧含量或氮含量可保持在小于或约10％。掺杂硼材料可由大于或约25GPa的硬度表征。基板可包括氧化硅。沉积方法可包括蚀刻氧化硅。氧化硅可以蚀刻掺杂硼材料的速率的大于或约五倍的速率进行蚀刻。
本技术的一些实施例可包括沉积方法。方法可包括将含硼前驱物输送到半导体处理腔室的处理区域。方法可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。方法可包括在设置在半导体处理腔室的处理区域内的基板上形成含硼材料的第一层。方法可包括对含硼前驱物添加含掺杂剂前驱物。含掺杂剂前驱物可包括金属。方法可包括在含硼材料的第一层上形成掺杂硼材料的第二层，以产生双层膜。
在一些实施例中，在双层膜的第二层内的金属掺杂剂浓度可以维持在小于或约10原子百分含量。含掺杂剂前驱物中的金属可以是或包括钨、钼、钛、铝、钴、钌、或钽中的一者或多者。掺杂硼材料的第二层可为双层膜的厚度的大于或约50％。掺杂硼材料可由大于或约25GPa的硬度表征。基板可包括氧化硅，且沉积方法可包括蚀刻氧化硅。氧化硅可以蚀刻双层膜的速率的大于或约1.5倍的速率进行蚀刻。
本技术的一些实施例可包括沉积方法。方法可包括将含硼前驱物输送到半导体处理腔室的处理区域。方法可包括以含硼前驱物输送含掺杂剂前驱物。含掺杂剂前驱物可包括金属。方法可包括在半导体处理腔室的处理区域内形成所有前驱物的等离子体。方法可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掺杂硼材料。在一些实施例中，掺杂硼材料可以在掺杂硼材料中包括少于或约10原子百分含量的金属。含掺杂剂前驱物中的金属可包括钨、钼、钛、铝、钴、钌、或钽中的一者或多者。掺杂硼材料可由在633nm下小于或约0.45的消光系数表征。基板可包括氧化硅，且沉积方法可包括蚀刻氧化硅。氧化硅可以蚀刻掺杂硼材料的速率的大于或约五倍的速率进行蚀刻。
相对于常规的系统和技术，本技术可提供许多益处。例如，工艺可产生由相对于下卧材料的改进的选择性表征的膜。此外，本技术的实施例的操作可产生改进的掩模材料，所述掩模材料可以促进处理操作。结合以下描述和附图更详细地描述了这些和其他实施例以及它们的许多优点和特征。
附图说明
通过参照说明书的其余部分和附图，可实现对所公开的技术的性质和优点的进一步理解。
图1示出了根据本技术的一些实施例的示例性处理腔室的示意性横截面图。
图2示出了根据本技术的一些实施例的沉积方法中的示例性操作。
附图中的若干图作为示意图包含在内。应理解，附图仅用于说明性目的，并且除非特别说明是按比例的，否则不应视为是按比例的。此外，作为示意图，提供附图以帮助理解，并且与实际表示相比，附图可能不包括所有方面或信息，并且出于说明目的，可包括夸大的材料。
在附图中，相似的部件和/或特征可具有相同的附图标记。此外，相同类型的各种部件可以通过在附图标记后加上对相似部件进行区分的字母来进行区分。如果在说明书中仅使用第一附图标记，则该描述可适用于具有相同第一附图标记的类似部件中的任何一者，而与字母无关。
具体实施方式
在半导体制造期间，可利用各种沉积和蚀刻操作在基板上产生结构。掩模材料可用于允许材料至少部分地被蚀刻以产生跨基板的特征。随着器件尺寸不断减小，并且材料之间改进的选择性可以简化结构形成，利用改进的硬掩模可以促进制造。例如，未来的DRAM节点可能需要更高的电容结构，这可能涉及在基板上形成更深的沟槽。相对于下卧的硅材料，常规的硬掩模可能会达到选择性的限制。因此，许多半导体制造工艺正在将较厚的硬掩模膜用于较大的垂直器件结构，或试图开发由增加的硬度表征的掩模材料。然而，虽然硬掩模可由在一个厚度下具有足够的透明度表征，但随着厚度的增加，膜可能变得不那么透明。当膜变得足够不透明时，工艺可能需要附加的操作来打开靠近对齐标记的区域，以确保正确的取向。此外，较厚的硬掩模膜可能会挑战图案化，这可能继而影响转移到下卧结构的均匀性。
本技术可通过产生并入金属掺杂剂的掩模材料来克服这些限制。尽管这些材料可能会反直觉地降低透明度和硬度，但这些材料可能对下卧的材料更具选择性，这可以提供厚度减小的掩模，并且总体上可以改善半导体基板中的蚀刻和结构形成。应理解，本技术并不旨在限于所讨论的特定膜和处理，因为所描述的技术可用于改善许多膜形成工艺，且可适用于各种处理腔室和操作。
图1示出了根据本技术的一些实施例的示例性处理腔室100的横截面图。该图可示出结合了本技术的一个或多个方面和/或可以执行根据本技术的实施例的一个或多个操作的系统的概述。腔室100的附加细节或所执行的方法可进一步在下文描述。根据本技术的一些实施例，腔室100可用以形成膜层，尽管应理解，方法可类似地在可能发生膜形成的任何腔室中执行。处理腔室100可包括腔室主体102、设置在腔室主体102内部的基板支撑件104、以及与腔室主体102耦接并将基板支撑件104围绕在处理容积120中的盖组件106。可以穿过开口126将基板103提供给处理容积120，所述开口通常可以被密封以用于使用狭缝阀或门进行处理。在处理期间，基板103可以安置在基板支撑件的表面105上。如箭头145所指示，基板支撑件104可沿着轴线147旋转，基板支撑件104的轴144可位于轴线147。或者，可以在沉积工艺期间将基板支撑件104提升以按需旋转。
等离子体轮廓调制器111可设置在处理腔室100中，以控制设置在基板支撑件104上的基板103上的等离子体分布。等离子体轮廓调制器111可包括第一电极108，第一电极108可邻近腔室主体102设置，并且可将腔室主体102与盖组件106的其他部件分开。第一电极108可以是盖组件106的一部分，或者可以是单独的侧壁电极。第一电极108可以是环形或环状构件，并且可以是环形电极。第一电极108可以是围绕处理容积120的围绕处理腔室100的圆周的连续环，或者如果期望的话，可在所选位置处不连续。第一电极108也可以是穿孔电极，诸如穿孔环或网状电极，或者可以是板状电极，诸如例如二次气体分配器。
一个或多个隔离器110a、110b(其可以是介电材料，诸如陶瓷或金属氧化物，例如氧化铝和/或氮化铝)可以与第一电极108接触并且将第一电极108与气体分配器112和腔室主体102电分离和热分离。气体分配器112可界定用于将处理前驱物分配到处理容积120中的孔118。气体分配器112可以与第一电源142耦接，第一电源142诸如RF产生器、RF电源、DC电源、脉冲DC电源、脉冲RF电源、或可以与处理腔室耦接的任何其他电源。在一些实施例中，第一电源142可以是RF电源。
气体分配器112可以是导电气体分配器或非导电气体分配器。气体分配器112也可以由导电和非导电部件形成。例如，气体分配器112的主体可以是导电的，而气体分配器112的面板可以是不导电的。气体分配器112可以诸如由图1所示的第一电源142供电，或者在一些实施例中，气体分配器112可以接地。
第一电极108可以与第一调谐电路128耦接，所述第一调谐电路128可以控制处理腔室100的接地路径。第一调谐电路128可包括第一电子传感器130和第一电子控制器134。第一电子控制器134可以是或包括可变电容或其他电路元件。第一调谐电路128可以是或包括一个或多个电感132。第一调谐电路128可以是在处理期间在存在于处理容积120中的等离子体条件下实现可变或可控阻抗的任何电路。在所示的一些实施例中，第一调谐电路128可包括并联耦接在地和第一电子传感器130之间的第一电路支路和第二电路支路。第一电路支路可包括第一电感132A。第二电路支路可包括与第一电子控制器134串联耦接的第二电感132B。第二电感132B可设置在第一电子控制器134和将第一电路支路和第二电路支路两者都连接到第一电子传感器130的节点之间。第一电子传感器130可以是电压或电流传感器，并且可以与第一电子控制器134耦接，所述第一电子控制器134可提供对处理容积120内的等离子体条件的一定程度的闭环控制。
第二电极122可与基板支撑件104耦接。第二电极122可被嵌入在基板支撑件104内或与基板支撑件104的表面耦接。第二电极122可以是板、穿孔板、网、金属丝网(wirescreen)或导电元件的任何其他分布式布置。第二电极122可以是调谐电极，并且可以通过导管146与第二调谐电路136耦接，所述导管146例如是设置在基板支撑件104的轴144中的具有诸如50欧姆的选定电阻的线缆。第二调谐电路136可具有第二电子传感器138和第二电子控制器140，其可以是第二可变电容。第二电子传感器138可以是电压或电流传感器，并且可以与第二电子控制器140耦接以提供对处理容积120中的等离子体条件的进一步控制。
可以是偏置电极和/或静电吸附电极的第三电极124可以与基板支撑件104耦接。第三电极可以通过滤波器148与第二电源150耦接，滤波器148可以是阻抗匹配电路。第二电源150可以是DC电源、脉冲DC电源、RF偏置电源、脉冲RF电源或偏置电源、或这些或其他电源的组合。在一些实施例中，第二电源150可以是RF偏置电源。
图1的盖组件106和基板支撑件104可与任何处理腔室一起使用以进行等离子体或热处理。在操作中，处理腔室100可提供对处理容积120中等离子体条件的实时控制。可以将基板103设置在基板支撑件104上，并且可以根据任何期望的流动计划，使用入口114使处理气体流过盖组件106。气体可以通过出口152离开处理腔室100。电力可以与气体分配器112耦接以在处理容积120中建立等离子体。在一些实施例中，可以使用第三电极124使基板经受电偏压。
在激发处理容积120中的等离子体时，可以在等离子体与第一电极108之间建立电位差。也可在等离子体与第二电极122之间建立电位差。电子控制器134、140可接着被使用来调节由两个调谐电路128和136表示的接地路径的流动性质。设定点可以被传递到第一调谐电路128和第二调谐电路136，以提供从中心到边缘的沉积率和等离子体密度均匀性的独立控制。在两个电子控制器可以都是可变电容的实施例中，电子传感器可以调节可变电容以独立地最大化沉积率且最小化厚度不均匀性。
调谐电路128、136中的每一者可具有可变阻抗，所述可变阻抗可使用相应的电子控制器134、140来调节。在电子控制器134、140是可变电容的情况下，可以选择可变电容中的每一者的电容范围以及第一电感132A和第二电感132B的电感，以提供阻抗范围。此范围可取决于等离子体的频率和电压特性，所述等离子体在每个可变电容的电容范围内可具有最小值。因此，当第一电子控制器134的电容为最小或最大时，第一调谐电路128的阻抗可能很高，导致等离子体形状在基板支撑件上具有最小的空中或横向覆盖。当第一电子控制器134的电容接近使第一调谐电路128的阻抗最小化的值时，等离子体的空中覆盖范围可增长到最大，从而有效地覆盖基板支撑件104的整个工作区域。当第一电子控制器134的电容偏离最小阻抗设置时，等离子体形状可能从腔室壁收缩并且基板支撑件的空中覆盖率可能下降。第二电子控制器140可具有类似的效果，随着第二电子控制器140的电容可改变，而增加和减少了在基板支撑件上的等离子体的空中覆盖。
电子传感器130、138可用于在闭合回路中调谐各个电路128、136。取决于所使用的传感器的类型，可以将电流或电压的设定点安装在每个传感器中，并且传感器可提供有控制软件，所述控制软件确定对每个相应电子控制器134、140的调整以最小化与设定点的偏差。因此，可以在处理期间选择和动态地控制等离子体形状。应理解，尽管上文的讨论是基于可以是可变电容的电子控制器134、140，但是具有可调节特性的任何电子部件都可以用来为调谐电路128和136提供可调节的阻抗。
图2示出了根据本技术的一些实施例的沉积方法200中的示例性操作。方法可以在各种处理腔室中实行，包括上述处理腔室100。方法200可包括多个选择性操作，其可以或可以不与根据本技术的方法的一些实施例具体地相关联。例如，描述了许多操作以提供结构形成的更广泛范畴，但是这些操作对技术不是关键的，或者可以通过容易理解的替代方法来执行。
方法200可包括在开始所列的操作之前的附加操作。例如，附加的处理操作可包括在半导体基板上形成结构，这可包括形成和移除材料两者。先前的处理操作可以在方法200在其中执行的腔室中执行，或者可以在将基板传送到在其中执行方法200的半导体处理腔室中之前，在一个或多个其他处理腔室中执行处理。无论如何，方法200可以任选地包括将半导体基板传送到半导体处理腔室的处理区域(诸如上述处理腔室100)，或可包括上述部件的其他腔室。基板可以设置在基板支撑件上，所述基板支撑件可以是诸如基板支撑件104之类的底座，并且所述基板支撑件可以驻留在腔室的处理区域中，诸如上述处理容积120。
基板可以是或包括可以在其上沉积材料的任何数量的材料。基板可以是或包括硅、锗、包括氧化硅或氮化硅的介电材料、金属材料、或这些材料的任意数量的组合，其可以是基板，或在基板上形成的材料。在一些实施例中，任选的处理操作(诸如预处理)可被执行以制备用于沉积的基板的表面。例如，可以执行预处理以在基板表面上提供某些配体末端(ligand terminations)，这可以促进待沉积的膜的成核。例如，氢、氧、碳、氮、或其他分子末端(包括这些原子或自由基的任何组合)可以在基板的表面上被吸收、反应或形成。此外，可以执行材料移除(诸如对天然氧化物的还原或对材料的蚀刻)，或可以制备基板的一个或多个暴露表面以用于沉积的任何其他操作。
在操作205处，可以将一个或多个前驱物输送到腔室的处理区域。例如，被沉积的膜可以是用于半导体处理的掩模膜。沉积前驱物可包括任何数量的掩模前驱物，包括一种或多种含硼前驱物。前驱物可以一起流动或分开流动。例如，在可以形成含硼膜的示例性实施例中，可以将至少一种含硼前驱物输送到处理腔室的处理区域。在本技术的一些实施例中可执行等离子体增强沉积，这可以促进材料反应和沉积。例如，在操作210处，等离子体可以由含硼前驱物形成，并且可以在任选的操作215处沉积含硼材料。
含硼硬掩模可由相对高的硬度表征，这可以提高蚀刻选择性。然而，为了进一步改善对下卧的含硅材料(诸如氧化硅或氮化硅)的蚀刻选择性，本技术可结合一种或多种掺杂剂材料，所述掺杂剂材料可包括一种或多种金属。在硬掩模形成中掺杂金属可能是违反直觉的，尤其是出于提高选择性蚀刻的性质的目标。例如，将金属并入到硬掩模中实际上可能会降低膜硬度，而许多常规技术在寻求更硬的掩模膜时可能会避免这种情况。此外，金属掺杂剂可能会降低膜的透明度，这可能会通过产生更不透明的膜来挑战光刻操作，从而挑战传统使用时可能会增加的掩模厚度。然而，本技术利用金属掺杂剂来增加蚀刻操作的选择性，这可以克服膜硬度的降低。此外，因为与无金属掺杂的膜相比可以改善蚀刻的选择性，所以根据本技术的一些实施例的掩模可由减小的厚度表征，这可以改善膜的透明度。例如，当常规技术寻求增加所形成结构的深度时，可以提供更厚的硬掩模。随着硅、硼、和锗膜的厚度增加，它们可由更大的不透明性表征，这可能会挑战光刻。透过并入金属材料，本技术可以反转对更厚掩模膜的这种需求。
因此，本技术的一些实施例可以包括在操作220附加地提供含掺杂剂前驱物，并且所述前驱物与其他沉积前驱物一起提供。如上所述，在操作210处，所输送的前驱物可以全部用于在半导体处理腔室的处理区域内形成等离子体，且因此方法200中所示的操作的顺序可以包括以不同顺序发生的操作，包括同时发生的操作。在操作225处，可以在基板上沉积材料，所述材料包括在所沉积材料内的金属掺杂剂。通过在一些实施例中并入含掺杂剂的前驱物，可以增加蚀刻的选择性，同时产生具有受控硬度和透明度的膜。
取决于所使用的前驱物，可以使用掺杂剂前驱物的流率来控制掺杂剂的并入。例如，诸如对于过渡金属掺杂剂，尽管其他沉积前驱物的流率可以是数百sccm或更高，但掺杂剂前驱物可以以小于或约250sccm的流率流动，并且可以以小于或约200sccm、小于或约150sccm、小于或约100sccm、小于或约50sccm、小于或约40sccm、小于或约30sccm、小于或约25sccm、小于或约20sccm、小于或约15sccm、小于或约10sccm、小于或约5sccm或更小的流率输送。
关于含硼前驱物，本技术可以使用任何数量的前驱物。例如，含硼材料可包括硼烷，例如硼烷、乙硼烷或其他多中心键结硼材料，以及可用于产生含硼材料的任何其他含硼材料。在所产生的膜中的硼并入可以是基于任何百分比的并入。例如，所产生的膜可包括大于或约50％的硼并入，并且在一些实施例中可包括大于或约55％的硼并入、大于或约60％的硼并入、大于或约65％的硼并入、大于或约70％的硼并入、大于或约75％的硼并入、大于或约80％的硼并入、大于或约85％的硼并入、大于或约90％的硼并入、大于或约95％的硼并入、或更高，包括基本上或实质上是硼的膜，减去膜内的掺杂剂的量。尽管来自暴露于大气或其他处理环境的痕量材料可以并入到膜中，但应理解，膜在本质上仍然可以基本上是基于硼的。
掺杂剂前驱物可包括任何含金属的前驱物，诸如包括可以以稳定形式输送到处理区域的任何金属或过渡金属。示例性掺杂剂可包括钨、钼、钛、铝、钴、钌、钽或可与硼并入在掩模材料中的任何其他金属或过渡金属中的一种或多种。示例性前驱物可包括任何数量的含金属材料，其可在等离子体中解离以提供用于并入的金属掺杂剂。例如，可用于本技术的实施例的含掺杂剂前驱物的非限制性范例可包括六氟化钨、六羰基钨、六氟化钼、五氯化钼、六羰基钼、四氯化钛、四(二甲基氨基)钛(tetrakis(dimethylamido)titanium)、四氟化钛、三甲基铝、氯化铝、双(N,N'-二异丙基乙脒)钴(Bis(N,N'-diisopropylacetamidinato)cobalt)、二茂钴、双(乙基环戊二烯基)钴(Bis(ethylcyclopentadienyl)cobalt)、双(五甲基环戊二烯基)钴(Bis(pentamethylcyclopentadienyl)cobalt)、双(环戊二烯基)钌(Bis(cyclopentadienyl)ruthenium)、双(乙基环戊二烯基)钌(Bis(ethylcyclopentadienyl)ruthenium)、五氯化钽、五(二甲基氨基)钽(Pentakis(dimethylamido)tantalum)、或任何其他可用于提供金属掺杂剂材料以并入到含硼材料中的含金属前驱物。
在一些实施例中，沉积的掺杂硼材料可以基本上或实质上由硼和一种或多种金属掺杂剂材料组成。此外，在一些实施例中，连同含金属的前驱物，可以输送(可包括氧或氮的)附加的掺杂剂前驱物，或可调整沉积膜的结构以改善透明度、应力、硬度、以及热阻的任何其他掺杂剂。在本技术的实施例中可以使用任意数量的含氮前驱物或含氧前驱物。此外，可使用包括这些元素中的多种元素的组合前驱物。例如，在一些实施例中使用的含氧前驱物可以是一氧化二氮，其可以提供氧和氮两者以并入到膜中。掺杂剂的并入可以在任何范围内，这可以与消光系数有关，掺杂剂并入越高，所形成的膜的消光系数越低。在一些实施例中，可选择掺杂剂以与其他沉积前驱物兼容。
可包括任何量或浓度的一种或多种掺杂剂，并且所述一种或多种掺杂剂可以各自或共同以大于或约1原子百分含量包括在沉积膜中，并且在一些实施例中可以以大于或约2原子百分含量、大于或约3原子百分含量、大于或约4原子百分含量、大于或约5原子百分含量、大于或约6原子百分含量、大于或约7原子百分含量、大于或约8原子百分含量、大于或约9原子百分含量、大于或约10原子百分含量、大于或约11原子百分含量、大于或约12原子百分含量、大于或约13原子百分含量、大于或约14原子百分含量、大于或约15原子百分含量、大于或约16原子百分含量、大于或约17原子百分含量、大于或约18原子百分含量、大于或约19原子百分含量、大于或约20原子百分含量，或更多被包括。然而，如上所述，金属掺杂剂可降低透明度以及硬度，且因此在一些实施例中，金属掺杂剂浓度可维持在小于或约20原子百分含量、小于或约15原子百分含量、小于或约12原子百分含量、小于或约10原子百分含量、或更低。氧和/或氮掺杂剂可以类似地保持在如上所述的这些范围内的水平，这可以进一步调整膜特性。尽管氧和/或氮的并入可以促进消光系数或膜应力的改善，但这些材料可能会降低蚀刻选择性。因此，可以限制或排除氧和氮的并入以保持更高的蚀刻选择性。附加的氢前驱物，诸如双原子氢，可以包括在沉积前驱物中，这会影响膜的透明度。此外，可以输送一种或多种载气(诸如氩气)，以促进沉积操作。
基板的温度可能附加地影响沉积。例如，在一些实施例中，在沉积期间，基板可以保持在大于或约300℃的温度，并且可以保持在大于或约325℃、大于或约350℃、大于或约375℃、大于或约400℃、大于或约425℃、大于或约450℃、大于或约475℃、大于或约500℃、大于或约525℃、大于或约550℃、大于或约575℃、大于或约600℃、或更高的温度。通过根据本技术的一些实施例执行沉积，可以减少或限制膜内的氢。增加的氢并入可增加膜内的压缩应力，且因此根据本技术的实施例的膜可由由于较低的氢并入的更强的拉伸性质表征。此外，在一些实施例中，方法200可包括可进一步减少膜中氢并入的操作。与一些常规技术不同，通过并入根据本技术的实施例的掺杂剂，可以减少或限制来自后续处理的损害，诸如在一些实施例中通过对硬掩模材料执行热退火后续沉积。
如上所述，本技术可增加硬掩模膜的选择性，同时限制硬度损失。例如，根据本技术的一些实施例的金属掺杂的含硼材料可由膜硬度表征，所述膜硬度保持在大于或约20GPa，并且可保持在大于或约22GPa，大于或约24GPa、大于或约26GPa、大于或约28GPa、大于或约30GPa、大于或约32GPa、大于或约34GPa、大于或约36Gpa、大于或约38GPa、大于或约40GPa、大于或约42GPa、大于或约44GPa、或更高，尽管并入了一些可能降低膜硬度的金属材料。此外，膜在随后的蚀刻操作期间可具有增加的选择性。例如，在一些实施例中，方法200可附加地包括在基板上蚀刻材料的操作。例如，在一些实施例中，掺杂硼的掩模材料可以形成在含硅材料上，诸如可以是氧化硅或氮化硅。
在一些实施例中，方法200可包括在任选的操作230处的蚀刻工艺，所述蚀刻工艺可蚀刻下卧的氧化硅、氮化硅、两者的组合、或可根据本技术以硬掩模蚀刻的其他结构材料。在一些实施例中，金属掺杂的含硼材料可由相对于下卧的氧化物和/或氮化物材料的蚀刻选择性表征，使得下卧的材料可以这样的速率进行蚀刻：该速率是金属掺杂的含硼材料可以蚀刻的速率的大于或约2倍。附加地，氧化硅或氮化硅可以这样的速率进行蚀刻：该速率是金属掺杂的含硼材料可以蚀刻的速率的大于或约3.0倍、大于或约3.5倍、大于或约4.0倍、大于或约4.5倍、大于或约5.0倍、大于或约5.5倍、大于或约6.0倍、大于或约6.5倍、大于或约7.0倍、大于或约7.5倍、大于或约8.0倍、大于或约8.5倍、大于或约9.0倍、大于或约9.5倍、大于或约10.0倍、或金属掺杂的含硼材料可以蚀刻的速率的更多倍。与其他硬掩模材料(诸如非晶硅)相比，这对于下卧膜的选择性可能至少是两倍。因此，通过增加相对于下卧膜的蚀刻选择性，金属掺杂的含硼材料可以形成为减小的厚度，这可以改善或保持膜的透明度，尽管并入了金属材料。
根据本技术的一些实施例的包括金属的硬掩模膜可由不同波长下的光的消光系数表征，这可以影响光刻操作。根据本技术的实施例，通过控制掺杂剂并入以限制掩模厚度(包括通过添加氧和/或氮掺杂剂)，633nm下的消光系数可降低至低于或约0.45，并可降低至低于或约0.44、低于或约0.43、低于或约0.42、低于或约0.41、低于或约0.40、低于或约0.39、低于或约0.38、低于或约0.37、低于或约0.36、低于或约0.35、低于或约0.34、低于或约0.33、低于或约0.32、低于或约0.31、低于或约0.30、低于或约0.29、低于或约0.28、低于或约0.27、低于或约0.26、低于或约0.25或更低。这可以允许光刻延伸到大于或约300nm、大于或约350nm、大于或约400nm或更大的厚度，而无需执行附加的对准键打开操作。
附加地，本技术的一些实施例可以产生双层硬掩模，这可以进一步限制金属材料的并入的影响，同时提供关于被蚀刻材料的改进的选择性。例如，如先前用任选的沉积操作215所解释的，方法200最初可以包括在半导体处理区域中形成一中或多种含硼前驱物的等离子体。处理可包括在此初始处理期间保持处理区域不含含金属掺杂剂前驱物，所述初始处理可在半导体基板上初始沉积含硼层。可以保持不含金属掺杂剂的第一层可以在半导体基板上形成为第一厚度。随后，在形成第一层的厚度的第一时间段之后，可以接着在操作220处提供掺杂剂前驱物。接着可以将包括掺杂硼材料的第二层沉积在含硼膜的第一层上以产生双层膜或硬掩模。含硼前驱物的等离子体和流动可在处理期间保持，在第一时间段之后添加含掺杂剂前驱物。接着可以进行沉积达第二时间段，直到可以提供第二层的期望厚度，所述第二层可以是金属掺杂层。
第一时间段和第二时间段可以基于层的期望厚度。例如，在一些实施例中，第一时间段可以小于或等于第二时间段，其中所产生的双层可以具有相等厚度的两个层，或者第二掺杂层可以比第一层厚。因此，在一些实施例中，掺杂硼材料的第二层可以是双层膜的厚度的大于或约25％，并且第二层可以是双层膜的厚度的大于或约30％、双层膜的厚度的大于或约35％、双层膜的厚度的大于或约40％、双层膜的厚度的大于或约45％、双层膜的厚度的大于或约50％、双层膜的厚度的大于或约55％、双层膜的厚度的大于或约60％、双层膜的厚度的大于或约65％、双层膜的厚度的大于或约70％、双层膜的厚度的大于或约75％、双层膜的厚度的大于或约80％、双层膜的厚度的大于或约85％、双层膜的厚度的大于或约90％、或更高。通过利用根据本技术的实施例的金属掺杂掩模材料，可以提供改进的选择性以促进在未来工艺节点处的生产。
在前面的描述中，出于解释的目的，已阐述许多细节以便提供对本技术的各种实施例的理解。然而，对本领域技术人员将显而易见的是，可以在没有这些细节中的一些或具有附加细节的情况下实践某些实施例。
已经公开了若干实施例，所属技术领域具有通常知识者将认识到，在不脱离实施例的精神的情况下，可以使用各种修改、替代构造、和等价物。此外，为了避免不必要地混淆本技术，并未描述许多常规的工艺和元件。因此，以上描述不应被视为限制本技术的范畴。此外，方法或工艺可以被描述为顺序的或按步骤的，但是应理解，操作可以同时实行，或者以与所列顺序不同的顺序实行。
在提供值的范围的情况下，应理解到，除非上下文另外明确指出，否则在此范围的上限和下限之间的每个中间的值，到下限的单位的最小部分，都也被具体公开。涵盖了在描述的范围内的任何描述的值或未描述的中间值与所述描述的范围内的任何其他描述的或中间值之间的任何较窄的范围。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括在所述范围中或排除在所述范围之外，并且在限值的一者、均没有、或两者被包括在所述较小范围内的每个范围也涵盖于本技术之中，针对受描述的范围内任何明确排除的限值。在所述范围包括限值的一者或两者的情况下，也包括排除那些所包括的限值中的一者或两者的范围。
如本文和所附权利要求书中所使用的，单数形式的“一(a/an)”和“该(the)”包括复数引用，除非上下文有另外明确指出。因此，例如，对“前驱物”的引用包括多个这种前驱物，并且对“该层”的引用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引用，以此类推。
而且，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，词“包括(comprise(s))”、“包括有(comprising)”、“包含(contain(s))”、“包含有(containing)”、“包括(include(s))”、和“包括有(including)”旨在指定所描述的特征、整数、部件、或操作的存在，但是它们并不排除一个或多个其他特征、整数、部件、操作、动作、或组的存在或添加。

Claims (20)

1.一种沉积方法，包括：
将含硼前驱物输送到半导体处理腔室的处理区域；
以所述含硼前驱物输送含掺杂剂前驱物，其中所述含掺杂剂前驱物包括金属；
在所述半导体处理腔室的所述处理区域内形成所有前驱物的等离子体；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掺杂硼材料，其中所述掺杂硼材料在所述掺杂硼材料中包括大于或约80原子百分含量的硼。
2.如权利要求1所述的沉积方法，其中所述膜内的金属掺杂剂浓度维持在小于或约20原子百分含量。
3.如权利要求1所述的沉积方法，其中所述含掺杂剂前驱物中的所述金属包括钨、钼、钛、铝、钴、钌、或钽中的一者或多者。
4.如权利要求3所述的沉积方法，其中所述含掺杂剂前驱物包括六氟化钨或六羰基钨。
5.如权利要求1所述的沉积方法，其中所述掺杂硼材料由在633nm下小于或约0.45的消光系数表征。
6.如权利要求1所述的沉积方法，进一步包括：
以所述含硼前驱物输送含氧前驱物或含氮前驱物。
7.如权利要求6所述的沉积方法，其中所述掺杂硼材料内的氧含量或氮含量保持在小于或约10％。
8.如权利要求1所述的沉积方法，其中所述掺杂硼材料由大于或约25GPa的硬度表征。
9.如权利要求8所述的沉积方法，其中所述基板包括氧化硅，所述沉积方法进一步包括：
蚀刻所述氧化硅，其中所述氧化硅以蚀刻所述掺杂硼材料的速率的大于或约五倍的速率进行蚀刻。
10.一种沉积方法，包括：
将含硼前驱物输送到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；
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形成含硼材料的第一层；
对所述含硼前驱物添加含掺杂剂前驱物，其中所述含掺杂剂前驱物包括金属；以及
在所述含硼材料的第一层上形成掺杂硼材料的第二层，以产生双层膜。
11.如权利要求10所述的沉积方法，其中在所述双层膜的所述第二层内的金属掺杂剂浓度维持在小于或约10原子百分含量。
12.如权利要求10所述的沉积方法，其中所述含掺杂剂前驱物中的所述金属包括钨、钼、钛、铝、钴、钌、或钽中的一者或多者。
13.如权利要求10所述的沉积方法，其中所述掺杂硼材料的所述第二层包括所述双层膜的厚度的大于或约50％。
14.如权利要求13所述的沉积方法，其中所述掺杂硼材料由大于或约25GPa的硬度表征。
15.如权利要求10所述的沉积方法，其中所述基板包括氧化硅，所述沉积方法进一步包括：
蚀刻所述氧化硅。
16.如权利要求15所述的沉积方法，其中所述氧化硅以蚀刻所述双层膜的速率的大于或约1.5倍的速率进行蚀刻。
17.一种沉积方法，包括：
将含硼前驱物输送到半导体处理腔室的处理区域；
以所述含硼前驱物输送含掺杂剂前驱物，其中所述含掺杂剂前驱物包括金属；
在所述半导体处理腔室的所述处理区域内形成所有前驱物的等离子体；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掺杂硼材料，其中所述掺杂硼材料在所述掺杂硼材料中包括小于或约10原子百分含量的金属。
18.如权利要求17所述的沉积方法，其中所述含掺杂剂前驱物中的所述金属包括钨、钼、钛、铝、钴、钌、或钽中的一者或多者。
19.如权利要求17所述的沉积方法，其中所述掺杂硼材料由在633nm下小于或约0.45的消光系数表征。
20.如权利要求17所述的沉积方法，其中所述基板包括氧化硅，所述沉积方法进一步包括：
蚀刻所述氧化硅，其中所述氧化硅以蚀刻所述掺杂硼材料的速率的大于或约五倍的速率进行蚀刻。
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