TW202303698A - 金屬摻雜的碳硬遮罩 - Google Patents

金屬摻雜的碳硬遮罩 Download PDF

Info

Publication number
TW202303698A
TW202303698A TW111119444A TW111119444A TW202303698A TW 202303698 A TW202303698 A TW 202303698A TW 111119444 A TW111119444 A TW 111119444A TW 111119444 A TW111119444 A TW 111119444A TW 202303698 A TW202303698 A TW 202303698A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
ruthenium
containing precursor
transition metal
substrate
deposition method
Prior art date
Application number
TW111119444A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI840814B (zh
Inventor
艾斯華倫納德 凡卡塔蘇巴拉馬尼恩
巴斯卡爾喬帝 布洋
馬克Ｊ 薩利
亞伯希吉特巴蘇 馬禮克
Original Assignee
美商應用材料股份有限公司
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 美商應用材料股份有限公司 filed Critical 美商應用材料股份有限公司
Publication of TW202303698A publication Critical patent/TW202303698A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI840814B publication Critical patent/TWI840814B/zh

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
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0332—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials
    • 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
    • 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
    • C23C16/44—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
    • C23C16/455—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 introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • 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
    • C23C16/455—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 introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45557—Pulsed pressure or control pressure
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32816—Pressure
    • 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
    • H01L21/02115—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 being carbon, e.g. alpha-C, diamond or hydrogen doped carbon
    • 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
    • H01L21/02172—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 at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—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 at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • 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
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating
    • 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
    • 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
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
    • H01L21/31122—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching of layers not containing Si, e.g. PZT, Al2O3
    • 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
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31144—Etching the insulating layers by chemical or physical means using masks

Landscapes

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

Abstract

範例沉積方法可包括將含釕前驅物和含氫前驅物輸送到半導體處理腔室的處理區域。含釕前驅物或含氫前驅物中的至少一種可包括碳。方法可包括在半導體處理腔室的處理區域內形成所有前驅物的電漿。方法可包括在設置在半導體處理腔室的處理區域內的基板上沉積釕和碳材料。

Description

金屬摻雜的碳硬遮罩
交叉參考相關申請案 本申請案主張於2021年5月25日提交的題為「METAL-DOPED CARBON HARDMASKS」的美國專利申請案第17/330,035號的權益和優先權，該申請案的全部內容透過引用併入本文。
本技術涉及半導體沉積處理。更具體地，本技術涉及沉積摻入過渡金屬的材料的方法。
透過在基板表面上產生複雜地圖案化的材料層的處理使得積體電路成為可能。在基板上產生圖案化材料需要形成和去除暴露材料的受控的方法。諸如垂直或3D NAND的堆疊記憶體可包括形成一系列交替的介電材料層，穿過這些層可以蝕刻多個記憶體孔或洞。在穿過數十層或數百層材料的蝕刻期間，可以保持在記憶體孔形成期間使用的遮罩材料。硬遮罩材料的厚度、表面粗糙度、以及材料選擇性可能導致不一致的圖案化，這可能會進一步影響所形成結構的均勻性或一致性。
因此，需要可用於生產高品質裝置和結構的改進的系統和方法。這些和其他需求由本技術解決。
範例沉積方法可包括將含釕前驅物和含氫前驅物輸送到半導體處理腔室的處理區域。含釕前驅物或含氫前驅物中的至少一種可包括碳。方法可包括在半導體處理腔室的處理區域內形成所有前驅物的電漿。方法可包括在設置在半導體處理腔室的處理區域內的基板上沉積釕和碳材料。
在一些實施例中，釕和碳材料可以以剛沉積的表面粗糙度小於或約2 nm為特徵。釕和碳材料可以以釕濃度大於或約5 at.％為特徵。釕和碳材料可以以晶粒尺寸小於或約50 Å為特徵。在基板上沉積釕和碳材料期間，基板的溫度可保持在高於或約300℃。在基板上沉積釕和碳材料期間，壓力可保持在低於或約15 Torr。在將釕和碳材料沉積在基板上的同時，可將低頻電漿功率保持在大於或約100 W。方法可包括在將釕和碳材料沉積在基板上的同時使腔室壓力或電漿功率中的一或多者斜升。方法可包括提供具有含釕前驅物和含氫前驅物的氬前驅物。方法可包括與含釕前驅物和含氫前驅物提供含硼前驅物或含氮前驅物。方法可包括利用臭氧去除釕和碳材料。去除釕和碳材料可以是在低於或約300℃的一基板溫度下實行。
本技術的一些實施例可包括沉積方法。方法可包括將含過渡金屬前驅物和含氫前驅物輸送到半導體處理腔室的處理區域。含過渡金屬前驅物或含氫前驅物中的至少一種可包括碳。方法可包括在半導體處理腔室的處理區域內形成所有前驅物的電漿。方法可包括在設置在半導體處理腔室的處理區域內的基板上沉積過渡金屬和碳材料。
在一些實施例中，過渡金屬可以是或包括釕或鋨。過渡金屬和碳材料可以以釕或鋨濃度大於或約5 at.％為特徵。方法可包括從基板灰化過渡金屬和碳材料。灰化可以用臭氧或電漿增強的氧來實行。灰化過渡金屬和碳材料可以是在低於或約300℃的基板溫度下實行。方法可包括在將過渡金屬和碳材料沉積在基板上的同時使腔室壓力或電漿功率中的一或多者斜升。在將過渡金屬和碳材料沉積在基板上的同時，可將低頻電漿功率保持在大於或約100 W。含過渡金屬前驅物可以是或包括有機金屬前驅物或金屬鹵化物前驅物。
本技術的一些實施例可包括沉積方法。方法可包括將含過渡金屬前驅物和含氫前驅物輸送到半導體處理腔室的處理區域。含過渡金屬前驅物或含氫前驅物中的至少一種可包括碳。方法可包括在半導體處理腔室的處理區域內形成所有前驅物的電漿。方法可包括在設置在半導體處理腔室的處理區域內的基板上沉積過渡金屬和碳材料。過渡金屬和碳碳材料可以以過渡金屬濃度大於或約5 at.%為特徵。方法可包括從基板灰化過渡金屬和碳材料。灰化可以用臭氧或電漿增強的氧來實行。
相對於常規的系統和技術，本技術可提供許多益處。例如，處理可以產生以降低的表面粗糙度為特徵的含金屬膜。此外，本技術的實施例的操作可產生改進的遮罩材料，其可以促進處理操作。結合以下描述和隨附圖式更詳細地描述了這些和其他實施例以及它們的許多優點和特徵。
在從2D NAND過渡到3D NAND時，許多處理操作從垂直操作修改為水平操作。此外，隨著3D NAND結構的形成單元數量的增加，記憶體孔和其他結構的長寬比會增加，有時增加很顯著。在3D NAND處理期間，佔位層和介電材料的堆疊可以形成電極間介電層。在完全去除材料並以金屬替換之前，這些佔位層可能會實行各種操作以放置結構。特別是一些處理，例如記憶體孔形成或階梯形成，可包括蝕刻穿過堆疊的大部分或所有層。遮罩材料可用於允許材料被部分蝕刻，或被蝕刻以在基板上產生特徵。對於當前的遮罩技術而言，利用遮罩蝕刻穿過數十或數百層可能具有挑戰性。
許多傳統技術利用蝕刻處理來生產可能無法在未來處理節點充分實行的記憶體和邏輯結構。例如，隨著結構內的單元數量增加到數百個單元，記憶體孔可以形成到幾微米的深度。例如，用於界定記憶孔的遮罩可能難以保持對更深蝕刻的選擇性。例如，隨著層對的數量增加，傳統遮罩的厚度可能會增加，例如增加到幾微米或更多。然而，增加的遮罩厚度可能會使需要穿過遮罩實行開口操作的蝕刻處理應變，並在蝕刻底層結構時保持特徵。因此，傳統的遮罩技術可能無法在未來的處理節點進行有效操作。
過渡到不同的遮罩材料可能會帶來一系列新的挑戰。例如，含金屬的遮罩層可能會增加膜硬度或其他機械性質和蝕刻選擇性，但可能會導致處理問題。例如，硬遮罩開口處理可能變得更難選擇性蝕刻。此外，金屬摻入可能會限制去除操作。例如，碳硬遮罩可以在氧電漿中容易地去除，這允許在通過遮罩的處理完成後相對容易的剝離操作。金屬在與氧電漿接觸時通常不會揮發，這可能需要更積極的去除。例如，可以採用濕法蝕刻或化學機械研磨來去除金屬硬遮罩。因此，使用這些遮罩材料可能會進一步挑戰整體處理，並且產量可能會受到新材料的不利影響。此外，含金屬的硬遮罩可能無法提供足夠的膜特性來處理基板上的離散特徵。例如，碳硬遮罩可以基本上是無定形的（amorphous），並且可以藉由具有高均勻性的遮罩形成小特徵，例如3D NAND中的記憶體孔。由於晶粒的形成，含金屬的遮罩材料可能具有增加的粗糙度，這可能會導致遮罩開口中的偏移和粗糙度，並且可能會在蝕刻處理期間轉移到基板上，從而導致產量問題或損失。
本技術可透過生產含金屬硬遮罩來克服這些限制，其以較低的膜粗糙度和晶粒尺寸為特徵。有利地，根據本技術的一些實施例的硬遮罩亦可在灰化處理中以含氧去除處理而容易地剝離。例如，可以在處理完成後以臭氧或含氧電漿去除硬遮罩。這可有助於提高對碳或矽硬遮罩的選擇性，同時對產量的影響有限。在描述了可以在其中實行如下文討論的電漿處理操作的根據本技術的實施例的腔室的一般態樣之後，可以討論特定的方法和元件配置。應理解，本技術並不旨在限於所討論的特定膜和處理，因為所描述的技術可用於改善許多膜形成處理，且可適用於各種處理腔室和操作。
圖1示出了根據本技術的一些實施例的示例性處理腔室100的剖視圖。該圖可示出結合了本技術的一或多個態樣和/或可以具體配置以實行根據本技術的實施例的一或多個操作的系統的概述。腔室100的額外細節或所實行的方法可進一步在下文描述。根據本技術的一些實施例，腔室100可用以形成膜層，儘管應理解，方法可類似地在可能發生膜形成的任何腔室中實行。處理腔室100可包括腔室主體102、設置在腔室主體102內部的基板支撐件104、以及與腔室主體102耦接並將基板支撐件104封閉在處理空間120中的蓋組件106。可以穿過開口126將基板103提供給處理空間120，該開口通常可以被密封以用於使用狹縫閥或門進行處理。在處理期間，基板103可以位於基板支撐件的表面105上。如箭頭145所示，基板支撐件104可沿著軸線147旋轉，其中基板支撐件104的軸144可位於軸線147。或者，可以在沉積處理中根據需要將基板支撐件104提升以旋轉。
電漿輪廓調制器111可設置在處理腔室100中，以控制設置在基板支撐件104上的基板103上的電漿分佈。電漿輪廓調制器111可包括第一電極108，其可鄰近腔室主體102設置，並且可將腔室主體102與蓋組件106的其他元件分開。第一電極108可以是蓋組件106的一部分，或可以是單獨的側壁電極。第一電極108可以是環形或環狀構件，並且可以是環形電極。第一電極108可以是圍繞處理空間120的圍繞處理腔室100的圓周的連續環，或者如果需要的話，可在所選位置處不連續。第一電極108亦可是穿孔電極，例如穿孔環或網狀電極，或者可以是板狀電極，例如二次氣體分配器。
一或多個隔離器110a、110b可以是介電材料，例如陶瓷或金屬氧化物，例如氧化鋁和/或氮化鋁，可以與第一電極108接觸並且將第一電極108與氣體分配器112和腔室主體102電分離和熱分離。氣體分配器112可界定用於將處理前驅物分配到處理空間120中的孔118。氣體分配器112可以與第一電源142耦接，例如RF產生器、RF電源、DC電源、脈衝DC電源、脈衝RF電源、或可以與處理腔室耦接的任何其他電源。在一些實施例中，第一電源142可以是RF電源。
氣體分配器112可以是導電氣體分配器或非導電氣體分配器。氣體分配器112也可以由導電和​​非導電元件形成。例如，氣體分配器112的主體可以是導電的，而氣體分配器112的面板可以是不導電的。氣體分配器112可以例如由圖1所示的第一電源142供電，或者在一些實施例中，氣體分配器112可以接地。
第一電極108可以與第一調諧電路128耦接，該第一調諧電路128可以控制處理腔室100的接地路徑。第一調諧電路128可包括第一電子感測器130和第一電子控制器134。第一電子控制器134可以是或包括可變電容或其他電路元件。第一調諧電路128可以是或包括一或多個電感132。第一調諧電路128可以是在處理期間在存在於處理空間120中的電漿條件下實現可變或可控阻抗的任何電路。在所示的一些實施例中，第一調諧電路128可包括並聯耦接在地和第一電子感測器130之間的第一電路腳（circuit leg）和第二電路腳。第一電路腳可包括第一電感132A。第二電路腳可包括與第一電子控制器134串聯耦接的第二電感132B。第二電感132B可設置在第一電子控制器134和將第一電路腳和第二電路腳兩者都連接到第一電子感測器130的節點之間。第一電子感測器130可以是電壓或電流感測器，並且可以與第一電子控制器134耦接，該第一電子控制器可提供對處理空間120內的電漿條件的一定程度的封閉迴路控制。
第二電極122可與基板支撐件104耦接。第二電極122可被嵌入在基板支撐件104內或與基板支撐件104的表面耦接。第二電極122可以是板、穿孔板、網、鋼絲網（wire screen）或導電元件的任何其他分散式佈置。第二電極122可以是調諧電極，並且可以透過導管146與第二調諧電路136耦接，該導管146例如是設置在基板支撐件104的軸144中的具有例如50歐姆的選定電阻的電纜。第二調諧電路136可具有第二電子感測器138和第二電子控制器140，其可以是第二可變電容。第二電子感測器138可以是電壓或電流感測器，並且可以與第二電子控制器140耦接以提供對處理空間120中的電漿條件的進一步控制。
可以是偏置電極和/或靜電吸附電極的第三電極124可以與基板支撐件104耦接。第三電極可以透過濾波器148與第二電源150耦接，濾波器148可以是阻抗匹配電路。第二電源150可以是DC電源、脈衝DC電源、RF偏置電源、脈衝RF電源、或偏置電源、或這些或其他電源的組合。在一些實施例中，第二電源150可以是RF偏置電源。
圖1的蓋組件106和基板支撐件104可與任何處理腔室一起使用以進行電漿或熱處理。在操作中，處理腔室100可提供對處理空間120中電漿條件的即時控制。可以將基板103設置在基板支撐件104上，並且可以根據任何期望的流動計劃，使用入口114使處理氣體流過蓋組件106。氣體可以透過出口152離開處理腔室100。電力可以與氣體分配器112耦接以在處理空間120中建立電漿。在一些實施例中，可以使用第三電極124使基板經受電偏壓。
在激發處理空間120中的電漿時，可以在電漿與第一電極108之間建立電位差。亦可在電漿和第二電極122之間建立電位差。電子控制器134、140可接著被使用來調節由兩個調諧電路128和136表示的接地路徑的流動特性。設定點可以被傳遞到第一調諧電路128和第二調諧電路136，以提供從中心到邊緣的沉積率和電漿密度均勻性的獨立控制。在兩個電子控制器都可以是可變電容的實施例中，電子感測器可以調節可變電容以獨立地最大化沉積率且最小化厚度不均勻性。
調諧電路128、136中的每一個可具有可變阻抗，該可變阻抗可使用相應的電子控制器134、140來調節。在電子控制器134、140是可變電容的情況下，可以選擇每個可變電容的電容範圍以及第一電感132A和第二電感132B的電感來提供阻抗範圍。此範圍可取決於電漿的頻率和電壓特性，其在每個可變電容的電容範圍內可具有最小值。因此，當第一電子控制器134的電容為最小或最大時，第一調諧電路128的阻抗可能很高，導致電漿形狀在基板支撐件上具有最小的空中或橫向覆蓋。當第一電子控制器134的電容接近使第一調諧電路128的阻抗最小化的值時，電漿的空中覆蓋範圍可增長到最大，從而有效地覆蓋基板支撐件104的整個工作區域。當第一電子控制器134的電容偏離最小阻抗設置時，電漿形狀可能從腔室壁收縮並且基板支撐件的空中覆蓋率可能下降。第二電子控制器140可具有類似的效果，隨著第二電子控制器140的電容可改變，而增加和減少了在基板支撐件上的電漿的空中覆蓋。
電子感測器130、138可用於在封閉迴路中調諧各個電路128、136。取決於所使用的感測器的類型，可以將電流或電壓的設定點安裝在每個感測器中，並且感測器可配備有控制軟體，該控制軟體判定對每個相應電子控制器134、140的調整以最小化與設定點的偏差。因此，可以在處理期間選擇和動態地控制電漿形狀。應理解，儘管上文的討論是基於可以是可變電容的電子控制器134、140，但是具有可調節特性的任何電子元件都可以用來為調諧電路128和136提供可調節的阻抗。
圖2示出了根據本技術的一些實施例的沉積方法200中的示例性操作。方法可以在各種處理腔室中實行，包括上述處理腔室100。方法200可包括多個選擇性操作，其可以或可以不與根據本技術的方法的一些實施例具體地相關聯。例如，描述了許多操作以提供結構形成的更廣泛範疇，但是對技術不是關鍵的，或者可以透過容易理解的替代方法來實行。
方法200可包括在開始所列的操作之前的附加操作。例如，額外的處理操作可包括在半導體基板上形成結構，包括用於3D NAND的材料堆疊、形成電晶體或其他記憶體結構、或者可包括形成和去除材料的任何其他處理。前處理操作可以在方法200在其中實行的腔室中執行，或者可以在將基板傳送到其中實行方法200的半導體處理腔室中之前，在一或多個其他處理腔室中實行處理。無論如何，方法200可以選擇性地包括將半導體基板傳送到半導體處理腔室的處理區域，例如上述處理腔室100，或可包括上述元件的其他腔室。基板可以放置在基板支撐件上，該基板支撐件可以是諸如基板支撐件104之類的底座，並且其可以駐留在腔室的處理區域中，諸如上述處理空間120。
基板可以是或包括可以在其上沉積材料的任何數量的材料。基板可以是或包括矽、鍺、包括氧化矽或氮化矽的介電材料、金屬材料、或這些材料的任意數量的組合，其可以是基板，或形成在基板上的材料。在一些實施例中，選擇性的處理操作，例如預處理，可被實行以預備用於沉積的基板的表面。例如，可以實行預處理以在基板表面上提供某些配何配體末端（ligand terminations），這可以促進待沉積的膜的成核。例如，氫、氧、碳、氮、或其他分子末端，包括這些原子或自由基的任何組合，可以被吸附、反應或形成在基板的表面上。此外，可以實行材料移除，例如還原天然氧化物或蝕刻材料，或可以準備基板的一或多個暴露表面以用於沉積的任何其他操作。
在操作205，可以將一或多個前驅物輸送到腔室的處理區域。例如，在可以形成摻入過渡金屬的碳膜的示例性實施例中，可以將含過渡金屬的前驅物輸送到處理腔室的處理區域。在本技術的一些實施例中可實行電漿增強沉積，這可以促進材料反應和沉積。如上所述，本技術的一些實施例可包括過渡金屬和碳材料的形成或沉積，其通常以增加的表面粗糙度為特徵，例如作為範例，與熱或電漿產生的矽和碳膜相比。透過控制處理中使用的形成特性和前驅物，本技術可產生以降低的表面粗糙度和晶粒尺寸為特徵的含金屬膜，同時亦產生可以在後續處理中更容易去除的材料。
本技術的一些實施例可包括在操作210額外地提供含氫前驅物，並且其可被提供有含過渡金屬的前驅物。在一些實施例中，亦可提供含碳前驅物，其可產生過渡金屬和碳膜。含碳前驅物可以是過渡金屬前驅物、含氫前驅物或在本技術的實施例中使用的單獨前驅物。在操作215，所輸送的前驅物可以全部用於在半導體處理腔室的處理區域內形成電漿。在操作220，過渡金屬和碳材料可以沉積在基板上。也可包括一或多種額外的前驅物，例如氬、氦、氮、或其他載氣或惰性氣體，其可促進電漿形成和膜特性的發展。透過根據本技術的一些實施例產生前驅物的電漿流出物，可以控制和限制材料粗糙度和晶粒形成。
例如，在膜中摻入金屬材料可能會導致更廣泛的晶粒形成，而不是產生更多的不定形膜。透過結合額外的氫氣和/或惰性源，例如氬或氦，以及控制環境和電漿參數，可以在沉積材料的同時實行膜修改或輪廓蝕刻。例如，透過與由過渡金屬和碳材料形成的特徵的反應和/或物理相互作用，在產生更均勻的形成輪廓同時，氫或惰性氣體離子和/或中性物質可以修整晶粒和表面形成。因此，相對於試圖摻入金屬的傳統處理，晶粒可能不會延伸到那麼大的程度。為了在處理中提供足夠的自由基，可以以比含過渡金屬前驅物更大的流率來包括含氫前驅物和/或惰性氣體或載氣。
例如，熱生產的矽或碳可以以相對低的平均粗糙度為特徵，例如小於或約0.5 nm。膜亦可以相對低的粗糙度範圍為特徵，例如在形成的膜上的最高峰和最低峰之間的差異。例如，粗糙度範圍可以小於或約1.5 nm，或小於或約1 nm。然而，對於根據常規技術生產的含金屬膜，對於類似厚度的膜，平均粗糙度可以大於或約3 nm、大於或約4 nm、大於或約5 nm或更大，儘管如注意到的粗糙度可能會隨著膜厚度的增加而增加。此外，所生產的含金屬材料的粗糙度範圍可以大於或約10 nm，並且可以大於或約15 nm或更大，同樣取決於膜厚度。此外，膜內的晶粒尺寸可以大於或約3 nm、大於或約4 nm、大於或約5 nm或更大。在隨後的蝕刻操作期間，膜上的這些較大差異可能會挑戰蝕刻操作的均勻性，並且可能需要實行額外的操作，例如額外的化學機械研磨操作。
然而，本技術可以透過利用額外的含氫前驅物和/或氬或其他惰性氣體實行基本上同時的蝕刻，和/或透過實行以下進一步描述的一或多種附加調整，來降低或大大降低所產生的過渡金屬和碳膜的平均粗糙度和粗糙度範圍兩者。例如，透過根據本技術的一些實施例的沉積含過渡金屬的材料，剛沉積的（as-deposited）材料可以以小於或約5 nm的平均粗糙度為特徵，並且可以以小於或約4 nm、小於或約3.5 nm、小於或約3.0 nm、小於或約2.5 nm、小於或約2.0 nm、小於或約1.5 nm、小於或約1.0 nm、小於或約0.9 nm、小於或約0.8 nm、小於或約0.7 nm、小於或約0.6 nm、小於或約0.5 nm、或更小的平均粗糙度為特徵。
此外，在一些實施例中，無論膜厚如何，都可以基本上控制粗糙度。這可以允許避免額外的化學-機械研磨操作，因為剛沉積的膜可以以所示的任何平均粗糙度範圍為特徵。此外，整個剛沉積的膜的粗糙度範圍可以小於或約10 nm，並且可以小於或約9 nm、小於或約8 nm、小於或約7 nm、小於或約6 nm 、小於或約5 nm、小於或約4 nm、小於或約3 nm、小於或約2 nm、小於或約1 nm、或更小。類似地，生長期間的受控蝕刻處理也可以促進含金屬材料的晶粒尺寸的減小，並且晶粒尺寸可以保持在小於或約5 nm、小於或約4 nm、小於或約3 nm、小於或約2 nm、小於或約1 nm、小於或約9 Å 、小於或約8 Å、小於或約7 Å、小於或約6 Å或更小。因此，可以產生改進的材料，這可以提供優於習知材料和處理的膜和遮罩優點，以及透過限制或減少在順序中的研磨操作的數量而潛在地減少生產的操作。
關於含過渡金屬的前驅物、含氫前驅物和含碳前驅物，當包括他們時，本技術可以使用任何數量的前驅物。本技術可涵蓋任何數量的過渡金屬，包括鈷、鉻、鉿、鉬、鋨、錸、釕、鉭、鈦、鎢、鋯或可作為沉積前驅物提供的任何其他金屬或過渡金屬。例如，過渡金屬前驅物可以是或包括過渡金屬鹵化物以及有機金屬前驅物。例如，當使用有機金屬前驅物時，可以不使用含碳前驅物。作為一個非限制性範例，過渡金屬可以是或包括釕或鋨。示例性前驅物可以是或包括雙（環戊二烯基）釕（bis(cyclopentadienyl)ruthenium）、雙(乙基環戊二烯基)釕（bis(ethylcyclopentadienyl)ruthenium）、十二羰基三釕（triruthenium dodecacarbonyl）、十二羰基三鋨（triosmium dodecacarbonyl）或任何其他釕或鋨前驅物，包括含鹵素的前驅物，以及任何其他過渡金屬前驅物。
含氫前驅物可以包括雙原子氫以及含氫材料，例如可以是或包括含碳前驅物。當包括它們時，含碳前驅物可以是或包括任何烴，或包括或由碳和氫組成的任何材料。在一些實施例中，含碳前驅物可以以一或多個碳-碳雙鍵和/或一或多個碳-碳三鍵為特徵。因此，在一些實施例中，含碳前驅物可以是或包括烯烴或炔烴，例如乙炔、乙烯、丙烯或任何其他含碳材料。前驅物可包括含碳和氫的前驅物，其可包括任何量的碳和氫鍵，以及任何其他元素鍵，儘管在一些實施例中，含碳前驅物可以由碳-碳鍵和碳-氫鍵組成。
基於下文進一步討論的一或多種沉積參數，可以調整過渡金屬和/或碳的摻入以增加或減少摻入。在一些實施例中，過渡金屬可以以大於或約5 at.%摻入，並且可以以大於或約10 at.%、大於或約15 at.%、大於或約20 at.%、大於或約25 at.%、大於或約30 at.%、大於或約35 at.%、大於或約40 at.%、大於或約45 at.%、大於或約50 at.%、大於或約55 at.%、大於或約60 at.%、大於或約65 at.%、大於或約70 at.%或更高摻入，儘管隨著過渡金屬摻入增加，表面粗糙度可能增加，並且由於形成更多柱狀結構，粗糙度特性可能超過上述閾值。因此，在一些實施例中，過渡金屬可以以小於或約75 at.%摻入，並且可以保持在小於或約70 at.%、小於或約65 at.%、小於或約60 at.%、小於或約55 at.%、小於或約50 at.%或更低，這在一些實施例中可維持多數碳濃度。碳和/或氫可以代表任何組合物中的剩餘百分比，包括上述範圍內的過渡金屬摻入，以及可以以痕量（trace amounts）摻入的氮、氧、或其他殘留材料的量。
亦可調整沉積的一或多個附加態樣以改進正在實行的沉積的態樣。例如，電漿功率可影響前驅物解離的程度，並且實施例可包括應用於電極的高頻RF和低頻RF兩者。在一些實施例中可以產生界面層以促進形成的材料的黏附。在電漿的產生期間，可以透過高頻RF源將初始功率施加到例如面板或第一電極上，隨後可以將其斜升（ramped）或步進（stepped）到體沉積功率（bulk deposition power）。透過使用較低的產生功率，可發生較低量的解離，這可增加膜中的碳結合。在基板界面，這也有助於在整個沉積膜中產生較小的晶粒尺寸。因此，在一些實施例中，電漿可以最初在高頻電漿功率下產生，例如在13.56 Mhz或27 Mhz等頻率下以小於或約500 W的功率操作，並且可以在小於或約400 W、小於或約300 W、小於或約200 W或更低的功率操作。
在第一時間段之後，功率可以斜升或步進到更高的功率，這可以增加沉積以及過渡金屬的摻入。例如，功率可以步進或斜升至大於或約500 W的功率，並且可以步進或斜升至大於或約600 W、大於或約700 W、大於或約800 W、大於或約900 W、大於或約1000 W、大於或約1100 W、大於或約1200 W、大於或約1300 W、大於或約1400 W、大於或約 1500 W，或更高的功率。
也可以施加低頻RF功率，例如施加到基板、底座或第二電極，並且可以以小於或約1000 kHz施加，並且可以以小於或約750 kHz、小於或約500 kHz、小於或約 450 kHz、小於或約400 kHz、小於或約350 kHz、小於或約300 kHz、小於或約250 kHz、小於或約200 kHz或更低施加，包括降至零，其中低頻功率可不使用。低頻RF供應可增加離子能量，以及對正在產生的膜的物理影響，這可以促進如上所述的晶粒尺寸的減小。此外，功率可提供較低的膜應力。例如，雖然碳硬遮罩可以以更中性的膜為特徵，但含金屬材料可以以更大的張應力為特徵，這可能會在下面的結構上產生應力，尤其是隨後的遮罩圖案化。透過增加低頻RF功率，可以降低應力以產生以更中性應力為特徵的膜，類似於碳硬遮罩。因此，在一些實施例中，低頻功率可以以大於或約100 W施加，並且可以以大於或約150 W、大於或約200 W、大於或約250 W、大於或約300 W、大於或約350 W、大於或約400 W、大於或約450 W、大於或約500 W或更高施加，但在一些實施例中，功率可維持在小於或約500 W，這可能會由於增加轟擊而導致粗糙度增加。
基板的溫度可能額外地影響沉積。例如，在一些實施例中，基板可維持在大於或約300 °C的溫度，並且可維持在大於或約320°C、大於或約340°C、大於或約360°C、大於或約380°C、大於或約400°C、大於或約420°C、大於或約440°C、大於或約460°C、大於或約480°C、大於或約500°C或更高的溫度。此外，處理區域內的壓力可能會影響在沉積期間實行的電離量和物理相互作用。透過降低處理壓力，可能會發生較低的離子化，這可能會增加碳濃度，例如在界面區域。透過增加處理壓力，可以發生增加的離子化，這可促進增加過渡金屬摻入和沉積率。因此，類似於電漿功率，處理區域內的壓力可以從電漿產生期間的第一壓力調整到第一時間段之後的第二更高壓力。因此，在一些實施例中，在產生期間的處理壓力可維持在小於或約6 Torr，並且可維持在小於或約5 Torr、小於或約4 Torr、小於或約3 Torr、小於或約2 Torr或更低。在一些實施例中，在第一時間段之後，壓力可步進或斜升到大於或約5 Torr、大於或約6 Torr、大於或約7 Torr、大於或約8 Torr、大於或約9 Torr、大於或約10 Torr、大於或約11 Torr、大於或約12 Torr、大於或約13 Torr、大於或約14 Torr、大於或約15 Torr或更高。
如前所述，最初可以設置處理條件以促進黏附和晶粒控制，接著在第一時間段後調整塊沉積（bulk deposition）。因為界面層可以被限制為幾個單層以促進黏附，所以第一時間段可以保持在少於或約10秒，並且可以保持在少於或約9秒、少於或約8秒、少於或約7秒、少於或約6秒、少於或約5秒、少於或約4秒、少於或約3秒、少於或約2秒或更少，然後過渡到塊沉積。作為可在第一時間段期間實行的附加操作，含硼前驅物和/或含氮前驅物可包括在過渡金屬前驅物中，這可提高黏著性和界面性質。含硼前驅物或含氮前驅物（其可包括乙硼烷或任何其他含硼前驅物以及雙原子氮或任何其他含氮前驅物）的輸送可在第一時間段之後停止。透過實行根據本技術的實施例的沉積，可以提供含過渡金屬和碳的膜的降低的粗糙度，這可以提高硬遮罩的有效性。
此外，在本技術的一些實施例中，遮罩去除後續處理可透過灰化來實行。例如，在遮罩沉積之後，可以實行任意數量的操作，包括微影和遮罩開口，以及使用遮罩的任意數量的圖案化或蝕刻操作。在處理完成之後，可以在選擇性操作225去除或蝕刻掉遮罩。雖然當金屬被引入膜中時，傳統技術可能被迫使用更積極性的蝕刻處理，但本技術可以使用可以在含氧電漿中或與臭氧一起灰化的過渡金屬。儘管在一些實施例中可以使用任意數量的濕式蝕刻或乾式蝕刻，例如利用電漿增強的鹵化物，但是透過利用可產生揮發性含氧材料的過渡金屬，本技術可以允許類似於碳硬遮罩的剝離或灰化。
在如上所述的一些實施例中，引入的過渡金屬可以是釕或鋨，其在含氧撥離操作期間可能產生揮發性錯合物。例如，操作225可包括使過渡金屬和碳硬遮罩與臭氧或含氧電漿接觸。在一些實施例中，去除操作可限於利用臭氧或含氧電漿。在本技術的一些實施例中，灰化可以去除整個膜，並且可能不需要隨後的乾式或濕式蝕刻。在一些實施例中，可以在例如可以受控制以限制不良反應的去除溫度下實行去除。在一些實施例中，去除可以在大於或約100°C、大於或約120°C、大於或約140°C、大於或約160°C、大於或約180°、大於或約200°C、大於或約220°C、大於或約240°C、大於或約260°C、大於或約280°C、大於或約300°C、或者更高的溫度下實行。
然而，隨著溫度升高，可產生替代的氧化物材料或可產生金屬的附加相，其以降低的揮發性為特徵，並且可限制或防止被氧氣或其他蝕刻劑去除。因此，為了確保揮發性氧化物的產生，在一些實施例中，可以在小於或約500°C的溫度下實行去除，並且可以在小於或約450°C、小於或約400°C、小於或約380°C、小於或約360°C、小於或約340°C、小於或約320°C、小於或約300°C、小於或約280°C，或更低的溫度下實行去除。因此，透過根據本技術的實施例沉積和/或去除遮罩材料，可以形成包括過渡金屬的硬遮罩，其以降低的粗糙度和應力為特徵，同時其以與傳統技術相比改進的去除和沉積為特徵。
在前面的描述中，出於解釋的目的，已闡述許多細節以便提供對本技術的各種實施例的理解。然而，對所屬技術領域具有通常知識者將顯而易見的是，可以在沒有這些細節中的一些或具有其他細節的情況下實施某些實施例。
已經公開了幾個實施例，所屬技術領域具有通常知識者將認識到，可以使用各種修改、替代構造、和均等而不脫離實施例的精神。此外，為了避免不必要地混淆本技術，並未描述許多習知的處理和元件。因此，以上描述不應被視為限制本技術的範疇。此外，方法或處理可以被描述為順序的或按步驟的，但是應理解，操作可以同時實行，或者以與所列順序不同的順序實行。
在提供值的範圍的情況下，應理解到，除非上下文另外明確指出，否則在此範圍的上限和下限之間的每個中間的值，到下限的單位的最小部分，都亦明確揭露。涵蓋了在描述的範圍內的任何描述的值或未描述的中間值與該描述的範圍內的任何其他描述的或中間值之間的任何較窄的範圍。這些較小範圍的上限和下限可以獨立地包括在該範圍中或排除在該範圍之外，且在界限的一者、均沒有、或兩者被包括在該較小範圍內的每個範圍亦被涵蓋於本技術之中，針對受描述的範圍內任何明確排除的界限。在所述範圍包括界限的一者或兩者的情況下，亦包括排除那些所包括的界限中的一者或兩者的範圍。
如本文和隨附申請專利範圍中所使用的，單數形式的「一」、「一個」、和「該」包括複數參照，除非上下文有另外明確指出。因此，例如，對於「前驅物」的參照包括複數個這種前驅物，並且對「該層」的參照包括對所屬技術領域具有通常知識者為已知的一或多個層及其均等，等等。
而且，當在本說明書和隨附申請專利範圍中使用時，用語「包括（comprise(s)）」、「包括（comprising）」、「包含（contain(s)）」、「包含（containing）」、「包括（include(s)）」、和「包括（including）」是旨在於指名所描述的特徵、整體、元件、或操作的存在，但是它們並不排除一或多個其他特徵、整體、元件、操作、動作、或組的存在或增加。
100:處理腔室 102:腔室主體 103:基板 104:基板支撐件 105:表面 106:蓋組件 108:第一電極 110a:隔離器 110b:隔離器 111:電漿輪廓調制器 112:氣體分配器 114:入口 118:孔 120:處理空間 122:第二電極 124:第三電極 126:開口 128:第一調諧電路 130:第一電子感測器 132:電感 132A:第一電感 132B:第二電感 134:第一電子控制器 136:第二調諧電路 138:第二電子感測器 140:第二電子控制器 142:第一電源 144:軸 145:箭頭 146:導管 147:軸線 148:濾波器 150:第二電源 152:出口 200:方法 205:操作 210:操作 215:操作 220:操作 225:操作
透過參照說明書的其餘部分和隨附圖式，可以實現對所揭露的技術的性質和優點的進一步理解。
圖1示出了根據本技術的一些實施例的示例性處理腔室的示意性截面圖。
圖2示出了根據本技術的一些實施例的沉積方法中的示例性操作。
一些圖作為示意圖包含在內。應理解，圖式僅用於說明性目的，除非特別說明是按比例，否則不應視為按比例。此外，作為示意，提供了圖以幫助理解，並且與實際表示相比，圖可能不包括所有態樣或資訊，並且出於說明目的，可能包括放大的材料。
在隨附圖式中，相似的元件和/或特徵可具有相同的參照標籤。此外，相同類型的各種元件可以透過在參照標籤後加上一個在相似元件之間進行區分的字母來進行區分。如果在說明書中僅使用第一參照標籤，則該描述可應用於具有相同第一參照標籤的任何一個類似的元件，而與字母無關。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
200:方法
205:操作
210:操作
215:操作
220:操作
225:操作

Claims (20)

  1. 一種沉積方法，包括以下步驟： 將一含釕前驅物和一含氫前驅物輸送至一半導體處理腔室的一處理區域，其中該含釕前驅物或該含氫前驅物中的至少一者包含碳； 在一半導體處理腔室的該處理區域內形成所有前驅物的一電漿；和 在設置在該半導體處理腔室的該處理區域內的一基板上沉積一釕和碳材料。
  2. 如請求項1所述之沉積方法，其中該釕和碳材料的特徵在於一剛沉積的（as-deposited）表面粗糙度小於或約2 nm。
  3. 如請求項1所述之沉積方法，其中該釕和碳材料的特徵在於釕的一濃度大於或約5 at.％。
  4. 如請求項1所述之沉積方法，其中該釕和碳材料的特徵在於一晶粒尺寸小於或約50 Å。
  5. 如請求項1所述之沉積方法，其中在該基板上沉積該釕和碳材料期間，該基板的一溫度保持在高於或約300℃。
  6. 如請求項1所述之沉積方法，其中在該基板上沉積該釕和碳材料期間，一壓力保持在低於或約15 Torr。
  7. 如請求項1所述之沉積方法，其中在將該釕和碳材料沉積在該基板上的同時，將一低頻電漿功率保持在大於或約100 W。
  8. 如請求項1所述之沉積方法，進一步包括以下步驟： 在將該釕和碳材料沉積在該基板上的同時使一腔室壓力或一電漿功率中的一或多者斜升。
  9. 如請求項1所述之沉積方法，進一步包括以下步驟： 提供具有該含釕前驅物和該含氫前驅物的一氬前驅物。
  10. 如請求項1所述之沉積方法，進一步包括以下步驟： 與該含釕前驅物和該含氫前驅物提供一含硼前驅物或一含氮前驅物。
  11. 如請求項1所述之沉積方法，進一步包括以下步驟： 利用臭氧去除該釕和碳材料。
  12. 如請求項11所述之沉積方法，其中去除該釕和碳材料是在低於或約300℃的一基板溫度下實行。
  13. 一種沉積方法，包括以下步驟： 將一含過渡金屬前驅物和一含氫前驅物輸送至一半導體處理腔室的一處理區域，其中該含過渡金屬前驅物或該含氫前驅物中的至少一者包含碳； 在一半導體處理腔室的該處理區域內形成所有前驅物的一電漿；和 在設置在該半導體處理腔室的該處理區域內的一基板上沉積一過渡金屬和碳材料。
  14. 如請求項13所述之沉積方法，其中該過渡金屬包括釕或鋨，且其中該過渡金屬和碳材料的特徵在於釕或鋨的一濃度大於或約5 at.％。
  15. 如請求項13所述之沉積方法，進一步包括以下步驟： 從該基板灰化該過渡金屬和碳材料，其中該灰化是使用臭氧或電漿增強的氧實行的。
  16. 如請求項15所述之沉積方法，其中灰化該過渡金屬和碳材料是在低於或約300℃的一基板溫度下實行。
  17. 如請求項13所述之沉積方法，進一步包括以下步驟： 在將該過渡金屬和碳材料沉積在該基板上的同時使一腔室壓力或一電漿功率中的一或多者斜升。
  18. 如請求項13所述之沉積方法，其中在將該過渡金屬和碳材料沉積在該基板上的同時，將一低頻電漿功率保持在大於或約100 W。
  19. 如請求項13所述之沉積方法，其中該含過渡金屬前驅物包括一有機金屬前驅物或一金屬鹵化物前驅物。
  20. 一種沉積方法，包括以下步驟： 將一含過渡金屬前驅物和一含氫前驅物輸送至一半導體處理腔室的一處理區域，其中該含過渡金屬前驅物或該含氫前驅物中的至少一者包含碳； 在一半導體處理腔室的該處理區域內形成所有前驅物的一電漿；和 在設置在該半導體處理腔室的該處理區域內的一基板上沉積一過渡金屬和碳材料，其中該過渡金屬和碳材料的特徵在於一過渡金屬濃度大於或約5 at.%；和 從該基板灰化該過渡金屬和碳材料，其中該灰化是使用臭氧或電漿增強的氧實行的。
TW111119444A 2021-05-25 2022-05-25 金屬摻雜的碳硬遮罩 TWI840814B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/330,035 2021-05-25
US17/330,035 US12014925B2 (en) 2021-05-25 2021-05-25 Metal-doped carbon hardmasks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202303698A true TW202303698A (zh) 2023-01-16
TWI840814B TWI840814B (zh) 2024-05-01

Family

ID=84194287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111119444A TWI840814B (zh) 2021-05-25 2022-05-25 金屬摻雜的碳硬遮罩

Country Status (6)

Country Link
US (1) US12014925B2 (zh)
JP (1) JP2024520039A (zh)
KR (1) KR20240011785A (zh)
CN (1) CN117642842A (zh)
TW (1) TWI840814B (zh)
WO (1) WO2022251207A1 (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8252699B2 (en) * 2010-11-22 2012-08-28 Applied Materials, Inc. Composite removable hardmask
US8828839B2 (en) * 2013-01-29 2014-09-09 GlobalFoundries, Inc. Methods for fabricating electrically-isolated finFET semiconductor devices
US9624577B2 (en) 2014-07-22 2017-04-18 Applied Materials, Inc. Deposition of metal doped amorphous carbon film
KR20170134234A (ko) 2016-05-27 2017-12-06 주식회사 테스 탄화금속 박막의 증착 방법
JP2018098287A (ja) 2016-12-09 2018-06-21 東芝メモリ株式会社 半導体装置の製造方法
US11440929B2 (en) * 2018-06-19 2022-09-13 Versum Materials Us, Llc Bis(diazadiene)cobalt compounds, method of making and method of use thereof
US11183398B2 (en) 2018-08-10 2021-11-23 Tokyo Electron Limited Ruthenium hard mask process
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
WO2022251207A1 (en) 2022-12-01
US12014925B2 (en) 2024-06-18
US20220384188A1 (en) 2022-12-01
TWI840814B (zh) 2024-05-01
JP2024520039A (ja) 2024-05-21
KR20240011785A (ko) 2024-01-26
CN117642842A (zh) 2024-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11939674B2 (en) Methods to reduce material surface roughness
TW202133218A (zh) 減少氫沉積製程
TWI828120B (zh) 具有金屬摻雜劑之材料的沉積方法
TWI840814B (zh) 金屬摻雜的碳硬遮罩
CN117321242A (zh) 无氦硅形成
TW202437346A (zh) 金屬摻雜的碳硬遮罩
TW202132897A (zh) 高硼含量硬遮罩材料
TWI817522B (zh) 用於遮罩圖案化的氮化硼
TWI856310B (zh) 沉積方法
US11626278B2 (en) Catalytic formation of boron and carbon films
US11894228B2 (en) Treatments for controlling deposition defects
TWI840917B (zh) 用於 3d nand 的分子層沉積襯墊
TW202321495A (zh) 選擇性石墨烯沉積
CN117413343A (zh) 含碳材料的催化热沉积