TWI828120B - 具有金屬摻雜劑之材料的沉積方法 - Google Patents

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Abstract

示例性沉積方法可包括將含硼前驅物輸送到半導體處理腔室的處理區域。方法可包括以含硼前驅物輸送含摻雜劑前驅物。含摻雜劑前驅物可包括金屬。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摻雜硼材料。摻雜硼材料可在摻雜硼材料中包括大於或約80at.%的硼。

Description

具有金屬摻雜劑之材料的沉積方法
本申請案主張於2021年4月26日提交的題為「METAL-DOPED BORON FILMS」的美國專利申請案第17/240,395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，本技術涉及沉積具有可用作遮罩材料的金屬摻雜劑的材料的方法。
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結構需要形成和去除暴露材料的受控的方法。隨著裝置尺寸不斷縮小，且結構變得更加複雜，材料特性可能會影響後續操作。例如，遮罩材料可能會影響開發結構的能力以及選擇性去除材料的能力兩者。
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。
示例性沉積方法可包括將含硼前驅物輸送到半導體處理腔室的處理區域。方法可包括以含硼前驅物輸送含摻雜劑前驅物。含摻雜劑前驅物可包括金屬。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摻雜硼材料。摻雜硼材料可在摻雜硼材料中包括大於或約80at.%的硼。
在一些實施例中，膜內的金屬摻雜劑濃度維持在小於或約20at.%。含摻雜劑前驅物中的金屬可以是或包括鎢、鉬、鈦、鋁、鈷、釕、或鉭中的一或多種。含摻雜劑前驅物可以是或包括六氟化鎢(tungsten hexafluoride)或六羰基鎢(tungsten hexacarbonyl)。摻雜硼材料可以以在633nm處小於或約0.45的消光係數(extinction coefficient)為特徵。方法可包括以含硼前驅物輸送含氧前驅物或含氮前驅物。摻雜硼材料中的氧含量或氮含量可保持在小於或約10%。摻雜硼材料可以以大於或約25GPa的硬度為特徵。基板可包括氧化矽。沉積方法可包括蝕刻氧化矽。氧化矽可以以一率蝕刻，該率大於或約五倍於蝕刻摻雜硼材料的率。
本技術的一些實施例可包括沉積方法。方法可包括將含硼前驅物輸送到半導體處理腔室的處理區域。方法可包括在半導體處理腔室的處理區域內形成含硼前驅物的 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形成含硼材料的第一層。方法可包括以含硼前驅物增加含摻雜劑前驅物。含摻雜劑前驅物可包括金屬。方法可包括在含硼材料的第一層上形成摻雜硼材料的第二層以產生雙層膜。
在一些實施例中，在雙層膜的第二層內的金屬摻雜劑濃度可以維持在小於或約10at.%。含摻雜劑前驅物中的金屬可以是或包括鎢、鉬、鈦、鋁、鈷、釕、或鉭中的一或多種。摻雜硼材料的第二層可為大於或約50%的雙層膜的厚度。摻雜硼材料可以以大於或約25GPa的硬度為特徵。基板可包括氧化矽，且沉積方法可包括蝕刻氧化矽。氧化矽可以以一率蝕刻，該率大於或約1.5倍於蝕刻雙層膜的率。
本技術的一些實施例可包括沉積方法。方法可包括將含硼前驅物輸送到半導體處理腔室的處理區域。方法可包括以含硼前驅物輸送含摻雜劑前驅物。含摻雜劑前驅物可包括金屬。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摻雜硼材料。在一些實施例中，摻雜硼材料可以在摻雜硼材料中包括少於或約10at.%的金屬。含摻雜劑前驅物中的金屬可包括鎢、鉬、鈦、鋁、鈷、釕、或鉭中的一或多種。摻雜硼材料可以以在633nm處小於或約0.45的消光係數(extinction coefficient)為特徵。基板可包括氧化矽，且沉積方法可包括蝕刻氧化矽。氧化矽可以以一率蝕刻，該率大於或約五倍於蝕刻摻雜硼材料的率。
相對於常規的系統和技術，本技術可提供許多益處。例如，處理可產生以相對於下方材料具有改進的選擇性為特徵的膜。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。
在半導體製造期間，可利用各種沉積和蝕刻操作在基板上產生結構。遮罩材料可用於允許材料至少部分地被蝕刻以產生橫越基板的特徵。隨著裝置尺寸不斷減小，並且材料之間改進的選擇性可以簡化結構形成，使用改進的硬遮罩可以促進製造。例如，未來的DRAM節點可能需要更高的電容結構，這可能涉及在基板上形成更深的溝槽。相對於下面的矽材料，習知的硬遮罩可能會達到選擇性的限制。因此，許多半導體製造處理正在將較厚的硬遮罩膜用於較大的垂直裝置結構，或試圖開發以增加的硬度為特徵的遮罩材料。然而，雖然硬遮罩可以以在一個厚度下具有足夠的透明度為特徵，但隨著厚度的增加，膜可能變得不那麼透明。當膜變得足夠不透明時，處理可能需要額外的操作來打開靠近對齊標記的區域，以確保正確的方向。此外，較厚的硬遮罩膜可能會挑戰圖案化，這可能繼而影響轉移到下方結構的均勻性。
本技術可透過產生摻雜金屬摻雜劑的遮罩材料來克服這些限制。儘管這些材料可能會反直覺地降低透明度和硬度，但這些材料可能對下方的材料更具選擇性，這可以提供減小的遮罩厚度，並且總體上可以改善半導體基板中的蝕刻和結構形成。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。
電漿輪廓調製器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。電漿輪廓調製器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，附加的處理操作可包括在半導體基板上形成結構，這可包括形成和去除材料兩者。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，被沉積的膜可以是用於半導體處理的遮罩膜。沉積前驅物可包括任何數量的遮罩前驅物，包括一或多種含硼前驅物。前驅物可以一起流動或分開流動。例如，在可以形成含硼膜的示例性實施例中，可以將至少一種含硼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沈積。例如，在操作210，電漿可以由含硼前驅物形成，並且可以在選擇性操作215沉積含硼材料。
含硼硬遮罩可以以相對高的硬度為特徵，這可以提高蝕刻選擇性。然而，為了進一步改善對下方的含矽材料（例如氧化矽或氮化矽）的蝕刻選擇性，本技術可結合一或多種摻雜劑材料，該摻雜劑材料可包括一或多種金屬。在硬遮罩形成中摻雜金屬可能是違反直覺的，尤其是為了提高選擇性蝕刻的性能。例如，將金屬摻雜到硬遮罩中實際上可能會降低膜硬度，而許多習知技術在尋求更硬的遮罩膜時可能會避免這種情況。此外，金屬摻雜劑可能會降低膜的透明度，這可能會透過產生更不透明的膜來挑戰微影操作，從而挑戰傳統使用時可能會增加的遮罩厚度。然而，本技術利用金屬摻雜劑來增加蝕刻操作的選擇性，這可以克服膜硬度的降低。此外，因為與無金屬摻雜的膜相比可以改善蝕刻的選擇性，所以根據本技術的一些實施例的遮罩可以以減小的厚度為特徵，這可以改善膜的透明度。例如，當習知技術尋求增加所形成結構的深度時，可以提供更厚的硬遮罩。隨著矽、硼、和鍺膜的厚度增加，它們可能以具有更大的不透明性為特徵，這可能會挑戰微影。透過摻雜金屬材料，本技術可以反轉對更厚遮罩膜的這種需求。
因此，本技術的一些實施例可以包括在操作220額外地提供含摻雜劑前驅物，並且該前驅物與其他沉積前驅物一起提供。如上所述，在操作210，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，且因此方法200中所示的操作的順序可以包括以不同順序發生的操作，包括同時發生的操作。在操作225，可以在基板上沉積材料，該材料包括在所沉積材料內的金屬摻雜劑。透過在一些實施例中摻入含摻雜劑的前驅物，可以增加蝕刻的選擇性，同時產生具有受控硬度和透明度的膜。
取決於所使用的前驅物，可以使用摻雜劑前驅物的流率來控制摻雜劑的摻入。例如，諸如對於過渡金屬摻雜劑，儘管其他沉積前驅物的流率可以是數百sccm或更高，但摻雜劑前驅物可以以小於或約250 sccm的流率流動，並且可以以小於或約200 sccm、小於或約150 sccm、小於或約100 sccm、小於或約50 sccm、小於或約40 sccm、小於或約30 sccm、小於或約25 sccm、小於或約20 sccm、小於或約15 sccm、小於或約10 sccm、小於或約5 sccm或更低的流率輸送。
對於含硼前驅物，本技術可以使用任何數量的前驅物。例如，含硼材料可包括硼烷，例如硼烷、乙硼烷或其他多中心鍵結（multicenter-bonded ）硼材料，以及可用於產生含硼材料的任何其他含硼材料。在所產生的膜中的硼摻入可以是基於任何百分比的摻入。例如，所產生的膜可包括大於或約50%的硼摻入，並且在一些實施例中可包含大於或約55%的硼摻入、大於或約60%的硼摻入、大於或約65%的硼摻入、大於或約70%的硼摻入、大於或約75%的硼摻入、大於或約80%的硼摻入、大於或約85%的硼摻入、大於或約90%的硼摻入、大於或約95%的硼摻入、或更高，包括基本上或實質上是硼的膜，減去膜內的摻雜劑的量。儘管來自暴露於大氣或其他處理環境的痕量材料（trace materials）可以摻入到膜中，但應理解，膜在本質上仍然可以基本上是基於硼的。
摻雜劑前驅物可包括任何含金屬的前驅物，例如包括可以以穩定形式輸送到處理區域的任何金屬或過渡金屬。示例性摻雜劑可包括鎢、鉬、鈦、鋁、鈷、釕、鉭或可與硼摻入在遮罩材料中的任何其他金屬或過渡金屬中的一或多種。示例性前驅物可包括任何數量的含金屬材料，其可在電漿中解離以提供用於摻入的金屬摻雜劑。例如，可用於本技術的實施例的含摻雜劑前驅物的非限制範例可包括六氟化鎢、六羰基鎢、六氟化鉬、五氯化鉬、六羰基鉬、四氯化鈦、四（二甲基氨基）鈦（tetrakis(dimethylamido)titanium）、四氟化鈦、三甲基鋁,、氯化鋁、雙（N,N'-二異丙基乙脒）鈷（Bis(N,N'-diisopropylacetamidinato)cobalt）、二茂鈷、雙（乙基環戊二烯基）鈷（Bis(ethylcyclopentadienyl)cobalt）、雙（五甲基環戊二烯基）鈷（Bis(pentamethylcyclopentadienyl)cobalt）、雙（環戊二烯基）釕（Bis(cyclopentadienyl)ruthenium）、雙（乙基環戊二烯基）釕（Bis(ethylcyclopentadienyl)ruthenium）、五氯化鉭、五（二甲基氨基）鉭（Pentakis(dimethylamido)tantalum）、或任何其他可用於提供金屬摻雜劑材料以摻入到含硼材料中的含金屬前驅物。
在一些實施例中，沉積的摻雜硼材料可以基本上或實質上由硼和一或多種金屬摻雜劑材料組成。此外，在一些實施例中，連同含金屬的前驅物，可以輸送額外的摻雜劑前驅物，其可包括氧或氮，或可以調整沉積膜的結構以改善透明度、應力、硬度、及熱阻的任何其他摻雜劑。在本技術的實施例中可以使用任意數量的含氮前驅物或含氧前驅物。此外，可使用包括多種這些元素的組合前驅物。例如，在一些實施例中使用的含氧前驅物可以是一氧化二氮，其可以提供氧和氮兩者以摻入到膜中。摻雜劑的摻入量可以在任何範圍內，這可以與消光係數（extinction coefficient）有關，摻雜劑摻入量越高，所形成的膜的消光係數越低。在一些實施例中，可選擇摻雜劑以與其他沉積前驅物相容。
一或多種摻雜劑可以以任何量或濃度包含，並且可以各自或共同以大於或約1 at.%包含在沉積膜中，並且在一些實施例中可以以大於或約2 at.%、大於或約3 at.%、大於或約4 at.%、大於或約5 at.%、大於或約6 at.%、大於或約7 at.%、大於或約8 at.%、大於或約9 at.%、大於或約10 at.%、大於或約11 at.%、大於或約12 at.%、大於或約13 at.%、大於或約14 at.%、大於或約15 at.%、大於或約16 at.%、大於或約17 at.%、大於或約18 at.%、大於或約19 at.%、大於或約 20 at.%，或更多包含。然而，如上所述，金屬摻雜劑可降低透明度以及硬度，且因此在一些實施例中，金屬摻雜劑濃度可維持在小於或約20 at.%、小於或約15 at.%、小於或約 12 at.%、小於或約10 at.%、或更低。氧和/或氮摻雜劑可以類似地保持在如上所述的這些範圍內的水平，這可以進一步調整膜特性。儘管氧和/或氮的摻入可以促進消光係數或膜應力的改善，但這些材料可能會降低蝕刻選擇性。因此，可以限制或排除氧和氮的摻入以保持更高的蝕刻選擇性。附加的氫前驅物，例如雙原子氫，可以包括在沉積前驅物中，這會影響膜的透明度。此外，可以輸送一或多種載氣，例如氬氣，以促進沉積操作。
基板的溫度可能額外地影響沉積。例如，在一些實施例中，在沉積期間，基板可以保持在大於或約300°C的溫度，並且可以保持在大於或約325°C、大於或約350°C、大於或約375°C、大於或約400°C、大於或約425°C、大於或約450°C、大於或約475°C、大於或約500°C、大於或約525°C、大於或約550°C、大於或約575°C、大於或約600°C、或更高的溫度。透過根據本技術的一些實施例進行沉積，可以減少或限制膜內的氫。增加的氫摻入可增加膜內的壓應力（compressive stress），且因此根據本技術的實施例的膜可以以由於較低的氫摻入而具有更強的拉伸性質為特徵。此外，在一些實施例中，方法200可包括可進一步減少膜中氫摻入的操作。與一些習知技術不同，透過摻入根據本技術的實施例的摻雜劑，可以減少或限制來自後續處理的損害，例如在一些實施例中透過對硬遮罩材料實行熱退火後續沉積。
如上所述，本技術可增加硬遮罩膜的選擇性，同時限制硬度損失。例如，根據本技術的一些實施例的金屬摻雜的含硼材料可以以膜硬度為特徵，該膜硬度保持在大於或約20 GPa，並且可以保持在大於或約22 GPa，大於或約24 GPa、大於或約26 GPa、大於或約28 GPa、大於或約30 GPa、大於或約32 GPa、大於或約34 GPa、大於或約36 Gpa、大於或約38 GPa、大於或約40 GPa、大於或約42 GPa、大於或約44 GPa、或更高，儘管摻入了一些可能降低膜硬度的金屬材料。此外，膜在隨後的蝕刻操作期間可以具有增加的選擇性。例如，在一些實施例中，方法200可以另外包括在基板上蝕刻材料的操作。例如，在一些實施例中，摻雜硼的遮罩材料可以形成在含矽材料上，例如可以是氧化矽或氮化矽。
在一些實施例中，方法200可包括在選擇性操作230處的蝕刻處理，其可蝕刻下方的氧化矽、氮化矽、兩者的組合、或可根據本技術以硬遮罩蝕刻的其他結構材料。在一些實施例中，金屬摻雜的含硼材料可以以相對於下方的氧化物和/或氮化物材料的蝕刻選擇性為特徵，使得下方的材料可以以一率進行蝕刻，該率大於或大約2倍於金屬摻雜的含硼材料可以蝕刻的率。此外，氧化矽或氮化矽可以以一率蝕刻，該率大於或約3.0倍金屬摻雜的含硼材料可以蝕刻的率、大於或約3.5倍、大於或約4.0倍、大於或約4.5倍、大於或約5.0倍、大於或約5.5倍、大於或約6.0倍、大於或約6.5倍、大於或約7.0倍、大於或約7.5倍、大於或約8.0倍、大於或約8.5倍、大於或約9.0倍、大於或約9.5倍、大於或約10.0倍、或更多倍金屬摻雜的含硼材料可以蝕刻的率。與其他硬遮罩材料（例如非晶矽）相比，這對於下方膜的選擇性可能至少是兩倍。因此，透過增加相對於下方膜的蝕刻選擇性，金屬摻雜的含硼材料可以形成為減小的厚度，這可以改善或保持膜的透明度，儘管摻入了金屬材料。
根據本技術的一些實施例的包括金屬的硬遮罩膜可以以不同波長的光的消光係數為特徵，這可以影響微影操作。根據本技術的實施例，透過控制摻雜劑摻入以限制遮罩厚度，包括透過添加氧和/或氮摻雜劑，633 nm處的消光係數可降低至低於或約0.45，並可降低至低於或約0.44、低於或約0.43、低於或約0.42、低於或約0.41、低於或約0.40、低於或約0.39、低於或約0.38、低於或約0.37、低於或約0.36、低於或約0.35、低於或約0.34、低於或約0.33、低於或約0.32、低於或約0.31、低於或約0.30、低於或約0.29、低於或約0.28、低於或約0.27、低於或約0.26、低於或約0.25或更低。這可以允許微影延伸到大於或約300 nm、大於或約350 nm、大於或約400 nm或更大的厚度，而無需實行額外的對準鍵打開（alignment key opening）操作。
此外，本技術的一些實施例可以產生雙層硬遮罩，這可以進一步限制金屬材料的摻入的影響，同時提供關於被蝕刻材料的改進的選擇性。例如，如先前以選擇性的沉積操作215所解釋的，方法200最初可以包括在半導體處理區域中形成一或多種含硼前驅物的電漿。處理可包括在此初始處理期間保持處理區域不含含金屬摻雜劑前驅物，該初始處理可在半導體基板上初始沉積含硼層。可以保持不含金屬摻雜劑的第一層可以在半導體基板上形成為第一厚度。隨後，在形成第一層的厚度的第一時間段之後，可以接著在操作220提供摻雜劑前驅物。接著可以將包括摻雜硼材料的第二層沉積在含硼膜的第一層上以產生雙層膜或硬遮罩。含硼前驅物的電漿和流動可在處理期間保持，在第一時間段之後添加含摻雜劑前驅物。接著可以進行第二時間段的沉積，直到可以提供第二層的期望厚度，該第二層可以是金屬摻雜層。
第一時間段和第二時間段可以基於層的期望厚度。例如，在一些實施例中，第一時間段可以小於或等於第二時間段，其中所產生的雙層可以具有相等厚度的兩個層，或者第二的摻雜層可以比第一層厚。因此，在一些實施例中，摻雜硼材料的第二層可以是大於或約25%雙層膜的厚度，並且第二層可以是大於或約30%雙層膜的厚度、大於或約35%雙層膜的厚度、大於或約40%雙層膜的厚度、大於或約45%雙層膜的厚度、大於或約50%雙層膜的厚度、大於或約55%雙層膜的厚度、大於或約60%雙層膜的厚度、大於或約65%雙層膜的厚度、大於或約70%雙層膜的厚度、大於或約75%雙層膜的厚度、大於或約80%雙層膜的厚度、大於或約85%雙層膜的厚度、大於或約90%雙層膜的厚度、或更高。透過利用根據本技術的實施例的金屬摻雜遮罩材料，可以提供改進的選擇性以促進在未來處理節點處的生產。
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:電漿輪廓調製器 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 230: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
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:電漿輪廓調製器
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

Claims (18)

  1. 一種沉積方法，包括以下步驟：將一含硼前驅物輸送到一半導體處理腔室的一處理區域；以該含硼前驅物輸送一含摻雜劑前驅物，其中該含摻雜劑前驅物包括一金屬；在該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摻雜硼材料，其中該摻雜硼材料在該摻雜硼材料中包括大於或約80at.%的硼，以及其中該摻雜硼材料以在633nm處小於或約0.45的一消光係數為特徵。
  2. 如請求項1所述的沉積方法，其中該摻雜硼材料內的一金屬摻雜劑濃度維持在小於或約20at.%。
  3. 如請求項1所述的沉積方法，其中該含摻雜劑前驅物中的該金屬包括選自鎢、鉬、鈦、鋁、鈷、釕及鉭所組成之群組中的一或多種金屬。
  4. 如請求項3所述的沉積方法，其中該含摻雜劑前驅物包括六氟化鎢(tungsten hexafluoride)或六羰基鎢(tungsten hexacarbonyl)。
  5. 如請求項1所述之沉積方法，進一步包括以下步驟：以該含硼前驅物輸送一含氧前驅物或一含氮前驅物。
  6. 如請求項5所述之沉積方法，其中該摻雜硼材料中的一氧含量或一氮含量保持在小於或約10%。
  7. 如請求項1所述之沉積方法，其中該摻雜硼材料以大於或約25GPa的一硬度為特徵。
  8. 如請求項7所述之沉積方法，其中該基板包括氧化矽，該沉積方法進一步包括以下步驟：蝕刻該氧化矽，其中該氧化矽以一率蝕刻，該率大於或約五倍於蝕刻該摻雜硼材料的率。
  9. 一種沉積方法，包括以下步驟：將一含硼前驅物輸送到一半導體處理腔室的一處理區域；在該半導體處理腔室的該處理區域內形成該含硼前驅物的一電漿；在設置在該半導體處理腔室的該處理區域內的一基板上形成含硼材料的一第一層；與該含硼前驅物添加一含摻雜劑前驅物，其中該含摻雜劑前驅物包括一金屬；和在含硼材料的該第一層上形成一摻雜硼材料的一第二層以產生一雙層膜，其中該摻雜硼材料以在633nm處小於或約0.45的一消光係數為特徵。
  10. 如請求項9所述的沉積方法，其中在該雙層膜的該第二層內的一金屬摻雜劑濃度維持在小於或約10at.%。
  11. 如請求項9所述的沉積方法，其中該含摻雜 劑前驅物中的該金屬包括選自鎢、鉬、鈦、鋁、鈷、釕及鉭所組成之群組中的一或多種金屬。
  12. 如請求項9所述的沉積方法，其中該摻雜硼材料的該第二層包括大於或約50%的該雙層膜的一厚度。
  13. 如請求項12所述之沉積方法，其中該摻雜硼材料以大於或約25GPa的一硬度為特徵。
  14. 如請求項9所述之沉積方法，其中該基板包括氧化矽，該沉積方法進一步包括以下步驟：蝕刻該氧化矽。
  15. 如請求項14所述之沉積方法，其中該氧化矽以一率蝕刻，該率大於或約1.5倍於蝕刻該雙層膜的率。
  16. 一種沉積方法，包括以下步驟：將一含硼前驅物輸送到一半導體處理腔室的一處理區域；以該含硼前驅物輸送一含摻雜劑前驅物，其中該含摻雜劑前驅物包括一金屬；在該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摻雜硼材料，其中該摻雜硼材料在該摻雜硼材料中包括小於或約10at.%的金屬，以及其中該摻雜硼材料以在633nm處小於或約0.45的一消光係數為特 徵。
  17. 如請求項16所述的沉積方法，其中該含摻雜劑前驅物中的該金屬包括選自鎢、鉬、鈦、鋁、鈷、釕及鉭所組成之群組中的一或多種金屬。
  18. 如請求項16所述之沉積方法，其中該基板包括氧化矽，該沉積方法進一步包括以下步驟：蝕刻該氧化矽，其中該氧化矽以一率蝕刻，該率大於或約五倍於蝕刻該摻雜硼材料的率。
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