[发明专利]金属硬掩模的制造

说明书

技术领域

本发明总体上涉及半导体领域，更具体地，涉及金属硬掩模的制造。

背景技术

硬掩模在半导体加工中用于将图案转印到衬底上，尤其是随着特征尺寸逐渐缩小。对于递减的几何尺寸，金属硬掩模可以提供所需的蚀刻轮廓和关键尺寸控制。然而，在高残余应力下制造硬掩模会导致图案失真，而释放硬掩模中的应力则需要热预算。

发明内容

本发明提供各种有利的实施例。根据一个实施例，一种制造金属硬掩模方法包括，将至少一种金属反应气体流入被配置为进行化学汽相沉积(CVD)的反应室中，其中，该至少一种金属反应气体包括，金属卤素气体或金属有机气体。该方法进一步包括，使用至少一种金属反应气体通过CVD沉积硬掩模金属层。根据一个方面，该方法可以进一步包括，利用对沉积的硬掩模金属层进行的等离子体处理来调节沉积的硬掩模金属层的应力和/或密度。等离子体处理可以包括，停止至少一种金属反应气体的流入，以及使用由至少一种载气形成的等离子体轰击沉积的硬掩模TiN层。

其中，至少一种金属反应气体选自由卤素钛气体、有机钛气体、钽卤素气体、以及钽有机气体组成的组。

其中，沉积硬掩模金属层包括，通过等离子体增强型CVD(PECVD)或金属有机CVD(MOCVD)沉积钛层、氮化钛层、钽层、或氮化钽层。

该方法进一步包括，利用对所沉积的硬掩模金属层进行的等离子体处理来调节所沉积的硬掩模金属层的应力和/或密度。

其中，硬掩模金属层的应力被调节为介于大约1E9达因/cm²到大约-1E9达因/cm²之间，以及硬掩模金属层的密度被调节为大于大约4g/cm³。

其中，等离子体处理包括，停止至少一种金属反应气体流入反应室，以及使用由氮气、氨气、氩气、氦气、氢气、或其组合形成的等离子体轰击所沉积的硬掩模金属层。

该方法进一步包括，进行多次循环的硬掩模金属层CVD和等离子体处理，以形成多个硬掩模金属层，向上逐层沉积每个硬掩模金属层。

该方法进一步包括，将第二反应气体流入反应室中，其中，第二反应气体选自由氮气和氨气组成的组。

该方法进一步包括，将载气流入反应室中，其中，载气选自由氦气、氩气、和氢气组成的组。

在另一个实施例中，一种用于制造金属硬掩模的方法包括，将至少一种金属反应气体和至少一种载气流入被配置为进行化学汽相沉积(CVD)的反应室中，其中，该至少一种金属反应气体包括，卤素钛气体或有机钛气体。该方法进一步包括，使用至少一种金属反应气体和至少一种载气通过CVD沉积硬掩模TiN层。根据一个方面，该方法可以进一步包括，利用对沉积的硬掩模金属层进行的等离子体处理来调节沉积的硬掩模TiN层的应力和/或密度，以及进行多个周期的硬掩模TiN层CVD和等离子体处理，以形成多个硬掩模TiN层，每个硬掩模TiN层向上逐层沉积。

其中，流入至少一种金属反应气体包括流入选自由氯化钛气体和碳化钛气体组成的组中的金属反应气体，以及其中，将载气流入反应室包括流入选自由氦气、氩气、和氢气组成的组中的载气。

其中，沉积硬掩模TiN层包括，通过等离子体增强型CVD(PECVD)或有机金属CVD(MOCVD)沉积氮化钛层。

该方法进一步包括：利用对所沉积的硬掩模TiN层进行的等离子体处理来调节所沉积的硬掩模TiN层的应力和/或密度，其中，等离子体处理包括，停止至少一种金属反应气体的流入，以及，使用由至少一种载气形成的等离子体轰击所沉积的硬掩模TiN层；以及进行多次循环的硬掩模TiN层CVD和等离子体处理，以形成多个硬掩模TiN层，向上逐层沉积每个硬掩模TiN层。

其中，硬掩模TiN层的应力被调节为介于大约1E9达因/cm²到-1E9达因/cm²之间，以及硬掩模TiN层的密度被调节为大于大约4g/cm³。

其中，等离子体处理的每次循环均包括以在大约0瓦到大约200瓦之间RF功率，使用由氮气、氨气、氩气、氦气、氢气、或其组合形成的等离子体对所沉积的硬掩模TiN层轰击大约0秒到大约20秒之间的时间。

该方法进一步包括，将第二反应气体流入反应室中，其中，第二反应气体选自由氮气和氨气组成的组。