[发明专利]掺硫的碳硬膜

说明书

技术领域

本发明涉及半导体加工制造领域,尤其涉及形成可灰化硬膜的方法。

背景技术

在包括存储器和逻辑器件制造的半导体加工中，非晶碳薄膜可以用作硬膜和蚀刻终止层。这些薄膜因为可以通过灰化技术去除，所以也称为可灰化硬膜(AHM)。随着平版印刷的纵横比增加，AHM要求更高的蚀刻选择性。通过使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法形成高选择性AHM的现有方法得到具有高应力的AHM，从而限制了AHM作为硬膜的可用性。因此，希望生产具有高蚀刻选择性和低应力的AHM。

发明内容

提供了沉积可灰化硬膜(AHM)的新方法，这种可灰化硬膜增加了用于包括存储器和逻辑器件制造的半导体加工中的蚀刻选择性。在各种实施方式中，所述方法涉及从碳源和硫源提供前体气体到半导体衬底上有待蚀刻的第一层上，并且从所述前体气体产生等离子体，从而通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺在所述第一层上沉积掺硫的可灰化硬膜。可以沉积在AHM上的层的实例包括介电层，例如，氧化物和氮化物，以及多晶硅层。碳源的实例包括甲烷(CH₄)、乙炔(C₂H₂)和丙烯(C₃H₆)。硫源的实例包括硫化氢(H₂S)和二硫化碳(CS₂)。在各种实施方式中，碳源和硫源可以从沉积室的上游结合，或者分别提供给沉积室。在某些实施方式中，掺硫的AHM可以具有在约0.5％与约5％之间的硫原子含量。在某些实施方式中，掺硫的AHM可以具有在约60％与约90％之间的碳原子含量。在某些实施方式中，掺硫的AHM可以具有在约13％与约26％之间的氢原子含量。在某些实施方式中，掺硫的AHM可以被图案化。第一层然后可以根据图案化的AHM进行蚀刻。在一些实施方式中，掺硫的AHM的厚度可以在约与约之间。在各种实施方式中，掺硫的AHM的应力在约-40MPa与约-400MPa之间。

另一方面涉及一种在半导体衬底上形成掺硫的碳基薄膜的方法。在沉积室中可以提供半导体衬底。在各种实施方式中，半导体衬底在沉积室中暴露于包括碳源和硫源的前体气体，并且掺硫的碳基薄膜通过PECVD沉积在衬底上。在某些实施方式中，掺硫的碳基薄膜可以具有在约0.5％与约5％之间的硫原子含量。在某些实施方式中，掺硫的碳基薄膜可以具有在约0.5％与约3.5％之间的硫原子含量。在各种实施方式中，硫源可以是硫化氢或二硫化碳。

另一方面涉及一种被配置成加工半导体基板的设备。根据各种实施方式，所述设备包括：沉积室，包括喷头、被配置成供应功率到沉积室的等离子体发生器、衬底支架以及一个或多个气体入口；以及被配置成控制所述设备中的操作的控制器，包括计算机可读指令，所述计算机可读指令用于：使包括碳源和硫源的前体气体流到容纳所述半导体衬底的沉积室，并且供应功率到所述等离子体发生器以从所述前体气体产生等离子体，从而通过PECVD工艺在所述衬底上沉积掺硫的可灰化硬膜。

以下参照附图进一步描述这些和其他方面。

附图说明

图1是工艺流程图，示出了根据各种实施方式的在蚀刻操作中使用可灰化硬膜的方法的相关操作。

图2是工艺流程图，示出了根据各种实施方式的形成掺硫的可灰化硬膜的方法的相关操作。

图3示出了适用于进行各种实施方式的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)室的实例的示意性图示。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对提出的实施方式的透彻理解。公开的实施方式可以在没有一些或所有的这些具体细节的情况下实施。在其他实例中，未详细描述公知的方法操作以便不会不必要地模糊公开的实施方式。尽管将会结合具体实施方式描述公开的实施方式，但是应当理解，这些实施方式并不旨在限制公开的实施方式。

在半导体加工中，掩模方法可以用于图案化和蚀刻衬底。随着衬底的纵横比增加，对高选择性硬膜的要求越来越高。具有高蚀刻选择性又容易去除而不会损坏衬底的掩模对于加工衬底很重要。

在蚀刻终止层或在选择性蚀刻期间，或者光致抗蚀剂可能不够厚而不足以成为下层的掩模的情况下，可灰化硬膜(AHM)可用作掩模。AHM也可以用在用于显示器和其他技术的玻璃衬底上。