[发明专利]经硼掺杂的非晶形碳硬掩模及方法

说明书

本发明描述经硼掺杂的非晶形碳硬掩模、制备经硼掺杂的非晶形碳硬掩模的方法、使用所述经硼掺杂的非晶形碳硬掩模的方法及包含所述经硼掺杂的非晶形碳硬掩模的装置。

技术领域

下文揭露涉及经硼掺杂的非晶形碳硬掩模、制备经硼掺杂的非晶形碳硬掩模的方法、在蚀刻步骤期间使用经硼掺杂的非晶形碳硬掩模的方法及包含经硼掺杂的非晶形碳硬掩模的装置(微电子装置衬底)。

背景技术

处理半导体及微电子装置涉及沉积材料层及通过称为“蚀刻”的化学工艺移除材料的各种步骤。通过蚀刻，将薄掩模层放置于沉积材料层上方。接着，在掩模中形成开口且暴露衬底的选择部分。接着，使经遮蔽衬底与蚀刻剂接触，所述蚀刻剂穿过掩模中的开口接触下层衬底的材料且以化学方式降解及移除衬底的材料以在衬底中形成开口(三维空间)。

许多较新类型的衬底(例如用于制备三维存储器装置的衬底)经处理以形成具有高纵横比的开口，例如具有延伸到衬底中的显著大于开口的宽度尺寸(例如，直径)的深度的开口。作为一个实例，通过在深度方向上将垂直延伸开口蚀刻到许多沉积薄膜层的堆叠中而形成3D NAND存储器装置的垂直延伸“通道孔”。通道孔的深度可比通道孔的直径大20倍、40倍或50倍或更多。通过蚀刻在微电子装置中形成此类型的高纵横比特征需要专业化程度高的、准确的且精确的蚀刻工艺。

针对此类型的蚀刻步骤，将抗化学性“硬掩模”放置于多个沉积薄膜层的顶层上方。薄膜层(有时被称为“薄膜堆叠”)是存储器装置的功能材料且可为经沉积氧化硅、氮化硅、多晶硅或类似者的层。硬掩模对用于以化学方式降解及移除薄膜堆叠的材料以在衬底中形成高纵横比开口(例如，通道孔)的蚀刻溶液有抗性。

一种常见类型的硬掩模是非晶形碳硬掩模。将此类型的硬掩模作为连续层沉积到微电子装置衬底上且接着进行蚀刻以在硬掩模中形成开口。接着，通过将具有硬掩模的衬底暴露于能够以化学方式降解薄膜堆叠的材料的气态化学蚀刻剂而执行蚀刻下层衬底的后续步骤。气态蚀刻剂行进通过硬掩模中的开口以接触且蚀除(即，移除)衬底的材料，以在衬底中产生开口。在已根据需要蚀除衬底材料之后，必须从衬底移除硬掩模以允许将衬底进一步处理为成品微电子装置。

发明内容

产生展现高纵横比的精确形成且良好界定的衬底开口可极具挑战性。通常被研究以改进总体工艺的蚀刻工艺的一个组件是硬掩模，包含硬掩模的组合物及施覆及移除硬掩模的方法。与硬掩模相关的过去研究已涉及用硼掺杂非晶形碳硬掩模以增加硬掩模对化学蚀刻剂的抗性。

本发明的一个方面包含一种方法，其用于：在微电子装置衬底上形成非晶形碳层；蚀刻所述非晶形碳层以在所述非晶形碳层中形成开口；及接着用硼掺杂所述经蚀刻非晶形碳层以形成经硼掺杂的非晶形碳硬掩模。所述掺杂步骤使用离子束植入方法执行。经硼掺杂的非晶形碳硬掩模层经退火(在所述硼掺杂步骤期间或之后)以改进所述硬掩模的化学抗性。

本发明的第二方面包含一种方法，其用于：在微电子装置衬底上形成非晶形碳层；运用掩模图案化所述非晶形碳层的至少一部分；用硼掺杂所述非晶形碳层以形成经硼掺杂的非晶形碳硬掩模；蚀刻所述非晶形碳硬掩模以在所述非晶形碳层中形成开口。所述掺杂步骤使用离子束植入方法执行。经硼掺杂的非晶形碳硬掩模层经退火(在所述硼掺杂步骤期间或之后)以改进所述硬掩模的化学抗性。