[发明专利]用于硬掩模的金属介电膜的沉积

说明书

本发明涉及用于硬掩模的金属介电膜的沉积。用于在衬底上沉积金属介电膜的系统和方法包括：将衬底布置在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)处理室中；供给载气至所述PECVD处理室；供给介电前体气体至所述PECVD处理室；供给金属前体气体至所述PECVD处理室；在所述PECVD处理室中产生等离子体；以及在低于500℃的处理温度下，在所述衬底上沉积金属介电膜。

本申请是申请号为201610168111.2，申请日为2016年3月23日，申请人为朗姆研究公司，发明创造名称为“用于硬掩模的金属介电膜的沉积”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及衬底处理系统和方法，更具体地，涉及在衬底上沉积硬掩模的系统和方法。

背景技术

本文提供的背景描述的目的是总体上呈现本公开的背景。本发明署名的发明人的工作，就其在该技术背景部分以及说明书的一些方面中所描述的、可能不符合作为提交时的现有技术的工作而言，既不明确也不暗示地承认其作为本公开的现有技术。

用于进行沉积和/或蚀刻的衬底处理系统包括具有基座的处理室。衬底(例如半导体晶片)可以放置在基座上。例如，在化学气相沉积(CVD)工艺中，包括一种或多种前体的气体混合物可被引入到处理室中，以在衬底上沉积膜或蚀刻衬底。在某些衬底处理系统中，等离子体可被用于激活化学反应，并在此被称作等离子体增强CVD(PECVD)。

在处理衬底期间，无定形碳和硅膜可被用作硬掩模以蚀刻高深宽比的特征。例如，在3D存储器应用中，硬掩模膜应具有高度蚀刻选择性。因此，硬掩模膜应当具有较高的模量、较致密和较抗化学蚀刻的粘合基质。于在开口处理过程中能够除去硬掩模膜和对介电蚀刻工艺具有高选择性之间保持平衡。

碳化钨膜是结晶的并且被认为是硬涂层。碳化钨可以充当良好的硬掩模膜。然而，碳化钨膜通常难以去除。碳化钨膜通常采用PECVD之外的沉积方法沉积。当使用PECVD沉积碳化钨膜时，使用非常高的处理温度(约800℃)。例如，参见“Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition Nanocrystalline Tungsten Carbide Thin Film and Its Electro-catalytic Activity”,H.Zheng et.al.,Journal of Material Science Technologies,Vol.21,No.4 2005,pp545-548。在PECVD中使用的较高加工温度通常不适合于许多应用。

发明内容

一种用于在衬底上沉积金属介电膜的方法包括：将衬底布置在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)处理室中；供给载气至所述PECVD处理室；供给介电前体气体至所述PECVD处理室；供给金属前体气体至所述PECVD处理室；在所述PECVD处理室中产生等离子体；以及在低于500℃的处理温度下，在所述衬底上沉积金属介电膜。

在其它特征中，所述金属前体气体选自由钛前体气体、钽前体气体、钨前体气体和钒前体气体组成的组。

在其它特征中，所述金属前体气体包括钨前体气体。所述钨前体气体包括WF_a，其中a是大于或等于1的整数。所述钨前体气体包括双(叔丁基亚氨)-双-(二甲氨基)钨(bis(tert-butylimido)-bis-(dimethylamido)tungsten)(BTBMW)。所述载气选自由氢分子(H₂)、氩(Ar)、氮分子(N₂)、氦(He)和/或它们的组合组成的组。

在其它特征中，所述介电前体气体包括烃前体气体。所述烃前体气体包括C_xH_y，其中x是从2至10中的整数，而y是从2至24中的整数。所述介电前体气体包括基于氮化物的前体气体。所述烃前体气体选自由甲烷、乙炔、乙烯、丙烯、丁烷、环己烷、苯和甲苯组成的组。所述金属介电膜是纳米结晶态的。