[发明专利]用于半导体图案化应用的掺杂ALD膜

说明书

本发明涉及用于半导体图案化应用的掺杂ALD膜。本文描述了使用正性图案化方案将衬底图案化的方法和装置。方法包括接收具有图案化芯材的衬底，在图案化芯材上保形沉积掺杂间隔物材料，相对于掺杂间隔物材料选择性地蚀刻芯材以形成间隔物掩模，并且使用间隔物掩模蚀刻衬底上的目标层。可以使用硼、镓、磷、砷、铝和铪中的任何一种对间隔物材料进行掺杂。实施方式适用于在多个图案化应用中的应用。

技术领域

本发明总体上涉及半导体加工领域，更具体地涉及用于半导体图案化应用的掺杂ALD膜。

背景技术

先进集成电路的制造通常涉及大批量半导体制造中的小特征的图案化。多重图案化技术可以使得基于诸如193nm浸没式光刻之类的光刻技术进行特征尺寸缩放。自对准双重图案化是多重图案化技术的一个示例。

发明内容

本发明提供了处理半导体衬底的方法和装置。一个方面涉及一种使用正性图案化将衬底图案化的方法，该方法包括：提供具有图案化芯材的所述衬底；将掺杂间隔物保形地沉积在所述芯材上；相对于所述间隔物选择性蚀刻所述芯材以形成掩模，其中所述芯材的蚀刻速率比所述掺杂间隔物的蚀刻速率快介于约5倍和约20倍之间；以及使用所述掩模蚀刻目标层。

沉积所述掺杂间隔物可以包括沉积一层或多层氧化硅并沉积一层或多层掺杂剂氧化物，所述掺杂剂是硼、镓、磷、铝和砷中的任何一种。在一些实施方式中，在沉积所述掺杂间隔物之后并且在选择性蚀刻所述芯材之前，在小于约400℃的温度下使所述衬底退火。

沉积所述掺杂间隔物可以包括：将所述衬底暴露于第一剂量的含硅前体持续不足以在所述衬底的表面达到饱和的时间；将所述衬底暴露于第二剂量的掺杂剂前体持续不足以在所述衬底的表面达到饱和的时间，以在所述衬底的所述表面上形成所述含硅前体和所述掺杂剂的部分地饱和的表面；以及将所述衬底暴露于氧化剂以形成保形掺杂的氧化硅材料。在一些实施方式中，所述氧化剂选自氧、二氧化碳、水、一氧化二氮及其组合中的任何一种。将所述衬底暴露于所述氧化剂可以包括使选自氩气、氮气和氦气的惰性气体流动。在一些实施方式中，在执行(i)和(ii)之间清扫容纳所述衬底的处理室。在一些实施方式中，将所述衬底暴露于所述氧化剂包括引入所述氧化剂并点燃等离子体。

可以通过将所述衬底暴露于碳氟化合物气体并点燃等离子体来蚀刻所述芯材。所述碳氟化合物气体可以是CF₄、CHF₃、CH₂F₂和CH₃F中的任一种。

在一些实施方式中，所形成的所述掩模具有小于约50nm的间距。

所述掺杂间隔物可以在约50℃和约200℃之间的衬底温度下沉积。

在一些实施方式中，所述掺杂间隔物包括通过沉积一层或多层氧化锗而沉积的含锗材料，并且所述掺杂间隔物掺杂有磷或氩。

所述掺杂间隔物可以沉积到介于和之间的厚度。在一些实施方式中，所述芯材包含碳。

所述掺杂间隔物可以具有在约1E20at/cc和约2E22at/cc之间的掺杂剂密度。

所述掺杂剂可以是硼，并且沉积所述一层或多层掺杂剂氧化物可以包括将所述衬底暴露于掺杂剂前体，所述掺杂剂前体例如是TMB(硼酸三甲酯)、TEB(硼酸三乙酯)、B₂H₆(乙硼烷)、三甲基硼烷、三乙基硼烷及其组合中的任何一种。