[发明专利]用于减轻图案塌陷的改善填充材料

说明书

本发明提供了一种用于防止半导体衬底中形成的图案化高纵横比特征在从该特征之间的空间移除用于清洁蚀刻残留物的类型的初始流体时发生塌陷的方法。在本方法中，空间至少部分地填充有置换溶液，诸如经由旋涂，以基本上置换初始流体。该置换溶液包括至少一种溶剂以及以苯酚‑甲醛聚合物形式的第一填充材料和/或以聚烯烃碳酸酯(PAC)形式的第二填充材料中的至少一者或其组合。然后使该溶剂挥发以便使填充材料以基本上固体形式沉积在空间内。与使用当前填充材料相比，可以经由高蚀刻速率通过已知等离子体蚀刻过程来移除填充材料，这防止或减轻了硅损失。

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2017年9月21目的名称为IMPROVED FILL MATERIAL TOMITIGATE PATTERN COLLAPSE(用于减轻图案塌陷的改善填充材料)的美国临时专利申请序列号62/561,473、以及提交于2018年1月9目的名称为IMPROVED FILL MATERIAL TOMITIGATE PATTERN COLLAPSE(用于减轻图案塌陷的改善填充材料)的美国临时专利申请序列号62/615,180的第35章U.S.C.§119(e)的权益，其公开内容以引用方式整体并入本文。

背景技术

1.技术领域

本公开涉及经由光刻技术的电子部件的制造，以及塌陷或粘滞的减轻或防止，该塌陷或粘滞可能在移除用于移除蚀刻残留物的类型的水性洗涤溶液时发生在半导体衬底的图案化高纵横比特征之间。

2.相关技术的描述

在制造电子部件(诸如存储器单元以及建立在半导体衬底(诸如纯硅或掺杂硅晶片)上的其他部件)期间，使用光刻技术来处理衬底。例如，可以将光致抗蚀剂沉积到平坦硅晶片上，然后例如使用UV曝光对光致抗蚀剂进行图案化。然后，对光致抗蚀剂进行显影以有助于移除与衬底上形成的窄或高纵横比特征之间形成的沟槽的位置相对应的光致抗蚀剂部分。

接下来，使用蚀刻过程(诸如等离子体蚀刻)以便在剩余光致抗蚀剂部分之间将沟槽蚀刻到硅晶片中，然后使用通常为水性溶液的洗涤溶液来移除剩余的光致抗蚀剂和任何剩余的蚀刻剂或其他碎屑。以此方式，在洗涤步骤之后，存在从下面硅晶片延伸的一系列细长、垂直设置的高纵横比硅特征，其中洗涤溶液设置在硅特征之间的沟槽或空间内。

有问题的是，如图1所示，由于洗涤溶液中的水的表面张力和毛细力的作用，因此在该阶段的洗涤溶液的直接蒸发倾向于致使图案化高纵横比特征塌陷在彼此上。与洗涤溶液移除同时的高纵横比特征的塌陷是高分辨率光刻(具体在小于0.1微米的光刻技术中)中的常见故障模式，并且有时被称为“粘滞”。为了减轻晶片干燥期间的图案的塌陷，可以采用通过异丙醇(IPA)的冲洗和/或表面改性处理。尽管这些方法在一些图案设计中是成功的，但最近防止结构塌陷的高纵横比纳米结构的先进设计仍然是一个挑战。

在克服静摩擦引起的高纵横比特征塌陷的其他方法中，可以将聚合物填充物的置换溶液引入高纵横比特征之间的空间中以基本上置换洗涤溶液。然后，通过热处理移除置换溶液中的挥发性组分，其中聚合物以基本上固体形式保持在空间中以支持高纵横比特征。然后，使用移除过程(诸如等离子体灰化)来移除聚合物，其中基于氧或氢的等离子体与氮或氦结合。

然而，聚合物填充材料和基于等离子体的过程可能由于高纵横比特征的氧化或氮化而潜在地导致硅损失，并且许多先进的存储器设计不能够忍受在使用等离子体灰化过程来移除聚合物填充物期间由于化学转化而引起的这种硅损失。其他先进的存储器设计(诸如无晶体管的3D-XPoint存储器技术)不能忍受用来移除用于静摩擦控制的当前聚合物填充物的当前等离子体灰化过程。

发明内容