减少材料表面粗糙度的方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年11月8日提交的美国专利申请no.62/933,012的优先权，该申请的内容出于所有目的以其全部内容通过引用结合于此。
技术领域
3.本技术涉及半导体沉积处理。更具体地，本技术涉及以减少的表面粗糙度沉积材料的方法。
背景技术：4.通过在基板表面上产生复杂图案化的材料层的处理使得集成电路成为可能。在基板上产生图案化材料需要受控的形成和移除暴露材料的方法。随着装置尺寸的持续缩小，材料的均匀性可能会影响后续操作。例如，掩模材料的表面粗糙度可能影响后续的蚀刻均匀性。
5.因此，需要可用于生产高质量装置和结构的改进的系统和方法。通过本技术来解决这些和其他需求。
技术实现要素：6.示例性沉积方法可包括：将含硅前驱物和含硼前驱物输送至半导体处理腔室的处理区域。方法可包括与含硅前驱物和含硼前驱物一起提供含氢前驱物。含氢前驱物对含硅前驱物或含硼前驱物中的任一者的流率比率可大于或约为2：1。方法可包括在半导体处理腔室的处理区域内形成所有前驱物的等离子体。方法可包括在设置在半导体处理腔室的处理区域内的基板上沉积硅硼材料。
7.在一些实施例中，硅硼材料的特征可在于：小于或约为2nm的所沉积的表面粗糙度。在半导体处理腔室的处理区域内形成所有前驱物的等离子体期间可将等离子体功率密度维持在大于或约为0.5w/cm2。在基板上沉积硅硼材料期间可将基板温度维持在大于或约为400℃。在基板上沉积硅硼材料期间可将压力维持在小于或约为10torr。方法可包括与含硅前驱物和含硼前驱物一起提供氩前驱物。方法可包括在沉积之后，执行硅硼材料的热退火。含硅前驱物可以是或包括硅烷，并且含硼前驱物可以是或包括乙硼烷。
8.本技术的一些实施例可包含沉积方法。方法可包括：将含硅前驱物和含硼前驱物输送至半导体处理腔室的处理区域。方法可包括：在半导体处理腔室的处理区域内形成含硅前驱物和含硼前驱物的等离子体。方法可包括在设置在半导体处理腔室的处理区域内的基板上沉积硅硼材料。硅硼材料的特征可在于：小于或约为1.5nm的所沉积的表面粗糙度。
9.在一些实施例中，方法可包括与含硅前驱物和含硼前驱物一起提供含氢前驱物。含氢前驱物对含硅前驱物或含硼前驱物中的任一者的流率比率可大于或约为2：1。方法可包括与含硅前驱物和含硼前驱物一起提供氩前驱物。氩前驱物对含氢前驱物的流率比率可小于或约为1：1。方法可包括在沉积之后，将硅硼材料热退火长达第一时间段。在沉积期间
可将基板维持在第一温度。在将硅硼材料热退火时可将基板维持在第二温度，并且第二温度可大于第一温度。第二温度可大于或约为500℃。在半导体处理腔室的处理区域内形成含硅前驱物和含硼前驱物的等离子体时可将等离子体功率维持在大于或约为2.0kw。
10.本技术的一些实施例可包含沉积方法。方法可包括将含硅前驱物和含硼前驱物输送至半导体处理腔室的处理区域。方法可包括在半导体处理腔室的处理区域内形成所有前驱物的等离子体。在半导体处理腔室的处理区域内形成所有前驱物的等离子体期间可将等离子体功率维持在大于或约为1.0kw。方法可包括在设置在半导体处理腔室的处理区域内的基板上沉积硅硼材料。
11.在一些实施例中，方法可包括与含硅前驱物和含硼前驱物一起提供含氢前驱物。含氢前驱物对含硅前驱物或含硼前驱物中的任一者的流率比率可大于或约为2：1。方法可包括与含硅前驱物和含硼前驱物一起提供氩前驱物。氩前驱物对含氢前驱物的流率比率可小于或约为1：1。方法可包括：在沉积之后，执行硅硼材料的热退火长达第一时间段。在沉积步骤期间可将基板维持在第一温度。在硅硼材料的热退火期间可将基板维持在第二温度，并且第二温度可大于第一温度。
12.相对于常规系统和技术，本技术可提供许多益处。例如，处理可产生特征在于减少的表面粗糙度的膜。另外，本技术的实施例的操作可产生可促进处理操作的改进的掩模材料。结合以下描述和附图更详细地描述了这些和其他实施例以及它们的许多优点和特征。
附图说明
13.通过参考说明书的其余部分和附图，可实现对所公开技术的本质和优点的进一步理解。
14.图1示出了根据本技术的一些实施例的示例性处理腔室的示意性横截面视图。
15.图2示出了根据本技术的一些实施例的沉积方法中的示例性操作。
16.图3示出了根据本技术的一些实施例的在沉积之前的基板的示意视图。
17.图4a至图4b示出了根据本技术的一些实施例的在沉积期间的示例性基板的示意视图。
18.图5a至图5b示出了根据本技术的一些实施例的在沉积期间的示例性基板的示意视图。
19.一些附图被包括为示意图。应理解，附图仅用于说明目的，除非特别说明是按比例绘制，否则不应视为按比例绘制。另外，作为示意图，提供了附图以帮助理解，且与实际表示相比，附图可能不包括所有方面或信息，且出于说明目的，附图可能包括夸大的材料。
20.在附图中，相似的部件和/或特征可具有相同的附图标记。进一步地，相同类型的各种部件可通过在附图标记后面加上在相似部件间进行区分的字母来进行区分。如果在说明书中仅使用第一附图标记，则该描述适用于具有相同的第一附图标记的相似部件中的任一者，而与字母无关。
具体实施方式
21.在半导体制造期间，可利用各种沉积和蚀刻操作在基板上产生结构。可使用掩模材料以允许材料被部分蚀刻，或被蚀刻以跨基板产生特征。随着装置尺寸持续减小，且材料
之间改进的选择性可简化结构的形成，利用改进的硬掩模可便于制造。例如，与热生产的非晶硅硬掩模相比，掺入硼的硅膜的特征可在于改进的硬度和其他材料性质，从而便于将膜用作掩模材料。然而，尽管热产生的硅的特征可在于实质光滑的表面，掺入硼的硅膜的特征可在于增加的表面粗糙度。
22.本技术可通过调整沉积参数和材料以在沉积期间执行表面处理来克服这些限制。例如，本技术可包括在沉积期间蚀刻膜层的暴露的特征。这可便于更均匀的表面轮廓，而可减少或限制沉积期间的表面粗糙度。在描述了其中可执行下面论述的等离子体处理操作的根据本技术的实施例的腔室的一般方面之后，可论述特定的方法和部件配置。应理解，本技术并不旨在限制所论述的特定膜和处理，因为所描述的技术可用以改进许多膜形成处理，且可应用于各种处理腔室和操作。
23.图1示出了根据本技术的一些实施例的示例性处理腔室100的横截面视图。该图可图示出并入本技术的一个或多个方面和/或可执行根据本技术的实施例的一个或多个操作的系统的概览。可在下面进一步描述腔室100的附加细节或所执行的方法。根据本技术的一些实施例，腔室100可用于形成膜层，尽管应理解，该方法可相似地在其中可能发生膜形成的任何腔室内执行。处理腔室100可包括腔室主体102、设置在腔室主体102内部的基板支撑件104、以及与腔室主体102耦合并将基板支撑件104封闭在处理容积120中的盖组件106。可将基板103通过开口126提供到处理容积120，常规上可使用狭缝阀或门密封开口126以用于处理。在处理期间，基板103可位于基板支撑件的表面105上。如箭头145所指示，基板支撑件104可沿着轴147旋转，基板支撑件104的轴件144可位于轴147上。替代地，可在沉积处理期间根据需要将基板支撑件104提高以旋转。
24.等离子体分布调变器111可设置在处理腔室100中，以控制等离子体跨设置在基板支撑件104上的基板103的分布。等离子体分布调变器111可包括第一电极108，第一电极108可被设置为与腔室主体102相邻并且可将腔室主体102与盖组件106的其他部件分开。第一电极108可以是盖组件106的部分，或可以是单独的侧壁电极。第一电极108可以是环形或环状构件，并且可以是环状电极。第一电极108可以是绕着处理腔室100的周边的连续环而围绕处理空间120，或如果需要可在所选位置处为非连续。第一电极108也可以是穿孔电极，例如穿孔环或网状电极，或可以是平板电极，诸如，例如次级气体分配器。
25.一个或多个隔离器110a，110b(可以是介电材料，例如陶瓷或金属氧化物，例如氧化铝和/或氮化铝)可与第一电极108接触且将第一电极108与气体分配器112以及与腔室主体102电性和热性分离。气体分配器112可限定用于将处理前驱物分配进入处理容积120的孔隙118。气体分配器112可与第一电功率源142(例如rf产生器、rf功率源、dc功率源、脉冲dc功率源、脉冲rf功率源、或可与处理腔室耦合的任何其他功率源)耦合。在一些实施例中，第一电功率源142可以是rf功率源。
26.气体分配器112可以是导电气体分配器或非导电气体分配器。气体分配器112也可由导电和非导电部件形成。例如，气体分配器112的主体可以是导电的，同时气体分配器112的面板可以是非导电的。气体分配器112可例如由图1中所示出的第一电功率源142供电，或在一些实施例中，气体分配器112可与地电位耦合。
27.第一电极108可与可控制处理腔室100的接地路径的第一调谐电路128耦合。第一调谐电路128可包括第一电子传感器130和第一电子控制器134。第一电子控制器134可以是
或包括可变电容器或其他电路组件。第一调谐电路128可以是或包括一个或多个电感器132。第一调谐电路128可以是在处理期间在存在于处理空间120中的等离子体条件下实现可变或可控制阻抗的任何电路。在所图示的一些实施例中，第一调谐电路128可包括并联耦合在接地和第一电子传感器130之间的第一电路支路和第二电路支路。第一电路支路可包括第一电感器132a。第二电路支路可包括与第一电子控制器134串联耦合的第二电感器132b。第二电感器132b可设置在第一电子控制器134和将第一电路支路和第二电路支路两者都连接到第一电子传感器130的节点之间。第一电子传感器130可以是电压或电流传感器，并且可与第一电子控制器134耦合，第一电子控制器134可提供对处理空间120内部的等离子体条件的一定程度的封闭回路控制。
28.第二电极122可与基板支撑件104耦合。第二电极122可被嵌入在基板支撑件104内或与基板支撑件104的表面耦合。第二电极122可以是板、穿孔板、网、线网、或导电元件的任何其他分布式布置。第二电极122可以是调谐电极，并且可通过导管146与第二调谐电路136耦合，导管146例如是设置在基板支撑件104的轴件144中的具有选定的电阻(例如50欧姆)的电缆。第二调谐电路136可具有第二电子传感器138和第二电子控制器140，第二电子控制器140可以是第二可变电容器。第二电子传感器138可以是电压或电流传感器，并且可与第二电子控制器140耦合以提供对处理空间120中的等离子体条件的进一步控制。
29.第三电极124(可以是偏压电极和/或静电吸附电极)可与基板支撑件104耦合。第三电极可通过滤波器148与第二电功率源150耦合，滤波器148可以是阻抗匹配电路。第二电功率源150可以是dc功率、脉冲dc功率、rf偏压功率、脉冲rf源或偏压功率，或这些或其他功率源的组合。在一些实施例中，第二电功率源150可以是rf偏压功率。
30.图1的盖组件106和基板支撑件104可与用于等离子体或热处理的任何处理腔室一起使用。在操作中，处理腔室100可提供对处理容积120中的等离子体条件的实时控制。可将基板103设置在基板支撑件104上，并且可根据任何所需流动计划使用入口114使处理气体可流经盖组件106。气体可通过出口152离开处理腔室100。电功率可与气体分配器112耦合以在处理容积120中建立等离子体。在一些实施例中，可使用第三电极124使基板经受电偏压。
31.在激励处理容积120中的等离子体后，可在等离子体与第一电极108之间建立电位差。也可在等离子体与第二电极122之间建立电位差。然后，可使用电子控制器134、140以调整由两个调谐电路128和136表示的接地路径的流动性质。可将设定点输送到第一调谐电路128和第二调谐电路136，以提供对沉积速率和等离子体密度均匀性的从中心到边缘的独立控制。在电子控制器两者都可以是可变电容器的实施例中，电子传感器可调整可变电容器以独立地最大化沉积速率且最小化厚度非均匀性。
32.调谐电路128、136中的每一个可具有可变阻抗，可使用分别的电子控制器134、140来调整可变阻抗。在电子控制器134、140是可变电容器的情况下，可选择可变电容器中的每一个的电容范围以及第一电感器132a和第二电感器132b的电感以提供阻抗范围。该范围可取决于等离子体的频率和电压特征，而可在每个可变电容器的电容范围中具有最小值。因此，当第一电子控制器134的电容为最小或最大时，第一调谐电路128的阻抗可以很高，导致等离子体形状在基板支撑件上具有最小的空中或横向覆盖。当第一电子控制器134的电容接近使第一调谐电路128的阻抗最小化的值时，等离子体的空中覆盖可成长到最大，从而有
效地覆盖了基板支撑件104的整个工作区域。由于第一电子控制器134的电容偏离最小阻抗设定，等离子体形状可以从腔室壁收缩且基板支撑件的空中覆盖可以下降。第二电子控制器140可具有相似的效应，随着第二电子控制器140的电容可改变，增加和减少等离子体在基板支撑件上的空中覆盖。
33.可使用电子传感器130、138以在封闭回路中调谐分别的电路128、136。取决于所使用的传感器的类型，可将用于电流或电压的设定点安装在每个传感器中，并且该传感器可配备控制软件以确定对每个分别的电子控制器134、140的调整以最小化与设定点的偏离。因此，可在处理期间选择并动态控制等离子体形状。应理解，尽管前面论述是基于可以是可变电容器的电子控制器134、140，可使用具有可调整特征的任何电子部件以提供具有可调整的阻抗的调谐电路128和136。
34.图2示出了根据本技术的一些实施例的沉积方法200中的示例性操作。该方法可在包括上述处理腔室100的各种处理腔室中执行。方法200可包括多个可选操作，可以或可以不与根据本技术的方法的一些实施例具体相关联。例如，描述了许多操作以便提供更大范围的结构形成，但是对技术而言不是关键的，或可通过容易理解的替代方法来执行。方法200可描述图3至图5b中示意性示出的操作，将结合方法200的操作来描述其图示。应理解，附图仅图示了部分示意视图，并且基板可含有具有多种特征及方面的任何数量的附加的材料和特征，如附图中所图示。
35.方法200可包括在列出的操作开始之前的附加的操作。例如，附加的处理操作可包括在半导体基板上形成结构，可包括形成和移除材料两者。可在可执行方法200的腔室中执行先前的处理操作，或可在将基板输送进入可在其中执行方法200的半导体处理腔室之前在一个或多个其他处理腔室中执行处理。无论如何，方法200可以可选地包括将半导体基板输送到半导体处理腔室的处理区域，例如上述处理腔室100或可包括上述部件的其他腔室。可在基板支撑件上沉积基板，基板支撑件可以是基座，例如基板支撑件104，并且可驻留在腔室的处理区域中，例如上述处理容积120。在图3中图示了在开始沉积之前的示例性的基板305。
36.基板305可以是可在其上沉积材料的任何数量的材料。基板可以是或包括硅、锗、包括氧化硅或氮化硅的介电材料、金属材料、或这些材料的任何数量的组合，其可以是基板305或在基板305上形成的材料。在一些实施例中，可执行可选的处理操作(例如，预处理)以准备用于沉积的基板305的表面。例如，可执行预处理以在基板的表面上提供某些配体终端，并且配体终端可便于待沉积的膜的成核。例如，作为非限制性实例，氢、氧、碳、氮、或其他分子终端，包括这些原子或自由基的任何组合，例如酰胺基或其他官能团，可被吸附、反应、或形成在基板305的表面上。另外，可执行材料移除，例如减少天然氧化物或蚀刻材料，或可准备用于沉积的基板305的一个或多个暴露表面的任何其他操作。
37.在操作205处，可将一个或多个前驱物输送到腔室的处理区域。例如，在可形成掺入硼的硅膜的示例性实施例中，可将含硅前驱物和含硼前驱物输送到处理腔室的处理区域。可在本技术的一些实施例中执行等离子体增强的沉积，这可便于材料反应和沉积。如上所述，本技术的一些实施例可包含硅硼材料的形成或沉积，而常规上特征可在于增加的表面粗糙度，例如，诸如与热生产的硅膜相比。在一些实施例中，这些硅硼材料的成核可在基板305上形成岛部405a，如图4a中所图示。这些岛部可在初始膜形成期间以三维方式形成到
不同高度，并可在膜生长期间维持。
38.本技术的一些实施例可附加地包括在操作210处提供含氢前驱物，并且含氢前驱物与含硅前驱物和含硼前驱物一起提供。在操作215处，可使用所有所输送的前驱物以在半导体处理腔室的处理区域内形成等离子体。在操作220处，可将硅硼材料沉积在基板305上。在一些实施例中，通过掺入含氢前驱物，可减少或限制在成核期间形成的岛部。
39.例如，如图4b中所图示，岛部405b可形成为比岛部405a更低或更小的程度。通过掺入附加的氢源，可在沉积材料的同时执行膜修改或轮廓蚀刻。例如，通过与由硅硼材料形成的特征的反应和/或物理相互作用，氢自由基可修整岛部的形成，同时产生更均匀的形成轮廓。因此，岛部相对于常规处理可以不延伸到最大程度。为了在处理中提供足够的氢自由基，可以以比含硅前驱物或含硼前驱物中的一者或两者更大的流率包括含氢前驱物。例如，在一些实施例中，含氢前驱物对含硅前驱物和/或含硼前驱物中的任一者或两者的流率比率可大于或约为1：1，并且在一些实施例中可大于或约为2：1、大于或约为3：1、大于或约为4：1、大于或约为5：1、大于或约为6：1、大于或约为8：1、大于或约为10：1、大于或约为15：1、大于或约为20：1、大于或约为25：1、大于或约为30：1、大于或约为35：1、大于或约为40：1、大于或约为45：1、大于或约为50：1或更大。如将在下面进一步说明的，在一些实施例中，可执行进一步的稀释，其中氢对硅和/或硼前驱物的比率可大于或约为100：1，并且可大于或约为为500：1、大于或约为1,000：1、大于或约为1,500：1、大于或约为2,000：1、大于或约为2,500：1或更大。
40.例如，取决于所使用的前驱物，可以以小于或约为500sccm的流率来输送含硅前驱物，并且可以以小于或约为400sccm、小于或约为300sccm、小于或约为200sccm、小于或约为100sccm、小于或约为90sccm、小于或约为80sccm、小于或约为70sccm、小于或约为60sccm、小于或约为50sccm或更小的流率来输送。相似地，可以以小于或约为1,000sccm的流率来输送含硼前驱物，并且可以以小于或约为800sccm、小于或约为600sccm、小于或约为500sccm、小于或约为450sccm、小于或约为400sccm、小于或约为350sccm、小于或约为300sccm、小于或约为250sccm、小于或约为200sccm或更小的流率来输送含硼前驱物。也可使用这些范围内的任何附加的范围，或作为任何所陈述或未陈述数字的组合。
41.可以以大于或约为1,000sccm来输送含氢前驱物，并且可以以大于或约为1,200sccm、大于或约为1,400sccm、大于或约为1,600sccm、大于或约为1,800sccm、大于或约为2,000sccm、大于或约为2,200sccm、大于或约为2,400sccm、大于或约为2,600sccm、大于或约为2,800sccm、大于或约为3,000sccm或更大的流率来输送。增加含氢前驱物可进一步使被沉积的膜的表面光滑，然而，在沉积的膜内可能发生增加的氢掺入。因此，在一些实施例中，含氢前驱物可以以小于或约为4,000sccm的流率来输送，并且可以小于或约为3,800sccm、小于或约为3,600sccm、小于或约为3,400sccm、小于或约为3,200sccm、小于或约为3,000sccm、小于或约为2,800sccm、小于或约为2,600sccm或更小的流率来输送。另外，在其中可执行更高稀释的一些实施例中，含氢前驱物可以以大于或约为5,000sccm的流率来输送，并且可以以大于或约为10,000sccm、大于或约为15,000sccm、大于或约为20,000sccm、大于或约为25,000sccm或更大的流率来输送。在一些实施例中，可将硅或硼前驱物的流率进一步减少，例如小于或约为200sccm，并且可减小至小于或约为150sccm、小于或约为100sccm、小于或约为50sccm、小于或约为30sccm、小于或约为20sccm、小于或约为
10sccm或更小。
42.可在基板305上将膜沉积至任何厚度。如上所述，所产生的膜的表面粗糙度可不限于膜成核期间的问题。例如，在本技术的一些方面中，膜生长和等离子体终止也可影响表面粗糙度。例如，当已发生足够的膜生长时，可通过熄灭处理腔室内的等离子体来停止处理，诸如，例如通过停止向产生等离子体的电极供电。在沉积完成之后，等离子体终止也可通过引起一定量的残留离子物理相互作用而增加表面粗糙度。可将成核效应和等离子体终止效应都评估为一致的，而无论形成的膜的厚度。然而，测试已示出，沉积的膜的粗糙度随着膜厚度的增加而增加。因此，在膜生长期间也会发生粗糙度效应，并且随着膜厚度的增加，膜的粗糙度也可能进一步增加。如图5a中所图示，在成核期间形成的岛部405a不仅可维持，而且可在沉积期间生长或扩展而没有本技术通篇中描述的一个或多个特征。因此，所产生的膜505a的特征可在于增加的粗糙度，增加的粗糙度可能影响后续蚀刻的均匀性。
43.例如，热生产的硅(例如多晶硅或其他硅材料)的特征可在于相对低的平均粗糙度，例如小于或约为0.5nm，或小于或约为0.2nm。该膜的特征也可在于相对低的粗糙度范围，例如所形成的膜上的最高峰和最低峰之间的差异。例如，粗糙度范围可小于或约为1.5nm、或小于或约为1nm。然而，对于不具有本技术的一或多个方面生产的硅硼膜，对于相似厚度的膜，平均粗糙度可大于或约为2nm，大于或约为3nm，或更大，尽管注意粗糙度可能会随着膜厚度的增加而增加。此外，再次取决于膜厚度，所产生的硅硼材料的粗糙度范围可大于或约为10nm，并且可大于或约为15nm，或更大。在随后的蚀刻操作期间，跨膜的这些较大的差距可能会挑战蚀刻操作的均匀性，并且可需要执行额外的操作，例如额外的化学机械抛光操作。
44.然而，本技术可通过利用附加的含氢前驱物执行实质同时的蚀刻，或通过执行下文进一步描述的一个或多个额外的调整，来减少或大幅度减少所生产的硅硼膜的平均粗糙度和粗糙度范围两者。如图5b中所图示，产生的膜505b的特征可在于小于或约为2nm的平均粗糙度，并且特征可在于小于或约为1.5nm、小于或约为1.0nm、小于或约为0.9nm、小于或约为0.8nm、小于或约为0.7nm、小于或约为0.6nm、小于或约为0.5nm、小于或约为0.4nm、小于或约为0.3nm、小于或约为0.2nm或更小的平均粗糙度。另外，在一些实施例中，可实质上控制粗糙度而无论膜厚度。这可允许避免附加的化学机械抛光操作，因为所沉积的膜的特征可在于所示出的任何平均粗糙度范围。另外，跨所沉积的膜的粗糙度范围可小于或约为10nm，并且可小于或约为9nm、小于或约为8nm、小于或约为7nm、小于或约为6nm、小于或约为5nm、小于或约为4nm、小于或约为3nm、小于或约为2nm、小于或约为1nm或更小。因此，可生产改进的材料，这可提供优于常规材料和处理的膜和掩模的优点，并且可通过依序限制或减少抛光操作的次数来潜在地减少制造操作。
45.关于含硅前驱物和含硼前驱物，任何数量的前驱物可以与本技术一起使用。例如，含硅前驱物可包括任何含硅材料，例如有机硅烷，其可包括硅烷、乙硅烷和其他材料。附加的含硅材料可包括硅、碳、氧、或氮，例如三甲硅烷基胺。含硼材料可包括硼烷，例如硼烷、乙硼烷或其他多中心键合的硼材料，以及可用于生产含硅硼的材料的任何其他含硼材料。硅膜中的硼掺入可基于任何百分比的掺入。例如，所生产的膜可包含大于或约为5％的硼掺入，并且在一些实施例中，可包括大于或约为10％的硼掺入、大于或约为15％的硼掺入、大于或约为20％的硼掺入、大于或约为25％的硼掺入、大于或约为30％的硼掺入、大于或约为
250mpa、小于或约为-200mpa、小于或约为-150mpa、小于或约为-100mpa或更小。
51.处理区域内的压力可影响在沉积期间执行的离子化的量和物理相互作用。通过降低处理压力，可发生增加的离子相互作用。因此，在一些实施例中，沉积期间的处理压力可维持在小于或约为50torr，并且可维持在小于或约为40torr、小于或约为30torr、小于或约为20torr、小于或约为15torr、小于或约为10torr、小于或约为9torr、小于或约为8torr、小于或约为7torr、小于或约为6torr、小于或约为5torr、小于或约为4torr、小于或约为3torr、小于或约为2torr或更小。
52.测试已示出掺入氩可增加粗糙度，因此限制或排除氩可改进膜的粗糙度。然而，当将氩从处理前驱物中排除时，测试已示出膜剥落可能会增加。因此，在一些实施例中，氩可仍被包含在含硅前驱物和含硼前驱物中。为了限制对粗糙度的影响，可将氩前驱物对含氢前驱物的流率比率维持在小于或约为2：1，并且可维持在小于或约为1：1、小于或约为0.8：1、小于或约为0.7：1、小于或约为0.6：1、小于或约为0.5：1、小于或约为0.4：1、小于或约为0.3：1、小于或约为0.2：1、小于或约为0.1：1或更小。
53.处理参数的组合或进一步调整也可影响并可改进生产的膜的额外方面。将硼掺入硬掩模膜中可改进对许多膜的选择性。由于膜堆叠包括更大数量的材料，两者均与硬掩模开启操作以及随后的膜蚀刻相关，提供改进的选择性可进一步减少所执行的额外操作的数量。增加膜结晶度也可增加蚀刻选择性，然而，随着膜结晶度的增加，常规技术已降低或恶化了线边缘粗糙度和线宽粗糙度。因此，许多技术试图将膜维持为非晶硅。本技术可至少部分地增加所形成的膜的结晶度，这可增加蚀刻选择性，尽管通过限制结晶度，本技术可维持线边缘粗糙度和线宽粗糙度。
54.当相对于硅和硼前驱物利用根据本技术的实施例的增加的氢流率比率时，可增加结晶度。然而，通过利用如前所述的处理参数，结晶度可维持在小于或约为并且可维持在小于或约为小于或约为小于或约为小于或约为小于或约为小于或约为小于或约为小于或约为或更小，尽管当结晶度增加到大于或约为或更高时，可提供改进的蚀刻选择性。
55.然而，随着等离子体中氢含量的增加，膜内的氢掺入也可能增加。如前所述，这可影响膜应力，并且可额外影响其他膜特征。例如，硬掩模膜的特征可在于用于不同波长的光的消光系数，这可影响光刻操作。非晶硅材料的特征可在于在约0.2的特定参数处的消光系数，基于较低的反射率，可允许在高达约800nm的膜厚度下进行光刻，这可影响通过掩模的视觉。硅和硼膜的特征可在于，对于相似的参数，消光系数增加，尽管随着氢掺入的增加，消光系数可至少部分降低。例如，当硼掺入增加时，消光系数可增加至大于或约为0.3，大于或约为0.35，大于或约为0.4，大于或约为0.45，或更高。
56.对于光而言，更高的消光系数的效应是光刻可能受到挑战，并且可能需要额外的处理。例如，这些增加的消光系数可将光刻的可见度限制为小于或约为400nm、小于或约为300nm或更低的膜厚度。然而，通过增加氢的掺入，利用增加的等离子体密度，消光系数可降低到小于或约为0.35，并且可降低到小于或约为0.33、小于或约为0.30、小于或约为0.28、小于或约为0.25或更小。这可允许光刻扩展到大于或约为400nm、大于或约为450nm、大于或约为500nm或更大的厚度，而无需执行额外的对准键开启操作。通过增加温度和等离子体特
征，即使增加氢的掺入，可形成膜结构以改进如消光系数和蚀刻选择性的特征。也可通过在较低的温度下(例如小于400℃或小于约350℃)处理来增加氢的掺入，然而，如上所述，这种生产的膜的膜性质差异可导致在后续处理中额外的氢逸出。通过在更高的温度下执行处理，掺入如上所述形成的增加的氢的膜可提供增加的热稳定性。
57.在一些实施例中，可使用功率和频率两者来调整等离子体特征。例如，在较低的频率下，例如小于或约为20mhz，包括13.56mhz，例如，大于或约为2000w或大于或约为2500w的等离子体功率可产生所述膜特征。应理解，也可使用其他等离子体特征。例如，通过调整等离子体频率，也可调整等离子体功率。当等离子体频率增加到例如高于或约为40mhz，高于或约为60mhz，甚至进入微波频率范围时，等离子体功率可因此降低，这可改进腔室稳定性和弹性。ftir分析表明，在这些等离子体特征下，与硼和氢相关的峰可能会增加透射，并会向较高波长稍微平移。这可指示结构的改进的稳定性，这可在后续的处理期间提供膜的增加的热稳定性。因此，在一些实施例中，通过增加结晶度，也可提供较低的消光系数和改进的热稳定性。通过执行根据本技术的实施例的沉积，可提供减少的含硅硼的膜的粗糙度，这可改进硬掩模的有效性。在随后的可选操作230的蚀刻期间，与未实施本技术时相比，使用本技术可维持蚀刻的关键尺寸更加均匀。通过减少表面粗糙度，可提供改进的蚀刻和结构开发。
58.在先前的描述中，出于说明的目的，已阐述了许多细节以便提供对本技术的各种实施例的理解。然而，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，可在没有这些细节中的一些或具有额外细节的情况下实践某些实施例。
59.已公开了几个实施例，本领域技术人员将认知到，在不背离实施例的精神的情况下，可使用各种修改、替代构造、和等同物。另外，为了避免不必要地混淆本技术，没有描述许多公知的处理和组件。因此，以上描述不应被视为限制本技术的范围。另外，方法或处理可被描述为依序的或依步骤的，但应理解，操作可同时执行，或以与所列顺序不同的顺序执行。
60.在提供数值范围的情况下，应理解，除非上下文另外明确指出，否则在此范围的上限和下限之间的每个中间值，直到下限的单位的最小分数也被具体公开。涵盖在陈述范围内的任何陈述值或未陈述中间值与该陈述范围中的任何其他陈述或中间值之间的任何较窄范围。这些较小范围的上限和下限可独立地包括在该范围中或排除在该范围外，并且在陈述范围中任何明确排除的限值下，在这些较小范围中包含任一限值或两个限值都不包含或包含两个限值的每个范围也包括在本技术内。在陈述范围包括一个或两个限值的情况下，也包括排除那些包括的限值中的一个或两个的范围。
61.如本文和所附权利要求中所使用的，单数形式的“一(a)”，“一(an)”和“该(the)”包括复数引用，除非上下文另外明确指出。因此，例如，对“前驱物”的引用包括多个此类前驱物，而对“层”的引用包括对一层或多层及本领域技术人员已知的等同物的引用，等等。
62.此外，当在本说明书和以下权利要求中使用词语“包括(comprise)”，“包括(comprising)”，“含有(contain)”，“含有(containing)”，“包括(include)”，和
“”
包括(including)”时，旨在指定所陈述的特征、整数、部件、或操作的存在，但是它们不排除一个或多个其他特征、整数、部件、操作、动作或群组的存在或加入。
技术特征：1.一种沉积方法，包括：将含硅前驱物和含硼前驱物输送至半导体处理腔室的处理区域；与所述含硅前驱物和所述含硼前驱物一起提供含氢前驱物，其中所述含氢前驱物对所述含硅前驱物或所述含硼前驱物中的任一者的流率比率大于或约为2：1；在半导体处理腔室的所述处理区域内形成所有前驱物的等离子体；以及在设置在所述半导体处理腔室的所述处理区域内的基板上沉积硅硼材料。2.如权利要求1所述的沉积方法，其中所述硅硼材料的特征在于：小于或约为2nm的所沉积的表面粗糙度。3.如权利要求1所述的沉积方法，其中在半导体处理腔室的所述处理区域内形成所有前驱物的所述等离子体期间将等离子体功率密度维持在大于或约为0.5w/cm2。4.如权利要求1所述的沉积方法，其中在所述基板上沉积所述硅硼材料期间将基板温度维持在大于或约为400℃。5.如权利要求1所述的沉积方法，其中在所述基板上沉积所述硅硼材料期间将压力维持在小于或约为10torr。6.如权利要求1所述的沉积方法，进一步包括：与所述含硅前驱物和所述含硼前驱物一起提供氩前驱物。7.如权利要求1所述的沉积方法，进一步包括：在所述沉积之后，执行所述硅硼材料的热退火。8.如权利要求1所述的沉积方法，其中所述含硅前驱物包括硅烷，且其中所述含硼前驱物包括乙硼烷。9.一种沉积方法，包括：将含硅前驱物和含硼前驱物输送至半导体处理腔室的处理区域；在半导体处理腔室的所述处理区域内形成所述含硅前驱物和所述含硼前驱物的等离子体；以及在设置在所述半导体处理腔室的所述处理区域内的基板上沉积硅硼材料，其中所述硅硼材料的特征在于：小于或约为1.5nm的所沉积的表面粗糙度。10.如权利要求9所述的沉积方法，进一步包括：与所述含硅前驱物和所述含硼前驱物一起提供含氢前驱物，其中所述含氢前驱物对所述含硅前驱物或所述含硼前驱物中的任一者的流率比率大于或约为2：1；以及与所述含硅前驱物和所述含硼前驱物一起提供氩前驱物，其中所述氩前驱物对所述含氢前驱物的流率比率小于或约为1：1。11.如权利要求9所述的沉积方法，进一步包括：在所述沉积之后，将所述硅硼材料热退火长达第一时间段，其中在所述沉积期间将所述基板维持在第一温度，其中在将所述硅硼材料热退火时将所述基板维持在第二温度，所述第二温度大于500℃，并且其中所述第二温度大于所述第一温度。12.如权利要求9所述的沉积方法，其中在半导体处理腔室的所述处理区域内形成所述含硅前驱物和所述含硼前驱物的所述等离子体期间将等离子体功率维持在大于或约为2.0kw。13.一种沉积方法，包括：
将含硅前驱物和含硼前驱物输送至半导体处理腔室的处理区域；在半导体处理腔室的所述处理区域内形成所有前驱物的等离子体，其中在半导体处理腔室的所述处理区域内形成所有前驱物的所述等离子体期间将等离子体功率维持在大于或约为1.0kw；以及在设置在所述半导体处理腔室的所述处理区域内的基板上沉积硅硼材料。14.如权利要求13所述的沉积方法，进一步包括：与所述含硅前驱物和所述含硼前驱物一起提供含氢前驱物，其中所述含氢前驱物对所述含硅前驱物或所述含硼前驱物中的任一者的流率比率大于或约为2：1；以及与所述含硅前驱物和所述含硼前驱物一起提供氩前驱物，其中所述氩前驱物对所述含氢前驱物的流率比率小于或约为1：1。15.如权利要求13所述的沉积方法，进一步包括：在所述沉积之后，执行所述硅硼材料的热退火长达第一时间段，其中在所述沉积期间将所述基板维持在第一温度，其中在所述硅硼材料的所述热退火期间将所述基板维持在第二温度，并且其中所述第二温度大于所述第一温度。
技术总结示例性沉积方法可包括：将含硅前驱物和含硼前驱物输送至半导体处理腔室的处理区域。方法可包括与含硅前驱物和含硼前驱物一起提供含氢前驱物。含氢前驱物对含硅前驱物或含硼前驱物中的任一者的流率比率大于或约为2：1。方法可包括：在半导体处理腔室的处理区域内形成所有前驱物的等离子体。方法可包括：在设置在半导体处理腔室的处理区域内的基板上沉积硅硼材料。硼材料。硼材料。
技术研发人员：杨奕 K
受保护的技术使用者：应用材料公司
技术研发日：2020.11.02
技术公布日：2022/11/1
