金屬硬掩模的制造制造技術

本發明專利技術提供了金屬硬掩模的制造方法和由這些方法制造的金屬硬掩模。方法包括將至少一種金屬反應氣體流入被配置為進行化學汽相沉積(CVD)的反應室中，其中，至少一種金屬反應氣體包括，金屬鹵素氣體或金屬有機氣體。該方法進一步包括，使用至少一種金屬反應氣體通過CVD沉積金屬硬掩模層。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術總體上涉及半導體領域，更具體地，涉及金屬硬掩模的制造。
技術介紹
硬掩模在半導體加工中用于將圖案轉印到襯底上，尤其是隨著特征尺寸逐漸縮小。對于遞減的幾何尺寸，金屬硬掩模可以提供所需的蝕刻輪廓和關鍵尺寸控制。然而，在高殘余應力下制造硬掩模會導致圖案失真，而釋放硬掩模中的應力則需要熱預算。
技術實現思路
本專利技術提供各種有利的實施例。根據一個實施例，一種制造金屬硬掩模方法包括，將至少一種金屬反應氣體流入被配置為進行化學汽相沉積(CVD)的反應室中，其中，該至少一種金屬反應氣體包括，金屬鹵素氣體或金屬有機氣體。該方法進一步包括，使用至少一種金屬反應氣體通過CVD沉積硬掩模金屬層。根據一個方面，該方法可以進一步包括，利用對沉積的硬掩模金屬層進行的等離子體處理來調節沉積的硬掩模金屬層的應力和/或密度。等離子體處理可以包括，停止至少一種金屬反應氣體的流入，以及使用由至少一種載氣形成的等離子體轟擊沉積的硬掩模TiN層。其中，至少一種金屬反應氣體選自由鹵素鈦氣體、有機鈦氣體、鉭鹵素氣體、以及鉭有機氣體組成的組。其中，沉積硬掩模金屬層包括，通過等離子體增強型CVD(PECVD)或金屬有機CVD (MOCVD)沉積鈦層、氮化鈦層、鉭層、或氮化鉭層。該方法進一步包括，利用對所沉積的硬掩模金屬層進行的等離子體處理來調節所沉積的硬掩模金屬層的應力和/或密度。其中，硬掩模金屬層的應力被調節為介于大約1E9達因/cm2到大約-1E9達因/cm2之間，以及硬掩模金屬層的密度被調節為大于大約4g/cm3。其中，等離子體處理包括，停止至少一種金屬反應氣體流入反應室，以及使用由氮氣、氨氣、IS氣、氦氣、氫氣、或其組合形成的等離子體轟擊所沉積的硬掩模金屬層。該方法進一步包括，進行多次循環的硬掩模金屬層CVD和等離子體處理，以形成多個硬掩模金屬層，向上逐層沉積每個硬掩模金屬層。該方法進一步包括，將第二反應氣體流入反應室中，其中，第二反應氣體選自由氮氣和氨氣組成的組。該方法進一步包括,將載氣流入反應室中，其中，載氣選自由氦氣、氬氣、和氫氣組成的組。在另一個實施例中，一種用于制造金屬硬掩模的方法包括，將至少一種金屬反應氣體和至少一種載氣流入被配置為進行化學汽相沉積(CVD)的反應室中，其中，該至少一種金屬反應氣體包括，鹵素鈦氣體或有機鈦氣體。該方法進一步包括，使用至少一種金屬反應氣體和至少一種載氣通過CVD沉積硬掩模TiN層。根據一個方面，該方法可以進一步包括，利用對沉積的硬掩模金屬層進行的等離子體處理來調節沉積的硬掩模TiN層的應力和/或密度，以及進行多個周期的硬掩模TiN層CVD和等離子體處理，以形成多個硬掩模TiN層，每個硬掩模TiN層向上逐層沉積。其中，流入至少一種金屬反應氣體包括流入選自由氯化鈦氣體和碳化鈦氣體組成的組中的金屬反應氣體，以及其中，將載氣流入反應室包括流入選自由氦氣、氬氣、和氫氣組成的組中的載氣。其中，沉積硬掩模TiN層包括，通過等離子體增強型CVD(PECVD)或有機金屬CVD (MOCVD)沉積氮化鈦層。該方法進一步包括:利用對所沉積的硬掩模TiN層進行的等離子體處理來調節所沉積的硬掩模TiN層的應力和/或密度，其中，等離子體處理包括，停止至少一種金屬反應氣體的流入，以及，使用由至少一種載氣形成的等離子體轟擊所沉積的硬掩模TiN層；以及進行多次循環的硬掩模TiN層CVD和等離子體處理，以形成多個硬掩模TiN層，向上逐層沉積每個硬掩模TiN層。其中，硬掩模TiN層的應力被調節為介于大約1E9達因/cm2到-1E9達因/cm2之間，以及硬掩模TiN層的密度被調節為大于大約4g/cm3。其中，等離子體處理的每次循環均包括以在大約O瓦到大約200瓦之間RF功率，使用由氮氣、氨氣、氬氣、氦氣、氫氣、或其組合形成的等離子體對所沉積的硬掩模TiN層轟擊大約O秒到大約20秒之間的時間。該方法進一步包括，將第二反應氣體流入反應室中，其中，第二反應氣體選自由氮氣和氨氣組成的組。在又一個實施例中，金屬硬掩模包括鈦硬掩模金屬層或鉭硬掩模金屬層，由包括金屬鹵素氣體或金屬有機氣體的至少一種金屬反應氣體通過化學汽相沉積(CVD)形成，其中，該鈦硬掩模金屬層是使用鹵素鈦前體或有機鈦前體通過等離子體增強CVD(PECVD)或金屬有機CVD(MOCVD)沉積形成，以及其中，該鉭硬掩模金屬層是使用鉭鹵素前體或鉭有機前體通過PECVD或MOCVD沉積形成。其中，鈦硬掩模金屬層或鉭硬掩模金屬層分別由氮化鈦和氮化鉭組成，密度為大于大約4g/cm3，應力介于大約1E9達因/cm2到大約-1E9達因/cm2之間。其中，通過對硬掩模金屬層進行等離子體處理來調節硬掩模金屬層的應力和/或密度，等離子體處理包括使用由氫氣、氮氣、氨氣、或其組合形成的等離子體進行轟擊。該硬掩模進一步包括多個鈦或鉭金屬層，通過周期性的金屬層CVD和等離子體進行逐層向上沉積每個金屬層。有利的是，本專利技術提供了用于制造具有大致無應力或少應力的高密度金屬硬掩模的方法。這些方法由于無需傳統的后沉積退火工藝而得到簡化，從而提高了熱預算，同時保持了器件性能并且確保了高_k完整性。附圖說明從以下詳細的描述和附圖中可以更好地理解本專利技術的各個方面。應該強調的是，根據工業中的標準實踐，各種部件沒有被按比例繪制并且僅以說明為目的。實際上，為了清楚地討論,各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。圖1是根據本專利技術的實施例示出的一種制造金屬硬掩模的方法的流程圖。圖2是根據本專利技術的實施例示出的另一種制造金屬硬掩模的方法的流程圖。圖3A、圖3B、和圖3C是分別由物理汽相沉積(PVD)、無周期性等離子體處理的化學汽相沉積(CVD)、和有周期性等離子體處理的CVD形成的晶粒層的描述性示例圖。圖4A和4B分別是示例性膜應力相對于等離子體處理時間和等離子功率的曲線圖。圖5示出的是根據本專利技術的實施例形成的層的示例性膜密度的曲線圖。圖6是根據本專利技術的實施例示出的一種制造金屬硬掩模的系統的示意圖。具體實施例方式據了解為了實施本專利技術的不同部件，以下公開提供了許多不同的實施例或示例。以下所描述的元件和設置的特定示例用以簡化本公開。當然，這些僅僅是示例并不用于限定。再者，以下描述中的第一部件形成在第二部件上可以包括第一和第二部件以直接接觸形成的實施例，也可以包括形成額外的部件以插入到第一和第二部件中，從而使第一和第二部件不直接接觸的實施例。為了簡單和清楚，可以任意地以不同的尺寸繪制各種部件。另夕卜，為清楚起見，將一些附圖進行了簡化。因此，附圖可能并不會描繪出給定裝置(例如，器件)或方法的所有組件。附圖示意性地描述了本專利技術的理想配置，本文將參考附圖介紹本專利技術的各個方面。正因為如此，圖示的形狀導致的變化是可預計的，例如，制造技術和/或公差。因此，整個公開所展示的本專利技術的各個方面不應該被理解為僅限于此處所示和所述的元件(例如，區域、層、截面、襯底等)的特定形狀，而應該包括例如制造導致的形狀的偏差。通過示例的方式，所示或所述的矩形元件可以具有圓形或彎曲的部件和/或其邊緣具有梯度深度(gradient concentration),而不是從一個元件到另一個元件的不連續的變化。因此，圖中所示的元件僅是示意性的，它們的形狀并不用于說明元件的精確形狀，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制造金屬硬掩模的方法，所述方法包括：將至少一種金屬反應氣體流入被配置為進行化學汽相沉積(CVD)的反應室中，其中，所述至少一種金屬反應氣體包括金屬鹵素氣體或金屬有機氣體；以及使用所述至少一種金屬反應氣體通過CVD沉積硬掩模金屬層。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：林思宏，吳林榮，楊琪銘，林進祥，
申請(專利權)人：臺灣積體電路制造股份有限公司，
類型：發明
國別省市：