[发明专利]在升起特征上沉积高度共形无定形碳膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造半导体器件的方法，具体涉及用于在升起特征上沉积高度共形无定形碳膜的方法。

背景技术

在半导体制造中需要新的方法用于在高级器件上的升起特征上低温沉积共形无定形碳膜。用于沉积碳膜的现有方法包括等离子体增强的化学汽相沉积(PECVD)，其存在于升起特征上出现非共形沉积的问题，其中碳膜优选地沉积在升起特征的顶部以及升起特征之间的场区域中，而在升起特征的侧壁上碳膜的沉积很少。

发明内容

本发明的实施例提供了处理方法，用于在衬底的升起特征上沉积高度共形无定形碳膜。在一个示例中，共形碳膜可被图案化，并被用作硬掩膜以在下层材料层或衬底中蚀刻特征。

根据本发明的一个实施例，该方法包括在处理室中的衬底保持器上设置衬底，其中所述衬底包含具有顶表面及侧表面的升起特征；使处理气体流入所述处理室，其中所述处理气体包含碳氢化合物气体，包含氧的气体，以及可选的氩或氦；在所述处理室中保持处理气体压力为至少1Torr；利用微波等离子体源来利用所述处理气体形成等离子体。该方法还包括将所述衬底暴露至等离子体，以在所述升起特征的表面上沉积共形无定形碳膜，其中，在所述顶表面上的所述共形无定形碳膜的厚度与在所述侧壁表面上的所述共形无定形碳膜的厚度之比(d(顶部)/d(侧壁))小于2。

根据本发明的另一个实施例，该方法包括在处理室中的衬底保持器上设置衬底，其中所述衬底包含具有顶表面及侧表面的升起特征；使处理气体流入所述处理室，其中所述处理气体包含含氧气体以及可选的氩或氦的持续气流，以及碳氢化合物气体的脉冲气流；在所述处理室中保持处理气体压力为至少1Torr；利用包含面对所述衬底的径向线槽天线(RLSA)的微波等离子体源来利用所述处理气体形成等离子体，其中，所述碳氢化合物气体包括未因等离子体激发而破裂的碳-碳三化学键；并且将所述衬底暴露至等离子体，以在所述升起特征的表面上沉积共形无定形碳膜，其中，在所述顶表面上的所述共形无定形碳膜的厚度与在所述侧壁表面上的所述共形无定形碳膜的厚度之比(d(顶部)/d(侧壁))小于2。

附图说明

图1A-1C示意性地示出了根据本发明的实施例，在衬底上的升起特征上沉积共形无定形碳膜，随后形成图案化碳硬掩膜；

图2示出了根据本发明的实施例，在衬底的升起特征上沉积共形无定形碳膜的方法的流程图；

图3A及图3B示出了根据本发明的实施例，用于在衬底的升起特征上沉积共形碳膜的气体流动示意图；

图4示出了作为O₂气流的函数的碳膜的共形性；

图5是根据本发明的一个实施例的等离子体处理系统的示意图，其包含径向线槽天线(RLSA)等离子体源，用于在衬底上沉积共形无定形碳膜；

图6示出了图5中的等离子体处理系统的气体供应单元的平面图；而

图7示出了图5中的等离子体处理系统的天线部分的部分剖视图。

具体实施方式

参考附图来描述本发明的实施例，其中示出了本发明的示例性实施例。后续的描述并不意在限制本发明的范围，可应用性或构造。相反，后续对数个示例性实施例的描述将为本领域的技术人员提供用于应用本发明的示例性实施例的描述。应当注意，本发明的实施例可以不同形式实现，而不脱离所附权利要求中界定的本发明的精神及范围。

本发明的实施例涉及用于在衬底的升起特征上沉积共形无定形碳膜的处理方法。用于将无定形碳膜沉积在升起特征上的常规等离子体沉积法(例如，PECVD)存在非共形沉积特性的问题。非共形沉积导致在升起特征的顶表面上以及升起特征之间的表面上优选地沉积视线(line-of-sight)碳，而在升起特征的侧壁上沉积的碳较少。

图1A-1C示意性地示出了根据本发明的实施例在衬底的升起特征上沉积共形无定形碳膜，并随后形成图案化碳硬掩膜，而图2示出了根据本发明的实施例将共形无定形碳膜沉积在衬底的升起特征上的方法的流程图200。