[发明专利]用于低蚀刻速率硬模膜的具有氧掺杂的PVD氮化铝膜

说明书

本发明大体涉及掺杂的氮化铝硬模以及制造掺杂的氮化铝硬模的方法。在形成所述氮化铝硬模时通过添加少量掺杂剂，例如氧，可显著降低所述硬模的湿蚀刻速率。此外，与无掺杂的氮化铝硬模相比，硬模的颗粒尺寸由于掺杂剂的存在而缩小。缩小的颗粒尺寸使硬模中的特征更平滑，导致使用所述硬模时更加精确的下层蚀刻。

技术领域

本发明的实施方式大体涉及掺杂的氮化铝硬模(hardmask)以及制造掺杂的氮化铝硬模的方法。

背景技术

随着半导体器件尺寸持续缩小，形成此类小器件所需的精确度增加。不仅缩小半导体芯片尺寸已变得益发困难，更有甚者，缩小形成电气互连的个别特征的尺寸也变得益发困难。

制造半导体芯片要执行许多工艺。图案化是这些工艺中之一。在图案化工艺中，掩模，比如硬模，被形成在要被图案化的一或多个层之上。之后，使用所述硬模让下层或这些下层暴露至蚀刻剂，以除去暴露的材料(即未被所述硬模或光掩模覆盖的材料)并转印所述硬模的图案至所述下层或这些下层。

在理想的蚀刻工艺中，暴露材料被蚀刻而所述硬模不被蚀刻。换句话说，所述硬模理想上对蚀刻剂是惰性的，所述蚀刻剂可采用液态蚀刻剂或气态蚀刻剂的形态。若所述硬模对所述蚀刻剂是惰性的，则所述硬模的特征可很好地转印至所述下层或这些下层。

自然地，制造化学惰性的硬模并不实际。因此，硬模的一些蚀刻在意料之中。由于硬模被蚀刻，因此损害了图案转印的精确度。

因此，本领域中对用来从硬模转印图案至下层的蚀刻工艺是更加化学惰性的硬模有需要。

发明内容

本发明大体涉及掺杂的氮化铝硬模以及制造掺杂的氮化铝硬模的方法。在形成氮化铝硬模时通过添加少量掺杂剂，例如氧，能显著降低所述硬模的湿蚀刻速率。此外，与无掺杂的氮化铝硬模相比，硬模的颗粒尺寸由于掺杂剂的存在而缩小。缩小的颗粒尺寸使硬模内的特征更平滑，导致使用所述硬模时更加精确的下层蚀刻。

在一个实施方式中，硬模包含氮化铝与掺杂剂。在另一实施方式中，制造硬模的方法包含在含有惰性气体、含氮气体及含氧气体的气氛中溅射铝靶材，以形成氧掺杂的氮化铝材料，其中含氮气体的量比含氧气体的量的两倍更多。所述方法另外包含图案化所述氧掺杂的氮化铝材料以形成硬模。

在另一实施方式中，制造硬模的方法包含在含有惰性气体、含氮气体及含氧气体的气氛中溅射氮化铝靶材，以形成氧掺杂的氮化铝材料，其中含氮气体的量比含氧气体的量的两倍更多。所述方法另外包含图案化所述氧掺杂的氮化铝材料以形成硬模。

附图说明

为了能够详细了解本发明的上述特征，可通过参考实施方式得到上文简要概述的本发明的更具体的描述，这些实施方式的一些实施方式在附图中示出。但应注意到，附图仅示出本发明的典型实施方式，因此不应视为对本发明的范围的限制，因为本发明可允许其他等同效果的实施方式。

图1是根据一个实施方式的物理气相沉积(PVD)设备的简要截面图。

图2是形成在一层之上的硬模的简要截面图。

图3A和图3B分别示出未掺杂的氮化铝膜及氧掺杂的氮化铝膜的颗粒结构。

为了帮助理解，已尽可能使用相同的标记数字来表示各附图共有的相同元件。应理解到在一个实施方式中揭示的元件可有利地用于其他实施方式而不需特定详述。

具体实施方式

本发明大体涉及掺杂的氮化铝硬模以及制造掺杂的氮化铝硬模的方法。在形成氮化铝硬模时通过添加少量掺杂剂，例如氧，能显著降低硬模的湿蚀刻速率。此外，与无掺杂的氮化铝硬模相比，硬模的颗粒尺寸由于掺杂剂的存在而缩小。缩小的颗粒尺寸使硬模内的特征更平滑，导致使用所述硬模时更加精确的下层蚀刻。