[发明专利]选择性碳沉积

说明书

一种在处理室中将碳沉积在衬底上的方法包括：将所述衬底布置在所述处理室中的衬底支撑件上。所述衬底包括形成在所述衬底的至少一个下伏层上的具有第一厚度的碳膜。所述方法还包括实施第一蚀刻步骤以蚀刻所述衬底从而在衬底上形成特征，去除部分所述碳膜并且减小所述碳膜的所述第一厚度；选择性地将碳沉积到所述碳膜的剩余部分上；以及实施至少一个第二蚀刻步骤以蚀刻所述衬底，从而完成在所述衬底上形成所述特征。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年6月24日申请的美国临时申请No.62/865,566的优先权。上述引用的申请其全部公开内容都通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及在原子层沉积衬底处理室中的选择性碳沉积。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开内容的背景。当前指定的发明人的工作(在此背景技术部分描述的范围内以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面的范围内)既不明确也不暗示地承认是针对本公开内容的现有技术。

衬底处理系统可用于处理衬底，例如半导体晶片。衬底处理的示例包含蚀刻、沉积、光致抗蚀剂去除等。在处理期间，衬底被布置在衬底支撑件例如静电卡盘上，并且可以将一或多种处理气体导入处理室。

可以通过气体输送系统将一种或多种处理气体输送到处理室。在一些系统中，气体输送系统包括通过一个或多个导管连接到位于处理室中的喷头的歧管。在一些示例中，工艺使用原子层沉积(ALD)在衬底上沉积薄膜。可以在同一衬底上实施各种交替的蚀刻和沉积循环。

在其他特征中，所述至少一个下伏层包含硅、二氧化硅和氮化硅中的至少一种。所述衬底包括形成在所述至少一个下伏层上的交替氧化物-氮化物(ONON)层，并且所述碳膜形成在所述ONON层上。形成所述特征包括在所述ONON层中形成ONON柱。所述碳膜是无定形硬掩模(AHM)膜。所述第一厚度小于或等于1μm。

在其他特征中，选择性地沉积所述碳包括：使用原子层沉积(ALD)工艺来沉积所述碳。实施所述ALD工艺包括在第一时段的配料步骤中将至少一种含碳前体气体供应到所述处理室中，在第二时段的净化步骤中净化所述处理室，以及在第三时段的等离子体步骤中在所述处理室中产生等离子体。实施所述ALD工艺包括重复交替所述配料步骤、所述净化步骤和所述等离子体步骤。产生所述等离子体包括：在不供应所述至少一种含碳前体气体的情况下，在将等离子体处理气体供应到所述处理室中的同时产生所述等离子体。

在其他特征中，在所述衬底上沉积碳种子层并且将所述碳膜沉积到所述碳种子层上。所述碳种子层包括氟化碳(CF_x)，其中x是整数。沉积所述碳种子层包括：使用CVD或PECVD工艺来沉积所述碳种子层。沉积所述碳种子层包括：将含碳前体气体供应到所述处理室中。所述含碳前体气体包括四溴化碳(CBr₄)、三溴甲烷(CHBr₃)和三溴甲烷(CH₂Br₂)中的至少一种。

一种被配置为在处理室中将碳沉积在衬底上的系统包括：气体输送系统，其被配置为将处理气体供应到所述处理室中；射频(RF)等离子体产生系统，其被配置为在所述处理室中产生等离子体；以及控制器。所述衬底包括形成在所述衬底的至少一个下伏层上的具有第一厚度的碳膜。所述控制器被配置为在所述衬底被布置在所述处理室中的衬底支撑件上的情况下：控制所述RF等离子体产生系统以实施第一蚀刻步骤以蚀刻所述衬底，从而在所述衬底上形成特征，去除部分所述碳膜并且减小所述碳膜的所述第一厚度；控制所述气体输送系统以选择性地将碳沉积到所述碳膜的剩余部分上；以及控制所述RF等离子体产生系统以实施至少一个第二蚀刻步骤以蚀刻所述衬底，从而完成在所述衬底上形成所述特征。