用于硬掩模的金屬介電膜的沉積的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于硬掩模的金屬介電膜的沉積。用于在襯底上沉積金屬介電膜的系統(tǒng)和方法包括：將襯底布置在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)處理室中；供給載氣至所述PECVD處理室；供給介電前體氣體至所述PECVD處理室；供給金屬前體氣體至所述PECVD處理室；在所述PECVD處理室中產(chǎn)生等離子體；以及在低于500℃的處理溫度下，在所述襯底上沉積金屬介電膜。
【專利說明】
用于硬掩模的金屬介電膜的沉積
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及襯底處理系統(tǒng)和方法，更具體地，涉及在襯底上沉積硬掩模的系統(tǒng)和 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 本文提供的背景描述的目的是總體上呈現(xiàn)本公開的背景。本發(fā)明署名的發(fā)明人的 工作，就其在該技術(shù)背景部分以及說明書的一些方面中所描述的、可能不符合作為提交時(shí) 的現(xiàn)有技術(shù)的工作而言，既不明確也不暗示地承認(rèn)其作為本公開的現(xiàn)有技術(shù)。
[0003] 用于進(jìn)行沉積和/或蝕刻的襯底處理系統(tǒng)包括具有基座的處理室。襯底(例如半導(dǎo) 體晶片)可以放置在基座上。例如，在化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝中，包括一種或多種前體的氣 體混合物可被引入到處理室中，以在襯底上沉積膜或蝕刻襯底。在某些襯底處理系統(tǒng)中，等 離子體可被用于激活化學(xué)反應(yīng)，并在此被稱作等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)。
[0004] 在處理襯底期間，無定形碳和硅膜可被用作硬掩模以蝕刻高深寬比的特征。例如， 在3D存儲(chǔ)器應(yīng)用中，硬掩模膜應(yīng)具有高度蝕刻選擇性。因此，硬掩模膜應(yīng)當(dāng)具有較高的模 量、較致密和較抗化學(xué)蝕刻的粘合基質(zhì)。于在開口處理過程中能夠除去硬掩模膜和對(duì)介電 蝕刻工藝具有高選擇性之間保持平衡。
[0005] 碳化鎢膜是結(jié)晶的并且被認(rèn)為是硬涂層。碳化鎢可以充當(dāng)良好的硬掩模膜。然而， 碳化鎢膜通常難以去除。碳化鎢膜通常采用PECVD之外的沉積方法沉積。當(dāng)使用PECVD沉積 碳化鎢膜時(shí)，使用非常高的處理溫度（約800°C)。例如，參見"Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Nanocrystalline Tungsten Carbide Thin Film and Its Electro-catalytic Activity，：，,H. Zheng et .al. , Journal of Material Science Technologies, Vol.21，No.4 2005，pp 545-548。在PECVD中使用的較高加工溫度通常不適合于許多應(yīng)用D

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] -種用于在襯底上沉積金屬介電膜的方法包括:將襯底布置在等離子體增強(qiáng)化學(xué) 氣相沉積(PECVD)處理室中；供給載氣至所述PECVD處理室;供給介電前體氣體至所述PECVD 處理室;供給金屬前體氣體至所述PECVD處理室;在所述PECVD處理室中產(chǎn)生等離子體；以及 在低于500°C的處理溫度下，在所述襯底上沉積金屬介電膜。
[0007] 在其它特征中，所述金屬前體氣體選自由鈦前體氣體、鉭前體氣體、鎢前體氣體和 釩前體氣體組成的組。
[0008] 在其它特征中，所述金屬前體氣體包括鎢前體氣體。所述鎢前體氣體包括1?3，其 中a是大于或等于1的整數(shù)。所述鎢前體氣體包括雙（叔丁基亞氨）-雙-(二甲氨基）鎢(bis (ter t-butyl imi do)-bis-(dime thy 1 ami do) tungsten) (BTBMW)。所述載氣選自由氫分子 (H2)、氬(Ar)、氮分子(N2)、氦(He)和/或它們的組合組成的組。
[0009] 在其它特征中，所述介電前體氣體包括烴前體氣體。所述烴前體氣體包括CxHy，其 中X是從2至10中的整數(shù)，而y是從2至24中的整數(shù)。所述介電前體氣體包括基于氮化物的前 體氣體。所述烴前體氣體選自由甲烷、乙炔、乙烯、丙烯、丁烷、環(huán)己烷、苯和甲苯組成的組。 所述金屬介電膜是納米結(jié)晶態(tài)的。
[0010]在其它特征中，所述PECVD處理室包括被布置為與基座呈隔開的關(guān)系的第一電極。 所述基座包括第二電極。來自等離子體產(chǎn)生器的RF功率被供給到所述第二電極，并且所述 第一電極接地。
[0011]在其它特征中，所述第一電極包括噴頭。所述金屬前體氣體比所述介電前體氣體 的比值大于20 %。
[0012] -種用于沉積金屬介電膜的方法包括:將襯底布置在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 (PECVD)處理室中；供給載氣至所述PECVD處理室;供給介電前體氣體至所述PECVD處理室； 供給金屬前體氣體至所述PECVD處理室;在所述PECVD處理室中產(chǎn)生等離子體；以及在所述 襯底上沉積金屬介電膜。所述PECVD處理室包括被布置為與基座呈隔開的關(guān)系的第一電極。 所述基座包括第二電極。來自等離子體產(chǎn)生器的RF功率被供給到所述第二電極，而所述第 一電極接地。
[0013]在其它特征中，所述金屬前體氣體選自由鈦前體氣體、鉭前體氣體、鎢前體氣體和 釩前體氣體組成的組。
[0014] 在其它特征中，所述金屬前體氣體包括鎢前體氣體。所述鎢前體氣體包括1?3，其 中a是大于或等于1的整數(shù)。所述鎢前體氣體包括雙（叔丁基亞氨）_雙_(二甲氨基）鎢 (BTBMW)。所述載氣選自由氫分子(H 2)、氬(Ar)、氮分子(N2)、氦(He)和/或它們的組合組成的 組。
[0015] 在其它特征中，所述介電前體氣體包括烴前體氣體。所述烴前體氣體包括CxHy，其 中X是從2至10中的整數(shù)，而y是從2至24中的整數(shù)。所述烴前體氣體選自由甲烷、乙炔、乙烯、 丙烯、丁烷、環(huán)己烷、苯和甲苯組成的組。
[0016] 在其它特征中，所述介電前體氣體包括基于氮化物的前體氣體。所述金屬介電膜 是納米結(jié)晶態(tài)的。
[0017]在其它特征中，所述第一電極包括噴頭。所述金屬前體氣體比所述介電前體氣體 的比值大于20 %。
[0018] -種用于沉積金屬介電膜的襯底處理系統(tǒng)包括包含基座的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣 相沉積(PECVD)處理室。氣體輸送系統(tǒng)被配置為選擇性地供給載氣、介電前體氣體和金屬前 體氣體中的至少一種。等離子體產(chǎn)生器被配置為選擇性地在所述PECVD處理室中產(chǎn)生等離 子體。控制器被配置成與所述氣體輸送系統(tǒng)和所述等離子體產(chǎn)生器通信并進(jìn)一步被配置 成：提供所述載氣、所述介電前體氣體和所述金屬前體氣體至所述PECVD處理室；在所述 PECVD處理室內(nèi)激勵(lì)等離子體;并且在低于500°C的處理溫度下，在所述襯底上沉積金屬介 電膜。
[0019] -種用于沉積金屬介電膜的襯底處理系統(tǒng)包括包含基座的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣 相沉積(PECVD)處理室。第一電極被布置為與所述基座呈隔開的關(guān)系。所述基座包括第二電 極。所述第一電極接地。氣體輸送系統(tǒng)被配置為選擇性地供給載氣、介電前體氣體和金屬前 體氣體中的至少一種至所述PECVD處理室。等離子體產(chǎn)生器被配置為選擇性地通過供給RF 功率至所述第二電極而在所述PECVD處理室中產(chǎn)生等離子體。控制器被配置成與所述氣體 輸送系統(tǒng)和所述等離子體產(chǎn)生器通信并進(jìn)一步被配置成:提供所述載氣、所述介電前體氣 體和所述金屬前體氣體至所述PECVD處理室;在所述PECVD處理室內(nèi)激勵(lì)等離子體;并且在 所述襯底上沉積金屬介電膜。
[0020]具體而言，本發(fā)明的一些方面可以描述如下： 1. 一種用于在襯底上沉積金屬介電膜的方法，其包括： 將襯底布置在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)處理室中； 供給載氣至所述PECVD處理室； 供給介電前體氣體至所述PECVD處理室； 供給金屬前體氣體至所述PECVD處理室； 在所述PECVD處理室中產(chǎn)生等離子體；以及 在低于500°C的處理溫度下，在所述襯底上沉積金屬介電膜。 2. 根據(jù)條款1所述的方法，其中所述金屬前體氣體選自由鈦前體氣體、鉭前體氣體、鎢 前體氣體和釩前體氣體組成的組。 3. 根據(jù)條款1所述的方法，其中所述金屬前體氣體包括鎢前體氣體。 4. 根據(jù)條款3所述的方法，其中所述鎢前體氣體包括WFa，其中a是大于或等于1的整數(shù)。 5. 根據(jù)條款3所述的方法，其中所述鎢前體氣體包括雙(叔丁基亞氨)-雙-(二甲氨基） 鎢(BTBMff)〇 6 .根據(jù)條款1所述的方法，其中所述載氣選自由氫分子(H2)、氬(Ar)、氮分子(N2)、氦 (He)和/或它們的組合組成的組。 7.根據(jù)條款1所述的方法，其中所述介電前體氣體包括烴前體氣體。 8 .根據(jù)條款7所述的方法，其中所述烴前體氣體包括CxHy，其中X是從2至10中的整數(shù)， 而y是從2至24中的整數(shù)。 9. 根據(jù)條款1所述的方法，其中所述介電前體氣體包括基于氮化物的前體氣體。 10. 根據(jù)條款7所述的方法，其中所述烴前體氣體選自由甲烷、乙炔、乙烯、丙烯、丁烷、 環(huán)己烷、苯和甲苯組成的組。 11. 根據(jù)條款1所述的方法，其中所述金屬介電膜是納米結(jié)晶態(tài)的。 12. 根據(jù)條款1所述的方法，其中： 所述PECVD處理室包括被布置為與基座呈隔開的關(guān)系的第一電極； 所述基座包括第二電極；以及 將來自等離子體產(chǎn)生器的RF功率供給到所述第二電極，并且所述第一電極接地。 13. 根據(jù)條款12所述的方法，其中所述第一電極包括噴頭。 14. 根據(jù)條款1所述的方法，其中所述金屬前體氣體比所述介電前體氣體的比值大于 20% 〇 15. 根據(jù)條款1所述的方法，其中所述金屬介電膜選自由碳化鎢膜、碳化鉭膜、氮化鉭 膜、和碳化釩膜組成的組。 16. -種用于沉積金屬介電膜的方法，其包括： 將襯底布置在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)處理室中； 供給載氣至所述PECVD處理室； 供給介電前體氣體至所述PECVD處理室； 供給金屬前體氣體至所述PECVD處理室； 在所述PECVD處理室中產(chǎn)生等離子體；以及 在所述襯底上沉積金屬介電膜， 其中所述PECVD處理室包括被布置為與基座呈隔開的關(guān)系的第一電極； 其中所述基座包括第二電極;以及 將來自等離子體產(chǎn)生器的RF功率供給到所述第二電極，并且所述第一電極接地。 17. 根據(jù)條款16所述的方法，其中所述金屬前體氣體選自由鈦前體氣體、鉭前體氣體、 鎢前體氣體和釩前體氣體組成的組。 18. 根據(jù)條款17所述的方法，其中所述金屬前體氣體包括鎢前體氣體。 19. 根據(jù)條款18所述的方法，其中所述鎢前體氣體包括WFa，其中a是大于或等于1的整 數(shù)。 20. 根據(jù)條款18所述的方法，其中所述鎢前體氣體包括雙(叔丁基亞氨)-雙-(二甲氨 基)鎢(BTBMW)。 21. 根據(jù)條款16所述的方法，其中所述載氣選自由氫分子(?)、氬(Ar)、氮分子(N2)、氦 (He)和/或它們的組合組成的組。 22. 根據(jù)條款16所述的方法，其中所述介電前體氣體包括烴前體氣體。 23 .根據(jù)條款22所述的方法，其中所述烴前體氣體包括CxHy，其中X是從2至10中的整 數(shù)，而y是從2至24中的整數(shù)。 24. 根據(jù)條款16所述的方法，其中所述介電前體氣體包括基于氮化物的前體氣體。 25. 根據(jù)條款23所述的方法，其中所述烴前體氣體選自由甲烷、乙炔、乙烯、丙烯、丁烷、 環(huán)己烷、苯和甲苯組成的組。 26. 根據(jù)條款16所述的方法，其中所述金屬介電膜是納米結(jié)晶態(tài)的。 27. 根據(jù)條款16所述的方法，其中： 所述PECVD處理室包括被布置為與基座呈隔開的關(guān)系的第一電極； 所述基座包括第二電極；以及 將來自等離子體產(chǎn)生器的RF功率供給到所述第二電極，并且所述第一電極接地。 28. 根據(jù)條款27所述的方法，其中所述第一電極包括噴頭。 29. 根據(jù)條款16所述的方法，其中所述金屬前體氣體比所述介電前體氣體的比值大于 20% 〇 30. 根據(jù)條款16所述的方法，其中所述金屬介電膜選自由碳化鎢膜、碳化鉭膜、氮化鉭 膜、和碳化釩膜組成的組。 30.-種用于沉積金屬介電膜的襯底處理系統(tǒng)，其包括： 包含基座的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)處理室； 被配置為選擇性地供給載氣、介電前體氣體和金屬前體氣體中的至少一種的氣體輸送 系統(tǒng)； 被配置為選擇性地在所述PECVD處理室中產(chǎn)生等離子體的等離子體產(chǎn)生器；以及 控制器，其被配置成與所述氣體輸送系統(tǒng)和所述等離子體產(chǎn)生器通信，并進(jìn)一步被配 置成： 提供所述載氣、所述介電前體氣體和所述金屬前體氣體至所述PECVD處理室； 在所述PECVD處理室內(nèi)激勵(lì)等離子體;并且 在低于500°C的處理溫度下，在所述襯底上沉積金屬介電膜。 32.-種用于沉積金屬介電膜的襯底處理系統(tǒng)，其包括： 包含基座的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)處理室； 被布置為與所述基座呈隔開的關(guān)系的第一電極； 其中所述基座包括第二電極;以及 其中所述第一電極接地;以及 被配置為選擇性地供給載氣、介電前體氣體和金屬前體氣體中的至少一種至所述 PECVD處理室的氣體輸送系統(tǒng)； 被配置為選擇性地通過供給RF功率至所述第二電極而在所述PECVD處理室中產(chǎn)生等離 子體的等離子體產(chǎn)生器； 控制器，其被配置成與所述氣體輸送系統(tǒng)和所述等離子體產(chǎn)生器通信，并進(jìn)一步被配 置成： 提供所述載氣、所述介電前體氣體和所述金屬前體氣體至所述PECVD處理室； 在所述PECVD處理室內(nèi)激勵(lì)等離子體;并且 在所述襯底上沉積金屬介電膜。
[0021]根據(jù)詳細(xì)描述、權(quán)利要求書和附圖，本發(fā)明的適用性的進(jìn)一步范圍將變得顯而易 見。詳細(xì)描述和具體實(shí)施例僅用于說明的目的，并非意在限制本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0022]根據(jù)詳細(xì)描述和附圖，可以更全面地理解本發(fā)明，其中：
[0023]圖1是示出用于在溫度低于500°C下沉積金屬介電膜(如碳化鎢膜)的PECVD襯底處 理室的一實(shí)施例的功能框圖。
[0024] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明沉積金屬介電膜的方法的一實(shí)施例的流程圖；以及
[0025] 圖3是根據(jù)本發(fā)明沉積的示例性碳化鎢膜的強(qiáng)度(計(jì)數(shù))與20(theta)(度）的函數(shù) 關(guān)系的不意圖。
[0026] 在附圖中，參考數(shù)字可以被多次使用，以確定相似和/或相同的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0027]根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法用于在低于500°C的處理溫度下在PECVD襯底處理室中 沉積金屬介電膜。在一些實(shí)施例中，介電膜可以是基于碳的或基于氮化物的。在一些實(shí)施例 中，所述金屬可以是鎢、鈦、鉭或釩。
[0028]僅舉例而言，介電膜可以是碳化鎢。由于納米晶體結(jié)構(gòu)以及在該膜中充足濃度的 致密碳，因而碳化鎢膜可以用作介電蝕刻化學(xué)過程的蝕刻選擇性硬掩模膜。
[0029]所述的金屬介電膜在PECVD襯底處理室內(nèi)沉積。在一些實(shí)施例中，所述金屬介電膜 使用PECVD在低于500 °C的處理溫度下沉積。在一些實(shí)施例中，所述金屬介電膜使用PECVD在 400°C和500°C之間的處理溫度下沉積。這些處理溫度使得金屬介電膜能夠用于新的應(yīng)用。
[0030] 盡管前面描述的部分涉及碳化鎢膜的沉積，但本發(fā)明也適用于其它金屬介電膜， 例如但不限于碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)、氮化鉭(TaN)、碳化釩(VC)等。
[0031] 在一些實(shí)施例中，該工藝氣體包括介電前體氣體。在一些實(shí)施例中，介電前體氣體 包括：鎢前體氣體，如WFa(其中，a是大于零的整數(shù)）；雙（叔丁基亞氨）-雙-(二甲氨基）鎢 (BTBMW)前體或其他合適的鎢前體。在一些實(shí)施例中，鎢前體氣體是六氟化鎢(WF6)。
[0032] 在一些實(shí)施例中，工藝氣體還包括烴前體氣體，諸如CxHy，其中X是從2至10中的整 數(shù)，而y是從2至24中的整數(shù)。在一些實(shí)施例中，烴前體氣體可以包括甲烷、乙炔、乙烯、丙烯、 丁烷、環(huán)己烷、苯或甲苯。
[0033]在一些實(shí)施例中，鎢前體氣體與烴前體氣體和一種或多種載氣在PECVD沉積反應(yīng) 器中混合。在一些實(shí)施例中，載氣包括氫分子(H2)、氬(Ar)、氮分子(N2)、氦(He)或其混合物。 [0034]所沉積的碳化鎢膜具有納米尺寸的晶體結(jié)構(gòu)，并提供足夠的蝕刻選擇性。碳化鎢 膜也能容易被除去。因此，碳化鎢膜在要求較低的處理溫度上限的應(yīng)用中是硬掩模的很好 的選擇。
[0035]在其它實(shí)施例中，可使用基于氮化物的前體氣體和/或其它基于金屬的前體氣體。 [0036]現(xiàn)在參考圖1，示出了用于進(jìn)行金屬介電膜的PECVD沉積的襯底處理系統(tǒng)100的一 實(shí)施例。襯底處理系統(tǒng)100包括包圍所述襯底處理系統(tǒng)100的其它部件并且包含RF等離子體 的處理室102。襯底處理系統(tǒng)100包括上電極104和包括下電極107的基座106。襯底108被布 置在上電極104和下電極107之間的基座106上。
[0037]僅舉例而言，上電極104可包括引進(jìn)和分配工藝氣體的噴頭109?？商娲?，上電極 104可以包括導(dǎo)電板并且工藝氣體可以以另一種方式被引入。下電極107可以放置在不導(dǎo)電 的基座上?？商娲兀?06可包括靜電卡盤，該靜電卡盤包括充當(dāng)下電極107的導(dǎo)電板。 [0038] RF產(chǎn)生系統(tǒng)110產(chǎn)生并輸出RF功率到上電極和下電極中的一個(gè)上。上電極和下電 極中的另一個(gè)可以直流接地、交流接地或懸浮。僅舉例而言，所述RF產(chǎn)生系統(tǒng)110可以包括 產(chǎn)生由匹配和分配網(wǎng)絡(luò)112輸送到上電極104或下電極107的RF功率的RF電壓產(chǎn)生器111。在 一些實(shí)施例中，如圖1所示，RF功率被輸送到下電極107,并且上電極104接地。
[0039] 圖1示出了氣體輸送系統(tǒng)130的一實(shí)施例。氣體輸送系統(tǒng)130包括一個(gè)或多個(gè)氣體 源132-1、132-2.....和132-N(統(tǒng)稱為氣體源132)，其中N是大于零的整數(shù)。氣體源提供一種 或多種金屬前體、介電前體、載氣及其混合物。也可以使用汽化的前體。氣體源132通過閥 134-1、134-2.....和134-N(統(tǒng)稱為閥134)和質(zhì)量流量控制器136-1、136-2.....和136-N (統(tǒng)稱為質(zhì)量流量控制器136)連接到歧管140。歧管140的輸出被饋送到處理室102。僅舉例 而言，歧管140的輸出被饋送到噴頭109。
[0040] 加熱器142可被連接到布置在基座106內(nèi)來加熱基座106的加熱器線圈（未示出）。 加熱器142可用于控制基座106和襯底108的溫度。閥150和栗152可用于從處理室102中抽空 反應(yīng)物。控制器160可用于控制襯底處理系統(tǒng)100的各種組件。僅舉例而言，控制器160可用 于控制：工藝氣體、載氣和前體氣體的流動(dòng)，激勵(lì)和熄滅等離子體，反應(yīng)物的去除和室參數(shù) 的監(jiān)控等。
[0041] 現(xiàn)在參考圖2,示出了根據(jù)本公開的用于沉積金屬介電膜的方法200。在204,襯底 被放置在PECVD處理室中。在208,載氣被供給到處理室中。在一些實(shí)施例中，載氣可以包括 氫分子(?)、氬(Ar)、氮分子(N2)、氦氣(He)、和/或它們的組合。
[0042]在216,介電前體氣體供給到處理室中。在一些實(shí)施例中，介電前體氣體包括基于 氮化物的前體或烴前體氣體。在一些實(shí)施例中，該烴前體氣體可以包括CxHy，其中X是從2至 10中的整數(shù)，而y是從2至24中的整數(shù)。在一些實(shí)施例中，烴前體氣體可以包括甲烷、乙炔、乙 烯、丙烯、丁烷、環(huán)己烷、苯或甲苯。
[0043]在220,金屬前體氣體被供給到處理室中。在一些實(shí)施例中，金屬前體氣體包括鎢 前體氣體，鉭前體氣體，鈦前體氣體，釩前體氣體等。在一些實(shí)施例中，鎢前體氣體包括WFa (其中，a是大于零的整數(shù)）、雙（叔丁基亞氨)-雙-(二甲氨基)鎢(BTBMW)前體氣體或其它合 適的鎢前體氣體。在222,在處理室中產(chǎn)生等離子體。在一些實(shí)施例中，RF功率被供給到下電 極，并且上電極接地。在224,金屬介電膜沉積在襯底上。金屬介電膜可以用作后續(xù)襯底處理 期間的硬掩模。在一些實(shí)施例中，金屬介電膜包括碳化鎢膜、碳化鉭膜、氮化鉭膜、碳化釩膜 等。
[0044]現(xiàn)在參考圖3,強(qiáng)度(計(jì)數(shù))被示為是2Θ(度)的函數(shù)。碳化鎢膜具有相對(duì)小的晶體結(jié) 構(gòu)。在一實(shí)施例中，晶體結(jié)構(gòu)是1.7+/-0.2nm，具有100%結(jié)晶度。
[0045] 在一些實(shí)施例中，載氣是氬氣，烴前體氣體是CH4,而鎢前體氣體是WF6。在一些實(shí)施 例中，鎢前體氣體比烴前體氣體的比值大于20%。在一些實(shí)施例中，WF 6比甲烷的比值大于 20%。在一些實(shí)施例中，所述工藝壓強(qiáng)在3托和7托之間。在一些實(shí)施例中，工藝壓強(qiáng)在4托和 6托之間。在一些實(shí)施例中，工藝壓強(qiáng)為5托。
[0046] 在一些實(shí)施例中，高頻(HF)功率以13.56MHz的頻率供給，但也可使用其它頻率。 [0047]在一些實(shí)施例中，低頻(LF)功率以小于或等于800千赫的頻率供給。在其他實(shí)施例 中，低頻功率以小于或者等于600千赫的頻率供給。在其它實(shí)施例中，低頻功率以小于或者 等于500千赫的頻率供給。在其它實(shí)施例中，低頻功率以400千赫的頻率供給。
[0048]在一些實(shí)施例中，高頻射頻(RF)功率比低頻RF功率大。在一些實(shí)施例中，高頻RF功 率小于或等于2400W。在其他實(shí)施例中，高頻RF功率小于或等于2200W。在其它實(shí)施例中，高 頻RF功率是2000W。
[0049] 在一些實(shí)施例中，低頻率(LF)RF功率小于或等于2000W。在其它實(shí)施例中，在低頻 RF功率小于或等于1800W。在其它實(shí)施例中，低頻RF功率是1600W。在一些實(shí)施例中，低頻RF 功率比高頻功率低約20%。
[0050]下表列出用于沉積碳化鎢膜的工藝參數(shù)的一實(shí)施例：
[0051 ]可在沉積基于氮化物的膜和/或其他金屬時(shí)使用類似的配方。
[0052]前面的描述在本質(zhì)上僅僅是說明性的，并且決不旨在限制本公開、本公開的應(yīng)用 或用途。本公開的廣泛教導(dǎo)可以以各種形式來實(shí)現(xiàn)。由于其它的修改將根據(jù)對(duì)附圖、說明書 和權(quán)利要求書的研究變得顯而易見，因此，雖然本公開包括特定示例，但本公開的真實(shí)范圍 不應(yīng)當(dāng)受此限制，因?yàn)楦鶕?jù)對(duì)本附圖、說明書和以下的權(quán)利要求書的研究，其它的修改將會(huì) 變得顯而易見。如本文所使用的，短語(yǔ)A、B和C中的至少一個(gè)應(yīng)該被解釋為指使用非排他性 的邏輯或(OR)的邏輯(A或B或C)，而不應(yīng)該被解釋為指"A中的至少一個(gè)，B中的至少一個(gè)，和 C中的至少一個(gè)"。應(yīng)當(dāng)理解的是，在方法中的一個(gè)或多個(gè)步驟可以以不同的順序(或同時(shí)） 執(zhí)行，而不改變本公開的原理。
[0053]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，控制器是系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)可以是上述實(shí)施例的一部分。 這種系統(tǒng)可以包括半導(dǎo)體處理設(shè)備，該半導(dǎo)體處理設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)處理工具、一個(gè)或 多個(gè)處理室、用于處理的一個(gè)或多個(gè)平臺(tái)和/或具體的處理組件（晶片基座、氣流系統(tǒng)等）。 這些系統(tǒng)可以與用于控制它們?cè)谔幚戆雽?dǎo)體晶片或襯底之前、期間和之后的操作的電子器 件一體化。電子器件可以稱為"控制器"，該控制器可以控制一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)的各種元件或 子部件。取決于處理要求和/或系統(tǒng)的類型，控制器可以被編程以控制本文公開的任何工 藝，包括控制處理氣體輸送、溫度設(shè)置(例如，加熱和/或冷卻）、壓強(qiáng)設(shè)置、真空設(shè)置、功率設(shè) 置、射頻(RF)產(chǎn)生器設(shè)置、RF匹配電路設(shè)置、頻率設(shè)置、流速設(shè)置、流體輸送設(shè)置、位置及操 作設(shè)置、晶片轉(zhuǎn)移進(jìn)出工具和其他轉(zhuǎn)移工具和/或與具體系統(tǒng)連接或通過接口連接的裝載 鎖。
[0054]廣義而言，控制器可以定義為接收指令、發(fā)布指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用 端點(diǎn)測(cè)量等等的具有各種集成電路、邏輯、存儲(chǔ)器和/或軟件的電子器件。集成電路可以包 括存儲(chǔ)程序指令的固件形式的芯片、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、定義為專用集成電路(ASIC)的 芯片和/或一個(gè)或多個(gè)微處理器或執(zhí)行程序指令(例如，軟件)的微控制器。程序指令可以是 以各種單獨(dú)設(shè)置的形式(或程序文件)傳送到控制器的指令，該設(shè)置定義用于在半導(dǎo)體晶片 或系統(tǒng)上或針對(duì)半導(dǎo)體晶片或系統(tǒng)執(zhí)行特定過程的操作參數(shù)。在一些實(shí)施方式中，操作參 數(shù)可以是由工藝工程師定義的用于在制備晶片的一或多個(gè)(種)層、材料、金屬、氧化物、硅、 二氧化硅、表面、電路和/或管芯期間完成一個(gè)或多個(gè)處理步驟的配方(recipe)的一部分。
[0055] 在一些實(shí)現(xiàn)方式中，控制器可以是與系統(tǒng)集成、耦合或者說是通過網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng) 或它們的組合的計(jì)算機(jī)的一部分或者與該計(jì)算機(jī)耦合。例如，控制器可以在"云端"或者是 fab主機(jī)系統(tǒng)的全部或一部分，從而可以允許遠(yuǎn)程訪問晶片處理。計(jì)算機(jī)可以啟用對(duì)系統(tǒng)的 遠(yuǎn)程訪問以監(jiān)測(cè)制造操作的當(dāng)前進(jìn)程，檢查過去的制造操作的歷史，檢查多個(gè)制造操作的 趨勢(shì)或性能標(biāo)準(zhǔn)，改變當(dāng)前處理的參數(shù)，設(shè)置處理步驟以跟隨當(dāng)前的處理或者開始新的工 藝。在一些實(shí)施例中，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)(例如，服務(wù)器)可以通過網(wǎng)絡(luò)給系統(tǒng)提供工藝配方，網(wǎng)絡(luò) 可以包括本地網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以包括允許輸入或編程參數(shù)和/或設(shè)置的用戶 界面，該參數(shù)和/或設(shè)置然后從遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)傳送到系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，控制器接收數(shù)據(jù) 形式的指令，該指令指明在一個(gè)或多個(gè)操作期間將要執(zhí)行的每個(gè)處理步驟的參數(shù)。應(yīng)當(dāng)理 解，參數(shù)可以針對(duì)將要執(zhí)行的工藝類型以及工具類型，控制器被配置成連接或控制該工具 類型。因此，如上所述，控制器可以例如通過包括一個(gè)或多個(gè)分立的控制器而為分布式，這 些分立的控制器通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起并且朝著共同的目標(biāo)(例如，本文所述的工藝和控制） 工作。用于這些目的的分布式控制器的實(shí)施例可以是與結(jié)合以控制室上的工藝的一個(gè)或多 個(gè)遠(yuǎn)程集成電路(例如，在平臺(tái)水平或作為遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的一部分)通信的室上的一個(gè)或多個(gè) 集成電路。
[0056] 在非限制性的條件下，示例的系統(tǒng)可以包括等離子體蝕刻室或模塊、沉積室或模 塊、旋轉(zhuǎn)清洗室或模塊、金屬電鍍室或模塊、清潔室或模塊、倒角邊緣蝕刻室或模塊、物理氣 相沉積(PVD)室或模塊、化學(xué)氣相沉積(CVD)室或模塊、原子層沉積(ALD)室或模塊、原子層 蝕刻(ALE)室或模塊、離子注入室或模塊、軌道室或模塊、以及在半導(dǎo)體晶片的制備和/或制 造中可以關(guān)聯(lián)上或使用的任何其它的半導(dǎo)體處理系統(tǒng)。
[0057]如上所述，取決于工具將要執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)工藝步驟，控制器可以與一個(gè)或多 個(gè)其他的工具電路或模塊、其他工具組件、組合工具、其他工具界面、相鄰的工具、鄰接工 具、位于整個(gè)工廠中的工具、主機(jī)、另一個(gè)控制器、或者在將晶片的容器往來于半導(dǎo)體制造 工廠中的工具位置和/或裝載口搬運(yùn)的材料搬運(yùn)中使用的工具通信。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于在襯底上沉積金屬介電膜的方法，其包括： 將襯底布置在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)處理室中； 供給載氣至所述PECVD處理室； 供給介電前體氣體至所述PECVD處理室； 供給金屬前體氣體至所述PECVD處理室； 在所述PECVD處理室中產(chǎn)生等離子體；以及 在低于500°C的處理溫度下，在所述襯底上沉積金屬介電膜。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬前體氣體選自由鈦前體氣體、鉭前體氣 體、鎢前體氣體和釩前體氣體組成的組。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬前體氣體包括鎢前體氣體。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述鎢前體氣體包括WFa，其中a是大于或等于1的整 數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述鎢前體氣體包括雙(叔丁基亞氨)-雙-(二甲氨 基)鎢(BTBMW)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述載氣選自由氫分子(?)、氬(Ar)、氮分子(N2)、 氦(He)和/或它們的組合組成的組。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述介電前體氣體包括烴前體氣體。8. -種用于沉積金屬介電膜的方法，其包括： 將襯底布置在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)處理室中； 供給載氣至所述PECVD處理室； 供給介電前體氣體至所述PECVD處理室； 供給金屬前體氣體至所述PECVD處理室； 在所述PECVD處理室中產(chǎn)生等離子體；以及 在所述襯底上沉積金屬介電膜， 其中所述PECVD處理室包括被布置為與基座呈隔開的關(guān)系的第一電極； 其中所述基座包括第二電極；以及 將來自等離子體產(chǎn)生器的RF功率供給到所述第二電極，并且所述第一電極接地。9. 一種用于沉積金屬介電膜的襯底處理系統(tǒng)，其包括： 包含基座的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)處理室； 被配置為選擇性地供給載氣、介電前體氣體和金屬前體氣體中的至少一種的氣體輸送 系統(tǒng)； 被配置為選擇性地在所述PECVD處理室中產(chǎn)生等離子體的等離子體產(chǎn)生器；以及 控制器，其被配置成與所述氣體輸送系統(tǒng)和所述等離子體產(chǎn)生器通信，并進(jìn)一步被配 置成： 提供所述載氣、所述介電前體氣體和所述金屬前體氣體至所述PECVD處理室； 在所述PECVD處理室內(nèi)激勵(lì)等離子體;并且 在低于500°C的處理溫度下，在所述襯底上沉積金屬介電膜。10. -種用于沉積金屬介電膜的襯底處理系統(tǒng)，其包括： 包含基座的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)處理室； 被布置為與所述基座呈隔開的關(guān)系的第一電極； 其中所述基座包括第二電極；以及 其中所述第一電極接地；以及 被配置為選擇性地供給載氣、介電前體氣體和金屬前體氣體中的至少一種至所述 PECVD處理室的氣體輸送系統(tǒng)； 被配置為選擇性地通過供給RF功率至所述第二電極而在所述PECVD處理室中產(chǎn)生等離 子體的等離子體產(chǎn)生器； 控制器，其被配置成與所述氣體輸送系統(tǒng)和所述等離子體產(chǎn)生器通信，并進(jìn)一步被配 置成： 提供所述載氣、所述介電前體氣體和所述金屬前體氣體至所述PECVD處理室； 在所述PECVD處理室內(nèi)激勵(lì)等離子體;并且 在所述襯底上沉積金屬介電膜。
【文檔編號(hào)】H01L21/3065GK106024605SQ201610168111
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月23日
【發(fā)明人】法亞茲·謝赫, 西麗斯·雷迪
【申請(qǐng)人】朗姆研究公司