【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本披露涉及一种形成含钌层的方法，并且涉及一种层合体。
技术介绍
1、在光刻中，使用光敏聚合物光致抗蚀剂以处理薄膜或块状半导体衬底的图案化部分。对光致抗蚀剂进行曝光和显影之后，进行高度定向的各向异性反应性离子蚀刻(下文中在一些地方称为“rie”)工艺以最终在衬底上形成三维结构。由于纳米电子学中对小型化的需求不断增加以及三维形状的复杂性不断增加，单独的光致抗蚀剂对于图案的转移来说可能太薄。例如，用于22nm和更薄的光刻的光致抗蚀剂不能承受高能量离子照射，并且将在rie期间迅速降解。为了克服这个问题，已经引入了比光致抗蚀剂具有更高的选择性和抗性的材料如无定形碳(下文中在一些地方称为“ac”)，并且形成了无定形碳和光致抗蚀剂的掩模层合体。理想地，ac具有由衬底平面中的光致抗蚀剂提供的预期图案的精确形状，该衬底具有穿过抗蚀剂的垂直壁。因此，衬底的一部分将被抗蚀剂和ac覆盖，而其他部分将不被覆盖。衬底的覆盖有抗蚀剂和ac的部分对于图案转移是必要的，因为其在蚀刻、离子注入、或其他图案转移机制期间充当保护层。
2、由于形成高纵横比结构需要延长时间的定向反应性离子蚀刻，ac的逐渐降解是不可避免的。由于蚀刻工艺导致的ac降解通过离子轰击到侧壁表面上而加速，这可能导致不能确保目标蚀刻层的形状和尺寸。
3、近年来，已经引入了碳质材料如聚酰胺和金属硬掩模如tin和tan以减少或消除ac在反应性离子蚀刻期间的逐渐降解(参考非专利文献1和2)。然而，难以使这些材料与图案化工艺相适应，因为它们需要选择性引诱剂如抑制剂、钝化剂和自组装单层
4、现有技术文件
5、非专利文献
6、非专利文献1journal of vacuum science&technology a[真空科学与技术杂志a],39,2,2021
7、非专利文献2j.vac.sci.technol.b[真空科学与技术杂志b]24,5,2006 2262
技术实现思路
1、本披露的目的是提供一种形成含钌层的方法和一种层合体，其中该含钌层选择性地形成在衬底上形成的用于图案形成的掩模表面上作为能够抑制蚀刻残余物产生的保护层，而不需要形成选择性引诱剂要素。
2、本申请的专利技术人经过潜心研究，结果发现上述目的可以通过采用以下构成来实现，并且因此完成了本专利技术。
3、在一个实施例中，本披露涉及形成含钌层的方法，其包括
4、制备具有可氧化层的衬底的制备步骤，以及
5、使用四氧化钌通过气相沉积在可氧化层上沉积含钌层的沉积步骤，
6、其中可氧化层包含碳原子。
7、使用这种形成方法，可以将含钌层选择性地沉积在具有可氧化层(即，具有被氧化的特性的层)的衬底的可氧化层上。钌(ru)对典型地用于蚀刻涂覆层如抗反射涂层的氧化、氮化和许多等离子体化学物质(例如，全氟化碳(pfc)气体等)具有抗性。同时，钌可以容易地被不会去除涂层材料的其他等离子体化学品去除，而不产生残余物。因此，在蚀刻期间，含钌层充当可氧化层如图案掩模的保护层。作为结果，可以避免掩模降解，并且可以减少残余物形成，而不需要抑制剂或自组装单层(sam)。此外，可以降低图案堵塞和坍塌的风险。虽然其原因尚不清楚，但推测一个原因是四氧化钌(ruo4)是强氧化剂，其还可以用于气相反应，并且与可氧化层具有某种亲和性。
8、此外，可氧化层优选地包含碳原子。当可氧化层含有可氧化的碳原子或碳-碳键时(即，通过作为有机层或半有机层)，四氧化钌与可氧化层之间的亲和性进一步得到提高。作为结果，四氧化钌层在可氧化层上的选择性形成可以进一步得到增强。
9、在一个实施例中，含钌层的平均组成可以为ruox。
10、在此，x的值为0或更大但不大于2。此外，当x的值为0(包括基本上0)时，意味着形成了纯钌层。在此，平均组成通过x射线光电子能谱法由平均值求出。具体地，重复x射线光电子能谱法以获得3组数据，并且可以由它们的平均值来计算平均组成。
11、在一个实施例中，沉积工艺的每个循环形成的含钌层的厚度优选为0.05nm或更大但不大于0.20nm。此外，在一个实施例中，通过沉积步骤形成的含钌层优选具有1nm或更大但不大于30nm的厚度。以这种方式，可以高度平衡含钌层的掩模保护功能、强度和生产率。
12、在一个实施例中，该形成方法在沉积步骤中包括沉积循环，该沉积循环包括将四氧化钌暴露于可氧化层的第一暴露，以及将选自由氢气、氨气和肼组成的组的至少一种共反应物暴露于第一暴露之后的可氧化层的第二暴露，其中所述沉积循环优选地进行一次或两次或更多次。在沉积工艺中，在四氧化钌的作用下，可氧化层中的碳-碳键转化为氧化基团如环氧、醛、酮等，并且同时产生氧化钌物质如ruo2。然后，通过用共反应物如氢气将氧化基团和四氧化钌物质还原，以及接合至可氧化层的氧化基团的还原，可以沉积平均组成为ruox(其中x的值为0或更大但不大于2)的包含钌的层。
13、在一个实施例中，衬底优选地进一步包括氧化物层。由于四氧化钌不对不具有被氧化的特性的氧化物层不表现出反应性，因此可以进一步增强含钌层在可氧化层上的选择性形成。
14、在一个实施例中，氧化物层可以是sio2层、sin层、sion层、al2o3层、zro2层、tio2层或hfo2层。根据衬底的预期用途，可以布置适当的氧化物层。
15、在一个实施例中，可氧化层优选为无定形碳层、硼掺杂的无定形碳层、钨掺杂的无定形碳层、光致抗蚀剂层、或含致孔剂的多孔低k前体层。无定形碳层和光致抗蚀剂层典型地含有可氧化的sp2碳原子，该可氧化的sp2碳原子缩合为芳香簇或连接至其他片段或杂原子。此外，含致孔剂的多孔低k前体层具有对氧化具有强亲和性的官能团，如sp2和sp3碳原子或c-h键。因此，这些可氧化层可以对由四氧化钌引起的氧化反应发挥亲和性。作为结果，可以进一步增强含钌层的选择性形成。在此，无定形碳层意指基本上由无定形碳(单独)构成的层。硼掺杂的无定形碳层意指由掺杂有硼的无定形碳构成的层。钨掺杂的无定形碳层意指由掺杂有钨的无定形碳构成的层。
16、在一个实施例中，可氧化层优选为无定形碳层。
17、在一个实施例中，可氧化层可以是图案化的。即使可氧化层具有线与间隙(line-and-space)或接触孔的形状，也可以选择性地形成四氧化钌层作为保护层以保护可氧化层。
18、在另一个实施例中，本披露涉及形成含钌层的方法，
19、包括将具有可氧化层的衬底放置在沉积室中的制备步骤，以及
20、沉积步骤，其中，通过气相沉积法，将汽化的四氧化钌引入沉积室中，并将含钌层沉积在可氧化层上，
21、其中可氧化层包含碳原子。
22、在另一个实施例中，本披露涉及形成含钌层的方法，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种在具有可氧化表面层和氧化物表面层的衬底上沉积含钌层的方法，该方法包括：使用四氧化钌通过气相沉积工艺在该可氧化表面层上沉积该含钌层，但不在该氧化物表面层上沉积该含钌层的步骤
2.根据权利要求1所述的形成含钌层的方法，其中，该含钌层的平均原子组成为RuOx(其中x的值为0至2)。
3.根据权利要求1或2所述的形成含钌层的方法，其中，循环重复沉积该含钌层的步骤，并且在该沉积步骤的每个循环中形成的该含钌层的厚度为0.05nm或更大但不大于0.30nm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的形成含钌层的方法，其中，在该一个或多个沉积步骤中形成的该含钌层的最终厚度为1nm至30nm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的形成含钌层的方法，其中，该一个或多个沉积步骤包括将该四氧化钌暴露于该可氧化层的第一暴露，以及在该第一暴露之后，将至少一种共反应物暴露于该第一暴露之后的可氧化层的第二暴露，其中该至少一种共反应物选自由氢气、氨气和肼组成的组。
6.根据权利要求6所述的形成含钌层的方法，其中，该氧化物表面层为SiO2层、SiON层
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，该可氧化表面层为无定形碳层、硼掺杂的无定形碳层、钨掺杂的无定形碳层、光致抗蚀剂层或含致孔剂的多孔低k前体层。
8.根据权利要求7所述的形成含钌层的方法，其中，该可氧化层为无定形碳层。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的形成含钌层的方法，其中，该可氧化层是图案化的。
10.一种衬底，其具有含有氧化物表面层的表面和直接在可氧化层上的含钌表面层，其中该可氧化表面层包含碳原子。
11.根据权利要求10所述的衬底，其中，该含钌层的平均原子组成为RuOx(其中x的值为0至2)。
12.根据权利要求10或11所述的衬底，其中，该可氧化表面层为无定形碳层、光致抗蚀剂层、硼掺杂的无定形碳层、钨掺杂的无定形碳层或含致孔剂的多孔低k前体层。
13.根据权利要求12所述的衬底，其中，该可氧化层为无定形碳层。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的衬底，其中，该含钌层的厚度为1nm至30nm。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种在具有可氧化表面层和氧化物表面层的衬底上沉积含钌层的方法，该方法包括：使用四氧化钌通过气相沉积工艺在该可氧化表面层上沉积该含钌层，但不在该氧化物表面层上沉积该含钌层的步骤
2.根据权利要求1所述的形成含钌层的方法，其中，该含钌层的平均原子组成为ruox(其中x的值为0至2)。
3.根据权利要求1或2所述的形成含钌层的方法，其中，循环重复沉积该含钌层的步骤，并且在该沉积步骤的每个循环中形成的该含钌层的厚度为0.05nm或更大但不大于0.30nm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的形成含钌层的方法，其中，在该一个或多个沉积步骤中形成的该含钌层的最终厚度为1nm至30nm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的形成含钌层的方法，其中，该一个或多个沉积步骤包括将该四氧化钌暴露于该可氧化层的第一暴露，以及在该第一暴露之后，将至少一种共反应物暴露于该第一暴露之后的可氧化层的第二暴露，其中该至少一种共反应物选自由氢气、氨气和肼组成的组。
6.根据权利要求6所述的形成含钌层的方法，其中，该氧化物表面层为sio2层、si...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·阿特亚加穆勒，让马克·吉拉尔，尤利安·伽蒂诺，文卡特斯瓦拉·R·帕伦姆，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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