金属硬掩模的制造制造技术

本发明专利技术提供了金属硬掩模的制造方法和由这些方法制造的金属硬掩模。方法包括将至少一种金属反应气体流入被配置为进行化学汽相沉积(CVD)的反应室中，其中，至少一种金属反应气体包括，金属卤素气体或金属有机气体。该方法进一步包括，使用至少一种金属反应气体通过CVD沉积金属硬掩模层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及半导体领域，更具体地，涉及金属硬掩模的制造。
技术介绍
硬掩模在半导体加工中用于将图案转印到衬底上，尤其是随着特征尺寸逐渐缩小。对于递减的几何尺寸，金属硬掩模可以提供所需的蚀刻轮廓和关键尺寸控制。然而，在高残余应力下制造硬掩模会导致图案失真，而释放硬掩模中的应力则需要热预算。
技术实现思路
本专利技术提供各种有利的实施例。根据一个实施例，一种制造金属硬掩模方法包括，将至少一种金属反应气体流入被配置为进行化学汽相沉积(CVD)的反应室中，其中，该至少一种金属反应气体包括，金属卤素气体或金属有机气体。该方法进一步包括，使用至少一种金属反应气体通过CVD沉积硬掩模金属层。根据一个方面，该方法可以进一步包括，利用对沉积的硬掩模金属层进行的等离子体处理来调节沉积的硬掩模金属层的应力和/或密度。等离子体处理可以包括，停止至少一种金属反应气体的流入，以及使用由至少一种载气形成的等离子体轰击沉积的硬掩模TiN层。其中，至少一种金属反应气体选自由卤素钛气体、有机钛气体、钽卤素气体、以及钽有机气体组成的组。其中，沉积硬掩模金属层包括，通过等离子体增强型CVD(PECVD)或金属有机CVD (MOCVD)沉积钛层、氮化钛层、钽层、或氮化钽层。该方法进一步包括，利用对所沉积的硬掩模金属层进行的等离子体处理来调节所沉积的硬掩模金属层的应力和/或密度。其中，硬掩模金属层的应力被调节为介于大约1E9达因/cm2到大约-1E9达因/cm2之间，以及硬掩模金属层的密度被调节为大于大约4g/cm3。其中，等离子体处理包括，停止至少一种金属反应气体流入反应室，以及使用由氮气、氨气、IS气、氦气、氢气、或其组合形成的等离子体轰击所沉积的硬掩模金属层。该方法进一步包括，进行多次循环的硬掩模金属层CVD和等离子体处理，以形成多个硬掩模金属层，向上逐层沉积每个硬掩模金属层。该方法进一步包括，将第二反应气体流入反应室中，其中，第二反应气体选自由氮气和氨气组成的组。该方法进一步包括,将载气流入反应室中，其中，载气选自由氦气、氩气、和氢气组成的组。在另一个实施例中，一种用于制造金属硬掩模的方法包括，将至少一种金属反应气体和至少一种载气流入被配置为进行化学汽相沉积(CVD)的反应室中，其中，该至少一种金属反应气体包括，卤素钛气体或有机钛气体。该方法进一步包括，使用至少一种金属反应气体和至少一种载气通过CVD沉积硬掩模TiN层。根据一个方面，该方法可以进一步包括，利用对沉积的硬掩模金属层进行的等离子体处理来调节沉积的硬掩模TiN层的应力和/或密度，以及进行多个周期的硬掩模TiN层CVD和等离子体处理，以形成多个硬掩模TiN层，每个硬掩模TiN层向上逐层沉积。其中，流入至少一种金属反应气体包括流入选自由氯化钛气体和碳化钛气体组成的组中的金属反应气体，以及其中，将载气流入反应室包括流入选自由氦气、氩气、和氢气组成的组中的载气。其中，沉积硬掩模TiN层包括，通过等离子体增强型CVD(PECVD)或有机金属CVD (MOCVD)沉积氮化钛层。该方法进一步包括:利用对所沉积的硬掩模TiN层进行的等离子体处理来调节所沉积的硬掩模TiN层的应力和/或密度，其中，等离子体处理包括，停止至少一种金属反应气体的流入，以及，使用由至少一种载气形成的等离子体轰击所沉积的硬掩模TiN层；以及进行多次循环的硬掩模TiN层CVD和等离子体处理，以形成多个硬掩模TiN层，向上逐层沉积每个硬掩模TiN层。其中，硬掩模TiN层的应力被调节为介于大约1E9达因/cm2到-1E9达因/cm2之间，以及硬掩模TiN层的密度被调节为大于大约4g/cm3。其中，等离子体处理的每次循环均包括以在大约O瓦到大约200瓦之间RF功率，使用由氮气、氨气、氩气、氦气、氢气、或其组合形成的等离子体对所沉积的硬掩模TiN层轰击大约O秒到大约20秒之间的时间。该方法进一步包括，将第二反应气体流入反应室中，其中，第二反应气体选自由氮气和氨气组成的组。在又一个实施例中，金属硬掩模包括钛硬掩模金属层或钽硬掩模金属层，由包括金属卤素气体或金属有机气体的至少一种金属反应气体通过化学汽相沉积(CVD)形成，其中，该钛硬掩模金属层是使用卤素钛前体或有机钛前体通过等离子体增强CVD(PECVD)或金属有机CVD(MOCVD)沉积形成，以及其中，该钽硬掩模金属层是使用钽卤素前体或钽有机前体通过PECVD或MOCVD沉积形成。其中，钛硬掩模金属层或钽硬掩模金属层分别由氮化钛和氮化钽组成，密度为大于大约4g/cm3，应力介于大约1E9达因/cm2到大约-1E9达因/cm2之间。其中，通过对硬掩模金属层进行等离子体处理来调节硬掩模金属层的应力和/或密度，等离子体处理包括使用由氢气、氮气、氨气、或其组合形成的等离子体进行轰击。该硬掩模进一步包括多个钛或钽金属层，通过周期性的金属层CVD和等离子体进行逐层向上沉积每个金属层。有利的是，本专利技术提供了用于制造具有大致无应力或少应力的高密度金属硬掩模的方法。这些方法由于无需传统的后沉积退火工艺而得到简化，从而提高了热预算，同时保持了器件性能并且确保了高_k完整性。附图说明从以下详细的描述和附图中可以更好地理解本专利技术的各个方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制并且仅以说明为目的。实际上，为了清楚地讨论,各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。图1是根据本专利技术的实施例示出的一种制造金属硬掩模的方法的流程图。图2是根据本专利技术的实施例示出的另一种制造金属硬掩模的方法的流程图。图3A、图3B、和图3C是分别由物理汽相沉积(PVD)、无周期性等离子体处理的化学汽相沉积(CVD)、和有周期性等离子体处理的CVD形成的晶粒层的描述性示例图。图4A和4B分别是示例性膜应力相对于等离子体处理时间和等离子功率的曲线图。图5示出的是根据本专利技术的实施例形成的层的示例性膜密度的曲线图。图6是根据本专利技术的实施例示出的一种制造金属硬掩模的系统的示意图。具体实施例方式据了解为了实施本专利技术的不同部件，以下公开提供了许多不同的实施例或示例。以下所描述的元件和设置的特定示例用以简化本公开。当然，这些仅仅是示例并不用于限定。再者，以下描述中的第一部件形成在第二部件上可以包括第一和第二部件以直接接触形成的实施例，也可以包括形成额外的部件以插入到第一和第二部件中，从而使第一和第二部件不直接接触的实施例。为了简单和清楚，可以任意地以不同的尺寸绘制各种部件。另夕卜，为清楚起见，将一些附图进行了简化。因此，附图可能并不会描绘出给定装置(例如，器件)或方法的所有组件。附图示意性地描述了本专利技术的理想配置，本文将参考附图介绍本专利技术的各个方面。正因为如此，图示的形状导致的变化是可预计的，例如，制造技术和/或公差。因此，整个公开所展示的本专利技术的各个方面不应该被理解为仅限于此处所示和所述的元件(例如，区域、层、截面、衬底等)的特定形状，而应该包括例如制造导致的形状的偏差。通过示例的方式，所示或所述的矩形元件可以具有圆形或弯曲的部件和/或其边缘具有梯度深度(gradient concentration),而不是从一个元件到另一个元件的不连续的变化。因此，图中所示的元件仅是示意性的，它们的形状并不用于说明元件的精确形状，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造金属硬掩模的方法，所述方法包括：将至少一种金属反应气体流入被配置为进行化学汽相沉积(CVD)的反应室中，其中，所述至少一种金属反应气体包括金属卤素气体或金属有机气体；以及使用所述至少一种金属反应气体通过CVD沉积硬掩模金属层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林思宏，吴林荣，杨琪铭，林进祥，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：