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TWI471448B - 非晶質碳層之高溫沈積的方法 - Google Patents

非晶質碳層之高溫沈積的方法 Download PDF

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TWI471448B
TWI471448B TW97138750A TW97138750A TWI471448B TW I471448 B TWI471448 B TW I471448B TW 97138750 A TW97138750 A TW 97138750A TW 97138750 A TW97138750 A TW 97138750A TW I471448 B TWI471448 B TW I471448B
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沙里帕里尤卡納德Ｎ
李光德道格拉斯
金柏涵
希發拉馬奎斯南菲斯維斯沃倫
葉溫蒂Ｈ
劉張珠惠約瑟芬
阿巴雅提亞彌爾
惠蒂德瑞克Ｒ
姆薩德希肯
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應用材料股份有限公司
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
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Description

非晶質碳層之高溫沈積的方法
本發明關於積體電路的製造和在基板上沈積材料的製程。更特別地，本發明關於在基板上沈積碳材料的高溫製程。
積體電路已經逐步發展成了可在單個晶片(chip)上包括幾百萬個電晶體、電容器和電阻器的複雜元件。晶片設計的發展持續需要更快的電路和更大的電路密度。對具有更大電路密度的更快的電路的需求對用於製造這種積體電路的材料提出了相應的需求。特別是，由於積體電路元件的尺寸降低到次微米級，因此現在必須使用低阻導電材料(例如銅)以及低介電常數絕緣材料(介電常數低於約4)來從這些元件獲得合適的電性能。
對較大積體電路密度的需求也對製造積體電路元件使用的製程順序提出了需求。例如，在使用傳統光微影技術的製程順序中，能量敏感的阻劑層在設置在基板上的材料層的疊層之上形成。將能量敏感的阻劑層暴露給圖案的圖像以形成光阻劑罩幕。之後，使用蝕刻製程將罩幕圖案轉移到疊層中的一個或多個材料層。選擇在蝕刻製程中使用的化學蝕刻劑以對於疊層中的各個材料層較對能量敏感的阻劑罩幕有更大的蝕刻選擇性。也就是說，化學蝕刻劑以比能量敏感的阻劑快得多的速率蝕刻疊層中的一個或多個材料層。疊層中的一個或多個材料層的大於阻劑的蝕刻選擇性防止了在圖案轉移完成之前能量敏感的阻劑被消耗掉。由此，高選擇性蝕刻劑促進了精確的圖案轉移。
由於相對於技術極限擴展用於形成半導體元件的結構的幾何極限，因此對於在製造具有小的臨界尺寸和高深寬比的各種結時精確的圖形轉移的需求變得日益困難。例如，為了控制圖案的解析度，已經減小了能量敏感的阻劑的厚度，如193nm的阻劑層。由於受到化學蝕刻劑的侵蝕，如此薄的阻劑層(例如薄於約2000)在圖案轉移步驟期間不足以掩蔽下部的各材料層。由於被稱作硬罩幕層的中間層(例如氮氧化矽、碳化矽或碳膜)能夠較好地抵抗化學蝕刻劑，因此其通常用在能量敏感的阻劑層和下部各材料層之間，以利於圖案轉移。當蝕刻材料以形成具有大於約5:1的深寬比和/或小於約50nm的臨界尺寸的結構時，將用於把圖案轉移至材料的硬罩幕層暴露給腐蝕性蝕刻劑一段足夠長的時間。在長時間暴露給腐蝕性蝕刻劑之後，硬罩幕層會彎曲、破裂、傾覆、扭曲、畸變或變形，導致不精確的圖案轉移和尺寸控制的丟失。此外，在所沈積的膜和/或硬罩幕層中的應力也會導致應力誘使的線邊緣彎曲和/或線斷裂。
而且，選擇用於硬罩幕層和設置在膜疊層中的相鄰層的材料的相似性也會導致彼此之間相似的蝕刻特性，由此導致蝕刻期間不良的選擇性。在硬罩幕層和相鄰層之間的不良選擇性會導致硬罩幕層不均勻、楔形和變形的剖面，從而導致不良的圖案轉移和不能進行精確的結構尺寸控制。
因此，本領域中需要一種改進的沈積硬罩幕層的方法。
提供了一種以提高的階梯覆蓋率高溫沈積非晶質碳膜的方法。在一個實施例中，沈積非晶質碳膜的方法包括：在處理室中提供基板，在大於500攝氏度的溫度下加熱基板，將包括碳氫化合物和惰性氣體的氣體混合物提供到含有被加熱基板的處理室中，和在被加熱基板上沈積具有在100兆帕斯卡(MPa)拉應力和約100兆帕斯卡(MPa)壓應力之間的應力的非晶質碳膜。
在另一個實施例中，沈積非晶質碳膜的方法包括：在處理室中提供具有膜疊層的基板，其中該膜疊層不包含金屬層，將包括碳氫化合物和惰性氣體的氣體混合物流入到處理室中，該惰性氣體選自氦氣和氬氣中的至少一種，保持基板處於在約550攝氏度和約750攝氏度之間的溫度，和在被加熱基板上沈積非晶質碳膜，其中與基板溫度成比例地選擇惰性氣體的流速，以在沈積膜中產生在100兆帕斯卡(MPa)拉應力和約100兆帕斯卡(MPa)壓應力之間的應力。
在另一實施例中，沈積非晶質碳膜的方法包括：在處理室中提供具有膜疊層的基板，其中該膜疊層不包含金屬層，將氣體混合物流入到處理室中，該氣體混合物包括惰性氣體和至少一種丙烷化合物或乙炔化合物，惰性氣體選自氦氣或氬氣中的至少一種，保持基板處於在約550攝氏度和約750攝氏度之間的溫度，和在基板上沈積非晶質碳膜，其中選擇惰性氣體的量和基板的溫度，以在所沈積的非晶質碳膜中產生在約100兆帕斯卡(MPa)拉應力和約100兆帕斯卡(MPa)壓應力之間的預定應力等級。
本發明提供了一種在高溫下高溫形成非晶質碳膜的方法。在一個實施例中，非晶質碳膜適合於用作硬罩幕層。通過在高處理溫度、諸如高於約500攝氏度下分解包括碳氫化合物和惰性氣體的氣體混合物來沈積非晶質碳膜。在沈積期間採用的較高處理溫度提供了具有所希望的機械特性的非晶質碳膜、諸如低的膜應力，同時保持了高的密度、硬度和彈性模量，這就為之後的蝕刻製程提供了對於其他材料層的高的膜選擇性。此外，高溫下沈積的非晶質碳膜也提供了所希望的光學膜特性，諸如對光微影圖案化製程有利的所需範圍的折射係數(n)和吸收係數(k)。
圖1是根據本發明實施例能夠用於實施非晶質碳層沈積的基板處理系統132的示意性圖示。在於2002年4月2日授權給Salvador等人的共同受讓的美國專利案號6,364,954中描述了可用於實施本發明的基板處理系統132的一個實例的細節，在此援引該美國專利作為參考。可用於實施本發明的系統的其他實例包括、PRECISION、和沈積系統，全部都可從位於美國加利福尼亞州聖大克勞拉市(Santa Clara)的應用材料公司獲得。可預期其他處理系統可用於實施本發明，包括可從其他製造商獲得的那些處理系統。
處理系統132包括耦合到氣體面板130的處理室100和控制器110。處理室100一般包括限定了內部空間126的頂部124、側面101和底壁122。支撐基座150被設置在室100的內部空間126內。基座150可由鋁、陶瓷和其他合適材料製成。在一個實施例中，基座150由諸如氮化鋁的陶瓷材料製成，這是適合於用在高溫環境、諸如電漿處理環境中的材料，而不會導致基座150的熱損傷。可使用升高機械裝置(未示出)沿垂直方向在室100內部移動基座150。
基座150可包括適合於控制被支撐在基座150上的基板190的溫度的嵌入的加熱元件170。在一個實施例中，可通過從電源106向加熱元件170提供電流而電阻性地加熱基座150。在一個實施例中，加熱元件170可由封裝在鎳鐵鉻合金(例如)保護套管(sheath tube)中的鎳鉻導線製成。控制器110控制電源106提供的電流，以控制加熱元件170產生的熱量，由此在膜沈積期間保持基板190和基座150處於基本恒定的溫度下。可調整所提供的電流，以選擇性控制基座150的溫度處於約100攝氏度至約780攝氏度之間，諸如大於500攝氏度。
溫度感測器172、諸如熱電偶可嵌入到支撐基座150中，從而以傳統方式監測基座150的溫度。控制器110使用測量的溫度來控制提供給加熱元件170的功率，從而保持基板處於所需溫度。
真空泵102耦合到在室100的壁中形成的端口。真空泵102用於保持處理室100中的所需氣體壓力。真空泵102也自室100抽空後處理氣體和處理的副產物。
具有多個孔128的噴頭120耦合到基板支撐基座150上方的處理室100的頂部124。噴頭120的孔128用於將處理氣體引入到室100中。孔128具有不同尺寸、數量、分佈、形狀、設計和直徑，以利於用於不同處理需求的各種處理氣體的流動。噴頭120連接到在處理期間允許各種氣體提供到內部空間126的氣體面板130。電漿由排出噴頭120的處理氣體混合物形成，以增強導致基板190表面191上的材料沈積的處理氣體的熱分解。
噴頭120和基板支撐基座150可形成為在內部空間126中一對間隔開的電極。一個或多個RF源140經由匹配網絡138提供偏置電位至噴頭120，以利於在噴頭120和基座150之間產生電漿。替換地，RF電源140和匹配網絡138可耦合到噴頭120、基板基座150或者耦合到噴頭120和基板基座150兩者，或者耦合到設置在室100外部的天線(未示出)。在一個實施例中，RF電源140可提供約30kHz至約13.6kHz頻率下的約500瓦特和約3000瓦特之間的功率。
控制器110包括中央處理單元(CPU)112、記憶體116和用於控制處理順序和調節來自氣體面板130的氣體流動的支持電路114。CPU 112可以是用在工業裝置中的任何形式的通用計算機處理器。軟體程式能夠儲存在記憶體116中，諸如隨機存取記憶體、唯讀記憶體、軟碟或硬碟或其他形式的數字記憶體中。支持電路114係傳統地耦合到CPU 112且可包括快取、時脈電路、輸入/輸出系統、電源等。控制單元110和處理系統132的各部件之間的雙向通信由共同稱作信號匯流排118的多條信號電纜來執行，這些信號電纜中的一些於圖1中示出。
圖2示出根據本發明一個實施例的用於沈積非晶質碳膜的方法200的製程流程圖。圖3A-3C是示出根據方法200沈積用作所沈積的硬罩幕層的非晶質碳膜的順序的示意性截面圖。
該方法200通過在處理室中提供基板始於步驟202。該處理室可以是如圖1中所描述的處理室100。預期可使用其他處理室，包括從其他製造商那裏獲得的那些處理室。如圖3A中示出的基板190可具有沈積於其上的材料層302。基板190可具有基本平坦的表面、不平的表面或者上面形成有結構的基本平坦的表面。在一個實施例中，材料層302可以是用於形成閘極結構、接觸結構或淺溝槽隔離(shadow trench isolation;STI)結構的一部分膜疊層。在其中不存在材料層302的實施例中，這些結構可直接形成在基板190中。
在一個實施例中，材料層302可以是用於形成閘極電極的矽層。在另一個實施例中，材料層302可包括氧化矽層、沈積在矽層上方的氧化矽層。在再一實施例中，材料層302可包括一層或多層用於製造半導體元件的其他介電材料。在又一實施例中，材料層302不包括任何金屬層。
在步驟204，將基板保持在高於500攝氏度的溫度下，諸如在約500攝氏度和約750攝氏度之間的溫度下。將基板保持在高於傳統沈積處理的溫度下，以控制氣體混合物分解的反應狀態。傳統沈積處理通常在低於約450攝氏度下進行。通常的認識是使用大於約450攝氏度的基板溫度會導致較低的沈積率和橫跨基板表面不良的膜均勻度，由此導致較低的製造產量和較不希望的膜特性。此外，過高的處理溫度可能會損傷用於這種類型處理的大多數傳統的支撐基座，由此降低基座的壽命且可能增加造成處理污染的顆粒產生。但是，已發現通過使用大於500攝氏度的精心選擇的基板溫度結合以下將進一步描述的精心選擇的氣體混合物，能夠獲得這樣的處理窗，該處理窗能產生具有優良膜特性和選擇性的膜，同時保持所需的膜沈積率和在基板內的膜均勻度。
在步驟206，氣體混合物從氣體面板130通過噴頭120流入到處理室100中。氣體混合物至少包括碳氫化合物和惰性氣體。在一個實施例中，碳氫化合物具有通式Cx Hy ，這裏，x具有1和12之間的範圍，和y具有4和26之間的範圍。更特別地，脂肪族碳氫化合物例如包括：烷烴、諸如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷等；烯烴、諸如丙烯(propene)、乙烯、丙烯(propylene)、丁烯、戊烯等；二烯烴、諸如己二烯、丁二烯、異戊間二烯、戊二烯等；炔烴、諸如乙炔、乙烯基乙炔等。脂環族碳氫化物例如包括環丙烷、環丁烷、環戊烷、環戊二烯、甲苯等。芳香族碳氫化物例如包括苯、苯乙烯、甲苯、二甲苯、吡啶、乙苯、苯乙酮、甲基苯甲酸鹽、乙酸苯酯、酚、甲酚、呋喃等。此外，可選擇α-萜品烯、甲基異丙基苯、1,1,3,3,-四甲基丁基苯、t-丁基醚、t-丁基乙烯、甲基-甲基丙烯酸酯和t-丁基呋喃亞甲基。此外，可使用α-萜品烯(alpha-terpinene)、甲基異丙基苯(cymene)、1,1,3,3,-四甲基丁基苯(1,1,3,3,-tetramethylbutylbenzene)、t-丁基醚(t-butylether)、t-丁基乙烯(t-butylethylene)、甲基-甲基丙烯酸酯(methyl-methacrylate)和t-丁基呋喃亞甲基(t-butylfurfurylether)。在示範性實施例中，碳氫化合物是丙烯(propene)、乙炔、乙烯、丙烯(propylene)、丁烯、甲苯、α-萜品烯。在特定實施例中，碳氫化合物是丙烯(C3 H6 )或乙炔。
替換地，一種或多種碳氫化合物可與提供到處理室的氣體混合物中的碳氫化合物相混合。兩種或多種碳氫化合物的混合物可用於沈積非晶質碳材料。
將惰性氣體、諸如氬(Ar)或氦(He)與氣體混合物一起提供到處理室100。其他載氣、諸如氮(N2 )或氧化氮(NO)、氫(H2 )、氨(NH3 )、氫(H2 )和氮(N2 )的混合物或其組合物可用於控制非晶質碳層的密度和沈積率。添加H2 和/或NH3 可用於控制沈積的非晶質碳層的氫比率(例如碳對氫的比率)。在非晶質碳膜中的氫比率提供對層特性、諸如反射率的控制。
在一個實施例中，將惰性氣體、諸如氬(Ar)或氦(He)氣與碳氫化合物、諸如丙烯(C3 H6 )或乙炔一起提供到處理室中以沈積非晶質碳膜。在氣體混合物中提供的惰性氣體可有助於控制如此沈積的層的光學和機械特性，諸如折射係數(n)和吸收係數(k)、所形成的層的硬度、密度和彈性模量。例如，在電漿沈積期間，在氣體混合物中提供的碳氫化合物分解為碳離子和氫離子。在所沈積膜中存在的氫的比率會影響光學和機械特性。在電漿分解的氣體混合物中提供的原子、諸如Ar或He原子在氣體混合物中產生一定量的動量，由此增加了電漿轟擊的可能性，於是從膜鍵結形成(film bonding formation)中逐出氫原子。因此，含在氣體混合物中用於膜形成的離子主要是碳離子，從而增加了碳碳雙鍵形成的可能性，導致較高的吸收係數(k)，例如較低的透明度和所形成的層的較高的硬度、密度和彈性模量。此外，較高的沈積溫度也會增加碳碳雙鍵形成的可能性，由此提供調整所沈積的膜的光學和機械特性的另一替換方式。這樣，通過控制所形成的沈積膜中包含的氫比率，就可有效地控制和調整沈積膜的光學和機械特性。
在步驟208，在基板溫度被控制為高於500攝氏度而存在RF電漿的情況下，在材料層302上和/或基板190上沈積非晶質碳膜304，如圖3B中所示。如以上所討論的，氣體混合物中的碳氫化合物在相對高的溫度下分解，以允許來自碳氫化合物的碳和氫原子之間的鍵結廣泛地分解和熱解。因此，基本上分解了的碳和氫原子被氣體混合物產生的電漿重新組織和重新排列，由此在基板表面上被均勻和逐步地吸收，在基板190上形成非晶質碳膜304。吸收在基板表面上的無序或無方向的原子通常會導致不良的膜結構和本質膜應力。本質膜應力導致膜空隙、破裂、彎曲和小丘，這會明顯影響在微影期間的特徵轉移，導致在隨後的蝕刻製程期間圖案化的線彎曲或者線斷裂。此外，所形成的非晶質碳膜的本質膜應力也會導致形成在基板190上的相鄰層之間的應力失配，從此導致膜破裂或膜結構彎曲或變形。通過在沈積製程期間在存在正確組合的處理氣體的情況下在高於500攝氏度的溫度範圍內升高基板溫度，可基本分解和再構造來自碳氫化合物的碳和氫原子，從此重新排列非晶質碳膜304的碳原子的順序和晶格，產生具有低應力膜的基本平坦的表面。這樣，可以以更加系統和均勻的方式將碳原子沈積在基板表面上。
在一個實施例中，希望所沈積非晶質碳膜304的應力接近零，例如無壓應力或拉應力膜的基本平坦表面。超過在沈積製程期間使用的過高處理溫度和過高RF功率會導致所沈積的碳膜過分拉伸或收縮，這將導致在隨後的蝕刻和沈積製程期間的線彎曲、應力失配、和/或膜破裂。在碳膜中形成的所希望的膜應力在約100兆帕斯卡(MPa)拉應力和約100兆帕斯卡(MPa)壓應力之間。通過對於給定基板處理溫度精心選擇正確量的惰性氣體，可獲得具有在該希望應力範圍內的膜應力的非晶質碳膜。基板處理溫度和惰性氣體流速的組合提供的製程窗也產生所希望的應力、機械和光學膜特性的組合。例如，過高的惰性氣體流速將使得所沈積的膜過於收縮，同時沒有或過低的惰性氣體流速將導致不良的膜均勻性和不希望的n/k值。較高溫度會有助於較低膜應力，於是，可根據用於平衡製程和實現在所沈積的膜中接近零的應力的基板溫度來降低惰性氣體流速。
此外，如上面所討論的，通過將惰性氣體添加到氣體混合物中，電漿分解的氫原子會被有效地驅動且從氣體混合物中被逐出，由此增強了所沈積的非晶質碳膜中的碳碳鍵結。增強的碳碳鍵結提供了所需的較強的機械特性，諸如硬度、彈性模量和密度，由此提供了對於電漿侵蝕具有高抵抗性和在隨後的蝕刻製程期間具有高選擇性的沈積非晶質碳膜304。而且，可通過調整提供到氣體混合物中的惰性氣體的量來獲得形成的碳膜304的光學特性，諸如在希望範圍內的折射係數(n)和吸收係數(k)，同時保持膜應力和蝕刻選擇性處於所希望的範圍內。替換地，也可通過選擇不同碳氫化合物諸如具有不同數量和/或比率的碳氫原子以滿足不同的製程需求，獲得沈積的碳膜的不同的光學和機械特性。
在一個實施例中，沈積的非晶質碳膜的吸收係數(k)可被控制為在約633nm的波長下在約0.2至約1.8之間，在約243nm的波長下在約0.4和約1.3之間，以及在約193nm的波長下在約0.3和0.6之間。
在一個實施例中，非晶質碳膜304的吸收係數也可作為沈積溫度的函數被改變。特別是，隨著溫度增加，沈積層的吸收係數(k)同樣增加。因此，可利用處理溫度和在氣體混合物中提供的惰性氣體和碳氫化合物之間的比率的恰當選擇的組合來調整沈積的碳膜具有所希望範圍內的應力和折射係數(n)以及吸收係數(k)的所沈積碳膜。
在一個實施例中，其中將處理溫度控制成大於約500攝氏度，諸如在約550攝氏度和約750攝氏度之間，可以以約200sccm至約3000sccm之間的速度，諸如在約400sccm和約2000sccm之間的速度，在氣體混合物中提供碳氫化合物，諸如丙烯(C3 H6 )。可以以在約200sccm和約10000sccm之間的速度，諸如約1200sccm和約8000sccm，在氣體混合物中提供惰性氣體，諸如Ar氣。
在沈積期間，可根據需要調整處理參數。在適合於處理300mm基板的一個實施例中，可施加在約400瓦特至約2000瓦特之間、諸如800瓦特至約1600瓦特的RF源功率，或者在1.35瓦特/cm2 和約2.35瓦特/cm2 之間的功率密度，以保持由氣體混合物形成的電漿。可將處理壓力保持在約1托(Torr)至約20托，諸如約2托和約12托，例如約4托至約9托。在基板和噴頭之間的間隙被控制在約200密耳(mils)至約1000密耳。用於實施本發明的沈積非晶質碳膜的處理參數的其它實例細節在Seamons等人的於2005年12月29日公開的共同受讓的美國專利公開案號2005/0287771以及Padhi等人於2006年6月28日申請的美國專利申請案號11/427,324中進行了描述(代理人案卷號10847)，在此援引這些專利公開和專利申請作為參考。
方法200特別適用於在半導體元件製造製程中金屬製程之前的前端製程(frond end process;FEOL)中使用的製程。合適的前端製程(FEOL)包括閘極製造應用、接觸結構應用、淺溝槽隔離(STI)製程等。
在其中將非晶質碳膜304用作蝕刻停止層或用作不同製程目的的不同膜的實施例中，也可調整膜的機械或光學特性來滿足特定製程目的。例如，在其中將非晶質碳膜304用作蝕刻停止層的實施例中，提供高選擇性以防止過蝕刻下面各層的膜的機械特性較其光學特性更重要，反之亦然。
在其中將非晶質碳膜304用作硬罩幕層的特定實施例中，在將非晶質碳膜304沈積在基板190上之後，可將任選的帽蓋層306(於圖3C中的剖面圖中示出)沈積在非晶質碳膜304上。任選的帽蓋層306與非晶質碳膜304一起用作抗反射塗層(ARC)，以當將阻劑層沈積在蓋帽蓋層306上時強化微影製程的性能。任選的帽蓋層306的合適材料包括矽、氧化矽、碳化矽(SiC)、氮氧化矽(SiON)、氮化矽(SiN)或其他相似材料。非晶質碳膜304可用於深UV(DUV)光微影、遠紫外(EUV)光微影、浸沒光微影、或其他合適的光微影技術中。
由此，通過使用高溫沈積製程提供了一種用於沈積具有所希望的機械和光學膜特性的非晶質碳膜的方法。該方法有利地改善了機械特性，諸如非晶質碳膜的應力、硬度、彈性模量和密度。改善的碳膜的機械特性為隨後的蝕刻製程提供了高的膜選擇性，同時對於隨後的光微影製程保持所希望範圍的膜的光學特性，諸如折射係數(n)和吸收係數(k)。
雖然前述內容涉及本發明的實施例，但是也可設計出本發明其他和進一步的實施例而不超出本發明的基本範圍，且其範圍通過以下的申請專利範圍確定。
100．．．處理室
101．．．側面
102．．．真空泵
106．．．電源
110．．．控制器
112．．．CPU
114．．．支持電路
116．．．記憶體
118．．．信號匯流排
120．．．噴頭
122．．．底壁
124．．．頂部
126．．．內部空間
128．．．孔
130．．．氣體面板
132．．．基板處理系統
138．．．匹配網絡
140．．．RF源
150．．．支撐基座
170．．．加熱元件
172．．．溫度感測器
190．．．基板
191．．．表面
200．．．沈積非晶質碳膜的方法
202．．．在處理室中提供基板
204．．．將基板保持在高於500攝氏度的溫度
206．．．供應含有碳基前驅物與惰性氣體的氣體混合物到處理室
208．．．在基板上沉積碳膜層
302．．．材料層
304．．．非晶質碳膜
306．．．帽蓋層
因此，通過參考於附圖中示出的實施例，可獲得能夠實現且能夠更詳細地理解本發明的上述特徵的方式和以上簡要描述的本發明的更加詳細的描述。
圖1描述了可用於實施本發明的裝置的示意性圖示；
圖2描述了根據本發明一個實施例的沈積製程的製程流程圖；
圖3A-3C描述了具有根據圖2的方法所沈積的非晶質碳層的基板的一系列示意性截面圖；
為了便於理解，已經在可能的地方使用了相同元件符號以指示圖中共用的相同元件。可以預期一個實施例的組成部分和特徵可有利地結合到其他實施例中而不需要進一步的說明。
但是，應當指出附圖只描述了本發明的示例性實施例，因此不應當被看作是對本發明範圍的限制，因為本發明可具有其他同樣有效的實施例。
200．．．沈積非晶質碳膜的方法
202．．．在處理室中提供基板
204．．．將基板保持在高於500攝氏度的溫度
206．．．供應含有碳基前驅物與惰性氣體的氣體混合物到處理室
208．．．在基板上沉積碳膜層

Claims (8)

  1. 一種沈積一非晶質碳膜的方法，包括：在一處理室中提供一基板；加熱所述基板至介於550攝氏度和750攝氏度之間的溫度；將包括碳氫化合物和惰性氣體的一氣體混合物提供到含有被加熱基板的所述處理室中，其中所述碳氫化合物是甲烷、丙烯、乙炔、乙烯、丁二烯或異戊二烯中的至少一種；和在被加熱基板上沈積具有在100兆帕斯卡(MPa)拉應力和約100兆帕斯卡(MPa)壓應力之間的應力的非晶質碳膜，其中將所述氣體混合物提供到處理室中的步驟還包括：以400sccm和2000sccm之間的流速流動所述碳氫化合物；以1200sccm和8000sccm之間的流速流動所述惰性氣體，其中所述沈積非晶質碳膜的步驟還包括：施加800瓦特和1600瓦特之間的RF源功率以激勵所述氣體混合物；及將處理壓力保持在4托至9托之間的範圍內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述惰性氣 體是Ar或He中的至少一種。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述沈積非晶質碳膜的步驟還包括：根據基板溫度選擇提供到所述處理室中的惰性氣體的流速。
  4. 一種沈積一非晶質碳膜的方法，包括：在一處理室中提供具有一膜疊層的基板，其中所述膜疊層不包含金屬層；將包括碳氫化合物和惰性氣體的一氣體混合物流入到所述處理室中，其中所述碳氫化合物是甲烷、丙烯、乙炔、乙烯、丁二烯或異戊二烯中的至少一種，該惰性氣體選自氦氣或氬氣中的至少一種；保持所述基板處於在550攝氏度和750攝氏度之間的溫度；和在被加熱基板上沈積一非晶質碳膜，其中選擇惰性氣體的流速以與基板溫度成比例，以產生在100兆帕斯卡(MPa)拉應力和約100兆帕斯卡(MPa)壓應力之間的應力，其中將所述氣體混合物提供到處理室中的步驟還包括：以400sccm和2000sccm之間的流速流動所述碳氫化合物；以1200sccm和8000sccm之間的流速流動所述 惰性氣體，其中所述沈積非晶質碳膜的步驟還包括：施加800瓦特和1600瓦特之間的RF源功率以激勵所述氣體混合物；及將處理壓力保持在4托至9托之間的範圍內。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中所述碳氫化合物是丙烷或乙炔中的至少一種。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中所述膜疊層適合於形成一閘極結構、一接觸結構或一淺溝槽隔離結構。
  7. 一種沈積一非晶質碳膜的方法，包括：在一處理室中提供具有一膜疊層的基板，其中所述膜疊層不包含金屬層；將一氣體混合物流入到所述處理室中，該氣體混合物包括惰性氣體和丙烷化合物或乙炔化合物中的至少一種，該惰性氣體選自氦氣或氬氣中的至少一種；保持所述基板處於在550攝氏度和750攝氏度之間的溫度；和在所述基板上沈積一非晶質碳膜，其中選擇所述惰性氣體的量和基板溫度以在所沈積的非晶質碳膜中產生在100兆帕斯卡(MPa)拉應力和約100兆帕斯卡(MPa) 壓應力之間的預定應力等級，其中將所述氣體混合物提供到處理室中的步驟還包括：以400sccm和2000sccm之間的流速流動所述碳氫化合物；以1200sccm和8000sccm之間的流速流動所述惰性氣體，其中所述沈積非晶質碳膜的步驟還包括：施加800瓦特和1600瓦特之間的RF源功率以激勵所述氣體混合物；及將處理壓力保持在4托至9托之間的範圍內。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中所述膜疊層適合於形成一閘極結構、一接觸結構或一淺溝槽隔離結構。
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