一种化学气相沉积方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种化学气相沉积方法。


背景技术：

2.半导体工艺中，若在形成硬掩模图案之后，利用不同设备形成介电层，则可能因不同设备的等离子体效应影响不同，而影响硬掩模层的图案。硬掩模层的图案一旦被影响，则会影响利用硬掩模层制造的膜层的线宽。


技术实现要素：

3.本发明提供一种化学气相沉积方法，可解决不同处理室的等离子体效应对硬掩模层的影响不同的问题。
4.为达到上述目的，本发明提供一种化学气相沉积方法，包括：将衬底放入处理室中，并在衬底上形成硬掩模层；向处理室中通入形成等离子体所需的气体；打开处理室的电源，形成预等离子体；向处理室继续通入前驱体以及形成等离子所需的气体，进行化学气相沉积工艺，在硬掩模层上形成薄膜。
5.可选的，形成预等离子体的时间为0.1～5s。
6.可选的，打开处理室的电源，包括：向处理室提供射频功率。
7.可选的，射频功率为10～3000w。
8.可选的，打开电源前向处理室通入的形成等离子体所需的气体的流量，为进行化学气相沉积工艺时向处理室通入的形成等离子体所需的气体和前驱体的流量的50％～120％。
9.可选的，等离子体气体包括o2、n2o、ar、he中的至少一种。
10.可选的，硬掩模层为碳或soh。
11.可选的，前驱体包括sih4。
12.可选的，薄膜的材料包括sio2，sin，sion，sicn，sioc中的一种。
13.本发明提供的化学气相沉积方法，在形成硬掩模层之后、形成薄膜之前，向处理室中通入形成等离子体所需的气体，打开处理室的电源，以形成预等离子体。通过调节通入等离子体气体的时间，来控制硬掩模层被刻蚀的厚度，以中和因次等离子体刻蚀的硬掩模层的厚度。这样一来，即使在不同型号的处理室中制造薄膜，也可以使对硬掩模层造成影响的等离子体效应相同，从而在已知的等离子体效应影响的情况下，预先合理设计硬掩膜层的关键尺寸(cd bias)，避免影响硬掩模层的图案，从而影响利用硬掩模层制造的膜层的线宽。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明实施例提供的一种化学气相沉积的制造时序图；
16.图2为本发明实施例提供的一种化学气相沉积的制造过程图；
17.图3为本发明实施例提供的一种化学气相沉积的制造过程图；
18.图4为本发明实施例提供的一种化学气相沉积的制造过程图；
19.图5为本发明实施例提供的一种化学气相沉积的制造时序图。
20.附图标记：
21.10-衬底；11-硬掩模层；13-薄膜。
具体实施方式
22.以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
23.在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
24.在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
25.由于在硬掩模层上形成薄膜时，也需向处理室通入形成等离子体所需的气体，此时，会出现背景技术提到的在形成薄膜的同时，形成次等离子体，次等离子体导致的等离子体效应，将影响硬掩模层的图案，例如硬掩模层包括过孔，等离子体效应使得上述过孔的尺寸增大。
26.针对上述技术问题，如图1所示，本发明实施例提供的一种化学气相沉积方法，以下将通过具体的实施例来描述。
27.如图2所示，提供一半导体衬底10，将半导体衬底10放入处理室中，并在衬底10上形成硬掩模层11。半导体衬底10可以是锗衬底、体硅衬底、绝缘体上硅(silicon-on-insulator，简称soi)衬底、iii-v族化合物半导体衬底、绝缘体上锗(germanium-on-insulator，简称goi)衬底、硅锗衬底、或通过执行选择性外延生长(selective epitaxial growth，简称seg)等获得的外延薄膜衬底。半导体衬底10上可以已经预形成了一些半导体图形、器件等结构。硬掩模层11的材料可以是无定形碳，通过旋涂工艺形成。
28.此处，可以不对硬掩模层11的具体图案进行限定，硬掩模层11的具体图案与位于硬掩模层11下方待刻蚀的膜层的图案有关。
29.如图3所示，可以对处理室进行加热，之后，向处理室中通入形成等离子体所需的气体。形成等离子体所需的气体包括氧气(o2)、一氧化二氮(n2o)、氩气(ar)、氦气(he)中的
至少一种。
30.如图4所示，打开处理室的电源，形成预等离子体。其中，打开处理室的电源，包括向处理室提供射频功率，射频功率可以为10～3000w。
31.可以通过控制通入形成等离子体所需的气体的时间，来控制形成预等离子体的时间，进而控制硬掩模层11被刻蚀的厚度。例如，形成预等离子体的时间可以为0.1～5s。
32.示例的，假设在处理室a内形成薄膜时，次等离子体的等离子体效应对硬掩模层11的刻蚀量为在处理室b内形成薄膜时，次等离子体的等离子体效应对硬掩模层11的刻蚀量为即可通过控制在形成预等离子体时，向处理室a和处理室b通入的形成等离子体所需的气体的时间，来中和等离子体效应，使得设备a和设备b内的等离子体效应对硬掩模层11的刻蚀量相同。
33.例如，向处理室a通入的形成等离子体所需的气体的时间为5s，向处理室b通入的形成等离子体所需的气体的时间为3s。
34.如图5所示，向处理室继续通入前驱体以及形成等离子所需的气体，进行化学气相沉积工艺，在硬掩模层11上形成薄膜。
35.为进行化学气相沉积工艺时向处理室通入的形成等离子体所需的气体，可以与打开电源前向处理室通入的形成等离子体所需的气体相同。或者，为进行化学气相沉积工艺时向处理室通入的形成等离子体所需的气体，也可以与打开电源前向处理室通入的形成等离子体所需的气体不相同。
36.示例的，为进行化学气相沉积工艺时向处理室通入的形成等离子体所需的气体为n2o，打开电源前向处理室通入的形成等离子体所需的气体也为n2o。
37.或者，为进行化学气相沉积工艺时向处理室通入的形成等离子体所需的气体为n2o，打开电源前向处理室通入的形成等离子体所需的气体为he。
38.此处，不对薄膜13的材料进行限定，薄膜13的材料与其功能有关。示例的，薄膜13可以用作介电层，那么薄膜13的材料可以是绝缘材料，介电层的材料可以是有机绝缘材料或无机绝缘材料。
39.若介电层的材料是有机绝缘材料，则介电层的材料可以是树脂。
40.若介电层的材料是无机绝缘材料，则介电层的材料可以是二氧化硅(sio2)、氮化硅(sin)、氮氧化硅(sion)，sicn，sioc等。
41.若薄膜的材料为sio2、sin、sion、sion、sioc等，则向处理室通入的前驱体可以包括sih4。以介电层的材料为sin为例，可以向处理室通入硅的前驱体和氮气。
42.打开电源前向处理室通入的形成等离子体所需的气体的流量，为进行化学气相沉积工艺时向所述处理室通入的形成所述等离子体所需的气体和前驱体的流量的50％～120％。
43.最后，还可以向处理室通入氮气(n2)等容易从处理室抽出的气体，以置换处理室中未发生反应、且难以从处理室抽出的气体；之后，将处理室抽至真空状态，以便进行后续工艺。
44.本发明实施例提供的化学气相沉积方法，在形成硬掩模层11之后、形成薄膜13之前，向处理室中通入形成等离子体所需的气体，打开处理室的电源，以形成预等离子体。通过调节通入等离子体气体的时间，来控制硬掩模层11被刻蚀的厚度，以中和因次等离子体
刻蚀的硬掩模层11的厚度。这样一来，即使在不同型号的处理室中制造薄膜13，也可以使对硬掩模层11造成影响的等离子体效应相同，从而在已知的等离子体效应影响的情况下，预先合理设计硬掩模层11的关键尺寸(cd bias)，避免影响硬掩模层11的图案，从而影响利用硬掩模层11制造的膜层的线宽。
45.本发明实施例还提供一种基板，由前述任一实施例所述的化学气相沉积方法制造得到。
46.所述基板的解释说明可参考前述一种化学气相沉积方法的解释说明，在此不再赘述。
47.本发明实施例还提供一种电子设备，包括前述任一实施例所述的基板。示例的，电子设备包括智能电话、计算机、平板电脑、可穿戴智能设备、人工智能设备、移动电源中的至少一种。
48.不对电子设备的具体用途做限定，只要电子设备内包括上述基板即可。
49.在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
50.以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。