用于對層進(jìn)行處理的方法和用于制造電子器件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]各種實施例一般涉及用于對層進(jìn)行處理的方法和用于制造電子器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一般而言，各種半導(dǎo)體工藝可以被用于對載體或晶片摻雜。用于對載體摻雜的一個方法可以是離子注入，其中，離子由于它們的高動能而被注入到載體材料中。進(jìn)一步地，可以應(yīng)用掩模以保護(hù)特定區(qū)不受離子的注入，并且在其它區(qū)中允許離子注入，例如，以在載體材料中形成摻雜區(qū)域。制造電子器件或集成電路一般可以包括一個或多個離子注入工藝，例如，以在載體或該載體上方的層中生成期望的摻雜區(qū)域。一般而言，執(zhí)行離子注入可以要求保護(hù)層或載體的一個或多個區(qū)域不被離子所滲透，并且因此可以使分別使用的掩模層適于相應(yīng)的厚度，其中，為了遮擋具有更高能量的離子，該掩模層可以具有更大的厚度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一種用于對層進(jìn)行處理的方法可以包括:在層上方提供圖案化碳層；以及通過圖案化碳層向?qū)又袌?zhí)行離子注入。
【附圖說明】
[0004]在附圖中，貫穿不同的視圖，同樣的參考符號一般提及相同的部分。附圖不一定是成比例的，相反重點(diǎn)一般被放在圖示本發(fā)明的原理上。在下面的描述中，參考下面的附圖來描述本發(fā)明的各種實施例，在附圖中:
圖1A示出了根據(jù)各種實施例的用于對層或載體進(jìn)行處理的方法的示意流程圖；
圖1B示出了根據(jù)各種實施例的用于制造電子器件的方法的示意流程圖；
圖1C示出了根據(jù)各種實施例的方法的示意流程圖；
圖2A至21分別示出了根據(jù)各種實施例的在處理期間或在制造期間層或載體的示意側(cè)視圖或橫截面視圖；
圖3示出了根據(jù)各種實施例的在處理期間或在制造期間層或載體的示意側(cè)視圖或橫截面視圖；
圖4示出了根據(jù)各種實施例的在處理期間或在制造期間層或載體的示意側(cè)視圖或橫截面視圖；
圖5示出了在已經(jīng)執(zhí)行離子注入工藝之后常使用的抗蝕劑掩模層的電子顯微鏡圖像；
以及
圖6示出了根據(jù)各種實施例的在本文中描述的處理期間或之后的圖案化碳掩模層的電子顯微鏡圖像。
【具體實施方式】
[0005]下面的詳細(xì)描述提及通過圖示的方式示出特定細(xì)節(jié)的附圖和其中可以實踐本發(fā)明的實施例。
[0006]詞語“示例性的”在本文中被用于意味著“用作例子、實例或圖示”。在本文中被描述為“示例性”的任何實施例或設(shè)計不一定要被解釋為較之其它實施例或設(shè)計是優(yōu)選的或有利的。
[0007]關(guān)于形成在一側(cè)或表面“上方”的沉積材料所使用的詞語“在…上方”，在本文中可以被用于意味著所沉積的材料可以被“直接地形成”在所意指的側(cè)或表面上，例如，與所意指的側(cè)或表面直接接觸。關(guān)于形成在一側(cè)或表面“上方”的沉積材料所使用的詞語“在…上方”，在本文中可以被用于意味著所沉積的材料可以在一個或更多個附加層被布置在所意指的側(cè)或表面與所沉積的材料之間的情況下，被“間接地形成”在所意指的側(cè)或表面上。
[0008]關(guān)于結(jié)構(gòu)的(或載體的)“橫向”延伸或“橫向”圍繞所使用的術(shù)語“橫向”，在本文中可以被用于意味著沿著與載體的表面平行的方向的延伸。這意味著載體的表面(例如，襯底的表面或晶片的表面)可以用作參照，通常被提及為晶片的主處理表面(或另一類型載體的主處理表面)。進(jìn)一步地，關(guān)于結(jié)構(gòu)的(或結(jié)構(gòu)元件的)“寬度”所使用的術(shù)語“寬度”，在本文中可以被用于意味著結(jié)構(gòu)的橫向延伸。進(jìn)一步地，關(guān)于結(jié)構(gòu)的(或結(jié)構(gòu)元件的)高度所使用的術(shù)語“高度”，在本文中可以被用于意味著沿著與載體的表面垂直的(例如，與載體的主處理表面垂直的)方向的結(jié)構(gòu)的延伸。
[0009]根據(jù)各種實施例，術(shù)語層在本文中可以被用于意味著層、膜、薄膜、覆蓋層、勢皇層等，并且進(jìn)一步地，術(shù)語層在本文中可以被用于意味著襯底、載體、晶片、固體主體等或者襯底、載體、晶片或固體主體的至少一部分。進(jìn)一步地，層還可以至少部分地覆蓋襯底、載體、晶片或固體主體，或者層可以被設(shè)置在襯底、載體、晶片或固體主體上方。
[0010]根據(jù)各種實施例，可以使用離子注入系統(tǒng)(或離子注入裝置，例如，注入機(jī))來執(zhí)行離子注入工藝，其中，離子注入系統(tǒng)可以包括提供材料的離子的離子源和加速系統(tǒng)，加速系統(tǒng)經(jīng)由電場(或電磁場)使所提供的離子加速，使得可以提供離子束或定向的(directed)離子電流。離子束或離子電流可以被引導(dǎo)到固體主體(例如，載體、晶片或?qū)?上，使得離子沖擊到該固體主體中并且保留(停止，例如，經(jīng)由電子停止和/或原子核停止)在該固體主體的固體材料內(nèi)。如在本文中提及的離子的能量，例如，動能，可以由離子注入系統(tǒng)的加速系統(tǒng)內(nèi)的離子的加速度來限定。離子注入工藝可以被用于改變或修改該固體的物理、化學(xué)或電性質(zhì)，例如，化學(xué)成分(例如，形成硅晶片內(nèi)的氧化硅)，或例如，對材料摻雜(例如，對晶片的或?qū)拥陌雽?dǎo)體材料摻雜)以改變該材料的電導(dǎo)率。
[0011]投射的范圍(例如，所注入的(停止的)離子距體的表面的平均距離)可以取決于所注入的離子的能量(例如，來自離子的質(zhì)量和離子的加速度)。由于在行進(jìn)經(jīng)過固體材料期間直到離子停止為止離子可能蔓延，因而相應(yīng)注入輪廓可以包括高斯分布、皮爾森(Pearson)(例如，類型 IV)分布或雙皮爾森分布(double Pearson distribut1n)。
[0012]向固體中注入離子可以導(dǎo)致該固體的晶體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)改變或損傷。固體材料的損傷可以通過隨后執(zhí)行的熱退火處理來治愈。因此，在已經(jīng)執(zhí)行摻雜劑(例如，磷(P)、砷(As)或硼(B))的離子注入之后，快速熱處理可以被應(yīng)用于固體材料(例如，應(yīng)用于硅晶片)。從而，在退火溫度處(例如，在大于約1000°C (例如，大于約1200°C)的溫度處)生成的空位可以便于摻雜劑從間隙晶格位置到置換晶格位置的移動。進(jìn)一步地，來自離子注入工藝的非晶化損傷可以由于再結(jié)晶工藝而被治愈。例如，在一秒內(nèi)或在幾秒內(nèi)的快速熱處理可以使固體材料內(nèi)的摻雜劑的不期望的化學(xué)擴(kuò)散最小化。說明性地，熱處理可以被用于或者排他地治愈晶體結(jié)構(gòu)并讓所注入的離子的離子分布不變，或者兩者，治愈晶體結(jié)構(gòu)并且改變所注入的離子的離子分布(摻雜輪廓)。
[0013]為了向材料中注入離子，可以將離子加速為具有高動能，例如，大于約I MeV的能量，并且可以使用掩模材料，其中，可以提供具有大層厚度(例如，大于約幾微米)的包括掩模材料的掩模層。在常使用的離子注入工藝中，對于5 MeV離子注入，可以使用具有等于或大于約6 μm的厚度的抗蝕劑層。
[0014]各種實施例基于以下理解:由于抗蝕劑層的更大厚度(對于高能注入，其可以是必要的)，可以限制抗蝕劑層的橫向分辨率和/或穩(wěn)定性。說明性地，在半導(dǎo)體技術(shù)中可以產(chǎn)生對高能離子注入的需要，其中，持續(xù)減小的特征大小可以由用于離子注入的常使用的掩模材料限制。在常使用的工藝中，其中，抗蝕劑被用作掩模材料，5 MeV注入可以要求具有大于約5 μ m的厚度的抗蝕劑層，例如，具有約6 μ m的厚度的抗蝕劑層，其中，在圖案化期間可以將具有該厚度的抗蝕劑限制為三的長寬比，其可以導(dǎo)致約2 ym的最大可能橫向分辨率(臨界尺寸(CD))。說明性地，將抗蝕劑用作掩模材料的常應(yīng)用的離子注入工藝可以被限制為等于或大于2 ym的橫向特征大小或CD，其中，在處理期間可以存在具有更小特征大小或者要求更小的CD的的期望的應(yīng)用。
[0015]除此之外，必要厚的抗蝕劑注入掩模的機(jī)械穩(wěn)定性(例如，下層載體上的粘附力)可能被限制，或者可能在處理期間引起問題，例如，由于在高能離子注入期間被輸入抗蝕劑中的能量而導(dǎo)致抗蝕劑注入掩?？梢詣兟?。進(jìn)一步地，在高能離子注入期間，抗蝕劑注入掩?？梢云屏鸦蛘呖刮g劑注入掩?？梢宰冃?，如在圖5中在高能注入(5 MeV)之后對于6.5μπι厚抗蝕劑離子掩模的例子中的所圖示的。
[0016]根據(jù)各種實施例，認(rèn)識到離子注入工藝可以引起抗蝕劑離子掩模內(nèi)的機(jī)械應(yīng)力和/或應(yīng)變，使得抗蝕劑離子掩模可以自己彎曲或變形和/或載體的剝落(peal)。盡管為了改善抗蝕劑層的粘附力和/或穩(wěn)定性能夠使用的各種可能性，但將抗蝕劑用作用于高能離子注入的掩模層可以被限制在特征大小中，例如，至約2 μ mo進(jìn)一步地，這種厚抗蝕劑層可以具有抗蝕劑層厚度、表面密度和/或形態(tài)的不充足的同質(zhì)性。進(jìn)一步地，針對高能離子注入而非常特別地設(shè)計的抗蝕劑可能太昂貴以致不能被用作這樣的厚層。進(jìn)一步地，關(guān)于在已經(jīng)執(zhí)行離子注入之后抗蝕劑的去除，可能產(chǎn)生問題。進(jìn)一步地，使用特別的粘附力助劑也可能太昂貴，并且由于一般出現(xiàn)的問題而導(dǎo)致可能未顯著減小橫向CD。
[0017]根據(jù)各種實施例，在離子注入工藝期間可以將碳硬掩模層用作掩模層或阻擋層(blocking layer)，其中，碳硬掩模層可以被圖案化，使得由于抗蝕劑的可實現(xiàn)的長寬比而導(dǎo)致可處理的特征大小或橫向臨界尺寸CD可以不被限制。
[0018]根據(jù)各種實施例，碳層可以被用作硬掩模層，或者碳可以被用作掩模材料，由于針對高能離子注入使用碳作為硬掩模的可實現(xiàn)的長寬比可以等于或大于約7。進(jìn)一步地，經(jīng)由氧或所謂的灰化工藝(可以經(jīng)由將碳氧化為氣態(tài)的一氧化碳和/或二氧化碳來去除碳)使用等離子體清洗，可以從下層載體(例如，從半導(dǎo)體載體或晶片)容易地選擇性地去除碳硬掩模層。說明性地，同樣地例如具有等于或大于約5 ym的厚度的厚碳層可以被圖案化，使得掩模層結(jié)構(gòu)的長寬比可以等于或大于約7。在高能離子注入工藝期間，這可以顯著地減小可處理的特征大小或橫向臨界尺寸。
[0019]進(jìn)一步地，碳硬掩模層可以被形成具有比常使用的抗蝕劑層更高的密度，例如，大于約1.5 g/cm3的密度或范圍在從約1.5 g/cm3至約3.5 g/cm3中的密度。由于碳硬掩模層可以具有比抗蝕劑層的密度更大的密度，相比于抗蝕劑材料，更薄的碳硬掩模層可以被用于對載體進(jìn)行掩模，由于離子停止機(jī)制可以取決于材料的密度。這可以進(jìn)一步減小可處理的特征大小或橫向臨界尺寸而同時施加高能離子注入(例如，大于約I MeV)。
[0020]根據(jù)各種實施例，經(jīng)由等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD碳)沉積的碳可以被用作用于(例如，高能)離子注入工藝的掩模材料。因此，相比于常使用的抗蝕劑層，可以減小特征大小或橫向臨界尺寸，而同時相比于常使用的抗蝕劑層，可以提供增強(qiáng)的可處理性(例如，由于增強(qiáng)的機(jī)械穩(wěn)定性、可去除性或更大的可處理長寬比而導(dǎo)致，或者由于在層厚度中不被限制而導(dǎo)致)。說明性地，認(rèn)識到針對離子注入而使用碳硬掩模層可以回避由抗蝕劑層(軟掩模)引起的典型出現(xiàn)的問題和限制，而同時在提及碳硬掩模層的選擇可去除性或圖案化和/或形成的情況下，