(57)【要約】  本発明はマスキング方法を包含する。１つの実施において、ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むマスキング材料が、半導体基板上に形成されたフィーチャーを覆って形成される。マスキング材料は少なくとも約０．５原子パーセントのホウ素を含む。マスキング材料は実質的に異方的にエッチングされ、ここでそのエッチングはホウ素ドープアモルファスカーボンを含む異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサをフィーチャーのサイドウォール上に形成するのに有効である。次に、スペーサに最も近い基板が、ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いながら加工される。スペーサに最も近い基板を加工した後、ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサが基板からエッチングされる。他の実施および面も考えられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスキング方法であって：
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むマスキング材料を半導体基板上に形成されたフィーチャーを覆って形成し、ここで上記マスキング材料は少なくとも約０．５原子パーセントのホウ素を含み；
上記マスキング材料を実質的に異方的にエッチングし、ここでそのエッチングは上記ホウ素ドープアモルファスカーボンを含む異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサを上記フィーチャーのサイドウォール上に形成するのに有効であり；
上記のホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサを上記スペーサに最も近い基板を加工している間マスクとして使用し；そして
基板の該加工後に、上記のホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをその基板からエッチングする
工程を含む上記の方法。
【請求項２】
上にマスキング材料が形成されているフィーチャーが、ホウ素でドープされていないアモルファスカーボンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
マスキング材料がホウ素でドープされていないアモルファスカーボン上に形成される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
マスキング材料が一対の隣接するフィーチャーを覆って形成され、ここで実質的に異方的にエッチングする工程が一対の離間した隣接する異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサを形成するのに有効である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
隣接するフィーチャーが最小開口寸法を有するマスクを使用してフォトリソグラフィー加工することによって形成され；ここで該最小開口寸法は該マスキング方法の前後に半導体基板のどんなおよび全てのフォトリソグラフィー加工において利用される最も小さい開口寸法であり；そして
隣接する異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサは、上記の最も小さい開口寸法よりも小さい最短距離によって分離されている、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
マスキング材料がホウ素ドープアモルファスカーボンより本質的に成る、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
マスキング材料がホウ素ドープアモルファスカーボンより成る請求項１に記載の方法。
【請求項８】
マスキング材料の形成工程がＣＶＤを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ＣＶＤがプラズマ増速される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ＣＶＤがプラズマ増速されない、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
ホウ素ドーピングがＣＶＤ中に起こる、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
ホウ素ドーピングがＣＶＤ後に起こる、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
マスキング材料の形成工程がC2H6、C2H4、C2H2、C3H6およびC3H8の少なくとも１種を用い；かつB2H6、B4H10およびBH3COの少なくとも１種を用いるＣＶＤを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ＣＶＤがプラズマ増速される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ＣＶＤがプラズマ増速されない、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
フィーチャーのサイドウォールが基板に対して実質的に垂直である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
マスキング材料が１．０〜５．０原子パーセントのホウ素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
マスキング材料が５．０原子パーセント超から１０．０原子パーセントまでのホウ素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
マスキング材料が１０．０原子パーセント超から１５．０原子パーセントまでのホウ素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
マスキング材料が１５．０原子パーセント超から２０．０原子パーセントまでのホウ素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
マスキング材料が２０．０原子パーセント超から７５．０原子パーセントまでのホウ素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いて基板を加工する工程が、基板をエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いて基板を加工する工程が、基板にイオン注入することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いて基板を加工する工程が、基板上への堆積を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
エッチングがＯ２を含むプラズマによる、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
基板の加工後にその基板からフィーチャーをエッチングすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサが基板からエッチングされた後、フィーチャーが基板からエッチングされる、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
マスキング方法であって：
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むマスキング材料を半導体基板上に形成されたフィーチャーを覆って化学蒸着し、ここで上記マスキング材料は約１．０〜約２０原子パーセントのホウ素を含み；
上記マスキング材料を実質的に異方的にエッチングし、ここでそのエッチングは上記ホウ素ドープアモルファスカーボンを含む異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサを上記フィーチャーのサイドウォール上に形成するのに有効であり；
上記のホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサを上記スペーサに最も近い基板を加工している間マスクとして使用し；そして
基板の該加工後に、上記のホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサを、その基板から、露出した二酸化ケイ素、窒化ケイ素およびケイ素の少なくとも１種に対して実質的に選択性のＯ２を含むプラズマを用いてエッチングする
工程を含む上記の方法。
【請求項２９】
上にマスキング材料が形成されているフィーチャーが、ホウ素でドープされていないアモルファスカーボンを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
マスキング材料がホウ素でドープされていないアモルファスカーボン上に形成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
マスキング材料が一対の隣接するフィーチャーを覆って形成され、ここで実質的に異方的にエッチングする工程が、一対の離間した隣接する異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサを形成するのに有効である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
隣接するフィーチャーが最小開口寸法を有するマスクを使用してフォトリソグラフィー加工することによって形成され；ここで該最小開口寸法はマスキング方法の前後に半導体基板のどんなおよび全てのフォトリソグラフィー加工において利用される最も小さい開口寸法であり；そして
隣接する異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサは、上記の最も小さい開口寸法よりも小さい最短距離によって分離されている
請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
マスキング材料がホウ素ドープアモルファスカーボンより本質的に成る、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
ＣＶＤがプラズマ増速される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３５】
ＣＶＤがプラズマ増速されない、請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
ホウ素ドーピングがＣＶＤ中に起こる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３７】
ホウ素ドーピングがＣＶＤ後に起こる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３８】
化学蒸着工程がC2H6、C2H4、C2H2、C3H6およびC3H8の少なくとも１種を用い；かつB2H6、B4H10およびBH3COの少なくとも１種を用いる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３９】
フィーチャーのサイドウォールが基板に対して実質的に垂直である、請求項２８に記載の方法。
【請求項４０】
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いて基板を加工する工程が、基板をエッチングすることを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項４１】
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いて基板を加工する工程が、基板中にイオン注入することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項４２】
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いて基板を加工する工程が、基板上への堆積を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項４３】
基板の加工後にその基板からフィーチャーをエッチングすることをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項４４】
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサが基板からエッチングされた後、フィーチャーが基板からエッチングされる、請求項４３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
この発明は、集積回路の加工において半導体基板をマスキングする方法に関する。
背景技術
集積回路は、典型的には、シリコンウェーハまたは他の半導性材料のような半導体基板の上に形成される。一般に、半導性、導電性または絶縁性のいずれかである各種材料の層が集積回路を形成するために利用される。例としてであるが、それら各種材料は、色々な方法を用いてドーピングされ、イオン注入され、堆積され、エッチングされ、成長処理等々がなされる。半導体加工の継続的目標は、個々の電子部品の大きさを小さくし、それによってより小さく、より密な集積回路設計を可能にする努力を続けることである。
【０００２】
半導体基板をパターン形成および加工する１つの技術はフォトリソグラフィーである。このフォトリソグラフィーは、典型的には、フォトレジスト層の堆積を含むが、そのフォトレジスト層は、次に、そのような層のある特定の溶媒中における溶解度を変えるために処理することができる。例えば、フォトレジスト層の諸部分をマスク／レチクルを通して化学線エネルギーに露光して、露光領域の非露光領域に対する溶媒溶解度を堆積されたままの状態での溶解度と比較して変えることができる。その後は、露光部または非露光部は、フォトレジストのタイプに依存して除去することができ、それによって基板上にフォトレジストのマスキングパターンが残される。マスク部の直ぐ隣の基板の隣接区域は、例えばエッチングまたはイオン注入することにより加工してそのマスキング材料に隣接する基板の所望とされる加工を成し遂げることができる。
【０００３】
ある特定の例では、フォトレジストの多数の異なる層が所定のマスキング／フォトリソグラフィー工程で利用されている。さらに、フォトリソグラフィー技術によるマスキングとパターン形成は、１つまたは２つ以上の他の層と組み合わせてもよいだろう。１つのこのような方法は、フォトレジスト層または複数の同層の堆積に先立って「ハードマスク」と一般に称されるものを基板を覆って形成する。次にレジスト層が、例えば上記で説明したようにパターン形成されてハードマスクの上にマスキングブロックを形成する。次いで、ハードマスクはフォトレジストをマスクとして用いてエッチングされて、フォトレジストのパターンをハードマスクに転写する。レジストは転写直後に除去してもよいし、除去しなくてもよい。今まさに述べたようなハードマスクがレジストだけを用いるよりも強いマスキングパターンを与え、例えばレジストはエッチ中に完全に浸蝕／エッチングされることだろう。
【０００４】
ハードマスクとして利用される１つの材料はアモルファスカーボンである。アモルファスカーボンをハードマスクとして用いて酸化物材料をエッチングするとき、そのエッチングは、典型的には、酸化物を、アモルファスカーボンを除去する速度よりも約１０倍速い速度で除去する。
【０００５】
上記のようなフォトリソグラフィー加工に加えて他のマスキング方法が存在する。例えば、電界効果トランジスタは、典型的には半導性材料のチャンネル領域一面に受け入れる導電性ゲートを利用する。導電的にドープされたソース／ドレイン半導体材料領域は、典型的には、チャンネル領域の向かい合っている両側に受け入れられ、その場合ゲートはそれらの間のそのようなチャンネル領域の上または下にある。ある特定の例においては、ソース／ドレイン領域を横切るドーピングの分布は、その領域からより遠位のチャンネル領域よりも近位のチャンネル領域においてより軽い／低いことが望ましい。そのようなドーパント分布を与える１つの加工処理方法は、まず、半導体基板の所望チャンネル領域を覆って所望とされる導電性ゲート輪郭を形成することである。次に、適切な打込みドーズ量の導電率向上性不純物を基板の半導性材料に与えることができ、この場合そのゲート構造体はチャンネル領域へのそのような打込みを妨げる。次いで、絶縁層を、ゲート構造体を覆い、それに適応して堆積させ、そして異方的にエッチングしてゲートを覆って絶縁性サイドウォールスペーサを形成することができる。これらのサイドウォールスペーサはゲートのサイドウォールを保護すると共に、同時に後の打込みがちょうど形成されたスペーサの直下には起こらないようにするマスクとして効果的に機能する。従って、サイドウォールスペーサは、所望ソース／ドレイン領域の輪郭の形成を完了するために、後続のもっと高いドーズのソース／ドレイン打込み用のマスクとして使用することができる。
【０００６】
本発明は上記の諸問題を取り扱うことにその動機があったが、そのように限定されるわけでは決してない。本発明は、（上記の背景技術の説明、明細書または図面の残りの部分を解釈的に参照することなく、または他に限定的に参照することなく）言葉で文字どおり表現される添付特許請求の範囲によって限定されるだけである。
【０００７】
概要
本発明はマスキング方法を包含する。１つの実施において、ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むマスキング材料が、半導体基板上に形成されているフィーチャー（feature）を覆って形成される。マスキング材料は少なくとも約０．５原子パーセントのホウ素を含む。マスキング材料は実質上異方的にエッチングされ、ここでそのエッチングは、ホウ素ドープアモルファスカーボンを含む異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサをフィーチャーのサイドウォール上に形成するのに有効である。次に、スペーサに最も近い基板が、ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして使用しながら加工される。スペーサに最も近い基板を加工した後、ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサが基板からエッチングされる。
【０００８】
他の面および実施も考えられる。
以下においては本発明の好ましい態様が次の添付図面を参照して説明される。
好ましい態様の詳細な説明
初めに、本発明による典型的なマスキング方法が図１−８を参照して説明される。初めに図１を参照すると、半導体基板の断片が参照数字１０で一般的に示される。この明細書の文脈において、用語「半導体（semiconductor）基板」または「半導性（semiconductive）基板」は、限定されるものではないが（単独または上に他の材料を含む集成材のいずれかでの）半導性ウェーハのようなバルク半導性材料、および（単独または他の材料を含む集成材のいずれかでの）半導性材料層を含めて半導性材料を含むいかなる構造体（construction）をも意味すると定義される。用語「基板」は、限定されるものではないが上記の半導性基板を含めていかなる支持構造物（structure）をも指す。また、この明細書の文脈において、用語「層」は、特に指摘されなければ、単独または複数の層の両者を包含する。
【０００９】
描画例において、基板１０はバルク単結晶シリコン基板１２を含む。その基板の上に幾つかのフィーチャー１４が形成される。確認可能ないかなる構造的フィーチャーも、それが現に存在しようと、これから開発されてこようと、企図される。例としてだけであるが、パターン形成されたフォトレジスト層、部分的なまたは完全な電界効果トランジスタゲートまたは他の回路構造、基坂内のエッチ領域等々が例として挙げられる。例としてだけであるが、図１のフィーチャー１４は、基板１２の上に形成されている、ある形態の、パターン形成された材料として描かれている。このようなフィーチャーは、図示される態様では、向きが基板１２に対して実質的に垂直であるサイドウォール１６を有する。ホウ素ドープアモルファスカーボンを含む、同アモルファスカーボンより本質的に成る、または同アモルファスカーボンより成るマスキング材料１８がフィーチャー１４を覆って形成される。このようなマスキング材料は少なくとも約０．５原子パーセントのホウ素を含む。典型的な好ましい態様は、ホウ素を約１．０〜約１６原子パーセントの濃度で含む。これに代わる例は、例としてだけであるが、１．０原子パーセントから５．０原子パーセントまでのホウ素；５．０原子パーセント超から１０．０原子パーセントまでのホウ素；１０．０原子パーセント超から１５．０原子パーセントまでのホウ素；１５．０原子パーセント超から２０．０原子パーセントまでのホウ素；および２０．０原子パーセント超から７５．０原子パーセントまでのホウ素を含む。
【００１０】
１つの典型的な態様において、フィーチャーはホウ素でドープされていないアモルファスカーボンを含んでいてもよいだろう。この明細書の文脈では、「ホウ素でドープされていない」とは、どんな検出可能レベルのホウ素も有していないことを意味するものとする。フィーチャー１４の少なくとも最も外側の部分がホウ素でドープされていないアモルファスカーボンであるとすれば、マスキング材料１８はその上に形成される（アモルファスカーボン材料と接触していることを意味する）。
【００１１】
ホウ素ドープアモルファスカーボン材料１８を形成する１つの好ましい例は、化学蒸着（ＣＶＤ）によるものであるが、そのＣＶＤはプラズマ増速されてもよいし、或いは増速されなくてもよい。さらに、そのホウ素ドーピングは化学蒸着中に行われてもよいし、或いは化学蒸着後に行われてもよい。１つの典型的な好ましい態様において、化学蒸着処理は、C2H6、C2H4、C2H2、C3H6およびC3H8の少なくとも１種を用いる。さらに、１つの好ましい態様において、化学蒸着処理はB2H6、B4H10およびBH3COの少なくとも１種を用いるもので、それによって蒸着されたままの、現場ホウ素ドープされるべきアモルファスカーボンが形成されるだろう。
【００１２】
例としてだけであるが、典型的な化学蒸着ツールに、カリフォルニア州、Santa ClaraのApplied Materials社から入手できるApplied Materials Centura ProcessorおよびProducer Processorがある。さらに、そして例としてだけであるが、下記は、このようなプロセッサを利用して材料１８を化学蒸着する典型的な好ましい方法を与える。１つの典型的なプロセスガスは３００〜９００sccmの典型的流量のC3H6であり、６００sccmが特定の例である。B2H6は、C3H6と共に、この他方のガスの流量に依存して、かつ形成されるホウ素ドープアモルファスカーボン層中における所望ホウ素濃度に依存して１００〜２０００sccmの典型的流量で流すことができる典型的なホウ素源ガスである。追加の典型的なキャリアーガスまたは他の反応性若しくは非反応性ガス、例えば０〜５００sccmのＨｅおよび／またはＨ２を用いてもよいだろう。典型的な好ましい基板温度は４００〜６５０℃であり、この場合典型的な好ましい圧力範囲は３〜７トルである。ウェーハ表面からガス放出シャワーヘッドまでの典型的な好ましい間隔は１９０〜２４０ミルである。（上記のもののような）容量的に連結された単一電極プラズマ蒸着ツールにおける典型的な好ましい印加電力範囲は、２００ｍｍのウェーハについて１００〜８００ワットである。さらに、例としてだけであるが、典型的な非プラズマ増速ＣＶＤパラメーターに、約５００〜８００℃の温度、５０〜２００ミリトルの圧力、５０〜１０００sccmのC3H6流量、１００〜２０００sccmのB2H6流量、並びに何らかのＨｅおよび／またはＨ２の使用および不使用がある。
【００１３】
蒸着中のホウ素ドーピングの量は、フィーチャーの段差を覆う材料１８の堆積の等角性度（degree of conformality）に影響を及ぼすように決められてきた。一般的にいえば、ホウ素濃度が高ければ高いほど段差被覆性は良い。例えば、上記のパラメーター範囲内で、０．４のB2H6対 C3H6の容積流量比率は水平表面と比較して約２６％の垂直段差上被覆率を与えたが、一方２．１のB2H6対 C3H6の流量比率は水平表面に比較して６４％の垂直段差上被覆率を与えた。上記の０．４という比率はホウ素約３．０％の材料１８中原子ホウ素濃度を与え、一方上記の２．１という流量比率は約１６％のホウ素を与えた。電極上のＲＦ電力は等角性に対して影響を特に及ぼさないように決められた。１つの典型的な縮小−対−プラクティスの例（reduction to practice example）では、シャワーヘッド／ウェーハ表面間隔２１５ミル、電力２５０ワットおよびB2H6１２５０sccmの前駆体流量、C3H6６５０sccm、基板温度５５℃およびチャンバー圧力５トルにより、水平表面に比較して約７４％の垂直段差上被覆率が達成された。高等角性度は用途に応じて望ましいこともあるし、望ましくないこともある。
【００１４】
図２を参照すると、マスキング材料１８は実質上異方的にエッチングされており、ここでそのエッチングはホウ素ドープアモルファスカーボンを含む異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサ２０をフィーチャー１４のサイドウォール１６上に形成するのに有効である。例としてだけであるが、このような材料を異方的にエッチングする典型的な方法は、５〜２０sccmのＣＦ４および／または他のフルオリド含有ガス、２０〜６０sccmのＳＯ２、および５０〜１２０sccmのＯ２の組み合わせを用いることを含む。典型的な基板温度は５〜７５℃であり、チャンバー圧力は５〜１５ミリトルであり、そして２００ｍｍのウェーハ直径につきソースプラズマ電力は１５０〜２５０ワットであり、またバイアス電力は３０〜１００ワットである。
【００１５】
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサは、次に、そのスペーサに最も近い基板を加工している間マスクとして利用される。例としてだけであるが、ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いる基板のそのような加工は、基板にイオン注入すること、基板をエッチングすること、および基板上に堆積させることの任意の１つまたはそれらの組み合わせを含むことができるだろう。例えば、図３は、拡散領域２２を形成するイオン注入の形式での典型的な加工を描く。図４は、基板に対してくぼみまたはトレンチ部２４を形成するエッチングの形式での典型的な加工を描く。図５は、例として、層２６が基板１２を覆って堆積され、その場合ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサ２０がそのスペーサ２０によってカバーされている基板材料１２を直に覆う層２６の堆積に対するマスクとして役立つ堆積法を描く。例としてだけであるが、図６は、基板材料１２を覆って／基板材料１２から層２８を形成し、その場合ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサ２０が下にある基板材料１２を加工処理からマスクするある種形式の選択的堆積／加工を描く。例としてだけであるが、このような加工は、現に存在しようと、或いはこれから開発されるものであろうとシリコンエピタキシャル成長および／または熱加工および／または他の選択的堆積／形成法を構成してもよいだろう。
【００１６】
基板のこのような加工の後に、ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサは基板からエッチングされる。図７は、図３によって描かれた加工に続く典型的なそのような加工を描く。ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをエッチングする１つの最も好ましい方法は、Ｏ２を含むプラズマを使用するものである。例としてだけであるが、典型的な好ましい方法は、３００〜６５０℃の基板温度、４００〜８００ミルの基板対シャワーヘッド間隔、４〜９トルの圧力、１０００〜２５００sccmのＯ２ガス流量、および２００〜１０００ワットのプラズマ電力範囲を有するＯ２アッシングプラズマチャンバーを利用する。このような条件下での加工は、約７５秒で０．５〜１．０％のホウ素を構成するホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサの厚さ１５００オングストロームの膜の本質的に等方性のエッチをもたらすことが可能である。
【００１７】
上記の加工に関連して、ホウ素ドーピング濃度は、段差被覆性と等方性のＯ２だけのプラズマエッチングの容易さとの間にある１つの相対関係を与えることが発見された。より高いホウ素濃度はより良好な段差被覆性をもたらすが、ホウ素濃度が高ければ高いほどそのような材料をＯ２だけのプラズマで基板からエッチすることはますます困難になる。ホウ素ドーピングが１０原子パーセントを超えるにつれて、Ｏ２だけのプラズマによる上記条件下におけるエッチングは許容できないほど低く／遅くなると考えられるだろう。例としてだけであるが、ＣＦ４を含むエッチングガスは、ホウ素ドーピングの量とは無関係にアモルファスカーボンを含むスペーサをエッチする。
【００１８】
犠牲スペーサを基板からエッチングする際にＯ２を含むプラズマを使用できる能力は、そのようなエッチングは二酸化ケイ素、窒化ケイ素、単結晶シリコンおよび多結晶シリコンのどれに対しても実質的に選択性の上記条件下で行うことができるので、特定の利点を提供することができる。比較できるエッチ速度でのこのような実質的選択性は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、単結晶シリコンおよび多結晶シリコンのいずれかに比較されるホウ素ドープアモルファスカーボンの比として少なくとも２：１である。従って、露出したそのような材料のどれかが、犠牲ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサの基板からのエッチング直前またはエッチング中に基板上に存在するならば、そのようなエッチングはそのような露出材料のどれに対しても有利に選択性となり得る。
【００１９】
図８を参照すると、但し１つの典型的実施においては、フィーチャー１４（図示されず）も基板からエッチングされている。このようなことは、勿論、ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサ２０を基板からエッチングする前または後に起こる。あるいはまた、形成される構造物、そしておそらくは形成されるフィーチャーのタイプに依存するが、フィーチャーは一時基板上に残ってもよいし、或いは仕上げ／最終回路部品構造体の一部を構成してもよいだろう。
【００２０】
例としてだけであるが、もう１つ別の典型的な加工が図９−１２を参照して説明されている。図９は半導性基板材料４２を含む基板断片４０を描く。一対のゲート構造体４４および４６が基板材料４２の上に形成される。例としてだけであるが、このようなゲート構造体は、ゲート酸化物層４８、導電性ポリシリコン層５０、高融点金属または高融点金属シリサイド層５２および絶縁性表面保護膜５４を含む。ゲート構造体４４および４６は、上に前記マスキング材料が形成され、続いて前記のように加工され得る一対の隣り合うフィーチャーと考えることができる。考えられる１つの典型的な面において、フィーチャー４４および４６は、ある最小開口寸法、例えば、フィーチャー４４および４６の最も近い壁の間の分離距離に相当する寸法“Ａ”を有するマスクを用いてフォトリソグラフィー加工することによって形成してもよいだろう。寸法“Ａ”は、例えばフォトリソグラフィー加工のアスペクトおよび／または収差に依存するが、図９に示される構造物間に得られる寸法“Ａ”よりもマスク／レチクルが僅かに小さくてもよいし、或いは僅かに大きくてもよいだろう。考えられる１つの実施において、そのような最小開口寸法（例えば、寸法“Ａ”）は、理想的には、マスキング方法および本明細書で説明されている諸方法の前後に半導体基板のどんなそして全てのフォトリソグラフィー加工で利用される最も小さい寸法である。例えば、フォトリソグラフィー加工によってフィーチャー４４と４６の間に達成される間隔は、基板を加工する時点で製造可能なプロセスにおいて技術的に達成できる最も小さい寸法であってもよい。典型的な拡散領域５８が基板４２に対して形成された。
【００２１】
図１０を参照すると、ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むマスキング材料が、図示されるフィーチャーおよび基板を覆って形成される。このような材料は、説明した第一態様のマスキング材料１８に関して前記したのと同じ属性のいずれも有していることが好ましい。
【００２２】
図１１を参照すると、マスキング材料６０が実質的に異方的にエッチングされ、ここでそのエッチングは複数対の離間した隣接する異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサ６２およびサイドウォールスペーサ６４を形成するのに有効である。隣接する異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサ６２は、結果として図９において寸法“Ａ”で示される最も小さい開口寸法よりも小さい最短距離“Ｂ”によって分離される。それらスペーサに最も近い基板の典型的な加工は、スペーサに最も近い所に領域６６を形成するために注入する形式で行われた。
【００２３】
図１２を参照すると、ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサ６２および６４は、例えば上記の加工を用いて基板からエッチングされた。
例としてだけであるが、もう１つ別の典型的な加工が図１３−１５を参照して説明されている。図１３は半導性基板材料７２を含む基板断片７０を描く。材料７２を覆って層７４、例えば二酸化ケイ素層が形成される。もう１つの層７６、例えばホウ素でドープされていないアモルファスカーボンが材料７４の上に受け入れられる。壁７８を有する開口７７が層７６を貫通して形成される。壁７８は、開口７７の少なくともある部分を画成する層７６の隣接するフィーチャーの一部と考えることができる。考えられる１つの典型的な面では、フィーチャー７８は、ある最小開口寸法、例えば開口７７を画成する最も近い壁の間の分離距離に相当する寸法“Ｃ”を有するマスクを使用してフォトリソグラフィー加工することによって形成してもよいだろう。前記の寸法“Ａ”に関してと同様に、寸法“Ｃ”は、例えばフォトリソグラフィー加工のアスペクトおよび／または収差に依存するが、図１３に示される構造物間に得られる寸法“Ｃ”よりもマスク／レチクルが僅かに小さくてもよいし、或いは僅かに大きくてもよいだろう。考えられる１つの実施において、そのような最小開口寸法（例えば、寸法“Ｃ”）は、理想的には、マスキング方法および本明細書で説明されている諸方法の前後に半導体基板のどんなそして全てのフォトリソグラフィー加工で利用される最も小さい開口寸法である。例えば、フォトリソグラフィー加工によってフィーチャー７８間に達成される間隔は、基板を加工する時点で製造可能なプロセスにおいて技術的に達成できる最も小さい寸法であってもよい。
【００２４】
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むマスキング材料８０が、図示されるフィーチャーおよび基板を覆って形成される。このような材料は、説明した第一態様のマスキング材料１８に関して前記したのと同じ属性のいずれも有していることが好ましい。
【００２５】
図１４を参照すると、マスキング材料８０が実質的に異方的にエッチングさており、ここでそのエッチングは複数対の離間した隣接する異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサ８２を形成するのに有効である。隣り合う異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサ８２は、結果として図１３において寸法“Ｃ”で示される最も小さい開口寸法よりも小さい最短距離“Ｄ”によって分離される。それらスペーサに最も近い基板の典型的な加工は、スペーサ８２に最も近い基板材料７２に対して開口８４を形成するために層７４をエッチングする形式で行われた。
図１５を参照すると、ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサ８２は、例えば上記の加工を用いて基板からエッチングされた。
【００２６】
発明者としてZhiping YinおよびGurtej Sandhuを挙げる、“Boron-Doped Amorphous Carbon Film For Use As A Hard Etch Mask During The Formation Of A Semiconductor Device”と題される、２００３年６月１７日に出願された米国特許出願第１０／４６３，１８５号が参照することによりここに含められる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の１つの面による加工工程における半導体ウェーハ断片の概略断面図である。
【図２】図１で描かれている工程に続く加工工程における図１のウェーハ断片の図である。
【図３】図２で描かれている工程に続く加工工程における図２のウェーハ断片の図である。
【図４】図３で描かれているものの代替物／付加物である。
【図５】図３で描かれているもののもう１つの代替物／付加物である。
【図６】図３で描かれているもののなおももう１つの代替物／付加物である。
【図７】図３で描かれている工程に続く加工工程における図３のウェーハ断片の図である。
【図８】図７で描かれている工程に続く加工工程における図７のウェーハ断片の図である。
【図９】本発明の１つの面による加工工程におけるもう１つの半導体ウェーハ断片の概略断面図である。
【図１０】図９で描かれている工程に続く加工工程における図９のウェーハ断片の図である。
【図１１】図１０で描かれている工程に続く加工工程における図１０のウェーハ断片の図である。
【図１２】図１１で描かれている工程に続く加工工程における図１１のウェーハ断片の図である。
【図１３】本発明の１つの面による加工工程におけるさらにもう１つの半導体ウェーハ断片の概略断面図である。
【図１４】図１３で描かれている工程に続く加工工程における図１３のウェーハ断片の図である。
【図１５】図１４で描かれている工程に続く加工工程における図１４のウェーハ断片の図である。
【図１】
2007507091.tif 000003
【図２】
2007507091.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007507091.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年4月12日(2006.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスキング方法であって：
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むマスキング材料を半導体基板上に形成されたフィーチャーを覆って形成し、ここで上記マスキング材料は少なくとも約０．５原子パーセントのホウ素を含み；
上記マスキング材料を実質的に異方的にエッチングし、ここでそのエッチングは上記ホウ素ドープアモルファスカーボンを含む異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサを上記フィーチャーのサイドウォール上に形成するのに有効であり；
上記のホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサを上記スペーサに最も近い基板を加工している間マスクとして使用し；そして
基板の該加工後に、上記のホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをその基板からエッチングする
工程を含む上記の方法。
【請求項２】
上にマスキング材料が形成されているフィーチャーが、ホウ素でドープされていないアモルファスカーボンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
マスキング材料がホウ素でドープされていないアモルファスカーボン上に形成される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
マスキング材料が一対の隣接するフィーチャーを覆って形成され、ここで実質的に異方的にエッチングする工程が一対の離間した隣接する異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサを形成するのに有効である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
マスキング材料がホウ素ドープアモルファスカーボンより本質的に成る、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
マスキング材料がホウ素ドープアモルファスカーボンより成る請求項１に記載の方法。
【請求項７】
マスキング材料の形成工程がＣＶＤを含み、ホウ素ドーピングがＣＶＤ中に起こる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
マスキング材料の形成工程がＣＶＤを含み、ホウ素ドーピングがＣＶＤ後に起こる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
マスキング材料の形成工程がC2H6、C2H4、C2H2、C3H6およびC3H8の少なくとも１種を用い；かつB2H6、B4H10およびBH3COの少なくとも１種を用いるＣＶＤを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
マスキング材料が１．０〜５．０原子パーセントのホウ素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
マスキング材料が５．０原子パーセント超から１０．０原子パーセントまでのホウ素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
マスキング材料が１０．０原子パーセント超から１５．０原子パーセントまでのホウ素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
マスキング材料が１５．０原子パーセント超から２０．０原子パーセントまでのホウ素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
マスキング材料が２０．０原子パーセント超から７５．０原子パーセントまでのホウ素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いて基板を加工する工程が、基板をエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いて基板を加工する工程が、基板にイオン注入することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いて基板を加工する工程が、基板上への堆積を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
基板の加工後にその基板からフィーチャーをエッチングすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサが基板からエッチングされた後、フィーチャーが基板からエッチングされる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
マスキング方法であって：
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むマスキング材料を半導体基板上に形成されたフィーチャーを覆って化学蒸着し、ここで上記マスキング材料は約１．０〜約２０原子パーセントのホウ素を含み；
上記マスキング材料を実質的に異方的にエッチングし、ここでそのエッチングは上記ホウ素ドープアモルファスカーボンを含む異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサを上記フィーチャーのサイドウォール上に形成するのに有効であり；
上記のホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサを上記スペーサに最も近い基板を加工している間マスクとして使用し；そして
基板の該加工後に、上記のホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサを、その基板から、露出した二酸化ケイ素、窒化ケイ素およびケイ素の少なくとも１種に対して実質的に選択性のＯ２を含むプラズマを用いてエッチングする
工程を含む上記の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
発明者としてZhiping YinおよびGurtej Sandhuを挙げる、“Boron-Doped Amorphous Carbon Film For Use As A Hard Etch Mask During The Formation Of A Semiconductor Device”と題される、２００３年６月１７日に出願された米国特許出願第１０／４６３，１８５号が参照することによりここに含められる。
本発明は以下の態様を含む。
［１］  マスキング方法であって：
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むマスキング材料を半導体基板上に形成されたフィーチャーを覆って形成し、ここで上記マスキング材料は少なくとも約０．５原子パーセントのホウ素を含み；
上記マスキング材料を実質的に異方的にエッチングし、ここでそのエッチングは上記ホウ素ドープアモルファスカーボンを含む異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサを上記フィーチャーのサイドウォール上に形成するのに有効であり；
上記のホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサを上記スペーサに最も近い基板を加工している間マスクとして使用し；そして
基板の該加工後に、上記のホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをその基板からエッチングする
工程を含む上記の方法。
［２］  上にマスキング材料が形成されているフィーチャーが、ホウ素でドープされていないアモルファスカーボンを含む、［１］に記載の方法。
［３］  マスキング材料がホウ素でドープされていないアモルファスカーボン上に形成される、［２］に記載の方法。
［４］  マスキング材料が一対の隣接するフィーチャーを覆って形成され、ここで実質的に異方的にエッチングする工程が一対の離間した隣接する異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサを形成するのに有効である、［１］に記載の方法。
［５］  隣接するフィーチャーが最小開口寸法を有するマスクを使用してフォトリソグラフィー加工することによって形成され；ここで該最小開口寸法は該マスキング方法の前後に半導体基板のどんなおよび全てのフォトリソグラフィー加工において利用される最も小さい開口寸法であり；そして
隣接する異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサは、上記の最も小さい開口寸法よりも小さい最短距離によって分離されている、
［４］に記載の方法。
［６］  マスキング材料がホウ素ドープアモルファスカーボンより本質的に成る、［１］に記載の方法。
［７］  マスキング材料がホウ素ドープアモルファスカーボンより成る［１］に記載の方法。
［８］  マスキング材料の形成工程がＣＶＤを含む、［１］に記載の方法。
［９］  ＣＶＤがプラズマ増速される、［８］に記載の方法。
［１０］  ＣＶＤがプラズマ増速されない、［８］に記載の方法。
［１１］  ホウ素ドーピングがＣＶＤ中に起こる、［８］に記載の方法。
［１２］  ホウ素ドーピングがＣＶＤ後に起こる、［８］に記載の方法。
［１３］  マスキング材料の形成工程がC2H6、C2H4、C2H2、C3H6およびC3H8の少なくとも１種を用い；かつB2H6、B4H10およびBH3COの少なくとも１種を用いるＣＶＤを含む、［１］に記載の方法。
［１４］  ＣＶＤがプラズマ増速される、［１３］に記載の方法。
［１５］  ＣＶＤがプラズマ増速されない、［１３］に記載の方法。
［１６］  フィーチャーのサイドウォールが基板に対して実質的に垂直である、［１］に記載の方法。
［１７］  マスキング材料が１．０〜５．０原子パーセントのホウ素を含む、［１］に記載の方法。
［１８］  マスキング材料が５．０原子パーセント超から１０．０原子パーセントまでのホウ素を含む、［１］に記載の方法。
［１９］  マスキング材料が１０．０原子パーセント超から１５．０原子パーセントまでのホウ素を含む、［１］に記載の方法。
［２０］  マスキング材料が１５．０原子パーセント超から２０．０原子パーセントまでのホウ素を含む、［１］に記載の方法。
［２１］  マスキング材料が２０．０原子パーセント超から７５．０原子パーセントまでのホウ素を含む、［１］に記載の方法。
［２２］  ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いて基板を加工する工程が、基板をエッチングすることを含む、［１］に記載の方法。
［２３］  ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いて基板を加工する工程が、基板にイオン注入することを含む、［１］に記載の方法。
［２４］  ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いて基板を加工する工程が、基板上への堆積を含む、［１］に記載の方法。
［２５］  エッチングがＯ２を含むプラズマによる、［１］に記載の方法。
［２６］  基板の加工後にその基板からフィーチャーをエッチングすることをさらに含む、［１］に記載の方法。
［２７］  ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサが基板からエッチングされた後、フィーチャーが基板からエッチングされる、［２６］に記載の方法。
［２８］  マスキング方法であって：
ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むマスキング材料を半導体基板上に形成されたフィーチャーを覆って化学蒸着し、ここで上記マスキング材料は約１．０〜約２０原子パーセントのホウ素を含み；
上記マスキング材料を実質的に異方的にエッチングし、ここでそのエッチングは上記ホウ素ドープアモルファスカーボンを含む異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサを上記フィーチャーのサイドウォール上に形成するのに有効であり；
上記のホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサを上記スペーサに最も近い基板を加工している間マスクとして使用し；そして
基板の該加工後に、上記のホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサを、その基板から、露出した二酸化ケイ素、窒化ケイ素およびケイ素の少なくとも１種に対して実質的に選択性のＯ２を含むプラズマを用いてエッチングする
工程を含む上記の方法。
［２９］  上にマスキング材料が形成されているフィーチャーが、ホウ素でドープされていないアモルファスカーボンを含む、［２８］に記載の方法。
［３０］  マスキング材料がホウ素でドープされていないアモルファスカーボン上に形成される、［２９］に記載の方法。
［３１］  マスキング材料が一対の隣接するフィーチャーを覆って形成され、ここで実質的に異方的にエッチングする工程が、一対の離間した隣接する異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサを形成するのに有効である、［２８］に記載の方法。
［３２］  隣接するフィーチャーが最小開口寸法を有するマスクを使用してフォトリソグラフィー加工することによって形成され；ここで該最小開口寸法はマスキング方法の前後に半導体基板のどんなおよび全てのフォトリソグラフィー加工において利用される最も小さい開口寸法であり；そして
隣接する異方的にエッチングされたサイドウォールスペーサは、上記の最も小さい開口寸法よりも小さい最短距離によって分離されている
［３１］に記載の方法。
［３３］  マスキング材料がホウ素ドープアモルファスカーボンより本質的に成る、［２８］に記載の方法。
［３４］  ＣＶＤがプラズマ増速される、［２８］に記載の方法。
［３５］  ＣＶＤがプラズマ増速されない、［２８］に記載の方法。
［３６］  ホウ素ドーピングがＣＶＤ中に起こる、［２８］に記載の方法。
［３７］  ホウ素ドーピングがＣＶＤ後に起こる、［２８］に記載の方法。
［３８］  化学蒸着工程がC2H6、C2H4、C2H2、C3H6およびC3H8の少なくとも１種を用い；かつB2H6、B4H10およびBH3COの少なくとも１種を用いる、［２８］に記載の方法。
［３９］  フィーチャーのサイドウォールが基板に対して実質的に垂直である、［２８］に記載の方法。
［４０］  ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いて基板を加工する工程が、基板をエッチングすることを含む、［２８］に記載の方法。
［４１］  ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いて基板を加工する工程が、基板中にイオン注入することを含む、［２８］に記載の方法。
［４２］  ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサをマスクとして用いて基板を加工する工程が、基板上への堆積を含む、［２８］に記載の方法。
［４３］  基板の加工後にその基板からフィーチャーをエッチングすることをさらに含む、［２８］に記載の方法。
［４４］  ホウ素ドープアモルファスカーボンを含むスペーサが基板からエッチングされた後、フィーチャーが基板からエッチングされる、［４３］に記載の方法。
【国際調査報告】
2007507091.tif 000018
2007507091.tif 000019
2007507091.tif 000020