(57)【要約】  本開示の実施形態は、ゼロパターンローディング特性で誘電体層を堆積する方法に関する。一実施形態では、当該方法は、処理チャンバ内にプラズマの存在がない状態で、パターニングされた領域及びブランケット領域を有する基板を少なくとも堆積前駆体及び調節ガスに同時に曝露することにより、基板上に共形誘電体層を堆積することを含み、堆積前駆体が反応して、化学反応副生成物が形成され、化学反応副生成物は、調節ガスと同一であり、堆積前駆体及び調節ガスは、パターニングされた領域及びブランケット領域において堆積反応が生じるのに必要な量より多い量で供給される。【選択図】図１
2021532591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するための方法であって、
処理チャンバ内にプラズマの存在がない状態で、パターニングされた領域及びブランケット領域を有する前記基板を少なくとも堆積前駆体及び調節ガスに同時に曝露することにより、前記基板上に共形誘電体層を堆積することを含み、
前記堆積前駆体が反応して、化学反応副生成物が形成され、前記化学反応副生成物が、前記調節ガスと同一であり、前記堆積前駆体及び前記調節ガスが、前記パターニングされた領域及び前記ブランケット領域において堆積反応が生じるのに必要な量より多い量で供給される、方法。
【請求項２】
堆積前駆体が、ケイ素を含み、前記調節ガス及び前記堆積前駆体が、約１：２から約１：６の体積流量比（調節ガス：堆積前駆体）で供給される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記誘電体層の堆積が、前記基板をｎ型又はｐ型ドーパントガスに曝露することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
堆積前駆体が、ケイ素を含み、前記調節ガス及び前記堆積前駆体が、前記パターニングされた領域及び前記ブランケット領域において消費され得る前記調節ガス及び前記堆積前駆体の量より少なくとも２０％多い量で供給される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記基板の水平面から前記共形誘電体層を選択的に除去して、前記水平面から延在する複数のフィーチャの垂直面に側壁スペーサを形成することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記堆積前駆体が、炭素含有前駆体を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記炭素含有前駆体が、炭化水素化合物を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
基板を処理する方法であって、
処理チャンバの中に堆積前駆体及び調節ガスを共流させることであって、前記調節ガスが、前記堆積前駆体の反応副生成物を含む、堆積前駆体及び調節ガスを共流させることと、
前記基板の表面を前記堆積前駆体及び前記調節ガスに曝露させることと、
前記堆積前駆体及び前記調節ガスのプラズマを点火せずに、材料層を前記基板上に堆積させること
を含む方法。
【請求項９】
前記調節ガス及び前記堆積前駆体が、前記基板の前記表面において消費され得る前記調節ガス及び前記堆積前駆体の量より少なくとも２０％多い量で供給される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記堆積前駆体が、ケイ素を含み、前記調節ガスが、水素ガスを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板が、ブランケット領域、及び前記ブランケット領域に近接して配置されたパターニングされた領域を含み、
前記パターニングされた領域において堆積される前記材料層の厚さと前記ブランケット領域において堆積される前記材料層の厚さとの違いが２％未満である、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記材料層が、ケイ素含有誘電体材料を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板の水平面から前記材料層を選択的に除去して、前記水平面から延在する複数のフィーチャの垂直面に側壁スペーサを形成することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
基板を処理するための方法であって、
処理チャンバ内にプラズマの存在がない状態で、パターニングされた領域及びブランケット領域を有する基板を少なくとも堆積前駆体及び調節ガスに同時に曝露することにより、前記基板上に共形ケイ素含有誘電体層を堆積することを含み、
前記堆積前駆体ガスが反応して、化学反応副生成物が形成され、
前記化学反応副生成物が、前記調節ガスと同一であり、
前記堆積前駆体及び前記調節ガスが、前記パターニングされた領域及び前記ブランケット領域の表面において消費され得る量より少なくとも２０％多い量で供給され、
前記パターニングされた領域において堆積される前記ケイ素含有誘電体層の厚さと前記ブランケット領域において堆積される前記ケイ素含有誘電体層の厚さとの違いが２％未満である、方法。
【請求項１５】
前記調節ガスが、水素ガス（Ｈ２）を含み、前記ケイ素含有誘電体層が、酸化ケイ素を含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本開示の実施形態は、概して、半導体処理のための方法に関する。具体的には、本開示の実施形態は、共形誘電体膜の堆積のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］誘電体層は、最新の半導体デバイスの製造においてバリア層又はスペーサのような用途で使用されてきた。原子層堆積（ＡＬＤ）又は化学気相堆積（ＣＶＤ）などの堆積プロセスを用いて、誘電体層をパターニングされた基板においてフィーチャ（例えば、トレンチ又はビア）の上に堆積することができる。次いで、誘電体層が異方的にエッチングされて、フィーチャの両側にスペーサが形成される。ＡＬＤプロセスを使用してスペーサを堆積する方法は、ＡＬＤプロセスの自己制限的な性質により、フィーチャの上に共形層を設けることができるが、熱ＣＶＤプロセスによる反応機構に起因して、熱ＣＶＤプロセスを使用して、共形性の高い誘電体層をゼロパターンローディングでパターニングされた基板及びブランケット基板にわたって形成することが困難であった。
【０００３】
［０００３］したがって、当該技術分野では、パターンローディングを低減した高アスペクト比のトレンチにおいて誘電体層を堆積するための改良された熱ＣＶＤ法を提供することが必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
［０００４］本開示の実施形態は、概して、パターンローディング特性が低減した（例えば、ゼロ）状態で誘電体層を堆積する方法に関する。一実施形態では、当該方法は、処理チャンバ内にプラズマの存在がない状態で、パターニングされた領域及びブランケット領域を有する基板を少なくとも堆積前駆体及び調節ガスに同時に曝露することにより、基板上に共形誘電体層を堆積することを含み、堆積前駆体が反応して、化学反応副生成物が形成され、化学反応副生成物は、調節ガスと同一であり、堆積前駆体及び調節ガスは、パターニングされた領域及びブランケット領域において堆積反応が生じるのに必要な量より多い量で供給される。
【０００５】
［０００５］上記で簡潔に要約され、以下でより詳細に説明される本開示の実施形態は、添付の図面に示した本開示の例示的な実施形態を参照することにより、理解することができる。しかし、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得ることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本開示の一実施形態に係る例示的な自己整合ダブルパターニング（ＳＡＤＰ）プロセスに関連するプロセスのフロー図を示す。
【図２Ａ−Ｅ】図１に示すプロセスによって形成された構造の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
［０００８」理解を容易にするために、可能な場合には、図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。図は縮尺どおりには描かれておらず、明確性のために簡略化されていることがある。ある実施形態の要素及び特徴は、さらなる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれ得ることが想定される。
【０００８】
［０００９］本開示の実施形態は、ゼロパターンローディング特性で誘電体層を堆積する方法を提供する。これらの方法は、堆積前駆体及び調節ガスからの誘電体層の熱気相堆積（ＣＶＤ）を使用する。堆積プロセスは、パターニングされた領域及びブランケット領域を有する基板を堆積前駆体及び調節ガスに曝露することを含み得る。この堆積前駆体及び調節ガスは、低温において、増加した分圧及びガス速度で供給される。これらのプロセス条件は、基板の表面全体にわたって誘電体層が同一の堆積／反応速度で堆積されることを可能にする。堆積／反応速度は、パターニングされた領域とブランケット領域との両方で同じであるため、これらの領域間の膜厚の変動は、ゼロであるか、又は最小値まで減少する。その結果、共形誘電体層が、ゼロパターンローディングでパターニングされた領域及びブランケット領域の上に形成され得る。
【０００９】
［００１０］本開示の実施形態を実施するために使用できる例示的なチャンバには、カリフォルニア州サンタクララ所在のＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃ．から市販されているＰＲＯＤＵＣＥＲ（商標）ＣＶＤチャンバ、ＰＲＯＤＵＣＥＲ  ＳＡＣＶＤ（商標）チャンバ、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＸＰ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ（商標）  ＣＶＤチャンバ、ＤＸＺ（登録商標）処理チャンバ、又はＰＲＯＤＵＣＥＲ  ＨＡＲＰ（商標）チャンバが含まれ得る。ＣＶＤプロセスを実施可能な他のツールも、本明細書に記載された実施形態から恩恵を受けるよう適合され得る。このプロセスのチャンバは、個別に構成されてもよいが、一体化されたツールの一部であってもよい。このプロセスは、２００ｍｍ、３００ｍｍ、若しくは４５０ｍｍの基板、又は半導体処理に適した他の媒体などの任意の基板上で実行され得る。
【００１０】
［００１１］図１は、本開示の一実施形態に係る例示的な自己整合ダブルパターニング（ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅｄ  ｄｏｕｂｌｅ  ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ：ＳＡＤＰ）プロセスに関連するプロセス１００のフロー図である。図２Ａから図２Ｅは、図１に示されるプロセス１００によって形成される構造の断面図を示す。この自己整合ダブルパターニングプロセスは、例示のために選択されており、変形例も想定される。本開示の概念は、他の堆積プロセス又はパターニングスキーム（例えば、ＮＡＮＤフラッシュ用途、ＤＲＡＭ用途、又はＣＭＯＳ用途などの様々な半導体処理において必要とされる保護スペーサ又は保護犠牲層が使用され得る、自己整合トリプルパターニング（ＳＡＴＰ）プロセス、自己整合四重パターニング（ＳＡＱＰ）プロセス、ビア／ホール縮小プロセス、バック・エンド・オブ・ライン（ＢＥＯＬ））に等しく適用可能である。
【００１１】
［００１２］プロセス１００は、図２Ａに示すように、ブロック１０２で開始する。ブロック１０２では、基板２００上に犠牲構造層２２０を形成する。犠牲構造層２２０は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、又はポリシリコンなどのシリコンベースの材料であってもよい。犠牲構造層２２０に使用される材料の選択は、その上に形成されるレジスト層に対するエッチング／アッシング速度に応じて変化し得ると想定される。
【００１２】
［００１３］基板２００は単一体として示されているが、基板２００は、半導体デバイス（例えば、金属接点、トレンチ隔離部、ゲート、ビット線、又は任意の他の相互接続フィーチャ）の形成に使用される１つ又は複数の材料を含んでもよい。基板２００は、結晶シリコン、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、ストレイドシリコン、シリコンゲルマニウム、タングステン、窒化チタン、ドープされた又はドープされていないポリシリコン、ドープされた又はドープされていないシリコンウェハ、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、窒化ケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイア、低誘電率（ｌｏｗ  ｋ）誘電体、及びこれらの任意の組合せのうちの１つ又は複数を含む材料又は層スタックであってもよい。メモリの用途が望まれる場合、基板２００は、ケイ素基板材料、酸化物材料、及び窒化物材料を含んでもよく、間にポリシリコンが挟まれていても挟まれていなくてもよい。
【００１３】
［００１４］ブロック１０４では、レジスト層２３０（例えば、フォトレジスト材料）が、犠牲構造層２２０の上面２２３の一部の上に堆積され、図２Ａに示すように所望のピッチでパターニングされる。
【００１４】
［００１５］ブロック１０６では、レジスト層２３０をマスクとして使用して１つ又は複数の適切なフォトリソグラフィ及びエッチングプロセスが実行され、基板２００上に犠牲構造層２２０からパターニングされたフィーチャ２２１が形成される。パターニングされたフィーチャ２２１は、約１：１から約５０：１（例えば、約３：１から約１０：１）のアスペクト比を有し得る。本開示の「アスペクト比」という用語は、パターニングされたフィーチャの高さ寸法と幅寸法との比を指す。
【００１５】
［００１６］図２Ｂに示されるように、基板２００上のパターニングされたフィーチャ２２１は、パターニングされた領域２０１を設け、パターニングされたフィーチャ２２１を有さない開口領域は、ブランケット領域２０３を設ける。パターニングされたフィーチャ２２１は、例えば、ゲートスタック又は相互接続子（例えば、ビア又はトレンチ）を形成するために用いられ得る。パターニングされたフィーチャ２２１は、プレースホルダ、マンドレル、又はコアと呼ばれることがあり、使用されるフォトレジスト材料に基づいて、特定の線幅及び／又は間隔を有する。パターニングされたフィーチャ２２１の幅は、レジスト層２３０にトリミング処理を施すことによって調整することができる。パターンが犠牲構造層２２０に転写された後、適切なフォトレジスト剥離プロセスを使用して、任意の残留フォトレジスト及びハードマスク材料（使用される場合）が除去される。
【００１６】
［００１７］ブロック１０８では、図２Ｃに示されるように、誘電体層２４０が、パターニングされたフィーチャ２２１（パターニングされた領域２０１）及び基板２００の露出上面２２５（ブランケット領域２０３）の上に共形的に堆積される。誘電体層２４０は、後述する改良されたプロセス条件を用いて堆積された場合、基板２００の表面にわたって実質的にゼロパターンローディングで良好なステップカバレッジを達成するであろう。例えば、種々の表面間の膜厚の割合の特性差は、２％未満である。典型的には、熱ＣＶＤプロセスではパターンローディングが高い。堆積された層は、密集したパターニングされたフィーチャを有する領域よりもブランケット領域において厚さがあることが多い。これは、基板の露出表面領域の差異と、反応物の供給に関連する質量に支配された反応とに部分的に起因する。パターニングされた領域（例えば、パターニングされた領域２０１）は、誘電体層２４０が堆積された開口領域又はブランケット領域（例えば、ブランケット領域２０３）よりも大きな堆積表面を有する。
【００１７】
［００１８］場合によっては、パターニングされた領域２０１は、上から下へと見た平面図で測定したときに実質的に同じ寸法又は面積の領域について、ブランケット領域２０３よりも２、３、５、１０、又は２０以上の増倍率だけ大きい露出垂直表面積を有し得る。幾つかの実施形態では、パターニングされた領域２０１におけるフィーチャ２２１の密度は、ブランケット領域２０３におけるフィーチャ２２１の密度よりも２、３、５、１０、又は２０倍以上である。基板の露出表面領域の差によって、パターニングされた領域２０１とブランケット領域２０３との間で堆積速度が変動し得る。スペーサ用途では、フィーチャ臨界寸法（ＣＤ）がスペーサの厚さによって決定されるので、パターンローディングが種々の位置でＣＤの変動をもたらすであろう。本開示の改善されたプロセス条件により、誘電体層２４０を基板２００のパターニングされた領域２０１とブランケット領域２０３にわたって実質的に同じ堆積／反応速度で堆積することが可能になる。堆積／反応速度がパターニングされた領域とブランケット領域の両方で同じであるため、これらの領域間の膜厚の変動は、ゼロになるか、又は最小限に低減され得る。その結果、ゼロパターンローディングで共形誘電体層をパターニングされた領域２０１及びブランケット領域２０３の上に形成することができる。
【００１８】
［００１９］本開示から恩恵を受けることができる誘電体層２４０は、ケイ素含有誘電体材料（例えば、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、又は窒化ケイ素）を含む。誘電体層２４０は、膜特性を調整するために、炭素ドープや水素ドープであってもよく、且つ／又は他の化合物若しくは元素（ｎ型又はｐ型ドーパントなど）を含んでもよい。幾つかの実施形態では、誘電体層２４０は、炭素ベースの材料（例えば、アモルファスカーボン（ａ−Ｃ）層）であり得る。
【００１９】
［００２０］誘電体層２４０の堆積は、低温で基板を堆積前駆体に曝露することによって、プロセスチャンバ内で実行される。幾つかの実施形態では、誘電体層２４０の堆積中、誘電体層２４０の堆積プロセスにおける化学反応副生成物である調節ガスが、堆積前駆体と同時に（すなわち、同時流動モードで）流れる。堆積プロセス中、基板処理領域にはプラズマ励起は存在しない。堆積前駆体は、用途に応じて、任意の適切な前駆体のうちの１つ又は複数であり得る。ケイ素含有誘電体材料が所望される場合、堆積前駆体はケイ素含有前駆体を含んでもよい。プロセスチャンバは、ＣＶＤチャンバ又は任意の適切な熱プロセスチャンバであってもよい。
【００２０】
［００２１］適切なケイ素含有前駆体には、シラン、ハロゲン化シラン、有機シラン、及びそれらの任意の組み合わせが含まれ得る。シランには、シラン（ＳｉＨ４）、並びにジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）、及びテトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）などの実験式ＳｉｘＨ（２ｘ＋２）を有する高級シラン、又はポリクロロシランなどの他の高次シランが含まれ得る。他のケイ素含有前駆体（例えば、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、メチルジエトキシシラン（ＭＤＥＯＳ）、ビス（三級ブチルアミノ）シラン（ＢＴＢＡＳ）、トリジメチルアミノシラン（ＴｒｉＤＭＡＳ）、トリスジメチルアミンシラン（ＴｒｉｓＤＭＡＳ）、ジクロロシラン、トリクロロシラン、ジブロモシラン、四塩化ケイ素、四臭化ケイ素、又はこれらの組み合わせ）、又は酸素のケイ素原子に対する比が０から約６である有機ケイ素化合物も使用することができる。適切な有機ケイ素化合物は、シロキサン化合物、１つ又は複数のハロゲン部分（例えば、フッ化物、塩化物、臭化物、又はヨウ化物）を含むハロゲン化シロキサン化合物（例えば、テトラクロロシラン、ジクロロジエトキシシロキサン、クロロトリエトキシドシロキサン（ｃｈｌｏｒｏｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌｏｘａｎｅ）、ヘキサクロロジシロキサン、及び／又はオクタクロロトリシロキサン）、及びアミノシラン（例えば、トリシルアミン（ＴＳＡ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、シラトラン、テトラキス（ジメチルアミノ）シラン、ビス（ジエチルアミノ）シラン、トリス（ジメチル−アミノ）クロロシラン、及びメチルシラトラン）であってもよい。
【００２１】
［００２２］誘電体層２４０が炭素ベース材料である場合、堆積前駆体は、炭素含有前駆体（例えば、炭化水素化合物）であってもよい。炭化水素化合物は、炭化水素化合物のフッ素、酸素、ヒドロキシル基、及びホウ素を含む誘導体を含む、炭化水素化合物の部分的又は完全にドープされた誘導体であってもよい。適切な炭化水素化合物には、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）とその異性体イソブタン、ペンタン（Ｃ５Ｈ１２）とその異性体イソペンタンとネオペンタン、ヘキサン（Ｃ６Ｈ１４）とその異性体、２−メチルペンタン、３−メチルペンタン、２，３−ジメチルブタン、及び２，２ジメチルブタンなどのアルカン類の１つ又は複数の化合物が含まれ得る。さらなる適切な炭化水素には、アルケン類（例えば、エチレン、プロピレン、ブチレンとその異性体、ペンテンとその異性体）、ジエン類（例えば、ブタジエン、イソプレン、ペンタジエン、ヘキサジエン）が含まれ得、ハロゲン化されたアルケン類には、モノフルオロエチレン、ジフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、モノクロロエチレン、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレンなどが含まれる。さらに、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、プロピン（Ｃ３Ｈ４）、ブチン（Ｃ４Ｈ６）、ビニルアセチレン、及びこれらの誘導体などのアルキン類を炭素前駆体として使用することができる。さらに、環状炭化水素（例えば、ベンゼン、スチレン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、アセトフェノン、安息香酸メチル、酢酸フェニル、フェニルアセチレン（Ｃ８Ｈ６）、フェノール、クレゾール、フラン、アルファ−テルピネン、シメン、１，１，３，３−テトラメチルブチルベンゼン、ｔ−ブチルエーテル、ｔ−ブチルエチレン、メチル−メタクリレート、及びｔ−ブチルフルフリルエーテル）、式Ｃ３Ｈ２及びＣ５Ｈ４を有する化合物、ハロゲン化芳香族化合物（モノフルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、テトラフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼンを含む）などを使用してもよい。ハロゲン化炭化水素（例えば、四塩化炭素（ＣＣｌ４）、ジヨードメタン（ＣＨ２Ｉ２）、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、ブロモトリクロロメタン（ＢｒＣＣｌ３）、１，１−ジクロロエチレン、ブロモベンゼン、又はそれらの誘導体）も使用することができる。
【００２２】
［００２３］調節ガスは、上述したように、誘電体層２４０の堆積プロセスにおける化学反応副生成物である。したがって、調節ガスは、堆積プロセス及び堆積前駆体に使用される化学的性質に応じて選択される。調節ガスは、化学反応に関与してもしなくてもよい。堆積前駆体が、シランを使用するケイ素含有前駆体である場合、基板は、堆積前駆体及び調節ガスに曝露され、堆積前駆体が反応して化学反応副生成物を形成する。このような場合、化学反応副生成物は、調節ガスと同一である。例えば、ＳｉＨ４＋２Ｏ２→ＳｉＯ２＋２Ｈ２Ｏという例示的な反応では、生成物はＳｉＯ２及び水（Ｈ２Ｏ）であり、副生成物は水素ガス（Ｈ２）を含み得る。この場合、調節ガスは、水素ガスであり得る。当業者は、使用される用途及び堆積前駆体に基づいて、１つ又は複数の調節ガスを選択することができる。
【００２３】
［００２４］堆積前駆体においてケイ素含有前駆体が使用される一例では、ケイ素含有前駆体の流量が制御されて、プロセスチャンバ内にケイ素含有前駆体の分圧がもたらされる。プロセスチャンバ内の堆積前駆体の分圧は、基板の表面又はその近傍に存在する反応前駆体の濃度の指標である。３００ｍｍの基板が使用される実施形態では、ケイ素含有前駆体は、約１０ｓｃｃｍから約１００００ｓｃｃｍ（例えば、約２０ｓｃｃｍから約５０００ｓｃｃｍ、約５０ｓｃｃｍから約２０００ｓｃｃｍなど）の流量で供給され得る。流量は、ケイ素含有前駆体の分圧が約１０Ｔｏｒｒから約１００Ｔｏｒｒ（例えば、約４０Ｔｏｒｒから約８０Ｔｏｒｒ）の範囲に制御されるように調整され得る。ケイ素含有前駆体の分圧が、ガス分子の平均自由行程長に悪影響を及ぼさず、ひいてはパターニングされたフィーチャ２２１間のトレンチ内への前駆体の拡散率に影響を及ぼさない限り、ケイ素含有前駆体の分圧は、より高くてもよい（例えば、１００Ｔｏｒｒ以上）。
【００２４】
［００２５］同様に、調節ガスの流量を制御して、プロセスチャンバ内の調節ガスの分圧がもたらされる。調節ガスは、堆積前駆体とほぼ同じ流量で供給され得る。流量は、調節ガスの分圧が約１０Ｔｏｒｒから約１００Ｔｏｒｒ（例えば、約４０Ｔｏｒｒから約８０Ｔｏｒｒ）の範囲に制御されるように調整され得る。ケイ素含有前駆体及び調節ガスがプロセスチャンバ内に共に流される様々な実施形態では、調節ガス及びケイ素含有前駆体は、約１：２から約１：６（例えば、約１：４）の体積流量比（調節ガス：ケイ素含有前駆体）で供給され得る。
【００２５】
［００２６］幾つかの実施形態では、堆積プロセス中にキャリア／不活性ガスは使用されない。このような場合、チャンバ圧力は、ケイ素含有前駆体の分圧、又は堆積前駆体と調節ガスとの組み合わせの圧力と実質的に同一であり得る。いずれの場合も、前駆体／調節ガスの流量及び増加した分圧は、前駆体／ガスが、パターニングされたフィーチャ２２１間のトレンチの底部に拡散又は浸透することを可能にする。
【００２６】
［００２７］場合によっては、キャリアガスを使用して、ケイ素含有前駆体をプロセスチャンバに運ぶことができる。場合によっては、不活性ガスを使用して、プロセスチャンバを特定の圧力に維持するのを助けることができる。場合によっては、希釈ガスを使用して、誘電体層２４０の密度及び堆積速度を制御することができる。適切なキャリア／不活性／希釈ガスには、ヘリウム、アルゴン、水素、アンモニア、窒素、クリプトンやキセノンなどの希ガス、又はこれらの任意の組み合わせが含まれ得る。場合によっては、堆積プロセス中、ｐ型又はｎ型ドーパントガス（例えば、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、ホスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３））を使用してもよい。いずれの場合も、前駆体（例えば、堆積及び調節ガス）とキャリア／不活性／希釈又はドーパントガスのガスとの組み合わせを使用して、プロセスチャンバの全圧を約２０Ｔｏｒｒから約６００Ｔｏｒｒの範囲に設定することができる。
【００２７】
［００２８］堆積プロセス中、基板２００は、約５５０℃以下（例えば、約５００℃以下、約２５０℃から約４８０℃など）の温度に維持することができる。一実施例では、基板２００は、約３５０℃から約４５０℃の温度に維持される。基板２００は、シャワーヘッドフェースプレートから約５０ミルから約３００ミルの間隔で配置され得る。シャワーヘッドフェースプレートから前駆体及び／又はガスがプロセスチャンバに入る。前駆体／調節ガスを一定の流れに保つと、基板とシャワーヘッドフェースプレートとの間の間隔を制御してガス速度を増加させることができ、これにより、前駆体がパターニングされたフィーチャ２２１間のトレンチの底部へ拡散することが促進される。一実施形態では、前駆体／調節ガスが、約０．１リットル／分から１リットル／分の速度で流されるように、流量及び間隔を制御することができる。いずれの場合も、誘電体層２４０が約１Å／分から約６００Å／分（例えば、約２Å／分から約５０Å／分）の速度で堆積されるように、分圧、基板温度、及び流量パラメータを調節することができる。堆積された誘電体層２４０は、約５０Åから約６００Åの厚さを有し得る。
【００２８】
［００２９］本明細書に記載されたプロセス条件は、種々のサイズの基板を処理するために修正可能であることに留意されたい。上記のプロセス条件は、炭素含有前駆体などの他の堆積前駆体に適用可能であり、又は誘電体層２４０の材料に応じて修正してもよい。当業者は、流量及び／又は他のパラメータを修正して、所望の誘電体層を堆積させることができる。
【００２９】
［００３０］堆積前駆体及び調節ガスの分圧を増加させることにより、堆積プロセスを飽和状態で進行させることが可能になる。これは、堆積前駆体及び調節ガスが、堆積反応がパターニングされた領域２０１及びブランケット領域２０３で起きるのに必要な量よりも多い量で供給されることを意味する。一実施形態では、堆積前駆体及び調節ガスは、パターニングされた領域２０１及びブランケット領域２０３で消費され得る堆積前駆体及び調節ガスの量よりも少なくとも２０％以上（例えば、約５０％から約３００％）多い量で供給される。言い換えると、パターニングされた領域２０１及びブランケット領域２０３は、過剰な量の堆積前駆体及び調節ガスに曝露される。いかなる特定の理論によって制限されるわけではないが、堆積前駆体及び調節ガスの供給は、パターニングされた領域２０１及びブランケット領域２０３の両方における前駆体の消費よりもはるかに高いので、飽和状態は、パターニングされた領域２０１とブランケット領域２０３との間の厚さの変動の減少を結果的にもたらし得る。堆積前駆体のより高い濃度は、堆積速度の増加をもたらし、調節ガス（すなわち、堆積プロセスの化学反応副生成物）のより高い濃度は、所与の温度での堆積速度の減少をもたらし得るので、飽和状態は、パターニングされた領域２０１及びブランケット領域２０３にわたって堆積前駆体の濃度及び調節ガスの濃度を同じレベルに維持することを可能にする。したがって、パターニングされた領域２０１とブランケット領域２０３との間の堆積速度は、実質的に同一となり、それにより、熱ＣＶＤプロセスのための低減された又は実質的にゼロのパターンローディングが達成される。
【００３０】
［００３１］ブロック１１０では、ブロック１０８で上述した改善された堆積プロセスを使用して、誘電体層２４０が、パターニングされたフィーチャ２２１上に共形的に堆積された後、誘電体層２４０の一部が基板の水平面から選択的に除去される。例えば、誘電体層２４０は、異方性エッチング（垂直エッチング）されてもよく、それでパターニングされたフィーチャ２２１の側壁に誘電体層２４０が残る。特に、パターニングされたフィーチャ２２１の上面２２７上の誘電体層２４０、及び基板２００の露出された表面（例えば、ブランケット領域２０３）上の誘電体層２４０は、パターニングされたフィーチャ２２１の上面２２７及び基板の上面２２５を露出するために除去される。したがって、図２Ｄに示すように、残りの誘電体層２４０が側壁スペーサ２４１を形成し、パターニングされたフィーチャ２２１の側壁を保護する。誘電体層２４０の堆積プロセスが改善されたため、形成された側壁スペーサ２４１は、基板表面全体にわたって均一な厚さを有し、マルチパターニング用途のために一定のＣＤをもたらすことができる。
【００３１】
［００３２］ブロック１１２では、図２Ｅに示すように、プラズマエッチングプロセス又は他の適切な湿式剥離プロセスを使用して、パターニングされたフィーチャ２２１が除去され、側壁スペーサ２４１が残る。プラズマエッチングプロセスは、基板２００をフッ素ベースのエッチング化学物質から発生したプラズマに接触させ、パターニングされたフィーチャ２２１を除去することより実行することができる。エッチング／剥離プロセス中に側壁スペーサ２４１が損傷を受けないように、エッチング化学物質は選択的である。パターニングされたフィーチャ２２１が除去されると、側壁スペーサ２４１を、下層、層スタック、又は構造体をエッチングするためのハードマスクとして使用することができる。
【００３２】
［００３３］要約すると、本開示の実施形態は、低減された又はゼロのパターンローディング特性での誘電体層のためのＣＶＤ堆積プロセスを提供する。堆積プロセスは、パターニングされた領域及びブランケット領域を有する基板を堆積前駆体及び調節ガスに曝露することを含み得る。この堆積前駆体及び調節ガスは、低温において、増加した分圧で供給される。堆積プロセスは、飽和状態で実行され、過剰な量の堆積前駆体及び調節ガスを基板に供給する。これらのプロセス条件は、基板の表面全体にわたって誘電体層が同一の堆積／反応速度で堆積されることを可能にする。堆積／反応速度が、パターニングされた領域とブランケット領域との両方で同じであるので、これらの領域間の膜厚の変動は、ゼロであるか、又は最小限に抑えられる。その結果、共形誘電体層が、ゼロパターンローディングでパターニングされた領域及びブランケット領域の上に形成され得る。
【００３３】
［００３４］上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態が考案され得る。
【図１】
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【図２Ａ−Ｅ】
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【国際調査報告】
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