(57)【要約】  方法は、炭素系材料を含む犠牲マスクをデバイス構造上に形成することを含むことができる。この方法は、犠牲マスクの露出領域内にメモリ構造をエッチングすることと、犠牲マスク内にエッチング強化種を注入することと、３５０℃未満のエッチング温度で犠牲マスクを選択的に除去するウェットエッチングを実行することとを、さらに含むことができる。【選択図】図１
2021509775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素系材料を含む犠牲マスクをデバイス構造上に形成することと、
前記犠牲マスクの露出領域内にメモリ構造をエッチングすることと、
エッチング強化種を前記犠牲マスク内に注入することと、
３５０℃未満のエッチング温度で前記犠牲マスクを選択的に除去するウェットエッチングを実行することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記エッチング強化種が、水素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ウェットエッチングが、硫酸／過酸化水素混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記注入することが、４Ｅ１３／ｃｍ２と１Ｅ１５／ｃｍ２の間のドーズ量の水素イオンを注入することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記注入することが、複数の注入手順で前記ドーズ量の水素イオンを注入することを含み、第１の注入手順が、第１のイオンエネルギーを含み、第２の注入手順が、前記第１のイオンエネルギーよりも低い第２のイオンエネルギーを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記犠牲マスクが、１０００ｎｍ〜１５００ｎｍの初期厚さを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記エッチング温度が、２５０℃と３００℃の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記犠牲マスクが、炭素９０％／ホウ素１０％〜炭素３０％／ホウ素７０％のモル比を有する炭素／ホウ素混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記犠牲マスクが、水素をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記注入することが、水素イオンの少なくとも１回のドーズを、３０ｋｅＶと１７０ｋｅＶの間のイオンエネルギーで注入することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
炭素系材料を含む犠牲マスクをデバイス構造上に形成することと、
前記犠牲マスクの露出領域内にメモリ構造をエッチングすることと、
３５０℃以下の第１のエッチング温度で前記犠牲マスクの第１の部分を選択的に除去する第１のウェットエッチングであって、前記犠牲マスクの第２の部分が残る第１のウェットエッチングを、実行することと、
前記犠牲マスクの残った部分にエッチング強化種を注入することと、
３５０℃未満の第２のエッチング温度で前記犠牲マスクの前記残った部分を選択的に除去する第２のウェットエッチングを実行することと、
を含む方法。
【請求項１２】
前記第２の温度が、２５０℃と３００℃の間である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記犠牲マスクが、炭素９０％／ホウ素１０％〜炭素３０％／ホウ素７０％のモル比を有する炭素／ホウ素混合物を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記犠牲マスクの前記第１の部分が、前記犠牲マスクの初期厚さの４０％〜８０％を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
炭素系材料を含む犠牲マスクをデバイス構造上に形成することと、
前記犠牲マスクの露出領域内にメモリ構造をエッチングすることと、
エッチング強化種を前記犠牲マスク内に注入する注入手順であって、
第１のイオンエネルギーで第１の注入を実行することと、
前記第１のイオンエネルギーよりも大きい第２のイオンエネルギーで第２の注入を実行することと、
を含み、前記第１のイオンエネルギーおよび第２のイオンエネルギーが、３０ｋｅＶ〜１７０ｋｅＶの範囲である、注入手順を、実行することと、
３５０℃未満のエッチング温度で前記犠牲マスクを選択的に除去するウェットエッチングを実行することと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
［０００１］本出願は、「犠牲マスクの除去を改善するための技術」と題する、２０１８年４月６日に出願された米国特許出願１５／９４７２３４に基づく優先権を主張し、かつ「犠牲マスクの除去を改善するための技術」と題する、２０１８年１月８日に出願された米国仮特許出願６２／６１４９４３に基づく優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
［０００２］本実施形態は、デバイス処理に関し、より詳細には、デバイス処理中の犠牲マスクの除去に関する。
【背景技術】
【０００３】
［０００３］現在、半導体デバイス製造などのデバイス製造は、１つまたは複数の犠牲マスク層、すなわち、いわゆるハードマスクを含む犠牲マスクを使用することができる。ハードマスクなどのマスクの除去中に、デバイスの一部は、マスク除去に使用される強力なエッチャントに曝されることがある。一例として、３次元ＮＡＮＤメモリデバイス（３Ｄ  ＮＡＮＤ）の製造中に、メモリアレイは、ハードマスク材料を除去するために使用されるエッチャントに曝されることがある。エッチャントは、ターゲットレシピを使用して目標エッチング速度でハードマスクを除去するように設計することができるが、ターゲットレシピは、メモリアレイも損傷させ、その結果、歩留まりが低下する可能性がある。例えば、ターゲットレシピは、炭素系ハードマスクを除去するのに有効な高温エッチングを伴うことがある。エッチング温度を低下させることによって、エッチャントによるメモリの損傷を低減または防止することができるが、同時に、ハードマスクのエッチング速度もまた、目標エッチング速度を下回って低下する可能性がある。
【０００４】
［０００４］これらおよび他の考慮事項に関して、本開示が提供される。
【発明の概要】
【０００５】
［０００５］一実施形態では、方法は、炭素系材料を含む犠牲マスクをデバイス構造上に形成することと、犠牲マスクの露出領域内にメモリ構造をエッチングすることと、犠牲マスク内にエッチング強化種を注入することと、を含むことができる。この方法は、３５０℃未満のエッチング温度で犠牲マスクを選択的に除去するウェットエッチングを実行することを、さらに含むことができる。
【０００６】
［０００６］別の実施形態では、方法は、炭素系材料を含む犠牲マスクをデバイス構造上に形成することと、犠牲マスクの露出領域内にメモリ構造をエッチングすることと、を含むことができる。この方法は、３５０℃以下の第１のエッチング温度で犠牲マスクの第１の部分を選択的に除去する第１のウェットエッチングであって、犠牲マスクの第２の部分が残る第１のウェットエッチングを実行することを、さらに含むことができる。この方法はまた、犠牲マスクの残った部分にエッチング強化種を注入することと、３５０℃未満の第２のエッチング温度で犠牲マスクの残った部分を選択的に除去する第２のウェットエッチングを実行することと、を含むことができる。
【０００７】
［０００７］さらなる実施形態では、方法は、炭素系材料を含む犠牲マスクをデバイス構造上に形成することと、犠牲マスクの露出領域内にメモリ構造をエッチングすることと、を含むことができる。この方法は、エッチング強化種を犠牲マスク内に注入するための注入手順を実行することを、含むことができる。注入手順は、第１のイオンエネルギーで第１の注入を実行することと、第１のイオンエネルギーよりも大きい第２のイオンエネルギーで第２の注入を実行することとを含むことができ、第１のイオンエネルギーおよび第２のイオンエネルギーは、３０ｋｅＶ〜１７０ｋｅＶの範囲にある。この方法はまた、３５０℃未満のエッチング温度で犠牲マスクを選択的に除去するウェットエッチングを実行することを、含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の実施形態によるデバイス構成を示す。
【図２】本開示の実施形態による例示的なプロセスフローを示す。
【図３】本開示のさらなる実施形態による、別の例示的なプロセスフローを示す。
【図４Ａ】炭素−ホウ素層への注入におけるイオンエネルギーの関数としての水素注入深さを示すグラフである。
【図４Ｂ】炭素−ホウ素層への注入における４つの異なった注入イオンエネルギーに対する水素注入プロファイルを示すグラフである。
【図４Ｃ】図４Ｂの注入プロファイルの合計に基づく合成水素注入プロファイルを示すグラフである。
【図４Ｄ】３つの異なったイオンエネルギーに対する３つの注入プロファイルの合計に基づく合成水素注入プロファイルを示すグラフである。
【図４Ｅ】２つの異なったイオンエネルギーに対する２つの注入プロファイルの合計に基づく合成水素注入プロファイルを示すグラフである。
【図５】本開示の実施形態による、様々な手順におけるイオンドーズ量の関数としての単一注入された炭素−ホウ素サンプルのエッチング速度を示す。
【図６Ａ】本開示の実施形態による、様々なイオンドーズ量におけるイオンエネルギーの関数としての注入された炭素−ホウ素層のエッチング速度向上の結果を示す。
【図６Ｂ】本開示の実施形態による、様々なイオンドーズ量におけるイオンエネルギーの関数としての注入された炭素−ホウ素層のエッチング速度向上の結果を示す。
【図６Ｃ】本開示の実施形態による、様々なイオンドーズ量におけるイオンエネルギーの関数としての注入された炭素−ホウ素層のエッチング速度向上の結果を示す。
【図６Ｄ】本開示の実施形態による、様々なイオンドーズ量におけるイオンエネルギーの関数としての注入された炭素−ホウ素層のエッチング速度向上の結果を示す。
【図７】本開示の実施形態による、様々な手順における、イオンドーズ量の関数としての複数注入された炭素−ホウ素サンプルのエッチング速度を示す。
【図８】本開示の実施形態による例示的なプロセスフローを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［００２０］図面は、必ずしも縮尺通りではない。図面は、単なる表示であり、本開示の特定のパラメータを描写することを意図しない。図面は、本開示の例示的な実施形態を示すことを意図しており、したがって、範囲を限定するものと見なされるべきではない。図面において、同様の番号は、同様の要素を表す。
【００１０】
［００２１］さらに、図面のいくつかにおける特定の要素は、図解を明瞭にするために、省略されるか、または縮尺通りには図示されていないことがある。断面図は、「スライス」形状または「近視の（遠くがよく見えない）」断面図の形態であり得、図解を明瞭にするために、省略しなければ「真の」断面図においては見えるはずの特定の背景線を省略している。さらに、明瞭さのため、いくつかの参照番号は、いくつかの図面では省略され得る。
【００１１】
［００２２］いくつかの実施形態が示されている添付の図面を参照して、以下で、本実施形態をより十分に説明する。本開示の主題は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載された実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全になり、主題の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。図面において、同様の番号は、全体を通して同様の要素を指す。
【００１２】
［００２３］いくつかの実施形態によれば、新規な処理技法は、メモリ構造上に炭素系ハードマスクを提供することと、エッチング強化種をハードマスクに注入することとを含む。このプロセスは、ドライエッチャントまたはウェットエッチャントを使用してハードマスクを取り除くことを、さらに含む。様々な実施形態によれば、ハードマスクは、ホウ素−炭素材料とすることができ、エッチング強化種は、酸素または水素を含む。
【００１３】
［００２４］いくつかの実施形態では、炭素系ハードマスクは、炭素−ホウ素混合物から構成される。ハードマスクを選択的に除去するためにウェットエッチャントを使用する実施形態では、ウェットエッチング化学作用は、硫酸と過酸化水素との混合物を含むことができる。ウェットエッチャントを使用する例示的なエッチング温度は、２００℃から４００℃の範囲である。実施形態は、このコンテキストに限定されない。いくつかの実施形態では、エッチング温度は、２５０℃と３５０℃の間であってもよい。
【００１４】
［００２５］次に図１を参照すると、本開示の実施形態によるデバイス構成１００が示されている。デバイス構成１００は、シリコン基板などの基板１０２に形成された、メモリ領域１０４およびプロセッサ領域１０６を含むメモリデバイスを表すことができる。デバイス構成１００は、開口１１０がメモリ領域１０４内にエッチングされた製造段階のデバイスを示す。したがって、開口１１０の形成は、プロセッサ領域１０６がマスク１０８で覆われている間に行うことができる。マスク１０８は、犠牲マスクとして使用される、炭素−ホウ素混合物などの炭素系ハードマスクとすることができ、開口１１０がエッチングされている間、プロセッサ領域１０６を保護するように、パターニングすることができる。図１に示す例では、イオン１２０が、基板１０２に向けられ、マスク１０８に衝突する。様々な実施形態によれば、イオン１２０は、マスク１０８に注入され、イオン１２０は、マスク１０８のエッチング性を高めるエッチング強化種を表すことができる。特定の実施形態では、イオン１２０は、酸素イオンまたは水素イオンとすることができる。イオン１２０の注入が完了した後、マスク１０８は、ウェットエッチャントを含む適切なエッチャントを使用して除去することができる。イオン１２０の注入の条件を調整することによって、マスク１０８のエッチングは、メモリ領域１０４に損傷を与えずに、目標エッチング速度で、マスク１０８の選択的な除去を可能にするように修正することができる。
【００１５】
［００２６］次に図２を参照すると、本開示の実施形態によるプロセスフロー２００が示されている。ブロック２０２において、炭素系材料である犠牲マスクが、デバイス構造上に形成される。いくつかの例では、マスクは、デバイス構造上でパターニングされ、複数の開口が、デバイス構造上に形成されてもよい。特定の実施形態では、複数の開口は、メモリ領域に対応する、デバイス構造の露出領域を画定するように形成されてもよい。犠牲マスクに適した炭素系材料の例としては、炭素−ホウ素混合物が挙げられる。いくつかの例では、炭素−ホウ素混合物は、炭素９０％／ホウ素１０％〜炭素３０％／ホウ素７０％の範囲の相対的な炭素／ホウ素組成（モル比）を有することができ、一方、犠牲マスクの密度は、１．５〜２．２ｇ／ｃｍ３であり得る。いくつかの実施態様では、犠牲マスクの炭素−ホウ素材料は、水素を追加的に含むことができる。したがって、いくつかの実施形態によれば、犠牲マスクとして使用される炭素−ホウ素−水素材料は、アモルファス形態であってもよい。いくつかの実施態様では、犠牲マスクの炭素−ホウ素材料は、窒素を追加的に含むことができる。様々な実施形態において、犠牲マスクは、化学気相堆積、プラズマ化学気相堆積、物理気相堆積、または他の堆積プロセスなどの適切な堆積プロセスによって形成することができる。実施形態は、このコンテキストに限定されない。様々な実施形態によれば、犠牲マスクの厚さは、５００ｎｍと２０００ｎｍの間の範囲であり得る。実施形態は、このコンテキストに限定されない。
【００１６】
［００２７］ブロック２０４において、複数のメモリ構造が、犠牲マスクの開口によって画定された露出領域内にエッチングされる。メモリ構造は、ＶＮＡＮＤなどのＮＡＮＤ構造を含む既知のメモリアレイなどに、ビアまたはトレンチなどのホールをエッチングすることによって形成することができる。したがって、犠牲マスクによって覆われたデバイス構造の領域は、メモリ構造をエッチングするために使用されるエッチャントから保護することができる。
【００１７】
［００２８］ブロック２０６において、エッチング強化種が、犠牲マスク内に注入される。エッチング強化のための適切な種の例には、水素イオンまたは酸素イオンが含まれる。犠牲マスク内へのエッチング強化種の注入レシピは、犠牲マスクの材料および厚さに従って調整することができ、犠牲マスクをエッチングするために使用されるエッチャントレシピもまた同様である。注入レシピのパラメータの例には、イオン種、イオンエネルギー、イオンドーズ量、および実行される注入手順の数、その他の要因が含まれる。
【００１８】
［００２９］ブロック２０８において、犠牲マスクを選択的に除去するために、硫酸／過酸化水素エッチングなどのウェットエッチングが実行される。ウェットエッチングのエッチング温度は、３５０℃未満であり得、例えば、いくつかの実施形態では、２００℃程度の低い温度まで下がり得る。ウェットエッチングは、５００ｎｍ／分〜１０００ｎｍ／分などの目標エッチング速度で犠牲マスクをエッチングするように構成されてもよい。実施形態は、このコンテキストに限定されない。有利には、ウェットエッチング速度は、商業的に有用なエッチング速度で犠牲マスクをエッチングする一方で、犠牲マスクの除去中にウェットエッチングに曝されるメモリ領域などの、デバイス構造の露出領域に欠陥を発生させないように、設計されてもよい。
【００１９】
［００３０］次に図３を参照すると、本開示のさらなる実施形態によるプロセスフロー３００が示されている。ブロック３０２において、犠牲マスクが、デバイス構造上に形成され、犠牲マスクは、上記のブロック２０２について詳述したように、炭素系材料である。
【００２０】
［００３１］ブロック３０４において、複数のメモリ構造が、上述のブロック２０４について説明したように、犠牲マスクの開口によって画定された露出領域内にエッチングされる。
【００２１】
［００３２］ブロック３０６において、犠牲マスクの第１の部分を選択的に除去するために、硫酸／過酸化水素エッチングなどの第１のウェットエッチングが実行される。第１のウェットエッチングのエッチング温度は、３５０℃以下であり得、例えば、いくつかの実施形態では、２００℃程度の低い温度まで下がり得る。ウェットエッチングは、犠牲マスクの第１の部分を、５００ｎｍ／分〜１０００ｎｍ／分などの目標エッチング速度でエッチングするように構成されてもよい。実施形態は、このコンテキストに限定されない。いくつかの実施形態では、犠牲マスクの第１の部分は、犠牲マスクの厚さの４０％〜８０％に相当し得る。犠牲マスクが１５００ｎｍの初期厚さを有する一実施形態では、第１の部分は、７００ｎｍ〜１２００ｎｍの厚さに相当し得る。残りの部分は、３００ｎｍ〜８００ｎｍの厚さに相当し得る。実施形態は、このコンテキストに限定されない。
【００２２】
［００３３］ブロック３０８において、エッチング強化種が、犠牲マスクの第２の部分に注入される。エッチング強化のための適切な種の例には、水素イオンまたは酸素イオンが含まれる。犠牲マスク内へのエッチング強化種の注入レシピは、犠牲マスクの第２の部分の材料および厚さに従って調整することができ、犠牲マスクをエッチングするために使用されるエッチャントレシピもまた同様である。注入レシピのパラメータの例には、イオン種、イオンエネルギー、イオンドーズ量、および実行される注入手順の数、その他の要因が含まれる。例えば、犠牲マスクの第２の部分は、初期厚さよりも薄いので、イオンエネルギー、イオンドーズ量、またはこれら２つのパラメータは、初期厚さを有する犠牲マスクにエッチング強化種が注入される実施形態と比較して、低減され得る。この手法は、注入コストおよび全体的なプロセスコストを下げるのに役立ち得る。
【００２３】
［００３４］ブロック３１０において、犠牲マスクの第２の部分を選択的に除去するために、硫酸／過酸化水素エッチングなどの第２のウェットエッチングが実行される。ウェットエッチングのエッチング温度は、３５０℃未満であり得、例えば、いくつかの実施形態では、２００℃程度の低い温度まで下がり得る。第２のウェットエッチングは、５００ｎｍ／分〜１０００ｎｍ／分などの目標エッチング速度で犠牲マスクをエッチングするように構成されてもよい。実施形態は、このコンテキストに限定されない。有利には、第１のウェットエッチングおよび第２のウェットエッチングは、商業的に有用なエッチング速度で犠牲マスクをエッチングするための全体的なエッチング速度を生成する一方で、メモリ領域などの、デバイス構造の露出領域に欠陥を発生させないように、設計されてもよい。
【００２４】
［００３５］図４Ａは、４０％／６０％の炭素／ホウ素比および２．１ｇ／ｃｍ３の密度を有する炭素−ホウ素層への注入におけるイオンエネルギーの関数としての水素注入深さを示すグラフを提示する。図示されるように、注入エネルギーが１７０ｋｅＶまで増加するにつれて、レンジは、約１２０００Ａ（１２００ｎｍ）まで増加し、一方、（３を掛けた）ストラグルは、約１４５００Ａまで増加する。この挙動に基づいて、水素イオン注入を用いた炭素−ホウ素層におけるエッチング速度を増加させるために、一連の注入手順を実行した。
【００２５】
［００３６］図４Ｂは、炭素−ホウ素層への注入における４つの異なる注入イオンエネルギーについての水素注入プロファイルを示すグラフを提示する。注入プロファイルは全て、深さの関数としての水素濃度のピークおよび分布を示し、図４Ａにも示されるように、ピークは、イオンエネルギーの増加と共に深さが増加する。図４Ｃは、図４Ｂの注入プロファイルの合計に基づく合成水素注入プロファイルを示すグラフを提示する。示されている４つの異なる注入エネルギー（３５ｋｅＶ、６０ｋｅＶ、１１０ｋｅＶ、および１７０ｋｅＶ）について、合成注入プロファイルは、４つの別個の濃度ピークを示す。図４Ｄは、図４Ｂの３つの注入プロファイルの合計に基づく合成水素注入プロファイルを示すグラフを提示する。示されている３つの異なる注入エネルギー（３５ｋｅＶ、６０ｋｅＶ、および１１０ｋｅＶ）について、合成注入プロファイルは、３つの別個の濃度ピークを示す。図４Ｅは、図４Ｂの２つの注入プロファイルの合計に基づく合成水素注入プロファイルを示すグラフを提示する。同様に、示されている２つの異なる注入エネルギー（３５ｋｅＶおよび１１０ｋｅＶ）について、合成注入プロファイルは、２つの別個の濃度ピークを示す。
【００２６】
［００３７］一連のエッチング速度実験では、水素イオンのドーズ量が、別々の注入において、６５ｋｅＶ、８０ｋｅＶ、１１０ｋｅＶ、および１７０ｋｅＶのエネルギーで、単一の１．５μｍ厚さの炭素−ホウ素層に注入される、複数注入手順が実行された。イオンドーズ量は、各注入手順について５Ｅ１４／ｃｍ２であった。注入後、プラズマエッチングを行い、注入層の一部を除去した。非注入層と比較して、エッチング速度は、４４％増加した。
【００２７】
［００３８］追加の実験では、炭素−ホウ素層のウェットエッチング速度を高めるために、イオン注入を使用した。図５Ａ〜図５Ｄ、図６、および図７に示すデータについて、炭素−ホウ素層のエッチングは、一般に以下のように進行した。種々の実験において、イオン注入後、９６％（重量）硫酸５０％（体積）および３０％（重量）過酸化水素５０％（体積）の溶液を使用して、おおよそホウ素６０％、炭素４０％のホウ素炭素膜をエッチングした。体積流量は、〜６０ｍｌ／分であり、送達は、エアロゾル形態であった。詳細には、ホウ素−炭素被覆シリコンウエハを、ＵＶランプを用いて２５０℃〜３００℃の範囲のおおよその温度に加熱しながら回転させた。化学物質送達の時間は、熱を伴いながら、１５０秒であった。化学エッチャントがない場合にはエッチングが起こらないので、この時間は、最大限のエッチングの時間枠であり、ホウ素−炭素膜を支持するウエハおよび化学物質が、２００℃を超える温度に達するまで、最小限のエッチングしか起こらないであろう。
【００２８】
［００３９］一連の手順において、水素イオンが、６５ｋｅＶ、８０ｋｅＶ、１１０ｋｅＶ、および１７０ｋｅＶのエネルギーで、１．５μｍ厚さの炭素４０％−ホウ素６０％層に注入される、単一の注入が実行された。イオンドーズ量を、３Ｅ１４／ｃｍ２から１Ｅ１６／ｃｍ２の間で変化させた。図５は、イオン注入ドーズ量がウェットエッチング速度に及ぼす影響の結果を示し、ウェットエッチングが、注入層のおおよそ７００ｎｍ〜１０００ｎｍを除去するために、注入後に行われた。データ（および図５Ａ〜図６のデータ）は、ＳＥＭ測定に基づいており、片対数スケールでのイオンドーズ量の関数としてのエッチング速度向上（非注入層に対するエッチング速度増加）としてプロットされている。非注入層と比較して、エッチング速度は、１０％〜５０％の範囲で増加した。２Ｅ１４／ｃｍ２〜５Ｅ１４／ｃｍ２の範囲のイオンドーズ量では、エッチング速度の明確なエネルギー依存性なしに、おおよそ１０％〜３５％のエッチング速度向上が観察された。８０ｋｅＶのイオン注入では、イオンドーズ量を１Ｅ１５／ｃｍ２と１Ｅ１６／ｃｍ２の間で変化させ、これにより、注入後のエッチング速度が、３５％〜５０％増加し、後者の結果は、１Ｅ１６／ｃｍ２のドーズ量であった。
【００２９】
［００４０］図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、および図６Ｄは、炭素４０％／ホウ素６０％層の異なるイオンドーズ量についてのイオンエネルギーの関数としてのウェットエッチング速度向上（注入されていない炭素−ホウ素層に対するエッチング速度増加）の結果を示す。これらの図のサンプルデータを生成するために使用した実験条件の一覧を表Ｉに示す。所与の注入について図６Ａでは、イオンドーズ量は５Ｅ１３／ｃｍ２であり、図６Ｂでは、イオンドーズ量は１Ｅ１４／ｃｍ２であり、図６Ｃでは、イオンドーズ量は２Ｅ１４／ｃｍ２であり、図６Ｄでは、イオンドーズ量は５Ｅ１４／ｃｍ２である。サンプルの多くにおいて、表Ｉに列挙されるように、複数の注入が行われた。図６Ａ〜図６Ｄのデータは、所与のサンプルに注入するために使用される最大エネルギー注入についてプロットされている。例えば、図６ＡのサンプルＡは、所与の注入について５Ｅ１３／ｃｍ２で２回注入され、１つの注入エネルギーは３０ｋｅＶであり、（他方の注入についての）最大注入エネルギーは１１０ｋｅＶであり、総注入ドーズ量は１Ｅ１４／ｃｍ２である。図６Ｂでは、サンプルＡについて、３つの異なる注入が実行され、所与の注入は、１Ｅ１４／ｃｍ２のイオンドーズ量を導入し、総イオンドーズ量は３Ｅ１４／ｃｍ２であり、最大注入エネルギーは１１０ｋｅＶである。図６ＢのサンプルＢは、サンプルＡと同じ注入および１７０ｋｅＶの追加の注入を使用し、総ドーズ量は４Ｅ１４／ｃｍ２である。図６Ｃでは、サンプルＢを除いて、サンプルは、１回のみの注入で注入され、サンプルＢでは、所与の注入において２Ｅ１４／ｃｍ２のイオンドーズ量で、３つの異なる注入が実行された。図６Ｄのサンプルは、示された所与のイオンエネルギーについて１Ｅ１４／ｃｍ２の１回のみのドーズ量で注入された。
【００３０】
［００４１］図６Ａ〜図６Ｃのデータの多くは、複数の注入の結果を示すが、いくつかの一般的な傾向が認められる。総注入ドーズ量の比較的低い単一注入ドーズ量の値では、エッチング速度は、イオン注入後に増加し、エッチング速度の向上は、一般に、１７０ｋｅＶまでのイオンエネルギーの増加と共に増加する。注目すべきことに、図６Ｄに示されるように、５Ｅ１４／ｃｍ２のイオンドーズ量で、１回のみの注入で注入されると、非注入サンプルに対するエッチング速度の向上は、１７０ｋｅＶまでのイオンエネルギーの増加と共に減少する。したがって、図６Ａ〜図６Ｄの結果から、異なるイオンエネルギーでの注入の組み合わせは、注入された炭素−ホウ素層のエッチング速度を高めるために有用であり得る。エッチング速度は、非注入サンプルに対する注入サンプルのエッチング速度のパーセンテージ変化として記載される。
2021509775.tif 000003
【００３１】
［００４２］別の一連の例では、所与の炭素−ホウ素層サンプルに対して複数の水素注入を実行し、所与のサンプルへの注入の間でイオンエネルギーを変化させた。所定の注入のためのイオンエネルギーは、３０ｋｅＶ、６５ｋｅＶ、１１０ｋｅＶ、または１７０ｋｅＶであった。例えば、２回注入手順は、３０ｋｅＶおよび１１０ｋｅＶでの注入を含み、３回注入手順は、３０ｋｅＶ、６５ｋｅＶ、および１１０ｋｅＶでの注入を含み、一方、４回注入手順は、３０ｋｅＶ、６５ｋｅＶ、および１１０ｋｅＶ、および１７０ｋｅＶでの注入を含んだ。
【００３２】
［００４３］所定の炭素−ホウ素サンプルに複数の注入を行った後、上記のように硫酸／過酸化水素混合物を用いて２５０℃〜３００℃でウェットエッチングを行った。図７は、様々な手順について、（片対数スケールでの）イオンドーズ量の関数として、複数注入された炭素４０％−ホウ素６０％サンプルのエッチング速度を示すグラフである。エッチング速度は、非注入炭素−ホウ素サンプルに対するエッチング速度の相対的増加として表される。ｘ軸は、注入手順ごとのイオンドーズ量をプロットし、所与のイオンドーズ量が、前の段落で説明したように、種々のイオンエネルギーで繰り返し注入される。したがって、所与のデータ点について、総イオンドーズ量は、ｘ軸上の値に、注入（エネルギー）の数を乗算することによって決定することができる。示されるように、エッチング速度は、全ての注入されたサンプルにおいて実質的に増加し、一方、一般に、測定された最大ドーズ量、４Ｅ１４／ｃｍ２までイオンドーズ量と共に増加する。一例として、（２つの異なる手順の各々について）４ｅ１４／ｃｍ２のドーズ量（総ドーズ量８ｅ１４／ｃｍ２を意味する）での、２回注入手順の場合、相対エッチング速度は、非注入サンプルに対して４５％増加する。この特定の例では、１つの注入は、４ｅ１４／ｃｍ２のイオンドーズ量で３０ｋｅＶで実行され、別の注入は、同じく４ｅ１４／ｃｍ２のイオンドーズ量で１１０ｋｅＶで実行された。
【００３３】
［００４４］要約すると、適切なイオンを用いて、炭素−ホウ素マスクなどの犠牲マスクに注入すると、プラズマエッチングならびにウェットエッチャントを含むエッチャントについて、犠牲マスクのエッチング速度を３０％〜５０％の範囲で増加させることができる。一例として、これらの結果は、３５０℃以下のエッチング温度で硫酸／過酸化水素混合物について８００ｎｍ／分〜１０００ｎｍ／分の範囲の有効な犠牲マスクエッチング速度を可能にし、メモリ領域などのデバイスの露出領域への損傷が、犠牲マスクの除去中に防止または低減される。
【００３４】
［００４５］図８は、本開示の実施形態による例示的なプロセスフロー８００を示す。ブロック８０２において、炭素系材料である犠牲マスクが、デバイス構造上に形成される。
【００３５】
［００４６］ブロック８０４において、犠牲マスクの露出領域でメモリ構造のエッチングが実行される。
【００３６】
［００４７］ブロック８０６において、エッチング強化種が、複数の注入手順で犠牲マスク内に注入される。エッチング強化のための適切な種の例には、水素イオンまたは酸素イオンが含まれる。犠牲マスク内へのエッチング強化種の注入レシピは、犠牲マスクの材料および厚さに従って調整することができ、犠牲マスクをエッチングするために使用されるエッチャントレシピもまた同様である。注入レシピのパラメータの例には、イオン種、イオンエネルギー、イオンドーズ量、および実行される注入手順の数、その他の要因が含まれる。例えば、イオンエネルギーは、犠牲マスクを除去するためのエッチング速度の向上を最適化する注入プロファイルを生成するために、異なる注入手順の間で変化させることができる。
【００３７】
［００４８］ブロック８０８において、３５０℃未満のエッチング温度で犠牲マスクを選択的に除去するために、ウェットエッチングが行われる。
【００３８】
［００４９］要約すると、本実施形態は、犠牲マスクの除去中にデバイスの露出領域への損傷を低減する能力の利点を提供すると同時に、ウェットエッチングなどの商業的に実行可能なプロセスを使用して目標エッチング速度を達成するという追加の利点を提供する。本実施形態によって提供される別の利点は、基板当たりの低コストの注入プロセスを達成するのに十分に低いドーズ量にイオンドーズ量を維持しながら、犠牲マスクのエッチング速度を実質的に増加させる能力である。
【００３９】
［００５０］本開示の範囲は、本明細書に記載した特定の実施形態によって限定されるものではない。実際、本明細書で説明したもの以外に、本開示の他の様々な実施形態および本開示の変形例が、上述の説明および添付図面から、当業者には明らかである。従って、そのような他の実施形態および変形例が、本開示の範囲に含まれることが意図される。さらに、本開示は、本明細書において、特定の目的のための特定の環境における特定の実施態様の文脈で説明されてきた。当業者は、有用性がそれに限定されず、本開示が、任意の数の目的のために任意の数の環境において有益に実施され得ることを認めるであろう。従って、以下に記載される特許請求の範囲は、本明細書に記載される本開示の全範囲および精神を考慮して解釈されるべきである。
【図１】
2021509775.tif 000004
【図２】
2021509775.tif 000005
【図３】
2021509775.tif 000006
【図４Ａ】
2021509775.tif 000007
【図４Ｂ】
2021509775.tif 000008
【図４Ｃ】
2021509775.tif 000009
【図４Ｄ】
2021509775.tif 000010
【図４Ｅ】
2021509775.tif 000011
【図５】
2021509775.tif 000012
【図６Ａ】
2021509775.tif 000013
【図６Ｂ】
2021509775.tif 000014
【図６Ｃ】
2021509775.tif 000015
【図６Ｄ】
2021509775.tif 000016
【図７】
2021509775.tif 000017
【図８】
2021509775.tif 000018
【国際調査報告】
2021509775.tif 000019
2021509775.tif 000020