專利名稱：無定形碳膜的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無定形碳膜的形成方法。
背景技術(shù)：
含氫無定形碳膜(Hydrogenated amorphous carbon, a_C:H)又稱為類金剛石碳膜 (Diamond-Like Carbon)，因其具有高硬度、高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱、高電阻率、高抗輻射、高化學(xué)穩(wěn)定性、低摩擦系數(shù)以及紅外光學(xué)波段良好的透過率等優(yōu)良性能而備受關(guān)注。在半導(dǎo)體襯底上形成精細(xì)圖案時(shí)，為了獲得較高分辨率以及精確的圖案化，通常使用無定形碳膜作為硬掩模。
無定形碳膜可以通過已知的CVD (Chemical Vapor Deposition,化學(xué)氣相沉積)法和PVD (Physical Vapor Deposition,物理氣相沉積)法,例如等離子體CVD、離子鍍和派射而形成。但是，在以濺射為代表的PVD法中，無定形碳膜的形成具有方向性。因此，為形成均勻的無定形碳膜，必須采取措施將基材進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或者將多個(gè)靶放入裝置中。這種形成無定形碳膜的裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格本昂貴，并且有時(shí)難以根據(jù)基材的形狀形成無定形碳膜。等離子體CVD法能夠在基材上形成均勻的無定形碳膜，而與基材的形狀無關(guān)，并且等離子體 CVD法由反應(yīng)氣體形成無定形碳膜，其裝置結(jié)構(gòu)簡單且價(jià)格低廉。因此，現(xiàn)有技術(shù)通常采用等離子體CVD法形成無定形碳膜，即通常使用碳?xì)浠衔?，例如具有苯環(huán)或者多個(gè)雙鍵的苯(C6H6)、甲苯(C7H8)等作為反應(yīng)氣體來形成無定形碳膜。
更多關(guān)于形成無定形碳膜的技術(shù)，可參考公開號為CN101448740A和 CN101312126A的中國專利申請。
下面以等離子體CVD法為例，說明現(xiàn)有技術(shù)中無定形碳膜的形成方法。
參考圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的無定形碳膜的形成方法包括
步驟SI，將基材加載至CVD反應(yīng)腔室中；
步驟S2，將包括一種或者多種氣體的反應(yīng)氣體引入所述CVD反應(yīng)腔室，在所述基材上形成無定形碳膜。
但是利用上述現(xiàn)有技術(shù)形成的無定形碳膜，被作為硬掩模進(jìn)行曝光顯影以及刻蝕時(shí)，對后續(xù)半導(dǎo)體制程產(chǎn)生了不利的影響，例如會影響LWR(Line Width Roughness,線寬粗糙度)和LER(Line Edge Roughness，線邊緣粗糙度)。所述LWR是對直線特征的邊緣平滑程度的度量，理想的特征的邊緣應(yīng)當(dāng)是一條直線，但是現(xiàn)有技術(shù)中該直線特征會表現(xiàn)出鋸齒狀，這是非常不希望出現(xiàn)的，因?yàn)檠卦撝本€特征測得的關(guān)鍵尺寸(Critical Dimension, CD)在不同的位置會發(fā)生變化，導(dǎo)致后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件的性能不穩(wěn)定。
因此，如何有效地提高無定形碳膜的性能以避免對后續(xù)半導(dǎo)體制程的不良影響成為本領(lǐng)域的技術(shù)人員亟待解決的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問 題是提供一種無定形碳膜的形成方法，以有效地提高無定形碳膜的性能并避免對后續(xù)半導(dǎo)體制程的不良影響，進(jìn)而提高半導(dǎo)體器件的性能。
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種無定形碳膜的形成方法，在基材上形成無定形碳膜之后，進(jìn)行離子注入。
可選地，在所述碳離子注入之后進(jìn)行退火處理。
可選地，所述注入的原材料包括C16Hltl或者C7H7 ;離子束的劑量范圍包括5E15 8E15/cm2 ;碳離子注入的能量范圍包括5Kev 6Kev。
可選地，所述退火處理的保護(hù)氣體為氮?dú)饣蛘吆狻?br> 可選地，所述退火處理的時(shí)間在30分鐘 60分鐘范圍內(nèi)。
可選地，所述退火處理的溫度在400-550°C范圍內(nèi)。
可選地，通過等離子體CVD法在基材上形成所述無定形碳膜。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
I)在形成無定形碳膜后對其進(jìn)行碳離子注入，從而有效地增加了無定形碳膜中碳原子的含量，提高了無定形碳膜的硬度和刻蝕選擇比，有效地避免了對后續(xù)半導(dǎo)體制程的不利影響。
2)可選方案中，在離子注入之后進(jìn)行退火處理，通過退火可以去除無定形碳膜中多余的或者不穩(wěn)定的氫鍵，從而減少了氫原子的含量，進(jìn)一步增加了無定形碳膜中碳原子的含量，提高了無定形碳膜的硬度和刻蝕選擇比。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中無定形碳膜的形成方法的流程示意圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的無定形碳膜的形成方法的流程示意圖3 圖5是圖2所示方法過程的簡易示意圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例的無定形碳膜的形成方法的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
正如背景技術(shù)部分所述，現(xiàn)有技術(shù)形成的無定形碳膜，被作為硬掩模進(jìn)行曝光顯影以及刻蝕時(shí)，對后續(xù)半導(dǎo)體制程產(chǎn)生了不利的影響，例如會影響LWR和LER，并進(jìn)而影響了半導(dǎo)體器件的性能。
發(fā)明人經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，無定形碳膜組成成分會對后續(xù)的半導(dǎo)體制程產(chǎn)生影響， 當(dāng)無定形碳膜中氫原子的含量過高時(shí)，所述無定形碳膜的硬度和刻蝕選擇比會隨之降低， 從而導(dǎo)致在后續(xù)的曝光顯影以及刻蝕過程中，影響LWR和LER，進(jìn)而影響了半導(dǎo)體器件的性倉泛。
發(fā)明人利用圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)，在不同的工藝條件形成了四種無定形碳膜樣本，對所述四種無定形碳膜進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，其組成成分如表I所示
權(quán)利要求
1.一種無定形碳膜的形成方法，其特征在于，在基材上形成無定形碳膜之后，進(jìn)行碳離子注入。
2.如權(quán)利要求1所述的無定形碳膜的形成方法，其特征在于，所述碳離子注入包括在真空條件下，將離子注入的原材料電離以產(chǎn)生團(tuán)簇離子束；對所述團(tuán)簇離子進(jìn)行加速，并將所述團(tuán)簇離子束注入到所述無定形碳膜。
3.如權(quán)利要求2所述的無定形碳膜的形成方法，其特征在于，所述離子注入的原材料包括C16H10或者C7H7。
4.如權(quán)利要求2所述的無定形碳膜的形成方法，其特征在于，所述團(tuán)簇離子束的劑量范圍包括5E15 8E15/cm2 ;注入的能量范圍包括5Kev 6Kev。
5.如權(quán)利要求1所述的無定形碳膜的形成方法，其特征在于，還包括在所述碳離子注入之后進(jìn)行退火處理。
6.如權(quán)利要求5所述的無定形碳膜的形成方法，其特征在于，所述退火處理的保護(hù)氣體為氮?dú)饣蛘吆狻?br> 7.如權(quán)利要求5所述的無定形碳膜的形成方法，其特征在于，所述退火處理的時(shí)間在 30分鐘 60分鐘范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求5所述的無定形碳膜的形成方法，其特征在于，所述退火處理的溫度在 400 550°C范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的無定形碳膜的形成方法，其特征在于，通過等離子體CVD法在基材上形成所述無定形碳膜。
全文摘要
一種無定形碳膜的形成方法。所述方法包括在基材上形成無定形碳膜之后，進(jìn)行碳離子注入和退火處理。所述離子注入的原材料包括C16H10或者C7H7；離子束的劑量范圍包括5E15～8E15/cm2；注入的能量范圍包括5Kev～6Kev。所述退火處理的保護(hù)氣體為氮?dú)饣蛘吆?；退火處理的時(shí)間范圍包括30分鐘～60分鐘；退火處理的溫度范圍包括400～550℃。本發(fā)明無定形碳膜的形成方法，有效地提高了無定形碳膜的性能，避免了對后續(xù)半導(dǎo)體制程的不良影響，進(jìn)而提高了半導(dǎo)體器件的性能。
文檔編號C23C14/06GK103035513SQ20111029609
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者鄧浩, 張彬 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司