專利名稱：氮化硼與硼-氮化物衍生材料的沉積方法
技術領域：
本發(fā)明的實施方式大體上是關于制造半導體基板上柵極堆棧結構的側壁間隔物 的方法。
背景技術：
超大規(guī)模集成(ULSI)電路通常在一個電子器件內(nèi)包括一百萬個以上的晶體管， 這些晶體管形成在半導體基板上并協(xié)同執(zhí)行各種功能。晶體管包括互補式金屬氧化物半 導體(CMOS)場效應晶體管。CMOS晶體管包括柵極結構，其位于半導體基板的源極區(qū)與漏極區(qū)之間。柵極 結構(堆棧結構)一般包含形成在柵極介電層材料上的柵電極。柵電極控制柵極介電層底 下、在漏極區(qū)與源極區(qū)間形成的溝道區(qū)中的載流子的流動，進而開啟或關閉晶體管。通 常被設置為最接近柵極堆棧結構的是間隔層，其形成側壁。側壁間隔物具有數(shù)種功能， 包括將柵電極和源極與漏極觸點或互連線間電絕緣、保護柵極堆棧結構以免在后續(xù)處理 步驟時被物理退化、及提供氧氣與濕氣阻障來保護柵極金屬。傳統(tǒng)柵極堆棧結構是由介電常數(shù)小于約5(k< 5)的材料構成，且通常被氮化硅 間隔物保護。晶體管尺寸進一步縮小將很可能需要介電常數(shù)大于10(k > 10)的柵極層。 若側壁間隔物接著由介電常數(shù)相對高k(k > 7)材料(如氮化硅)組成，則含完整柵電極 的器件被使用時，相鄰互連線間會發(fā)生過度信號干擾。雖然極低k材料(k < 3)可做為 間隔層，但此材料通常缺少必要的結構完整性來經(jīng)歷后續(xù)處理步驟，例如蝕刻步驟，及/ 或缺乏必需的氧氣與濕氣不透過性以防柵極金屬遭腐蝕。此外，用來制備氮化硅間隔物的傳統(tǒng)熱化學氣相沉積(CVD)工藝需采用大于 600°C的高沉積溫度。雖然高溫沉積的氮化物間隔物有很好的共形性(如沖5%)，但高 沉積溫度會造成柵極器件大量熱循環(huán)，且不適合用于0.09微米以下技術的先進器件制造 業(yè)。因此，需要用于低k柵極堆棧結構的低溫、低k側壁間隔物，其中側壁間隔物具 有結構穩(wěn)定性和氣密性的所需物性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在柵極堆棧結構上形成側壁間隔物的方法，該方法藉由在柵極 堆棧結構上沉積一層或多層含硼材料及/或含硅材料而制造間隔物。在一實施方式中，提供一處理基板的方法，包括將基板放到沉積腔室內(nèi)，所述 基板具有鄰接基板表面的基板結構；在該基板結構上沉積間隔層和沉積基板表面；以及 蝕刻間隔層而露出基板結構和部分基板表面，其中經(jīng)蝕刻的間隔層的一部分仍保持鄰接 基板結構。在另一實施方式中，形成用于柵電極的側壁間隔物的方法包括將基板放到沉積 腔室內(nèi)，所述基板具有鄰接基板表面的柵極結構；流入包含含硼前驅物和含氮前驅物的處理氣體至沉積腔室內(nèi)；在沉積腔室中產(chǎn)生等離子體；在基板表面沉積氮化硼材料層和 沉積柵極結構；以及蝕刻氮化硼材料層而露出柵極結構和基板表面，其中一部分的氮化 硼材料層仍保持鄰接基板結構。在又一實施方式中，提供一種制造半導體掩模的方法，包括提供具犧牲掩模 (sacrificial mask)鄰接設置于其上的半導體堆棧結構；沉積共形氮化硼材料層于犧牲掩模 和半導體堆棧結構上；蝕刻氮化硼材料層，以提供具鄰接至該犧牲掩模側壁的間隔物襯 里的間隔物掩模及露出該犧牲掩模的頂表面；以及移除該犧牲掩模。
為讓本發(fā)明的上述特征更明顯易懂，可配合參考實施方式說明，其部分乃繪示 如所附附圖。須注意的是，雖然所附附圖揭露本發(fā)明特定實施方式，但其并非用以限定 本發(fā)明的精神與范圍，任何熟習此技藝者，當可作各種的更動與潤飾而得其它等效實施 方式。圖1繪示根據(jù)本發(fā)明一實施方式形成的具有柵極結構的晶體管；圖2A-2E繪示根據(jù)本發(fā)明一實施方式形成間隔物的堆層工藝；以及圖3A-3H為間隔物掩模制造工藝的示例性實施方式的截面圖。
具體實施例方式本發(fā)明包含形成鄰接基板特征結構的介電材料，例如藉由涂鋪硼基材料至基板 結構，以形成用于雙重圖案化工藝和用于柵極堆棧結構的間隔物材料。在一實施方式 中，間隔物材料是通過沉積及蝕刻氮化硼材料而形成的，此氮化硼材料選擇性包括氫、 碳、氧、硅、氟和其組合。在另一實施方式中，間隔物材料可通過沉積硼-氮化物層、 沉積襯底層于硼-氮化物層上、蝕刻襯底層、以及蝕刻硼-氮化物層而形成。圖1繪示根據(jù)本發(fā)明一實施方式形成的具有柵極結構的晶體管。參照圖1，多 個場隔離區(qū)102形成一基板100，例如硅片。該多個場隔離區(qū)102將某一型導電性(如 ρ型)的井區(qū)103和另一型導電性(如η型)的相鄰井(未繪示)隔離開來。接著，柵 極介電層104鄰接形成在基板100和隔離區(qū)102上。典型地，柵極介電層104是通過沉 積或生長諸如氧化硅(SiOn)及/或氮氧化硅之類的材料層而形成的，這些材料形成具有 介電常數(shù)小于約5.0的層。柵極介電層技術的研究進展指出對于形成柵極介電層104期 望使用介電常數(shù)較大的材料(k> 10)。因此適合采用的材料例子包括金屬氧化物(氧 化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鉿(HfO2)、氧化鈦(TiO2)、氧化釔(Y2O3)與氧化鑭 (La2O3))、鐵電物質(zhì)(鈦鋯酸鉛(PZT)與鈦酸鍶鋇(BST))、非晶金屬硅酸鹽(HfSixOy與 ZrSixOy)、非晶硅酸鹽氧化物(HfO2與ZrO2)、和順電物質(zhì)(BaxSr1-JiO3與PbZrxTi1IO3)， 但不以此為限。含這些材料的高介電常數(shù)(k)層可以通過各種沉積工藝而形成。另外，導電柵電極層106毯覆沉積在柵極介電層104上。柵電極層106—般可 包含諸如摻雜多晶硅、未摻雜多晶硅、碳化硅或硅鍺化合物之類材料，但不以此為限。 然而，預期的實施方式可涵蓋柵電極層106，其含有金屬、金屬合金、金屬氧化物、單晶 硅、非晶硅、硅化物、或本領域公知的用于形成柵電極的其它材料。硬掩模層108(如氮化物層)例如以CVD工藝被沉積在柵電極層106上。接著進行光刻工藝，包括遮蔽、曝光及顯影光阻層的步驟而形成光阻掩模(未繪示)。利用光 阻掩模對準蝕刻來蝕刻硬掩模層至柵電極層106頂部，以將光阻掩模圖案轉移到硬掩模 層，從而于柵電極層106上產(chǎn)生一硬掩模層108。利用硬掩模對準蝕刻來移除光阻掩模及蝕刻硬掩模層108和柵電極層106下至柵 極介電層104頂部，以進一步修改結構而產(chǎn)生導電結構，包括硬掩模層108底下的柵電極 層106殘余材料。繼續(xù)進行處理程序，蝕刻柵極介電層104至基板100頂部和隔離區(qū)102 頂部。如圖1所示，柵電極層106和柵極介電層104 —起限定出一集成器件(例如晶體 管)的復合結構，有時被稱為柵極堆棧結構124或柵極。在進一步處理晶體管中，利用尖端布植工藝形成尖端或淺源極/漏極延伸區(qū) 140。柵電極層106保護柵極介電層104底下的基板區(qū)以免遭離子布植。接著進行快速 熱處理(RTP)退火，藉以驅動部分位于柵極介電層104底下的源極/漏極延伸區(qū)140。視情況而定，共形氧化物層(未繪示)沉積在整個基板表面。該氧化物層用來 保護硅表面以免原子遷徙，例如氮材料從間隔層126移動?？墒褂盟囊已趸柰?TEOS) 源氣體、在低壓化學氣相沉積腔室中，高溫(> 600°C)沉積氧化物層。氧化物層另可用 來釋放硅基板與間隔層126間的應力，同時保護柵極角落免受間隔層126影響。若采用 低k的非氮化硅材料做為間隔層126，例如氮化硼和所述衍生物，則可不用氧化物層或以 其它低k材料代替。隨后，在本發(fā)明一實施方式中，間隔層126毯覆沉積在柵極堆棧結構124頂部和 沿著整個柵極堆棧結構124邊長，包括柵電極層106和柵極介電層104的整個側壁長度， 其厚度為約200埃(人)至約1000入，較佳約400 A至約800人。同時，間隔層126沉 積在基板100或隔離區(qū)102的任何露出部分的頂部。間隔層126可包含一個或多個氮化物 層，例如所述氮化硼材料層，其可利用化學氣相沉積(如等離子體增強的化學氣相沉積) 來沉積。接著蝕刻間隔層126來移除柵電極層106頂部和隔離區(qū)102頂表面與基板100大 部分頂表面除緊鄰柵極堆棧結構124外的間隔層126。在蝕刻工藝的一實施方式中，各向 異性蝕刻來蝕刻間隔層，以留下沿著柵電極層106和柵極介電層104的整個側壁長度的部 分間隔層126而形成側壁間隔層126。在另一實施方式中，任選的襯底層127可與間隔層 126沉積，及可采用所述的多重蝕刻工藝。其次，以深、高劑量布植工藝處理基板100，以于井區(qū)103形成深接合面源極/ 漏極區(qū)148。深布植包括使用構成源極/漏極延伸區(qū)140的同型導電性雜質(zhì)來布植離子。 同時，若導電柵電極包含多晶硅，則深布植工藝可用來在柵電極層106中摻雜多晶硅(若 未先摻雜)。進行活化退火，活化源極/漏極延伸區(qū)140和深接合面源極/漏極區(qū)148。 可利用快速熱處理(RTP)進行退火。圖2A-2E繪示了包括含硼間隔層材料的集成示意圖。圖2A顯示了位于一基板 (未繪示)上的晶體管結構200。晶體管結構200包含柵極堆棧結構224。柵極堆棧結構 224包括柵極介電層204和柵電極層206。硬掩模層208形成在柵電極層206上。柵極 堆棧結構224設在源極區(qū)212與漏極區(qū)214之間。該結構中的場隔離區(qū)202將某一型導 電性(如η型)的井203 (NMOS)和另一型導電性(如ρ型)的相鄰井(未繪示)隔離開 來。
間隔層226和襯底層227經(jīng)沉積及蝕刻而接觸柵極堆棧結構224側壁。間隔層 226材料(如所述硼-氮化物材料和其衍生物)沉積在柵極堆棧結構224和源極區(qū)212與 漏極區(qū)214上。如圖2B所示，任選的襯底層227沉積在間隔層226上。襯底層227可 包含氮化物材料，例如氮化硅，且沉積厚度為間隔層226和襯底層227總體厚度的約 至約99%，例如約10%至約20%。雖然以下敘述包括任選的襯底層227，但本發(fā)明涵蓋 在無襯底層的情況下進行的后續(xù)工藝。如圖2C所示，接著各向異性蝕刻襯底層227，以露出間隔層226的下間隔層材 料228的水平部分。各向異性蝕刻工藝可包含等離子體或非等離子體蝕刻工藝，該工藝 使用一化學蝕刻氣體，例如不含氫的碳氟化合物(如包括四氟化碳(CF4))和/或含氫的 碳氟化合物(如包括三氟甲烷(CHF3)),和任選的惰性氣體(如氦氣(He))。如圖2D所示，接著各向同性蝕刻露出的下間隔層226材料，以露出柵極堆棧結 構224和源極區(qū)212與漏極區(qū)214的頂部，而形成間隔層226和襯底層227的間隔物?；?者，在間隔層226蝕刻工藝或后續(xù)處理步驟期間，可完全或大體上從間隔層226移除襯底 層227。各向同性蝕刻工藝可包含等離子體或非等離子體蝕刻工藝，該工藝使用一化學 蝕刻氣體，例如不含氫的碳氟化合物(如包括二氟乙炔(C2F2))和/或含氫的碳氟化合物 (如包括三氟甲烷(CHF3)),氧化氣體(如包括氧氣(O2))，和任選的惰性氣體(如氬氣 (Ar))。圖2E繪示其余沉積層及形成用于器件201的通孔。襯底230沉積在該結構200 上，而應變誘導層232 (可為含硼材料)沉積在襯底230上。覆蓋層234接著沉積在應變 誘導層232上。前金屬介電層(pre-metal dielectric layer, PMD) 236接著沉積在覆蓋層 234上，并以化學機械拋光(CMP)處理。然后圖案化前金屬介電層236及蝕刻前金屬介 電層236、覆蓋層234、應變誘導層232 (如含硼膜)和襯底230，以形成接觸柵極堆棧結 構224的通孔238。在此的氮化硼層亦可當作應變誘導層。例如，氮化硼層可沉積在柵極結構上而 誘導晶體管的溝道區(qū)產(chǎn)生應變。該應變誘導氮化硼層可與在其下的襯底和/或在其頂部 上的覆蓋層一起被使用。襯底和覆蓋層的硼含量低于含硼應變誘導層的硼含量。相較 于硼含量較多的應變誘導氮化硼層，襯底和覆蓋層的較低的硼含量提供了更好的絕緣性 質(zhì)，例如減少泄漏電流，因而擴大了應變誘導氮化硼層的應用。例如，襯底230和覆蓋層234可為氮化硅、氮化硼或氧化硼層。襯底230的厚 度可為約2人至約500人。除了氮化硼層和氧化硼層是在足以提供較低硼濃度的氮化硼 層或硼濃度比氮化硼層低的氧化硼層的條件下被沉積外，可以任何所述的形成氮化硼層 的方法來沉積氮化硼層和氧化硼層。前述晶體管結構和其形成方法的實施方式僅為舉例說明而已。可采用其它的柵 電極及其形成方法的實施方式來實踐本發(fā)明。更為詳細的關于形成柵極堆棧結構的示例 性方法和設備在2003年7月1日提交的、共同受讓的序號為No.10/612,642的美國專利申 請中被描述，該申請主張2002年7月2日提交的、序號為No.60/393,393的美國臨時專利 申請的優(yōu)先權，二者一并引用于此作為參考且不與之相悖。在另一實施方式中，提供一種制造半導體掩模的方法?？商峁┚哂袪奚谀：?間隔物掩模的半導體堆棧結構，所述犧牲掩模包含一連串接線，所述間隔物掩模包括鄰接前述一連串接線的側壁的間隔物接線。間隔物接線包含所述氮化硼材料。然后移除犧 牲掩模而形成半導體掩模。視情況而定，接著剪裁間隔物掩模而提供一剪裁的間隔物掩 模。間隔物掩模的形成為先沉積間隔層于半導體堆棧結構上且共形于犧牲掩模；蝕 刻間隔層而提供間隔物掩模并露出犧牲掩模的頂表面，所述的間隔物掩模具鄰接一連串 犧牲掩模接線的側壁的間隔物接線；以及移除犧牲掩模。間隔物掩模圖案隨后被轉移到 半導體堆棧結構。視情況而定，移除犧牲掩模前，光阻層被沉積和被圖案化至間隔物掩模上以露 出部分間隔物掩模，并蝕刻間隔物掩模的露出部分以剪裁間隔物掩模。又或者，移除犧 牲掩模后，再剪裁間隔物掩模。若與各犧牲掩模接線相連的間隔物掩模的各對間隔物區(qū) 可優(yōu)先連接間隔物掩模中彼此不連續(xù)的接線，則圍繞犧牲掩模接線末端的部分間隔物掩 ?？梢詧D案化/蝕刻工藝剪裁。所述工藝利用鄰接光刻圖案化犧牲掩模側壁的間隔物接線來形成半導體圖案掩 模，而使得光刻圖案頻率加倍，如此可提供各接線大體上相同的臨界尺寸或同樣的特征 寬度，但特定區(qū)域的接線密度加倍。例如，根據(jù)本發(fā)明一實施方式，犧牲掩模的線距 (pitch)選擇為4，以最終得到線距為2的間隔物掩模。間隔物掩模的制造可包括剪裁處理程序，在整個過程中，保留犧牲掩模以提供 間隔物掩模結構完整性。圖3A-3H繪示根據(jù)本發(fā)明一實施方式應用示例方法處理半導體 堆棧結構的截面圖和俯視圖。在圖3A中，圖案化光阻層302置于半導體堆棧結構300上。在一實施方式中， 半導體堆棧結構300包含第一掩模堆棧結構304和第二掩模堆棧結構306于半導體層308 上。圖案化光阻層302可含任何適合光刻工藝的材料，例如正型或負型光刻膠，較 佳的正型光刻膠材料選自由248nm光刻膠、193nm光刻膠、157nm光刻膠和摻雜鄰疊氮 萘醌感光劑的酚醛樹脂基質(zhì)組成的群組，較佳的負型光刻膠材料選自由聚順異戊二烯和 聚乙烯醇肉桂酸酯組成的群組。圖案化光阻層302可具適合間隔物掩模制造工藝的任一尺寸。例如，圖案化光 阻層302的各特征結構303的寬度「X」實質(zhì)上與半導體器件特征結構的所需臨界尺寸 (如柵電極的寬度)有關，且可為約IOnm至約lOOnm。間隔物掩模的間隔物線寬可大體 上與圖案化光阻層302的各特征結構303的寬度相同。接線間距「y」乃選擇使倍頻方 法有效進行，并使后續(xù)形成的間隔物接線間距實質(zhì)上等于各間隔物區(qū)的寬度。例如，如 圖3A所示，若特征結構的頻率加倍，則圖案化光阻層302的各特征結構303間距「y」 大約等于寬度「X」的三倍。在一特定實施方式中，193nm光刻技術用來產(chǎn)生特征結構 寬度約45nm、特征結構間距約135nm的圖案化光阻層302。此外，圖案化光阻層302的 線距選擇約為4，以最終得到間隔物線距約為2的間隔物掩模。達成圖案化光阻層302的特征結構間距寬度約為3 1的方法包括在曝光操作 時，過度曝光正型光阻層、或在光刻/顯影工藝后，削減光阻層。例如，圖案化光阻層 302為使用等離子體蝕刻化學劑削減的193nm正型光阻。雖然就倍頻方法而言，圖案化 光阻層302中各特征結構的理想寬度為圖案化光阻層302線距的1/4，但最初目標寬度宜
8稍微加大，以補償用于圖案化第一掩模堆棧結構304的蝕刻工藝。故根據(jù)本發(fā)明一實施 方式，圖案化光阻層302的最初線寬為線距的0.281-0.312倍。參照圖3B，利用蝕刻工藝將圖案化光阻層302的圖象轉移到第一掩模堆棧結構 304，以形成犧牲掩模310。用來轉移圖象的蝕刻工藝可為適合從圖案化光阻層302轉移 實質(zhì)相同的圖象至第一掩模堆棧結構304的任何工藝。第一掩模堆棧結構304 (犧牲掩模310)可含適合在間隔物掩模制造工藝中作為犧 牲掩模的任何材料或組合材料，且包含如圖3A單一斜線所示的單一材料、或二或多個材 料(亦如圖3A所示的二材料層304A、304B)。第一掩模堆棧結構304的組成和厚度最好 由適合于用蝕刻工藝蝕刻的材料組成，在所述蝕刻工藝期間圖案化光阻層302保持大體 完整。例如，圖案化光阻層302可包含碳基材料，第一掩模堆棧結構304可包含選自由 氮化硅、氧化硅、和非晶或多晶硅組成群組的材料。若第一掩模堆棧結構304包含氮化 硅，則蝕刻工藝采用的氣體可選自由C2F2和CHF3組成的群組；若第一掩模堆棧結構304 包含氧化硅，則蝕刻工藝可采用的氣體選自由C4F8和CHF3組成的群組；若第一掩模堆棧 結構304包含非晶或多晶硅，則蝕刻工藝采用的氣體可選自由Cl2和Pfflr組成的群組。根據(jù)本發(fā)明一實施方式，單一材料組成的第一掩模堆棧結構304的厚度乃選擇 以倍頻方法最佳化后續(xù)間隔物掩模的形成。第一掩模堆棧結構304的厚度可夠薄，以免 后續(xù)形成的間隔物掩模的間隔物掩模接線崩塌，且厚度又夠厚足以控制間隔物掩模接線 的臨界尺寸。單一材料組成的第一掩模堆棧結構304的厚度為犧牲掩模310的目標線寬 的 4.06-5.625 倍。根據(jù)本發(fā)明另一實施方式，如圖3A雙層所示，第一掩模堆棧結構304包含第一 硬掩模層304A于第一掩模層304B上，故如圖3B所示，其構成犧牲掩模310包含犧牲硬 掩模部分310A于犧牲掩模部分310B上。第一硬掩模層304A和第一掩模層304B以二 道不同蝕刻操作利用圖案化光阻層302的圖象而圖案化，且第一硬掩模層304A可含適合 用于實質(zhì)上不影響圖案化光阻層302的蝕刻工藝蝕刻的任何材料，第一掩模層304B含有 材料的蝕刻特性類似圖案化光阻層302的蝕刻特性。依此方法，在后續(xù)蝕刻第一掩模層 304B期間，相信使用第一硬掩模層304A可保持來自圖案化光阻層302的圖象。圖案化光阻層302和第一掩模層304B可包含碳基材料，第一硬掩模層304A可 包含選自由氮化硅、氧化硅、和非晶或多晶硅組成群組的材料。用于第一硬掩模層304A 和第一掩模層304B的蝕刻工藝可與上述用于第一掩模堆棧結構304的蝕刻工藝相同。第 一硬掩模層304A的厚度可夠薄，以足以相對圖案化光阻層302進行高度選擇性蝕刻；且 厚度又夠厚，以免形成針孔而不當露出第一掩模層304B。在一實施方式中，第一硬掩模 層304A的厚度為約20nm至約50nm。第一掩模層304B的蝕刻特性類似圖案化光阻層302，圖案化光阻層302和第一 掩模層304B的厚度是這樣選擇的以使得于蝕刻第一掩模層304B時，移除所有蝕刻第一 硬掩模層304A后所留下的圖案化光阻層302部分。例如，根據(jù)本發(fā)明一實施方式，圖案 化光阻層302和第一掩模層304B實質(zhì)上均由碳原子組成。在一實施方式中，第一掩模層 304B包含Sp3 (鉆石狀)、Sp2 (石墨狀)與Sp1 (熱解碳狀)混成的碳原子混合物，其是利 用碳氫化合物前驅物分子進行化學氣相沉積工藝而得。本領域已知此種膜層為非晶碳膜 或Advanced Patterning Film (APF)。使用選自由氧氣(O2)與氮氣(N2)組合物、或甲烷
9(CH4)、氮氣(N2)與氧氣(O2)組合物組成群組的氣體的蝕刻工藝來蝕刻含非晶碳膜的第 一掩模層304B。在一特殊實施方式中，大體上所有的圖案化光阻層302是在與圖案化第 一掩模層304B相同的蝕刻操作下被移除。第一掩模層304B的厚度可夠薄，以免后續(xù)形 成的間隔物掩模的間隔物掩模接線崩塌；且厚度又夠厚，以足以控制間隔物掩模接線的 臨界尺寸。在一實施方式中，含有第一硬掩模層304A和第一掩模層304B的第一掩模堆 棧結構304的總體厚度為犧牲掩模310的目標線寬的約4.06-5.625倍。再次參照圖3B，第二掩模堆棧結構306包含第二硬掩模層306A于第二掩模層 306B上。第二硬掩模層306A可具適合保護第二掩模層306B免遭用于形成犧牲掩模310 的蝕刻工藝作用的任何性質(zhì)。第一掩模堆棧結構304可包含如前所述的單一材料，且此 材料對第二硬掩模層306A的材料具蝕刻選擇性。例如，若第一掩模堆棧結構304包含 氮化硅，則第二硬掩模層306A可包含選自由氧化硅、和非晶或多晶硅組成群組的材料。 在另一實施方式中，當?shù)谝谎谀６褩＝Y構304包含氧化硅，第二硬掩模層306A可包含選 自由氮化硅、和非晶或多晶硅組成群組的材料。在又一實施方式中，當?shù)谝谎谀６褩＝Y 構304包含非晶或多晶硅，第二硬掩模層306A可包含選自由氮化硅和氧化硅組成群組的 材料。根據(jù)本發(fā)明另一實施方式，第一掩模堆棧結構304包含第一硬掩模層304A和第 一掩模層304B。在一實施方式中，第一掩模層304B包含非晶碳膜，并以選自由02與風 組合物、或CH4、N2與O2組合物組成群組的氣體蝕刻，第二硬掩模層306A含有選自由 氮化硅、氧化硅、和非晶或多晶硅組成的群組的材料。第二硬掩模層306A的厚度夠薄足 以隨后相對第二掩模層306B進行高度選擇性蝕刻，且厚度又夠厚，以免形成針孔而不當 露出第二掩模層306B遭蝕刻第一掩模堆棧結構304的蝕刻工藝作用。在一實施方式中， 第二硬掩模層306A的厚度為約15nm至約40nm。參照圖3C，間隔層312共形沉積在犧牲掩模310和第二硬掩模層306A上。間 隔層312為倍頻方法使用的最后變成間隔物掩模的材料源。間隔層312可包含如前所述 的氮化硼。可選擇間隔層312的厚度，以決定后續(xù)形成的間隔物掩模的特征結構寬度， 例如，如圖3C所示，間隔層312的厚度與犧牲掩模310的特征結構寬度大體上相同。間 隔層312的厚度可大于犧牲掩模特征結構303的寬度，以補償用于圖案化間隔層312的蝕 刻工藝。間隔層312的厚度約為犧牲掩模310的特征結構寬度或后續(xù)形成的間隔物掩模 的所需特征結構線寬的1.06倍。參照圖3D，間隔層312經(jīng)蝕刻而成間隔物掩模314，并且露出犧牲掩模310和第 二硬掩模層306A的頂表面。間隔物掩模314接線共形于犧牲掩模310的特征結構側壁。 圖3D繪示每條犧牲掩模310有兩條間隔物掩模314。以適于提供良好控制尺寸的任何方 法來蝕刻間隔層312，例如以維持犧牲掩模310的臨界尺寸寬度。如圖3D所示，蝕刻間 隔層312，直到間隔物掩模314的接線高度與犧牲掩模310的特征結構大體上等高。間 隔物掩模314接線也可凹蝕略低于犧牲掩模310的特征結構的頂表面，以確保間隔物掩模 314接線上方與之間的間隔層312不連續(xù)。如圖3D所示，各間隔物掩模314接線的頂表 面寬度大體上與間隔物掩模314和第二硬掩模層306B的界面處的寬度相同。間隔層312亦蝕刻成間隔物掩模314(如圖3D所示)，其對單層的犧牲掩模310、 堆棧層的第一硬掩模層304A和第二硬掩模層306A具高度選擇性。在本發(fā)明一特定實施方式中，一旦露出犧牲掩模310和第二硬掩模層306A的頂表面，用來形成間隔物掩模 314的蝕刻工藝即達終點。在一特殊實施方式中，檢測到終點后，實施略為過度蝕刻，以 確保從犧牲掩模310的特征結構至特征結構(如接線至接線)的間隔物掩模314接線不連 續(xù)。適合含氮化硼材料的間隔層312的蝕刻工藝的例子包括使用化學蝕刻氣體的等離子 體或非等離子體蝕刻工藝，例如不含氫的碳氟化合物(如包括C2F2、〔^或其組合)和/ 或含氫的碳氟化合物(如包括CHF3)、氧化氣體(如包括氧氣(O2))、和選擇性包括惰性 氣體(如氬氣(Ar)或氦氣)。形成間隔物掩模314的另一工藝繪示于圖3C-3D，其采用雙間隔層。圖3C，、3C”及3D，繪示含基底間隔層313和襯底層315的雙間隔層共形沉 積于犧牲掩模310和第二硬掩模層306A上?；组g隔層313先共形沉積在犧牲掩模310 和第二硬掩模層306A上，且包含所述硼-氮化物材料和其衍生物。如圖3C’所示，襯 底層315沉積在基底間隔層313’上。襯底層315可包含氮化物材料，例如氮化硅，且 可沉積厚度為間隔層312 (即基底間隔層313和襯底層315)總體厚度的約至約90%。如圖3C”所示，接著可各向異性蝕刻襯底層315，以露出間隔層312的下基底間 隔層313的水平部分。各向異性蝕刻工藝可包含使用化學蝕刻氣體的等離子體或非等離 子體蝕刻工藝，例如不含氫的碳氟化合物(如包括(2&、〔^或其組合)，和/或含氫的 碳氟化合物(如包括CHF3)、氧化氣體(如包括氧氣(O2))、和選擇性包括惰性氣體(如 氬氣(Ar)或氦氣)。如圖3D’所示，接著可各向異性蝕刻露出的下基底間隔層313材料和部分襯底 層315，以露出犧牲掩模頂部，而構成具襯底層315形成其上的間隔物掩模314。適合的 各向異性蝕刻工藝可為上述用來蝕刻間隔層312的蝕刻工藝。或者，在基底間隔層313 蝕刻工藝或后續(xù)處理步驟期間，完全或大體上移除間隔物掩模314的襯底層315。參照圖3E及3E’，間隔物掩模314可具有來自犧牲掩模310的材料，通過如在 圖3E’俯視圖所示的間隔物掩模314的末端部分316所示，其仍連續(xù)圍繞犧牲掩模310 各接線末端。如圖3E’所示，一旦圖案化光阻堆棧結構320，藉由選擇性蝕刻暴露于窗 口區(qū)330的末端部分316，可移除間隔物接線對間的連續(xù)性。光阻堆棧結構320沉積在間 隔物掩模314和犧牲掩模310與第二硬掩模層306A的露出部分上?；厮輬D3E，光阻堆棧結構320可具有光阻層324，其含有上述圖3A的圖案化光 阻層302相關的任何材料。此外，如圖3E所示，光阻堆棧結構320可包含底部抗反射 涂層(BARC層)322于光阻層324與間隔物掩模314間，以提供光阻層324平坦表面。 BARC層可為具有機官能基的旋涂玻璃材料?；蛘?，光阻堆棧結構320完全由光阻層組 成。光阻堆棧結構320可以任何提供光阻堆棧結構320平坦表面的工藝沉積。例如，根 據(jù)本發(fā)明一實施方式，光阻堆棧結構320包含光阻層324于BARC層322上，光阻層324 和BARC層322均以旋涂工藝沉積；若光阻堆棧結構320主要包含一光阻層，則該光阻 層可以旋涂工藝沉積。雖然圖3E及3E’繪示保留犧牲掩模310，但本發(fā)明涵蓋在移除 犧牲掩模310材料后，進行間隔物掩模314工藝。光阻堆棧結構320可以上述圖3A的圖案化光阻層302相關的任何光刻工藝來圖 案化，而形成窗口區(qū)330露出間隔物掩模314的末端部分316。窗口區(qū)330可為適合剪 裁間隔物掩模314的任何尺寸。窗口區(qū)330可至少暴露間隔物掩模314的整個末端部分316。窗口區(qū)330的尺寸亦可選擇暴露部分犧牲掩模310，以通融圖案化及剪裁工藝中的 任何些微偏移。間隔物掩模314經(jīng)剪裁成剪裁的間隔物掩模340。間隔物掩模314可以移除間隔 物掩模314露出部分的任何蝕刻工藝來剪裁。如圖所示，移除對光阻堆棧結構320和第 二硬掩模層306A具選擇性的末端部分316。或者，可不選擇性蝕刻犧牲掩模310的露出 部分。較佳地，如圖3F所示，剪裁蝕刻工藝對犧牲掩模310的露出部分具選擇性。如 此，上述用來蝕刻圖3C及3D間隔層312的任何材料和蝕刻工藝組合可用來形成剪裁的 間隔物掩模340。參照圖3G及3G’，移除光阻堆棧結構320和犧牲掩模310。根據(jù)本發(fā)明一實 施方式，保留犧牲掩模310，以在剪裁間隔物掩模314的過程中提供結構支撐而形成剪裁 的間隔物掩模340。然而，一旦形成剪裁的間隔物掩模后，可移除犧牲掩模310而完成倍 頻掩模制造工藝。光阻堆棧結構320可以與移除犧牲掩模310相同的工藝操作或于先前工藝操作中 而被移除。在一實施方式中，光阻堆棧結構由含碳物質(zhì)組成，并以先前使用氧氣(O2)與 氮氣(N2)的濕式或干式灰化操作移除。犧牲掩模310或犧牲硬掩模部分310A/掩模部分 310B可以對剪裁的間隔物掩模340和第二硬掩模層306A具高度選擇性的任何技術移除。 例如，犧牲掩模310可以選自于熱磷酸(H3PO4)濕蝕刻、氫氟酸水溶液濕蝕刻、或SiCoNi 蝕刻的單一蝕刻操作而被移除。此外，犧牲掩模310可以選擇性干蝕刻工藝而被移除， 例如選自由氯氣(Cl2)等離子體蝕刻和CF4/02等離子體蝕刻組成群組的單一蝕刻操作。參照圖3H，將剪裁的間隔物掩模340圖象轉移到第二掩模堆棧結構306，以構成 蝕刻掩模370或蝕刻掩模部分370A/370B于半導體層308上。第二掩模堆棧結構306可 包含單一材料，并以單一蝕刻操作蝕刻成蝕刻掩模370。或者，以二步驟的蝕刻工藝可形 成蝕刻掩模部分370A/370B，其中第一步驟處理層370A，第二步驟處理層370B。在一實施方式中，第二掩模層306B包含非晶碳材料，例如上述第一掩模層304B 組成的實施方式的非晶碳材料。在一特殊實施方式中，第二掩模層306B和蝕刻掩模370 的掩模部分370B的厚度為蝕刻掩模370的各接線寬度的約3.125-6.875倍。如圖3H所 示，第二掩模層306B可以維持蝕刻掩模370的各接線大體上垂直輪廓的任何蝕刻工藝而 被蝕刻成掩模部分370B。在一實施方式中，第二掩模層306B包含非晶碳，并以等離子 體干蝕刻工藝而被移除，且等離子體含有氣體選自于O2與N2組合物、或CH4、風與02 組合物。在各種實施方式中，已描述一或多個方法來制造蝕刻掩模370，其含有接線為犧 牲掩模接線頻率的兩倍。蝕刻掩模370可接著被用來圖案化半導體層308，以例如制造集 成電路的器件。根據(jù)本發(fā)明一實施方式，蝕刻掩模370具有主要地由非晶碳材料組成的 掩模部分370B。或者，如圖3G及3H所示，剪裁的間隔物掩模圖象在轉移至半導體層 前，先轉移到含非晶碳材料層。半導體層308可為用于器件制造所需的任何膜層、或為任何其它需使用倍頻掩 模制造的半導體結構。例如，根據(jù)本發(fā)明一實施方式，半導體層308包含適合圖案化成 清楚定義的半導體結構陣列的任何材料。在一實施方式中，半導體層308由IV族材料或 III-V族材料組成。此外，半導體層308可含任何形態(tài)以適合被圖案化成清楚定義的半導體結構陣列。半導體層308的形態(tài)可選自由非晶、單晶和多晶組成的群組。半導體層 308另可包含電荷載體摻質(zhì)雜質(zhì)原子。半導體層308更可設在基板上。基板可含適于承 受構成工藝的任何材料，例如，基板包含彈性塑料片?；甯砂m于承受制造工藝 且供半導體層配置其上的材料。在一實施方式中，基板包含IV族材料，例如結晶硅、鍺 或硅/鍺；或者，基板包含III-V族材料?；暹€可包含絕緣層。在一實施方式中，絕 緣層含有材料選自由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和高介電常數(shù)(k)介電層組成的群組。在本發(fā)明的各種實施方式中，間隔層126或312可由氮化硼組成，其可摻雜或包 括氫、氯、硅、氧或碳。在這些實施方式中，形成的間隔層的k值為約1.1至約10，例 如介于3.0-6.0之間。氮化硼層亦可為應力氮化物層，其具有IOGPa的壓縮與IOGPa的拉 伸應力，例如拉伸應力大于約2.0GPa或壓縮應力小于約_3.5GPa。此外，氮化硼層可在 溫度低于500°C下以等離子體輔助化學氣相沉積(PECVD)工藝沉積。在一實施方式中， 處理溫度為約100°C至約1000°C，例如約300°C至約500°C，又例如約400°C至約450°C。較佳的氮化硼材料層具有高階梯覆蓋和低圖案負載效應。在此，高階梯覆蓋層 的特征結構的不同表面(即側壁、頂部和底部)間的層厚差百分比比低階梯覆蓋層小。圖 案負載效應(PLE)定義為在具少數(shù)特征結構(隔離區(qū))的基板區(qū)中特征結構的部分層厚 (如底部、頂部或側壁)與在具高密度特征結構(密集區(qū))的基板區(qū)中特征結構的對應部 分層厚間的層厚差百分比，因此圖案負載效應百分比越小表示整個基板的層厚越均勻。在一實施方式中，間隔層由氮化硼組成，其是在PECVD腔室的等離子體條件 下，通過包括含硼前驅物、含氮前驅物及任選的惰性氣體的混合氣體反應而得。適合的 PECVD腔室為Dxz 腔室，其商業(yè)上可取自美國加州圣克拉拉的應用材料公司(Applied Materials, Inc.)。含硼前驅物包括二硼烷(B2H6)、硼氮炔(B3N3H6)、硼氮炔的烷基取代衍生 物、三甲基硼(B (CH3) 3)、三氯化硼(BCl3)、和其組合。含氮前驅物可包括氨氣、聯(lián) 氨(N2H4)、和其組合。適合的惰性氣體包括氦氣(He)、氬氣(Ar)、氮氣(N2)、氙氣 (Xe)、或其組合等。此外，含氮前驅物可用如氬氣、氦氣、氫氣或氙氣的稀釋氣體而稀 釋。在摻雜氮化硼層中，沉積氮化硼層期間，選自由含硅化合物、含碳化合物、和 其組合組成群組的一或多個化合物亦可被引入腔室?；蛘撸捎诔练e氮化硼層前或后引 入所述化合物。適合引至氮化硼材料層的化合物包括含硅前驅物，例如硅烷、三硅胺(TSA)、 三甲基硅烷(TMS)、硅氮烷、六甲環(huán)三硅氮烷(HMCTZ)、SiHxR(4_x)，其中R為烷 基、其鹵素衍生物、和其組合，但不以此為限；含碳前驅物的通式為CxH2x+2(如甲烷 (CH4))、CxH2x(如乙烯(C2H4))、CxH2x_2、和其組合；含氧前驅物例如為氧氣(O2)、臭 氧(O3)、一氧化氮(NO)、一氧化二氮(N2O)、二氧化碳(CO2)、水(H2O)、和其組合； 如三氫化磷(PH3)的含磷前驅物也可引入用于硼-氮化物沉積工藝的處理腔室。沉積 硼-氮化物層的方法和其物性更詳述于2007年6月19日申請的、共同讓渡的美國專利 申請案序號11/765,257的申請案和2007年7月13日申請的、美國臨時專利申請案序號 60/949,796的申請案，其一并引用于此且不與之相悖。在腔室有或無等離子體的情況下，氮化硼層可由含硼前驅物被沉積至腔室內(nèi)的基板上?？杀皇褂玫倪m合的沉積腔室包括PRODUCER SE和PRODUCER GTPECVD腔室，二者皆可取自美國加州圣克拉拉的應用材料公司。對于 300mmPRODUCER SE腔室，在此的處理條件乃提供二隔離處理區(qū)，每一處理區(qū)一 基板。故各基板處理區(qū)和基板所經(jīng)歷的流速為進入腔室的流速的一半。其上沉積氮化硼層的基板可為硅、含硅或玻璃基板?；蹇蔀槁慊?、或具有 一或多層沉積其上的材料和/或形成其中的特征結構。在一實施方式中，氮化硼層是以熱分解工藝(即非等離子體工藝)沉積而得。就 在腔室無等離子體的情況下沉積氮化硼層而言，沉積期間，腔室內(nèi)的基板支撐件溫度設 為約100°C至約1000°C，例如約300°C至約500°C，腔室壓力設為約10毫托耳(mTorr)至 約760托耳，例如約2托耳至約20托耳。含硼、含氮、含碳、含氧和含硅前驅物可同時 引入腔室，其流速各自為約5標準立方厘米每分鐘(sccm)至約50標準升每分鐘(slm)， 例如約IOsccm至約lslm。惰性氣體引入腔室的流速為約5sccm至約50slm，例如約Islm 至約lOslm。腔室的噴頭與基板支撐件的間距可為約50密爾(mil)至約5000密爾。硼-氮化物熱沉積工藝實例包括通過相距基板表面250密爾的噴頭，在20托耳 的腔室壓力下，引進流速為2400SCCm的二硼烷、引進流速為SOOsccm的氨氣、引進流速 為2400sccm的氮氣，歷時15秒。視情況而定，通過施加射頻(RF)功率至腔室的噴頭電極及/或基板支撐件電 極，產(chǎn)生等離子體供上述氮化硼沉積工藝使用。RF功率可以約2瓦(W)至約5000W (如 約30W至約1000W)的功率大小與約100千赫(kHz)至約1兆赫(MHz)(如約300kHz至 約400kHz)的單一低頻提供、或可以約2W至約5000W(如約30W至約1000W)的功率大 小與大于約IMHz(如大于約IMHz —直到約60MHz，例如13.6MHz)的單一高頻提供。 或者，RF功率可以混頻提供，包括以約IOOkHz至約IMHz (如約300kHz至約400kHz)的 第一頻率與約2W至約5000W(如約30W至約1000W)的功率大小、和大于約IMHz (如 大于約IMHz —直到約60MHz，例如13.6MHz)的第二頻率與約2W至約5000W(如約 30W至約1000W)的功率大小提供。讓含硼前驅物在存有等離子體下與含氮前驅物反應的實施方式所形成的氮化硼 層性質(zhì)適合硬掩模應用。氮化硼可做為用于多晶硅、硅、鎢和介電質(zhì)蝕刻工藝的硬掩 模。例如，其對熱氧化物和熱氮化物的濕蝕刻速度比(100 1的氟化氫(HF))分別為 0.03和0.3。氬氣可被加入前驅物混合物中以降低層介電常數(shù)及提高擊穿電壓。硼-氮 化物層性質(zhì)亦適合后段制程應用，例如銅阻障層。在一示例實施方式中，以氮氣和氨氣稀釋的二硼烷引入腔室中，并在RF功率提 供等離子體的情況下反應以沉積氮化硼層至腔室內(nèi)的基板。二硼烷引入腔室的流速為約 3000sccm且占N2的5%，氨氣引入腔室的流速為約150sccm。RF功率可以約300W與 13.6MHz的頻率提供。腔室壓力為約6托耳，間距為約480密爾。如此可得到具低蝕刻 速度、高沉積速度和預期低介電常數(shù)的氮化硼層。在另一實施方式中，含硼前驅物和含氮前驅物為同時引入，含硅前驅物亦可伴 隨含硼前驅物和含氮前驅物引入腔室而形成SiBN層做為間隔物應用。SiBN層的介電常 數(shù)小于5.5，擊穿電壓大于6MV/cm，在2MV下漏電流小于le_9安培/平方厘米。沉 積SiBN層的示例工藝條件包括以流速60SCCm的甲硅烷(SiH4)、流速600SCCm的氨氣(NH3)、流速IOOOsccm的氮氣(N2)、流速100-1000sccm的二硼烷(B2H6)引入前驅體，并 以100WRF功率、13.6MHz產(chǎn)生等離子體，同時將腔室條件維持成腔室壓力為6托耳、 間距為480密爾。視情況而定，SiBN層可在400°C下經(jīng)紫外線(UV)固化10分鐘。沉積后，可處理氮化硼材料層來修改諸如擊穿、介電常數(shù)或組成之類的膜層性 質(zhì)。沉積后處理包括等離子體工藝、紫外線(UV)固化工藝、熱退火工藝、電子束固化、 和其組合。在處理包含等離子體工藝的實施方式中，等離子體工藝可于與沉積氮化硼層相 同或不同的腔室中進行。等離子體可由傳送到腔室的噴頭電極和/或基板支撐件電極 的RF功率產(chǎn)生。RF功率可以約2W至約5000W(如約30W至約1000W)的功率大小 與約IOOkHz至約IMHz(如約300kHz至約400kHz)的單一低頻提供、或可以約2W至 約5000W(如約30W至約1000W)的功率大小與大于約IMHz(如大于約IMHz —直到 約60MHz，例如13.6MHz)的單一高頻提供?；蛘撸琑F功率可以混頻提供，包括以約 IOOkHz至約IMHz(如約300kHz至約400kHz)的第一頻率與約2W至約5000W(如約 30W至約1000W)的功率大小、和大于約IMHz (如大于約IMHz —直到約60MHz，例如 13.6MHz)的第二頻率與約2W至約5000W(如約30W至約1000W)的功率大小提供。等離子體處理使用的等離子體處理氣體包含含氮前驅物和/或一或多個稀釋氣 體或惰性氣體，含氮前驅物包括氮氣(N2)、氨氣(NH3)、聯(lián)氨(N2H4)、或其組合，稀釋 氣體包括氬氣(Ar)、氦氣(He)、氫氣(H2)、氙氣(Xe)、或其組合。處理期間，等離子 體處理氣體引入腔室的流速為約5sccm至約50slm，例如約IOOsccm至約500sccm。等離 子體氣體流入腔室的時間為約1秒至約2小時，例如約1秒至約60秒。處理期間，腔室 壓力為約10毫托耳至約760托耳，腔室內(nèi)的基板支撐件溫度為約20°C至約1000°C。提 高高頻RF功率、增加NH3流速及延長等離子體工藝處理時間可減低生成層的折射率及提 升膜層介電性質(zhì)。適合等離子體工藝的腔室例子為PRODUCER SE和PRODUCER GTPECVD 腔室。在處理包含UV固化工藝的實施方式中，UV固化工藝可于與沉積腔室相同的 腔室中進行、或于作為一完整設備部分(其還包括沉積氮化硼層的沉積腔室)的腔室中 進行。例如，UV固化工藝可在NANOCURE 腔室中進行，其為包括沉積氮化硼層的 PECVD腔室的PRODUCER 平臺的部分?？杀皇褂玫氖纠腢V固化工藝條件包括腔室壓力為約10毫托耳至約760托耳， 基板支撐件溫度為約20°C至約1000°C。用于UV固化工藝的基板支撐件溫度可大于、小 于或等于沉積工藝期間的基板支撐件溫度。UV固化工藝使用的處理氣體包含惰性氣體、含氮氣體、含氧氣體、或其組合， 其以約5SCCm至約50SCCm的流速在處理期間被引入腔室。處理氣體流入腔室的時間為約 1秒至約2小時，例如約1秒至約10分鐘。UV輻射可由任何UV源提供，例如微波弧汞 燈、脈沖閃光氙燈、或高效率UV發(fā)光二極管陣列。UV輻射波長例如為約170nm至約 400nm。UV輻射可具單一波長，例如172nm。或者，UV輻射可由波長大于200nm的 寬帶UV源提供。處理可包含以約1瓦/平方厘米至約1000瓦/平方厘米的紫外線輻射 曝照沉積材料，紫外線輻射可提供約0.5eV(電子伏特)至約IOeV的光子能，例如約IeV 至約6eV。用來進行UV固化工藝后處理的腔室例子為NANOCURE 腔室，其可取自美國加州圣克拉拉的應用材料公司。一般來說，UV固化工藝將移除層內(nèi)的氫，此很重要，因氫會擴散穿過膜層而抵 基板的半導體區(qū)，導致形成于基板上的器件的可靠度降低。UV固化工藝通常還將密實膜 層及提高膜層拉伸應力至大于約2.0GPa。在處理包含熱工藝的實施方式中，熱工藝可于與沉積氮化硼層相同或不同的腔 室中進行。沉積材料以大于沉積溫度的溫度退火處理。處理期間，如上述用于UV固化 的處理氣體可被引入腔室，以流速為約5sccm至約50slm，例如約IOsccm至約lslm。處 理氣體流入腔室的時間為約1秒至約10小時，例如約10秒至約20分鐘。處理期間，腔 室壓力為約10毫托耳至約760托耳，腔室內(nèi)的基板支撐件溫度為約20°C至約1000°C。適 合熱退火工藝的腔室例子為PRODUCER SE和PRODUCER GT PECVD腔室。其它實施方式包括以二或多個上述處理方式(即UV固化工藝、等離子體工藝和 熱工藝)處理沉積材料。例如，先以UV固化工藝、再以等離子體工藝處理沉積材料。就需要高階梯覆蓋和最小圖案負載效應的應用而言，例如當?shù)饘映练e至柵 極堆棧結構上做為間隔層時，可多次循環(huán)進行沉積和沉積后處理。在等離子體輔助化學 氣相沉積反應器中于等離子體條件下、以等于或小于500°C的溫度依序或同時沉積一或多 層材料，以產(chǎn)生整體k值為約1.1至約10的復合間隔層。雖然以上沉積和后處理步驟是敘述進行單一沉積步驟后，接著進行單一后處理 步驟，但根據(jù)本發(fā)明其它實施方式，亦可多次循環(huán)進行沉積和后處理步驟來形成氮化硼 層。在此實施方式中，沉積氮化硼材料使厚度只占預定最終厚度的一部分，然后進行后 處理。這一沉積和后處理程序可進行多次，直到達預定厚度。例如，每一循環(huán)形成的層 厚為約2A至約5000A，例如約2入至約1000A，例如約20人。每一循環(huán)的沉積和后處理步驟 可于相同腔室、于共享移送室的不同腔室或于不共享移送室的不同腔室中進行。在氮化硼沉積工藝的一實施方式中，依下列形成氮化硼層時可獲得階梯覆蓋大 于95%且圖案負載效應小于5% 使用400SCCm的二硼烷和2000SCCm的氮氣，在腔室壓 力6托耳、間距480密爾下，以每循環(huán)20人的沉積速度沉積氮化硼層，歷時5秒/循環(huán)； 以及利用等離子體工藝處理氮化硼層而將氮并入層內(nèi)及形成氮化硼層，其中等離子體工 藝包含使用IOOsccm的氨氣和2000sccm的氮氣，以300W的RF功率、13.6MHz的頻率 施行10秒/循環(huán)。氮化硼層的介電常數(shù)為4.7。在另一實施方式中，襯底層沉積在間隔層上?；蛘撸r底層是在間隔層前及/ 或后沉積。襯底層可與間隔層于相同腔室或相同處理設備中原位(in situ)沉積。襯底層 包含氮化硅，等離子體輔助CVD工藝或熱增強工藝的沉積溫度為1000°C或以下。氮化 硅沉積工藝包括硅源(如甲硅烷(SiH4))、氮源(如氨氣(NH3))、和惰性氣體(如氮氣 (N2))。氮化硼材料層也可做為硬掩模，其在圖案化后可犧牲掉或留在結構上。例如， 氮化硼材料層為氮化硼層或氧化硼層，其當作蝕刻氧化物、氮化物、硅、多晶硅或金屬 層的硬掩模。氮化硼材料層亦可用于具介電襯底的「間隙填充」應用。氮化硼材料層 已實際用于雙圖案化方式。氮化硼材料層還可用于后段工藝應用，例如做為銅阻障層、或銅與銅阻障層間 的粘著層，例如通過在其間形成CuBN、CuPBN或CuBCSiN層。銅阻障層可用于傳統(tǒng)鑲嵌結構或包括藉由沉積及接著移除犧牲材料形成的氣隙的結構。除了膜層組成外，在引入含硼前驅物期間，通過引進其它前驅物至腔室內(nèi)， 可修改氮化硼材料層的其它性質(zhì)(如折射率(RI)和階梯覆蓋)。比較使用氐氏、 B2H6+NH3、B2H6+SiH4 和 B2H6+NH3+SiHjX積的各層。B2H6+SiH4 層具有最大折射率。使 用額外的前驅物、而非單獨使用B2H6沉積的膜層具有改善的均勻度。B2H6+NH3+SiH4層 具有最佳階梯覆蓋。例如，依下列條件可獲得底部/頂部(B/T)階梯覆蓋達91%、側壁 /頂部(S/T)階梯覆蓋達91%、頂部PLE為0%、側壁PLE為7%且底部PLE為5%:使 用 400sccm 的 B2H6(N2 中占 5%)、40sccm 的 SiH4、200sccm 的 NH3、4000sccm 的 N2,歷 時15秒，接著進行氮等離子體處理，包含在600W的RF功率與13.6MHz下使用IOOsccm 的NH3和6000sccm的N2,歷時15秒。表1列出氮化硼材料層和氮化硅材料層的性質(zhì)比較。表 權利要求
1. 一種處理一基板的方法，該方法包含將一基板放到一沉積腔室內(nèi)，所述基板具有鄰接基板表面的基板結構； 沉積一間隔層至該基板結構和基板表面上；以及蝕刻該間隔層而露出基板結構和一部分的基板表面，其中經(jīng)蝕刻的間隔層的一部分 仍鄰接基板結構。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述間隔層包含氮化硼材料。
3.如權利要求1所述的方法，其中蝕刻間隔層的步驟包含各向異性蝕刻該間隔層。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述間隔層包含一基底間隔層和置于該基底間隔層 上的一襯底層。
5.如權利要求4所述的方法，其中蝕刻間隔層的步驟包含各向異性蝕刻所述襯底層而 露出基底間隔層，以及各向同性蝕刻露出的基底間隔層。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述基底間隔層包含氮化硼材料，所述襯底層包含氮化硅。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述基板結構為一犧牲掩模，且所述方法更包含移 除該犧牲掩模。
8.如權利要求2所述的方法，其中所述氮化硼材料更包含碳、硅、氯、氧、或其組合。
9.一種形成用于柵電極的側壁間隔物的方法，該方法包含將一基板放到一沉積腔室內(nèi)，且所述基板具有鄰接基板表面的一柵極結構； 流入一處理氣體至該沉積腔室中，所述處理氣體包含含硼前驅物和含氮前驅物； 在該沉積腔室中產(chǎn)生等離子體；沉積一氮化硼材料層至該基板表面和該柵極結構上；以及蝕刻該氮化硼材料層而露出該柵極結構和基板表面，其中一部分的氮化硼材料層仍 鄰接基板結構。
10.如權利要求9所述的方法，其中蝕刻氮化硼材料層的步驟包含各向異性蝕刻工藝。
11.如權利要求9所述的方法，更包含在蝕刻氮化硼材料層前，沉積一襯底層于該氮 化硼材料層上。
12.如權利要求11所述的方法，更包含在蝕刻氮化硼材料層前，各向異性蝕刻襯底層 而露出該氮化硼材料層。
13.如權利要求12所述的方法，其中蝕刻氮化硼材料層的步驟包含各向同性蝕刻露出 的基底間隔層。
14.如權利要求9所述的方法，其中所述處理氣體更包含含碳前驅物、含硅前驅物、 含氧前驅物、和其組合。
15.—種制造半導體掩模的方法，該方法包含提供一半導體堆棧結構，具有鄰接設置其上的一犧牲掩模； 沉積一共形氮化硼材料層于該犧牲掩模和半導體堆棧結構上； 蝕刻該氮化硼材料層以提供一間隔物掩模，該間隔物掩模具有多個鄰接該犧牲掩模 的側壁的間隔物接線，并且露出該犧牲掩模的頂表面；以及移除該犧牲掩模。
16.如權利要求15所述的方法，更包含沉積及圖案化所述間隔物掩模和犧牲掩模上的光阻層，以露出一部分的間隔物掩 模；以及在蝕刻氮化硼材料層以提供間隔物掩模前，蝕刻該間隔物掩模的露出部分，藉以剪 裁該間隔物掩模。
17.如權利要求16所述的方法，更包含沉積及圖案化所述間隔物掩模和犧牲掩模上的光阻層，以露出一部分的該間隔物掩 模；以及在移除犧牲掩模前，蝕刻該間隔物掩模的露出部分，藉以剪裁該間隔物掩模。
18.如權利要求15所述的方法，其中所述氮化硼材料更包含碳、硅、氯、氧、或其組合。
19.如權利要求15所述的方法，其中所述氮化硼材料層包含一基底氮化硼材料層和置 于該基底氮化硼材料層上的一襯底層。
20.如權利要求19所述的方法，其中蝕刻氮化硼材料層以提供間隔物掩模的步驟包含 各向異性蝕刻襯底層而露出基底氮化硼材料層，以及各向同性蝕刻露出的基底氮化硼材料層。
21.如權利要求20所述的方法，其中所述襯底層包含氮化硅，所述犧牲掩模包含選自 由氮化硅、氧化硅、非晶硅、非晶碳、和其組合構成群組的一材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種方法和設備來形成鄰接基板結構的間隔物材料。在一實施方式中，提供一種處理基板的方法，包括將一具有鄰接基板表面的基板結構的基板放到沉積腔室內(nèi)、沉積間隔層至基板結構和基板表面、以及蝕刻間隔層而露出基板結構和部分基板表面，其中間隔層被設置鄰接基板結構。間隔層可包含氮化硼材料。間隔層可包含基底間隔層和襯底層，間隔層可以二步驟的蝕刻工藝蝕刻。
文檔編號H01L21/205GK102017081SQ200980114768
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月2日 優(yōu)先權日2008年4月4日
發(fā)明者伊薩貝麗塔·羅夫洛克斯, 克里斯多佛·丹尼斯·本徹, 詠梅·陳, 夏立群, 德里克·R·維迪, 立巖·苗, 米哈拉·鮑爾西努, 維克多·恩古源 申請人:應用材料股份有限公司