用于对层进行处理的方法和用于制造电子器件的方法
【技术领域】
[0001]各种实施例一般涉及用于对层进行处理的方法和用于制造电子器件的方法。
【背景技术】
[0002]一般而言，各种半导体工艺可以被用于对载体或晶片掺杂。用于对载体掺杂的一个方法可以是离子注入，其中，离子由于它们的高动能而被注入到载体材料中。进一步地，可以应用掩模以保护特定区不受离子的注入，并且在其它区中允许离子注入，例如，以在载体材料中形成掺杂区域。制造电子器件或集成电路一般可以包括一个或多个离子注入工艺，例如，以在载体或该载体上方的层中生成期望的掺杂区域。一般而言，执行离子注入可以要求保护层或载体的一个或多个区域不被离子所渗透，并且因此可以使分别使用的掩模层适于相应的厚度，其中，为了遮挡具有更高能量的离子，该掩模层可以具有更大的厚度。
【发明内容】
[0003]一种用于对层进行处理的方法可以包括:在层上方提供图案化碳层；以及通过图案化碳层向层中执行离子注入。
【附图说明】
[0004]在附图中，贯穿不同的视图，同样的参考符号一般提及相同的部分。附图不一定是成比例的，相反重点一般被放在图示本发明的原理上。在下面的描述中，参考下面的附图来描述本发明的各种实施例，在附图中:
图1A示出了根据各种实施例的用于对层或载体进行处理的方法的示意流程图；
图1B示出了根据各种实施例的用于制造电子器件的方法的示意流程图；
图1C示出了根据各种实施例的方法的示意流程图；
图2A至21分别示出了根据各种实施例的在处理期间或在制造期间层或载体的示意侧视图或横截面视图；
图3示出了根据各种实施例的在处理期间或在制造期间层或载体的示意侧视图或横截面视图；
图4示出了根据各种实施例的在处理期间或在制造期间层或载体的示意侧视图或横截面视图；
图5示出了在已经执行离子注入工艺之后常使用的抗蚀剂掩模层的电子显微镜图像；
以及
图6示出了根据各种实施例的在本文中描述的处理期间或之后的图案化碳掩模层的电子显微镜图像。
【具体实施方式】
[0005]下面的详细描述提及通过图示的方式示出特定细节的附图和其中可以实践本发明的实施例。
[0006]词语“示例性的”在本文中被用于意味着“用作例子、实例或图示”。在本文中被描述为“示例性”的任何实施例或设计不一定要被解释为较之其它实施例或设计是优选的或有利的。
[0007]关于形成在一侧或表面“上方”的沉积材料所使用的词语“在…上方”，在本文中可以被用于意味着所沉积的材料可以被“直接地形成”在所意指的侧或表面上，例如，与所意指的侧或表面直接接触。关于形成在一侧或表面“上方”的沉积材料所使用的词语“在…上方”，在本文中可以被用于意味着所沉积的材料可以在一个或更多个附加层被布置在所意指的侧或表面与所沉积的材料之间的情况下，被“间接地形成”在所意指的侧或表面上。
[0008]关于结构的(或载体的)“横向”延伸或“横向”围绕所使用的术语“横向”，在本文中可以被用于意味着沿着与载体的表面平行的方向的延伸。这意味着载体的表面(例如，衬底的表面或晶片的表面)可以用作参照，通常被提及为晶片的主处理表面(或另一类型载体的主处理表面)。进一步地，关于结构的(或结构元件的)“宽度”所使用的术语“宽度”，在本文中可以被用于意味着结构的横向延伸。进一步地，关于结构的(或结构元件的)高度所使用的术语“高度”，在本文中可以被用于意味着沿着与载体的表面垂直的(例如，与载体的主处理表面垂直的)方向的结构的延伸。
[0009]根据各种实施例，术语层在本文中可以被用于意味着层、膜、薄膜、覆盖层、势皇层等，并且进一步地，术语层在本文中可以被用于意味着衬底、载体、晶片、固体主体等或者衬底、载体、晶片或固体主体的至少一部分。进一步地，层还可以至少部分地覆盖衬底、载体、晶片或固体主体，或者层可以被设置在衬底、载体、晶片或固体主体上方。
[0010]根据各种实施例，可以使用离子注入系统(或离子注入装置，例如，注入机)来执行离子注入工艺，其中，离子注入系统可以包括提供材料的离子的离子源和加速系统，加速系统经由电场(或电磁场)使所提供的离子加速，使得可以提供离子束或定向的(directed)离子电流。离子束或离子电流可以被引导到固体主体(例如，载体、晶片或层)上，使得离子冲击到该固体主体中并且保留(停止，例如，经由电子停止和/或原子核停止)在该固体主体的固体材料内。如在本文中提及的离子的能量，例如，动能，可以由离子注入系统的加速系统内的离子的加速度来限定。离子注入工艺可以被用于改变或修改该固体的物理、化学或电性质，例如，化学成分(例如，形成硅晶片内的氧化硅)，或例如，对材料掺杂(例如，对晶片的或层的半导体材料掺杂)以改变该材料的电导率。
[0011]投射的范围(例如，所注入的(停止的)离子距体的表面的平均距离)可以取决于所注入的离子的能量(例如，来自离子的质量和离子的加速度)。由于在行进经过固体材料期间直到离子停止为止离子可能蔓延，因而相应注入轮廓可以包括高斯分布、皮尔森(Pearson)(例如，类型 IV)分布或双皮尔森分布(double Pearson distribut1n)。
[0012]向固体中注入离子可以导致该固体的晶体结构的结构改变或损伤。固体材料的损伤可以通过随后执行的热退火处理来治愈。因此，在已经执行掺杂剂(例如，磷(P)、砷(As)或硼(B))的离子注入之后，快速热处理可以被应用于固体材料(例如，应用于硅晶片)。从而，在退火温度处(例如，在大于约1000°C (例如，大于约1200°C)的温度处)生成的空位可以便于掺杂剂从间隙晶格位置到置换晶格位置的移动。进一步地，来自离子注入工艺的非晶化损伤可以由于再结晶工艺而被治愈。例如，在一秒内或在几秒内的快速热处理可以使固体材料内的掺杂剂的不期望的化学扩散最小化。说明性地，热处理可以被用于或者排他地治愈晶体结构并让所注入的离子的离子分布不变，或者两者，治愈晶体结构并且改变所注入的离子的离子分布(掺杂轮廓)。
[0013]为了向材料中注入离子，可以将离子加速为具有高动能，例如，大于约I MeV的能量，并且可以使用掩模材料，其中，可以提供具有大层厚度(例如，大于约几微米)的包括掩模材料的掩模层。在常使用的离子注入工艺中，对于5 MeV离子注入，可以使用具有等于或大于约6 μm的厚度的抗蚀剂层。
[0014]各种实施例基于以下理解:由于抗蚀剂层的更大厚度(对于高能注入，其可以是必要的)，可以限制抗蚀剂层的横向分辨率和/或稳定性。说明性地，在半导体技术中可以产生对高能离子注入的需要，其中，持续减小的特征大小可以由用于离子注入的常使用的掩模材料限制。在常使用的工艺中，其中，抗蚀剂被用作掩模材料，5 MeV注入可以要求具有大于约5 μ m的厚度的抗蚀剂层，例如，具有约6 μ m的厚度的抗蚀剂层，其中，在图案化期间可以将具有该厚度的抗蚀剂限制为三的长宽比，其可以导致约2 ym的最大可能横向分辨率(临界尺寸(CD))。说明性地，将抗蚀剂用作掩模材料的常应用的离子注入工艺可以被限制为等于或大于2 ym的横向特征大小或CD，其中，在处理期间可以存在具有更小特征大小或者要求更小的CD的的期望的应用。
[0015]除此之外，必要厚的抗蚀剂注入掩模的机械稳定性(例如，下层载体上的粘附力)可能被限制，或者可能在处理期间引起问题，例如，由于在高能离子注入期间被输入抗蚀剂中的能量而导致抗蚀剂注入掩模可以剥落。进一步地，在高能离子注入期间，抗蚀剂注入掩模可以破裂或者抗蚀剂注入掩模可以变形，如在图5中在高能注入(5 MeV)之后对于6.5μπι厚抗蚀剂离子掩模的例子中的所图示的。
[0016]根据各种实施例，认识到离子注入工艺可以引起抗蚀剂离子掩模内的机械应力和/或应变，使得抗蚀剂离子掩模可以自己弯曲或变形和/或载体的剥落(peal)。尽管为了改善抗蚀剂层的粘附力和/或稳定性能够使用的各种可能性，但将抗蚀剂用作用于高能离子注入的掩模层可以被限制在特征大小中，例如，至约2 μ mo进一步地，这种厚抗蚀剂层可以具有抗蚀剂层厚度、表面密度和/或形态的不充足的同质性。进一步地，针对高能离子注入而非常特别地设计的抗蚀剂可能太昂贵以致不能被用作这样的厚层。进一步地，关于在已经执行离子注入之后抗蚀剂的去除，可能产生问题。进一步地，使用特别的粘附力助剂也可能太昂贵，并且由于一般出现的问题而导致可能未显著减小横向CD。
[0017]根据各种实施例，在离子注入工艺期间可以将碳硬掩模层用作掩模层或阻挡层(blocking layer)，其中，碳硬掩模层可以被图案化，使得由于抗蚀剂的可实现的长宽比而导致可处理的特征大小或横向临界尺寸CD可以不被限制。
[0018]根据各种实施例，碳层可以被用作硬掩模层，或者碳可以被用作掩模材料，由于针对高能离子注入使用碳作为硬掩模的可实现的长宽比可以等于或大于约7。进一步地，经由氧或所谓的灰化工艺(可以经由将碳氧化为气态的一氧化碳和/或二氧化碳来去除碳)使用等离子体清洗，可以从下层载体(例如，从半导体载体或晶片)容易地选择性地去除碳硬掩模层。说明性地，同样地例如具有等于或大于约5 ym的厚度的厚碳层可以被图案化，使得掩模层结构的长宽比可以等于或大于约7。在高能离子注入工艺期间，这可以显著地减小可处理的特征大小或横向临界尺寸。
[0019]进一步地，碳硬掩模层可以被形成具有比常使用的抗蚀剂层更高的密度，例如，大于约1.5 g/cm3的密度或范围在从约1.5 g/cm3至约3.5 g/cm3中的密度。由于碳硬掩模层可以具有比抗蚀剂层的密度更大的密度，相比于抗蚀剂材料，更薄的碳硬掩模层可以被用于对载体进行掩模，由于离子停止机制可以取决于材料的密度。这可以进一步减小可处理的特征大小或横向临界尺寸而同时施加高能离子注入(例如，大于约I MeV)。
[0020]根据各种实施例，经由等离子体增强化学气相沉积(PECVD碳)沉积的碳可以被用作用于(例如，高能)离子注入工艺的掩模材料。因此，相比于常使用的抗蚀剂层，可以减小特征大小或横向临界尺寸，而同时相比于常使用的抗蚀剂层，可以提供增强的可处理性(例如，由于增强的机械稳定性、可去除性或更大的可处理长宽比而导致，或者由于在层厚度中不被限制而导致)。说明性地，认识到针对离子注入而使用碳硬掩模层可以回避由抗蚀剂层(软掩模)引起的典型出现的问题和限制，而同时在提及碳硬掩模层的选择可去除性或图案化和/或形成的情况下，