【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本揭示內(nèi)容涉及一種用于形成薄膜的方法和設(shè)備。更特定而言，本揭示內(nèi)容涉及用于半導(dǎo)體裝置中的鎢間隙填充的方法和設(shè)備。
技術(shù)介紹
1、微電子裝置的制造通常涉及復(fù)雜的工藝序列，需要在半導(dǎo)體、介電質(zhì)和導(dǎo)電基板上執(zhí)行數(shù)百個個別的工藝。這些工藝的示例包括氧化、擴(kuò)散、離子注入、薄膜沉積、清潔、蝕刻、光刻等操作。每個操作都是耗時且昂貴的。
2、隨著微電子裝置的關(guān)鍵尺寸不斷減小，這些裝置在基板上的設(shè)計(jì)和制造變得越來越復(fù)雜。關(guān)鍵尺寸和工藝均勻性的控制變得越來越重要。復(fù)雜的多層堆疊涉及對厚度、粗糙度、應(yīng)力、密度和潛在缺陷等關(guān)鍵尺寸的精確工藝監(jiān)控。用于形成裝置的工藝配方中的多個增量工藝確保維持關(guān)鍵尺寸。然而，每一配方工藝可利用一個或多個處理腔室，這增加了用于在處理系統(tǒng)中形成裝置的額外時間并且還提供了形成缺陷的額外機(jī)會。因此，每個工藝都增加了完成的微電子裝置的總制造成本。
3、此外，隨著這些裝置的關(guān)鍵尺寸縮小，過去的制造技術(shù)遇到了新的障礙。例如，當(dāng)準(zhǔn)備了襯墊和/或成核層以生長金屬間隙填充時，襯墊和/或成核層可能仍然存在于間隙的側(cè)面，導(dǎo)致填充材料在完全填充之前關(guān)閉間隙，而導(dǎo)致填充材料中出現(xiàn)接縫。
4、至少出于前述原因，持續(xù)需要改進(jìn)的制造方法以最小化成本同時維持微電子裝置的關(guān)鍵尺寸。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本揭示內(nèi)容涉及一種用于形成薄膜的方法和設(shè)備。更特定而言，本揭示內(nèi)容涉及用于半導(dǎo)體裝置中的鎢間隙填充的方法和設(shè)備。
2、在一個方面中，提供一種填充基板上的特征的方法。該
3、實(shí)施方式可包含下列的一或更多者。襯墊層為含鎢層，且金屬氧化物為氧化鎢。cvt工藝是將氧化鎢還原為鎢的等離子體工藝。cvt工藝包括將含鎢層暴露于包含氫和氧的電感耦合等離子體（icp）。將含鎢層暴露于icp是在400攝氏度或更低的溫度下執(zhí)行的，并且包括供應(yīng)處理氣體，處理氣體包含大于或等于氫氣與氧氣的總流量的90％的氫氣。在不破壞真空下在處理腔室中執(zhí)行梯度氧化工藝、執(zhí)行回蝕工藝和將襯墊層暴露于cvt工藝。一個或多個特征包括底表面和至少一個側(cè)壁，并且襯墊層形成在至少一個側(cè)壁和底表面之上。
4、在另一個方面中，提供一種填充形成在基板上的特征的方法。該方法包括：在基板的表面上沉積一個或多個含鎢層。基板包括形成在基板的表面的場區(qū)域內(nèi)的多個特征，多個特征中的每一個特征包括側(cè)壁表面和底表面，并且在多個特征的場區(qū)域、側(cè)壁表面和底表面之上形成沉積的一個或多個含鎢層。該方法進(jìn)一步包含：將基板的表面暴露于梯度氧化工藝，其中梯度氧化工藝形成設(shè)置在多個特征的場區(qū)域之上的含鎢層的優(yōu)先氧化區(qū)域。該方法進(jìn)一步包含：優(yōu)先蝕刻形成在基板的表面上的沉積的一個或多個含鎢層的優(yōu)先氧化區(qū)域。在執(zhí)行優(yōu)先蝕刻優(yōu)先氧化區(qū)域的工藝之后，沉積的一個或多個含鎢層的第一部分保留在多個特征中的每一個特征的底表面上，并且沉積的一個或多個含鎢層的第二部分保留在多個特征中的每一個特征的側(cè)壁表面上。該方法進(jìn)一步包含：將沉積的一個或多個含鎢層的至少第二部分暴露于蝕刻后處理工藝，以將氧化的鎢還原為鎢并從沉積的一個或多個含鎢層的表面去除污染物。該方法進(jìn)一步包含：用第二鎢層填充特征。用第二鎢層填充特征的工藝包括：從在側(cè)壁表面上的沉積的一個或多個含鎢層的第二部分以及保留在每個特征的底表面上的沉積的一個或多個含鎢層的第一部分優(yōu)先生長第二鎢層。
5、實(shí)施方式可包含下列的一或更多者。蝕刻后處理工藝包括電感耦合等離子體。蝕刻后處理工藝進(jìn)一步包括：將含鎢層暴露于h2、o2、ar或其組合中的一種或多種。蝕刻后處理工藝包括：將含鎢層暴露于氫和氧等離子體處理。氫和氧等離子體處理在400攝氏度或更低的溫度下進(jìn)行，并且包括供應(yīng)處理氣體，處理氣體包含大于或等于氫氣與氧氣的總流量的90％的氫氣。側(cè)壁表面由選自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其組合的介電材料限定。在基板的表面之上沉積一個或多個含鎢層包括以下步驟：經(jīng)由物理氣相沉積工藝在多個特征之上沉積鎢襯墊層；和經(jīng)由原子層沉積（ald）工藝在鎢襯墊層之上沉積硼-鎢成核層。用第二鎢層填充特征包括化學(xué)氣相沉積（cvd）間隙填充工藝。蝕刻后處理工藝包括化學(xué)氣相傳輸（cvt）工藝。cvt工藝包括揮發(fā)工藝和還原工藝。揮發(fā)工藝經(jīng)由以下反應(yīng)進(jìn)行：（i）wo2+2h2o→?wo2(oh)2+h2，還原工藝經(jīng)由以下反應(yīng)進(jìn)行：（ii）wo2(oh)2+3h2→w+4h2o。將基板的表面暴露于梯度氧化工藝、優(yōu)先蝕刻形成在基板的表面上的沉積的一個或多個含鎢層的優(yōu)先氧化區(qū)域、以及至少暴露沉積的一個或多個含鎢層的第二部分至蝕刻后處理工藝是在設(shè)置在群集工具上的第一處理腔室中執(zhí)行的。
6、在又一個實(shí)施方式中，提供了一種群集工具。該群集工具包括第一處理腔室。第一處理腔室包含：氧源，氧源流體耦接到第一處理腔室的處理區(qū)域，其中氧源被配置為將含氧氣體輸送到處理區(qū)域。第一處理腔室包含：第一流量控制閥，第一流量控制閥被配置為控制從氧源提供到處理區(qū)域的含氧氣體的流量。第一處理腔室進(jìn)一步包含：氫源，氫源流體耦接到第一處理腔室的處理區(qū)域，其中氫源被配置為將含氫氣體輸送到處理區(qū)域。第一處理腔室進(jìn)一步包含：第二流量控制閥，第二流量控制閥被配置為控制從氫源提供到處理區(qū)域的含氫氣體的流量。第一處理腔室進(jìn)一步包含：蝕刻氣體源，蝕刻氣體源流體耦接到第一處理腔室的處理區(qū)域，其中蝕刻氣體源被配置為將蝕刻氣體輸送到處理區(qū)域。第一處理腔室進(jìn)一步包含：第三流量控制閥，第三流量控制閥被配置為控制從蝕刻氣體源提供到處理區(qū)域的蝕刻氣體的流量。第一處理腔室進(jìn)一步包含：電感耦合等離子體源，電感耦合等離子體源被配置為在處理區(qū)域中產(chǎn)生等離子體，其中等離子體包括含氫氣體和含氧氣體。群集工具進(jìn)一步包括控制器。控制器被配置以：控制第一流量控制閥，使得一定量的含氧氣體提供給設(shè)置在第一處理腔室的處理區(qū)域中的基板的表面，以通過在第一處理腔室的處理區(qū)域中產(chǎn)生等離子體而優(yōu)先氧化設(shè)置在形成在基板中的特征的側(cè)壁與場區(qū)域上的一個或多個含鎢層。控制器進(jìn)一步被配置以：控制第三流量控制閥，使得一定量的蝕刻氣體提供給基板的表面，以在第一處理腔室中執(zhí)行優(yōu)先蝕刻設(shè)置在基板中形成的特征的側(cè)壁和場區(qū)域上的一個或多個含鎢層的優(yōu)先氧化部分。控制器進(jìn)一步被配置以：控制第一流量控制閥和第二流量控制閥以將一定量的含氧氣體和含氫氣體輸送到處理區(qū)域，以將一個或多個含鎢層暴露于蝕刻后處理工藝，蝕刻后處理工藝包括：通過產(chǎn)生包含含氧氣體和含氫氣體的電感耦合等離子體，來使含鎢層暴露于氫和氧等離子體處理工藝。
7、在另一個方面中，一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀取介質(zhì)，其上存儲有指令，當(dāng)處理器執(zhí)行指令時，使工藝執(zhí)行上述設(shè)備和/或方法的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種填充基板上的特征的方法，所述方法包括：
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯墊層為含鎢層，且所述金屬氧化物為氧化鎢。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述CVT工藝是將所述氧化鎢還原為鎢的等離子體工藝。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述CVT工藝包括將所述含鎢層暴露于包含氫和氧的電感耦合等離子體（ICP）。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中將所述含鎢層暴露于ICP是在400攝氏度或更低的溫度下執(zhí)行的，并且包括供應(yīng)處理氣體，所述處理氣體包含大于或等于氫氣與氧氣的總流量的90％的氫氣。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中在不破壞真空下在處理腔室中執(zhí)行所述梯度氧化工藝、執(zhí)行所述回蝕工藝和將所述襯墊層暴露于所述CVT工藝。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述一個或多個特征包括底表面和至少一個側(cè)壁，并且所述襯墊層形成在所述至少一個側(cè)壁和所述底表面之上。
8.一種填充形成在基板上的特征的方法，所述方法包括：
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述蝕刻后處理工藝包括電感耦合等離子體。p>
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述蝕刻后處理工藝進(jìn)一步包括：將所述含鎢層暴露于H2、O2、Ar或其組合中的一種或多種。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述蝕刻后處理工藝包括：將所述含鎢層暴露于氫和氧等離子體處理。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述氫和氧等離子體處理在400攝氏度或更低的溫度下進(jìn)行，并且包括供應(yīng)處理氣體，所述處理氣體包含大于或等于氫氣與氧氣的總流量的90％的氫氣。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述側(cè)壁表面由選自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其組合的介電材料限定。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中在所述基板的所述表面之上沉積所述一個或多個含鎢層包括：
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中用所述第二鎢層填充所述特征包括化學(xué)氣相沉積（CVD）間隙填充工藝。
16.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述蝕刻后處理工藝包括化學(xué)氣相傳輸（CVT）工藝。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述CVT工藝包括揮發(fā)工藝和還原工藝。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述揮發(fā)工藝經(jīng)由以下反應(yīng)進(jìn)行：（I）WO2+2H2O→WO2(OH)2+H2，所述還原工藝經(jīng)由以下反應(yīng)進(jìn)行：（II）WO2(OH)2+3H2→W+4H2O。
19.如權(quán)利要求8所述的方法，其中將所述基板的所述表面暴露于梯度氧化工藝、優(yōu)先蝕刻形成在所述基板的所述表面上的所述沉積的一個或多個含鎢層的所述優(yōu)先氧化區(qū)域、以及至少暴露所述沉積的一個或多個含鎢層的所述第二部分至蝕刻后處理工藝是在設(shè)置在群集工具上的第一處理腔室中執(zhí)行的。
20.一種群集工具，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
1.一種填充基板上的特征的方法，所述方法包括：
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯墊層為含鎢層，且所述金屬氧化物為氧化鎢。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述cvt工藝是將所述氧化鎢還原為鎢的等離子體工藝。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述cvt工藝包括將所述含鎢層暴露于包含氫和氧的電感耦合等離子體（icp）。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中將所述含鎢層暴露于icp是在400攝氏度或更低的溫度下執(zhí)行的，并且包括供應(yīng)處理氣體，所述處理氣體包含大于或等于氫氣與氧氣的總流量的90％的氫氣。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中在不破壞真空下在處理腔室中執(zhí)行所述梯度氧化工藝、執(zhí)行所述回蝕工藝和將所述襯墊層暴露于所述cvt工藝。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述一個或多個特征包括底表面和至少一個側(cè)壁，并且所述襯墊層形成在所述至少一個側(cè)壁和所述底表面之上。
8.一種填充形成在基板上的特征的方法，所述方法包括：
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述蝕刻后處理工藝包括電感耦合等離子體。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述蝕刻后處理工藝進(jìn)一步包括：將所述含鎢層暴露于h2、o2、ar或其組合中的一種或多種。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述蝕刻后處理工藝包括：將所述含鎢層暴露于氫和氧等離子體處理。<...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊宗翰，高興堯，岳詩雨，許智勛，謝里什·派斯，汪榮軍，徐翼，雷偉，雷雨，張愛西，趙咸元，亓智敏，呂疆，唐先敏，
申請(專利權(quán))人：應(yīng)用材料公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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