[發(fā)明專(zhuān)利]用于溝槽與介層洞輪廓修飾的方法與設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980147109.5
• 申請(qǐng)日: 2009-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102224573A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張梅;高建德;呂新亮;葛振賓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 應(yīng)用材料股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/28
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國(guó);鐘強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例大致關(guān)于處理半導(dǎo)體基板的設(shè)備與方法。明確地說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例關(guān)于在填充溝槽與介層洞之前用于溝槽與介層洞輪廓的修飾的方法與設(shè)備。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體器件尺寸持續(xù)縮小，制造過(guò)程中形成于半導(dǎo)體基板上的溝槽或介層洞結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越窄而深寬比則越來(lái)越高。窄開(kāi)口與高深寬比通常造成隨后材料填充處理的困難與挑戰(zhàn)。因此，由于填充處理過(guò)程中會(huì)夾封(pinch-off)窄開(kāi)口之故，空隙更可能形成于填充材料中。

問(wèn)題在填充處理需要襯墊層、阻障層或籽晶層時(shí)變得更加顯著。通常利用物理氣相沉積(PVD)處理將襯墊層、阻障層或籽晶層沉積于溝槽或介層洞結(jié)構(gòu)上。為了達(dá)成完全覆蓋溝槽或介層洞表面，突出部分通常會(huì)在溝槽或介層洞的入口附近形成。突出部分使隨后材料填充中的夾封作用更加惡化而造成更多空隙形成于填充物中。

圖1A-1B示意性說(shuō)明溝槽與介層洞填充中的問(wèn)題。圖1A示意性說(shuō)明基板10的部分剖面?zhèn)纫晥D。溝槽結(jié)構(gòu)2形成于第一材料1中。阻障層3接著沉積于溝槽結(jié)構(gòu)2上。阻障層3在溝槽結(jié)構(gòu)2的入口8附近較厚并在入口8附近形成突出部分。突出部分4進(jìn)一步使入口8變窄。

圖1B示意性說(shuō)明圖1A的基板10的材料填充結(jié)果。入口8在填充溝槽結(jié)構(gòu)2剩余部分前便由填充材料5所堵塞而在溝槽結(jié)構(gòu)2中形成空隙6。空隙6通常是不樂(lè)見(jiàn)的，特別是填充材料5為互連的導(dǎo)電材料(銅或鋁)、相變存儲(chǔ)單元的鍺-硒-碲(GST)填充、金屬柵極的柵極金屬填充。

傳統(tǒng)制造處理通常在沉積填充材料5之前應(yīng)用濺射處理來(lái)修飾入口8。如圖1C所示，等離子體腔室中產(chǎn)生的正離子6(例如，正氬離子)加速朝向基板10。正離子6在加速過(guò)程中獲得動(dòng)量并轟擊基板10的表面。離子6物理性移開(kāi)突出部分4以打開(kāi)入口8，如修飾的輪廓7所示。然而，離子6也轟擊突出部分4以外的其他區(qū)域而傷害基板10。此外，濺射過(guò)程中產(chǎn)生的移開(kāi)微粒需要額外的清潔處理并仍可能變成隨后處理的潛在污染源。

因此，需要一種在材料填充前修飾溝槽與介層洞輪廓的效率提高且傷害減少的方法與設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例大致關(guān)于處理半導(dǎo)體基板的設(shè)備與方法。明確地說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例關(guān)于在填充溝槽與介層洞之前用于溝槽與介層洞輪廓的修飾的方法與設(shè)備。

一實(shí)施例提供處理基板的方法，該方法包括在基板中形成溝槽結(jié)構(gòu)，其中溝槽結(jié)構(gòu)的側(cè)壁包括第一材料；通過(guò)讓基板接觸蝕刻劑而形成犧牲層以?shī)A封溝槽結(jié)構(gòu)的頂部開(kāi)口，其中犧牲層包括蝕刻劑與第一材料間的反應(yīng)的副產(chǎn)物；通過(guò)持續(xù)讓基板接觸蝕刻劑而讓蝕刻劑與第一材料進(jìn)一步反應(yīng)；并自基板移除犧牲層。

另一實(shí)施例提供處理基板的方法，該方法包括在基板上形成溝槽結(jié)構(gòu)，其中溝槽結(jié)構(gòu)的側(cè)壁包括第一材料；拓寬溝槽結(jié)構(gòu)的頂部開(kāi)口，其中拓寬上方開(kāi)口的步驟包括通過(guò)讓基板接觸蝕刻劑而形成犧牲層來(lái)夾封溝槽結(jié)構(gòu)的頂部開(kāi)口，其中犧牲層包括蝕刻劑與第一材料間的反應(yīng)的副產(chǎn)物；通過(guò)持續(xù)讓基板接觸蝕刻劑而讓蝕刻劑與第一材料進(jìn)一步反應(yīng)；自基板移除犧牲層；并沉積第二材料來(lái)填溝槽結(jié)構(gòu)。

又另一實(shí)施例提供處理基板的方法，該方法包括將基板置于處理腔室中，其中基板具有溝槽結(jié)構(gòu)，而溝槽結(jié)構(gòu)的側(cè)壁包括第一材料；將第一處理氣體流至處理腔室以形成犧牲層來(lái)夾封溝槽結(jié)構(gòu)的頂部開(kāi)口；在已經(jīng)夾封頂部開(kāi)口后持續(xù)第一處理氣體的流動(dòng)；并退火基板以自溝槽結(jié)構(gòu)移除犧牲層。

附圖說(shuō)明

為了更詳細(xì)地了解本發(fā)明的上述特征，可參照實(shí)施例(某些描繪于附圖中)來(lái)理解本發(fā)明簡(jiǎn)短概述于上的特定描述。然而，需注意附圖僅描繪本發(fā)明的典型實(shí)施例而因此不被視為其范圍的限制因素，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其他等效實(shí)施例。

圖1A-1B示意性描述溝槽與介層洞填充中的問(wèn)題。

圖1C示意性描述修飾溝槽與介層洞輪廓的傳統(tǒng)方法。

圖2A-2B示意性描述根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例在材料填充之前修飾溝槽輪廓的方法。

圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例修飾溝槽輪廓的處理的示意性流程圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例用于修飾溝槽輪廓的腔室的示意性側(cè)視圖。

圖5A-5C示意性描述根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例修飾溝槽輪廓的方法。

為了促進(jìn)理解，盡可能應(yīng)用相同的元件符號(hào)來(lái)標(biāo)示圖示中相同的元件。為了說(shuō)明之故，已經(jīng)簡(jiǎn)化圖示且未按照比例繪制。預(yù)期一實(shí)施例揭露的某些元件可有利地用于其他實(shí)施例而不需特別列舉。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施例大致關(guān)于處理半導(dǎo)體基板的設(shè)備與方法。明確地說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例關(guān)于在填充溝槽與介層洞之前用于溝槽與介層洞輪廓修飾的方法與設(shè)備。