[發(fā)明專利]用無氟鎢填充高深寬比的特征的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201510293342.1
• 申請日: 2015-06-01
• 公開（公告）號: CN105280549A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設計）人: 漢娜·班諾樂克;拉什納·胡馬雍;邁克爾·達內(nèi)克;約瑟亞·科林斯
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 樊英如;李獻忠

相關申請的交叉引用

本申請根據(jù)35U.S.C§119(e)要求于提交2014年5月31日提交的名稱為“METHODSOFFILLINGHIGHASPECTRATIOFEATURESWITHFLUORINEFREETUNGSTEN”的美國臨時專利申請No.62/006,117的權益，以及根據(jù)35U.S.C§119(e)要求于2014年11月4日提交的名稱為“METHODSOFFILLINGHIGHASPECTRATIOFEATURESWITHFLUORINEFREETUNGSTEN”的美國臨時專利申請No.62/075,092的權益，兩者在此通過參考引入其全部內(nèi)容并用于所有目的。

技術領域

本發(fā)明總體上涉及半導體制造工藝，具體涉及用無氟鎢填充高深寬比的特征的方法。

背景技術

使用化學氣相沉積(CVD)技術的鎢膜沉積是半導體制造工藝的組成部分。例如，鎢膜可以相鄰金屬層之間的水平互連、通孔，以及第一金屬層和硅襯底上的器件之間的觸頭的形式被用作為低電阻率的電氣連接。在一鎢沉積工藝的示例中，阻擋層被沉積在介電襯底上，然后跟著鎢膜的薄成核層的沉積。之后，剩余的鎢膜被沉積在該成核層上作為體層(bulklayer)。通常，鎢體層通過在化學氣相沉積工藝中用氫(H₂)還原六氟化鎢(WF₆)來形成。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明描述的主題的一個方面是在襯底上沉積鎢的方法。該方法包括在第一組條件下將襯底暴露于氯化鎢和還原劑以通過化學氣相沉積(CVD)在襯底上的特征中沉積第一鎢層并在第二組條件下將所述襯底暴露到氯化鎢和還原劑以蝕刻所述第一鎢層。

根據(jù)各種實施方式，在沉積和蝕刻操作中使用的氯化鎢化合物可以是相同的或不同的。氯化鎢(WCl_x)可包括WCl₂、WCl₄、WCl₅、WCl₆、以及它們的混合物。還原劑的實例包括氫氣(H₂)。

在一些實施方式中，蝕刻所述第一鎢層包括非保形蝕刻，使得在特征的開口附近的所述第一鎢層的平均厚度的減小大于在特征內(nèi)的第一鎢層的平均厚度的減小。在一些實施方式中，從所述第一組條件到所述第二組條件的轉(zhuǎn)變包括降低溫度。在一些實施方式中，從所述第一組條件到所述第二組條件的轉(zhuǎn)變包括增大WCl_x通量。在一些實施方式中，從所述第一組條件到所述第二組條件的轉(zhuǎn)變包括降低室的壓強。在一些實施方式中，從所述第一組條件到所述第二組條件的轉(zhuǎn)變包括提高WCl_x流率。在一些實施方式中，從所述第一組條件到所述第二組條件的轉(zhuǎn)變包括提高WCl_x濃度。

所述主題的另一個方面涉及一種方法，所述方法包括將部分填充鎢的特征暴露于WCl_x以去除在部分填充的特征中的鎢的一部分。在一些實施方式中，也可將特征暴露于氫氣(H₂)。在一些實施方式中，在特征的開口附近的鎢的平均厚度的減小大于在特征內(nèi)的鎢的平均厚度的減小。

本發(fā)明公開的主題的另一個方面涉及用于處理襯底的裝置。該裝置可以包括：(a)一個或多個工藝室，其包括被配置成容納襯底的基架；(b)至少一個出口；(c)偶聯(lián)到一個或多個工藝氣體源的一個或多個工藝氣體入口；以及(d)控制器，其用于控制所述裝置中的操作，包括機器可讀指令，所述指令用于：(i)將氯化鎢和還原劑引入一個或多個處理室中的一個；以及(ii)在(i)之后，將氯化鎢和還原劑引入一個或多個處理室中的一個，其中，從(i)到(ii)的轉(zhuǎn)變包括用于從沉積機制(regime)切換到蝕刻機制的指令。

在一些實施方式中，其中所述控制器包括用于通過提高氯化鎢濃度以從(i)轉(zhuǎn)變到(ii)的指令。在一些實施方式中，其中所述控制器包括用于通過降低襯底的溫度以從(i)轉(zhuǎn)變到(ii)的指令。在一些實施方式中，所述控制器包括用于通過改變氯化鎢以從(i)轉(zhuǎn)變到(ii)的指令。在一些實施方式中，所述控制器包括用于通過提高氯化鎢流率以從(i)轉(zhuǎn)變到(ii)的指令。

下面參照附圖進一步描述這些方面和其他方面。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)某些實施方式在半導體處理的不同階段期間包含高深寬比的特征的半導體襯底的示例。

圖2是描述根據(jù)所述實施方式執(zhí)行的操作的工藝流程圖。

圖3A示出了在填充工藝的不同階段的特征的橫截面的一個示例的示意性表示。