[發(fā)明專利]用于遠(yuǎn)程等離子體處理的室調(diào)節(jié)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711372325.2
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108461374B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王德琪;劉剛;阿南德·查德拉什卡;楊宗翰;約翰·W·格里斯沃爾德
• 申請（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;C23C16/02
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所 31263
• 代理人: 樊英如;邱曉敏

本發(fā)明涉及用于遠(yuǎn)程等離子體處理的室調(diào)節(jié)。本文描述的方法、系統(tǒng)和裝置涉及用于遠(yuǎn)程等離子體處理的室調(diào)節(jié)，特別地涉及遠(yuǎn)程的基于氮的等離子體處理。本公開的某些實(shí)現(xiàn)方式涉及用于特征填充的包括室調(diào)節(jié)的遠(yuǎn)程等離子體抑制處理。本公開的實(shí)施方式涉及在襯底(諸如半導(dǎo)體晶片)的基于氮的遠(yuǎn)程等離子體處理之前將遠(yuǎn)程等離子體處理室暴露于氟物質(zhì)。晶片內(nèi)均勻性和晶片間均勻性得到改善。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，更具體地涉及用于遠(yuǎn)程等離子體處理的室調(diào)節(jié)。

背景技術(shù)

用各種材料填充接觸孔、溝槽線和其他特征是半導(dǎo)體制造工藝的不可分割的一部分。例如，為了形成水平互連、相鄰金屬層之間的通孔、第一金屬層和器件之間的接觸，可以使用化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)來沉積諸如鎢之類的金屬。在傳統(tǒng)的沉積工藝中，在沉積室中將襯底加熱到預(yù)定的工藝溫度，并沉積用作晶種或成核層的含鎢材料的薄層。之后，剩余的含鎢材料(體層)沉積在成核層上。常規(guī)地，通過用氫氣(H₂)還原六氟化鎢(WF₆)來形成含鎢材料。含鎢材料被沉積在襯底的包括特征和場區(qū)域的整個暴露表面區(qū)域上。

將材料沉積到成小的且高深寬比的特征中可能導(dǎo)致在填充的特征內(nèi)部形成空隙和接縫。大的接縫可能導(dǎo)致高電阻、污染、填充材料的損失，并且另外降低集成電路的性能。例如，接縫可以在填充過程之后接近場區(qū)域延伸，然后在化學(xué)機(jī)械平面化過程中打開。同樣，空隙可能會導(dǎo)致集成和性能方面的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的一個方面涉及一種在遠(yuǎn)程等離子體處理室上執(zhí)行調(diào)節(jié)處理的方法，所述調(diào)節(jié)處理包括：將含氟氣體引入等離子體發(fā)生器以產(chǎn)生含氟調(diào)節(jié)等離子體；將所述含氟調(diào)節(jié)等離子體引入所述遠(yuǎn)程等離子體處理室，其中所述遠(yuǎn)程等離子體處理室包括襯底支撐件和噴頭，并且所述噴頭布置在所述襯底支撐件和所述等離子體發(fā)生器之間，并且其中在所述調(diào)節(jié)處理期間，所述遠(yuǎn)程等離子體處理室中不存在制造襯底；在執(zhí)行所述調(diào)節(jié)處理之后，將制造襯底引入所述遠(yuǎn)程等離子體處理室；并將所述制造襯底暴露于遠(yuǎn)程產(chǎn)生的基于氮的等離子體。在一些實(shí)施方式中，所述制造襯底包括待填充的一個或多個特征。

在一些實(shí)施方式中，由N₂氣體產(chǎn)生所述遠(yuǎn)程產(chǎn)生的基于氮的等離子體。在一些實(shí)施方式中，所述遠(yuǎn)程產(chǎn)生的基于氮的等離子體由含氮化合物產(chǎn)生，并且調(diào)節(jié)處理進(jìn)一步包括將含氮化合物引入等離子體發(fā)生器以產(chǎn)生不含氟化物的基于氮的調(diào)節(jié)等離子體，以及將所述不含氟化物的基于氮的調(diào)節(jié)等離子體引入到所述遠(yuǎn)程等離子體處理室。

在一些實(shí)施方式中，該方法進(jìn)一步包括將一個或多個額外的制造襯底順序地引入到所述遠(yuǎn)程等離子體處理室并且將每個附加的制造襯底暴露于遠(yuǎn)程產(chǎn)生的基于氮的等離子體。例如，在執(zhí)行另一個調(diào)節(jié)處理之前，可以將至少三個制造襯底引入到所述遠(yuǎn)程等離子體處理室。

在一些實(shí)施方式中，遠(yuǎn)程產(chǎn)生的基于氮的等離子體相對于特征的內(nèi)部選擇性地抑制特征開口附近的成核。在一些這樣的實(shí)施方式中，該方法還可以包括：在特征中，相對于特征開口附近，在特征內(nèi)部選擇性地沉積鎢或鈷。在一些實(shí)施方式中，調(diào)節(jié)處理可以進(jìn)一步包括在一個或多個室部件上形成含氟層。在一些實(shí)施方式中，調(diào)節(jié)處理可以進(jìn)一步包括在一個或多個室部件上形成氟化鋁層。

本公開的另一方面涉及一種方法，其包括執(zhí)行多個調(diào)節(jié)和處理循環(huán)以在遠(yuǎn)程等離子體處理室中順序地處理多個襯底。每個循環(huán)可以包括：a)執(zhí)行調(diào)節(jié)處理，其包括：i)將含氟氣體引入等離子體發(fā)生器以產(chǎn)生含氟調(diào)節(jié)等離子體；和ii)將所述含氟調(diào)節(jié)等離子體引入所述遠(yuǎn)程等離子體處理室，其中所述遠(yuǎn)程等離子體處理室包括襯底支撐件和噴頭，并且所述噴頭設(shè)置在所述襯底支撐件和所述等離子體發(fā)生器之間，并且其中在所述調(diào)節(jié)處理期間在遠(yuǎn)程等離子體處理室中不存在制造襯底；b)在所述調(diào)節(jié)處理之后且在重復(fù)所述調(diào)節(jié)處理之前，執(zhí)行多個氮等離子體暴露處理，其中每個氮等離子體暴露處理均包括：i)將制造襯底引入所述遠(yuǎn)程等離子體處理室；ii)將制造襯底暴露于遠(yuǎn)程產(chǎn)生的基于氮的等離子體；和iii)從遠(yuǎn)程等離子體處理室移除制造襯底。