[發明專利]使用原子層沉積(ALD)、抑制劑等離子體和蝕刻的電介質間隙填充

在審

• 申請號: 201980046366.3
• 申請日: 2019-07-09
• 公開（公告）號: CN112400225A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 約瑟夫·阿貝爾;普魯肖塔姆·庫馬爾;巴特·范施拉芬迪克;阿德里安·拉沃伊
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/02;H01L21/3065
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 李獻忠;張靜

一種用于執行襯底的特征的間隙填充的方法，其包括：a)在處理室中的襯底支撐件上設置襯底；b)執行原子層沉積(ALD)以在所述襯底的特征中沉積膜；c)供應抑制劑等離子體氣體至所述處理室并且在所述處理室中點燃等離子體，以相比于所述特征的下部，抑制在所述特征的上部中的沉積作用；d)將b)重復進行N次，其中N是大于一的整數，并且在N次中的M次期間重復進行c)，其中M為大于零且小于或等于N的整數；e)供應蝕刻氣體至所述處理室，以蝕刻所述襯底的所述特征中的所述膜；以及f)將b)至d)重復進行一或多次，以間隙填充所述襯底的所述特征。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2018年7月11日申請的美國專利申請No.16/032,176的優先權。上述引用的申請其全部公開內容都通過引用合并于此。

技術領域

本發明涉及襯底處理系統和方法，更具體而言，涉及用于填充襯底的高深寬比特征的系統和方法。

背景技術

這里提供的背景描述是為了總體呈現本公開的背景的目的。當前指定的發明人的工作在其在此背景技術部分以及在提交申請時不能確定為現有技術的說明書的各方面中描述的范圍內既不明確也不暗示地承認是針對本公開的現有技術。

襯底處理系統可用于執行襯底(例如半導體晶片)的沉積、蝕刻、灰化、清潔以及其他處理。可將襯底圖案化以包含諸如通孔、孔洞和/或溝槽之類的特征。特征的深寬比涉及襯底中的特征開口尺寸與進入襯底內的特征深度之間的比率。在一些工藝中，深寬比可以是相對高的(例如大于或等于5:1)。

例如，淺溝槽隔離(STI)特征在晶體管之間提供電隔離。STI包含利用二氧化硅(SiO₂)膜填充的溝槽。由于膜可能經受進一步處理，因此實現高深寬比特征的無孔隙特征填充是重要的。后續的整合步驟可能使孔隙暴露。孔隙可能接著意外地被導電材料所填充，其可能導致短路。例如，原子層沉積(ALD)可用于利用二氧化硅(SiO₂)膜對高深寬比特征進行間隙填充。然而，在沉積于側壁上的膜使特征上部合并或夾斷之后，接縫或孔隙通常保留于特征的中心。

發明內容

一種用于執行襯底的特征的間隙填充的方法，其包括：a)在處理室中的襯底支撐件上設置襯底；b)執行原子層沉積(ALD)以在所述襯底的特征中沉積膜；c)供應抑制劑等離子體氣體至所述處理室并且在所述處理室中點燃等離子體，以相比于所述特征的下部，抑制在所述特征的上部中的沉積作用；d)將b)重復進行N次，其中N是大于一的整數；e)供應蝕刻氣體至所述處理室，以蝕刻所述襯底的所述特征中的所述膜；以及f)將b)至d)重復進行一或多次，以間隙填充所述襯底的所述特征。

在其他特征中，d)還包括在N次中的M次期間重復進行步驟c)，其中M為大于零且小于或等于N的整數。

在其他特征中，b)包括：供應前體氣體至所述處理室持續第一預定時段；將所述前體氣體從所述處理室中排空；供應反應物氣體至所述處理室持續第二預定時段；以及將所述反應物氣體從所述處理室中排空。

在其他特征中，所述方法包括：在b)期間點燃等離子體。所述方法包括：在e)期間點燃等離子體。所述方法包括：在b)期間不點燃等離子體。所述方法包括：在e)期間不點燃等離子體。所述抑制劑等離子體氣體選自由下列各項所組成的群組：氮物質、氟物質、三氟化氮(NF₃)、分子氮(N₂)、氬(Ar)、氦(He)、分子氫(H₂)、氨(NH₃)、胺、二醇、二胺、氨醇、硫醇或其組合。所述特征包括通孔、孔洞和/或溝槽中的至少一者。所述特征具有大于或等于5:1的深寬比。