[發明專利]用于在間隙填充中沉積和蝕刻的裝置和方法

有效

• 申請號: 202010046740.4
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN111243931B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 阿希爾·辛格哈爾;帕特里克·A·范克利蒙布特;馬丁·E·弗里伯恩;巴特·J·范施拉芬迪克
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;C23C16/04;C23C16/455;C23C16/509
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 李獻忠;張華

本發明提供了用于在間隙填充中沉積和蝕刻的裝置和方法。提供了用于在集成工具中執行沉積和蝕刻工藝的裝置和方法。裝置可以包括等離子體處理室，其是電容耦合等離子體反應器，等離子體處理室可以包括：包括上電極的噴頭和包括下電極的基座。該裝置可以配置有RF硬件配置，使得RF發生器可以在沉積模式下為上電極供電，并在蝕刻模式下為下電極供電。在一些實施方案中，該裝置可以包括一個或多個開關，使得在沉積模式下至少HFRF發生器電連接到噴頭，并且在蝕刻模式下HFRF發生器和LFRF發生器電連接到基座并且噴頭接地。

本申請是申請號為201710522311.8、申請日為2017年6月30日、發明名稱為“用于在間隙填充中沉積和蝕刻的裝置和方法”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明總體上涉及半導體處理領域，更具體地涉及用于在間隙填充中沉積和蝕刻的裝置和方法。

背景技術

集成電路的制造包括許多不同的處理步驟。經常使用的操作之一是將電介質膜沉積到在半導體晶片之上或之中圖案化的特征之間的間隙中。沉積這種材料的目的之一是在間隙中形成無空隙的無縫填充物。

雖然已經使用諸如高密度等離子體(HDP)、亞大氣壓化學氣相沉積(SACVD)和低壓化學氣相沉積(LPCVD)之類的沉積方法進行間隙填充，但是這些方法不能實現期望的填充能力和保形性。可流動的化學氣相沉積和旋涂電介質(SOD)方法可以實現期望的填充，但傾向于沉積高度多孔的膜。此外，整合這些方法特別復雜并且成本高昂，因為它們需要許多額外的處理步驟。原子層沉積(ALD)工藝也用于間隙填充，以提高保形性，但是這些工藝遭受處理時間長、吞吐量低的問題，特別是對于較大的間隙亦是如此。此外，ALD工藝的保形性意味著間隙的深寬比隨著連續循環而增加。因此，間隙的頂部可以比底部更快地填充，從而防止前體材料進一步擴散到間隙中。區域可以膨脹，使得空隙可以在高深寬比間隙的中間形成。

在一些情況下，使用多步驟沉積工藝，包括沉積-蝕刻-沉積工藝，其需要在后續沉積操作之間進行不同的蝕刻操作。可以進行蝕刻以補償或防止間隙中的空隙形成。具體地，蝕刻步驟可以是產生錐形正斜率輪廓的各向異性蝕刻，以便通過在正的錐形斜率而不是垂直斜率上沉積隨后的層來進行間隙填充。這可以最小化間隙中空隙形成的發生。空隙可能導致高電阻、污染、填充材料的損失、以及以其他方式降低集成電路的性能。

發明內容

本公開涉及用于執行沉積和蝕刻工藝的集成裝置。集成裝置包括處理室，其中處理室包括噴頭和基座。集成裝置還包括低頻射頻(LFRF)發生器、高頻射頻(HFRF)發生器和可操作地耦合到LFRF發生器和HFRF發生器中的一者或兩者的一個或多個開關。一個或多個開關被配置為在以下模式之間切換：(1)用于執行沉積工藝的沉積模式，其中在沉積模式下一個或多個開關將至少HFRF發生器耦合至噴頭，和(2)用于執行蝕刻工藝的蝕刻模式，其中在所述蝕刻模式下所述一個或多個開關將所述HFRF發生器和所述LFRF發生器耦合到所述基座并將所述噴頭接地。