用于图案化应用的自底向上的柱状体的几何控制制造技术

描述了包含在自对准工艺中用第二柱状体材料选择性替换第一柱状体材料的处理方法。所述第一柱状体材料可以垂直于基板表面生长并用第二柱状体材料替换，以留下与第一柱状体材料大体相似的形状和对准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于图案化应用的自底向上的柱状体的几何控制
本公开内容大体涉及沉积和蚀刻薄膜的方法。特别地，本公开内容涉及用于形成自对准图案化的工艺。
技术介绍
半导体工业正快速开发晶体管尺寸越来越小的芯片以获得每单位面积更多的功能。随着装置的尺寸持续缩小，装置之间的间隙/空间也越来越小，从而增加将装置彼此物理隔离的难度。使用现有方法来实施以高质量电介质材料填充装置之间通常不规则成形的高深宽比沟槽/空间/间隙越来越具有挑战性，所述现有方法包括间隙填充、硬模和间隔件应用。在基板表面上产生复杂图案化材料层的工艺使得可能制成集成电路。在基板上产生图案化的材料需要用于移除暴露材料的受控方法。出于各种目的使用化学蚀刻，所述目的包括将光刻胶中的图案转移到下层中、减薄层或减薄已经存在于表面上的特征的横向尺寸。往往希望有蚀刻一种材料比另一种材料更快而有助于例如图案转移工艺的蚀刻工艺。认为这样的蚀刻工艺对第一种材料有选择性。由于材料、电路和工艺的多样性，已经开发选择性移除广泛的材料中的一种或多种材料的蚀刻工艺。通常使用干式蚀刻工艺来从半导体基板选择性地移除材料。干式蚀刻工艺能够以最小的物理干扰从微型结构温和地移除材料。干式蚀刻工艺还允许通过移除气相反应物来使蚀刻速度突然停止。一些干蚀刻工艺涉及使基板暴露于由一种或多种前驱物形成的远程等离子体副产物。近来已经开发出许多干式蚀刻工艺来相对于彼此选择性地移除各种电介质。然而，开发来选择性移除含金属材料的干式蚀刻工艺相对较少。需要将工艺程序扩展到各种含金属材料的方法。随着电路和半导体装置的特征尺寸为了电子部件的更高集成密度而不断缩小，自对准接点(contact)变得越来越有吸引力，并且非常需要自对准接点来解决在过孔工艺期间越来越常出现的图案化困难。一般来说，制作自对准接点需要自底向上的柱状体，然而自底向上的柱状体很难形成，尤其是当材料、形状、特征尺寸、方向等受到高度限制时。迄今为止，为自对准接点开发的大多数自底向上的柱状体是竖直对准的导电金属，所述导电金属具有亚微米特征尺寸和不可控的形状。因此，本
中需要用于自对准图案化应用的新方法。
技术实现思路
本公开内容的一个或多个实施方式针对处理方法，所述处理方法包含提供具有基板表面的基板，所述基板表面具有从基板表面延伸到基板中的至少一个特征。所述特征具有底部和侧壁。所述基板包含第一材料。第一柱状体定位于所述特征内并延伸出所述特征至第一柱状体顶部。第一柱状体从特征垂直于基板表面延伸。在基板表面上沉积第一膜，使得第一膜覆盖基板表面和第一柱状体材料。移除第一膜以通过第一膜暴露第一柱状体顶部。移除第一柱状体材料，以在基板中留下空特征和通过第一膜的通道。在第一膜上沉积第二膜，使得第二膜填充基板中的特征和穿过第一膜的通道而形成第二柱状体。移除第二膜以暴露第一膜和第二柱状体的顶部。移除第一膜以使基板在特征中具有垂直于基板表面延伸的第二柱状体。附图简要说明为详细理解本专利技术的上述特征，可参照实施方式(其中一些图示于附图中)而对以上简要概述的本专利技术作更具体的描述。然而，应注意的是，附图仅图示本专利技术的典型实施方式，因此不应视为限制本专利技术的范围，因为本专利技术可认可其他同样有效的实施方式。图1示出依据本公开内容的一个或多个实施方式的基板特征的横截面图；图2A和图2B示出依据本公开内容的一个或多个实施方式的间隙填充工艺的横截面示意图；图3示出依据本公开内容的一个或多个实施方式的氧化膜的横截面图；图4示出依据本公开内容的一个或多个实施方式的氧化膜的横截面图；图5A至图5C示出依据本公开内容的一个或多个实施方式的工艺的横截面示意图；图6A至图6C示出依据本公开内容的一个或多个实施方式的工艺的横截面示意图；图7A至图7D示出依据本公开内容的一个或多个实施方式的工艺的横截面示意图；图8A至图15C示出依据本公开内容的一个或多个实施方式处理的基板的立体图和横截面图；图16A至图16F示出依据本公开内容的一个或多个实施方式的各种柱状体形状；并且图17A至图17G示出依据本公开内容的一个或多个实施方式的工艺。在附图中，类似的部件和/或特征可具有相同参考标记。另外，相同类型的各种部件可通过后接破折号的参考标记和区分类似的部件的第二标记来区分。如果在本说明书中仅使用第一参考标记，那么描述能适用于具有相同第一参考标记的类似组件中的任一个而不考虑第二参考标记。具体实施方式在描述本专利技术的若干示例性实施方式之前，应理解的是，本专利技术不限于以下描述中阐述的构造或工艺步骤的细节。本专利技术可以有其他实施方式并且能够以各种方式实施或进行。如本文所使用的“基板”表示任意基板或形成在基板上的材料表面(在制造工艺期间在所述基板或形成在基板上的材料表面上进行膜处理)。例如，取决于应用，基板表面(可在所述基板表面上进行处理)包括诸如硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(SOI)、掺杂碳的硅氧化物、非晶硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石的材料，和诸如金属、金属氮化物、金属合金和其他导电材料的任何其他材料。基板包括但不限于半导体晶片。可以使基板暴露于预处理工艺以抛光、蚀刻、还原、氧化、羟基化、退火、UV固化、电子束固化和/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的表面上进行膜处理之外，在本专利技术中，如以下更详细公开的，也可以在形成于基板上的下层上进行所公开的任何膜处理步骤，而且术语“基板表面”意在包括上下文所指的这样的下层。因此，例如，在膜/层或部分的膜/层已经沉积到基板表面上的情况下，新沉积的膜/层的暴露表面便成为基板表面。在一些集成方案中，相对于电介质和金属膜(例如未氧化的钨)选择性地蚀刻氧化物膜(例如氧化钨)。本公开内容的实施方式提供使用金属卤化物来对金属和电介质膜选择性地完全蚀刻氧化物的方法。在一些情况下，被蚀刻的氧化物膜粘附在基板的表面上。在一些实施方式中，被蚀刻的氧化物膜粘附在电介质的表面上方。在一个或多个实施方式中，被蚀刻的氧化物被掩模包围。本公开内容的一个或多个实施方式针对用于沉积金属氧化物膜的方法，用于任何保形和/或低至高深宽比的间隙/沟槽/空隙的填充应用。本公开内容的实施方式有利地提供在具有小尺寸的高深宽比(AR)结构中沉积膜(例如金属氧化物膜)的方法。本公开内容的一些实施方式有利地提供填充间隙而不在间隙中形成缝的方法。本公开内容的一个或多个实施方式有利地提供形成自对准过孔的方法。图1示出具有特征110的基板100的局部横截面图。出于说明的目的，图示出具有单一特征的基板，然而本领域技术人员将理解的是，可以有多于一个的特征。特征110的形状可以是任何合适的形状，包括、但不限于沟槽和圆柱形过孔。这样使用的术语“特征”意指任何有意的表面不规则性。特征的合适实例包括、但不限于具有顶部、两个侧壁和底部的沟槽，具有顶部和从表面向上延伸的两个侧壁的峰，和具有从具有开放底部的表面向下延伸的侧壁的过孔。特征可以具有任何合适的深宽比(特征深度与特征宽度的比)。在一些实施方式中，深宽比大于或等于约5:1、10:1、15:1、20:1、25:1、30:1、35:1或40:1。基板100具有基板表面120，基板表面120具有在基板表面120中形成开口的至少一个特征110。特征110从基板表面120延伸深度D到底表面112。特征110本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理方法，包含以下步骤：提供具有基板表面的基板，所述基板表面具有从所述基板表面延伸到所述基板中的至少一个特征，所述特征具有底部和侧壁，所述基板包含第一材料，第一柱状体定位于所述特征内并延伸出所述特征到达第一柱状体顶部，所述第一柱状体从所述特征垂直于所述基板表面延伸；在所述基板表面上沉积第一膜，使得所述第一膜覆盖所述基板表面和所述第一柱状体材料；移除所述第一膜以通过所述第一膜暴露所述第一柱状体顶部；移除所述第一柱状体材料，以留下在所述基板中的空特征和穿过所述第一膜的通道；在所述第一膜上沉积第二膜，使得所述第二膜填充所述基板中的所述特征和穿过所述第一膜的所述通道而形成第二柱状体；移除所述第二膜以暴露所述第一膜和所述第二柱状体的顶部；和移除所述第一膜以使所述基板在所述特征中具有垂直于所述基板表面延伸的所述第二柱状体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.08 US 62/419,2281.一种处理方法，包含以下步骤：提供具有基板表面的基板，所述基板表面具有从所述基板表面延伸到所述基板中的至少一个特征，所述特征具有底部和侧壁，所述基板包含第一材料，第一柱状体定位于所述特征内并延伸出所述特征到达第一柱状体顶部，所述第一柱状体从所述特征垂直于所述基板表面延伸；在所述基板表面上沉积第一膜，使得所述第一膜覆盖所述基板表面和所述第一柱状体材料；移除所述第一膜以通过所述第一膜暴露所述第一柱状体顶部；移除所述第一柱状体材料，以留下在所述基板中的空特征和穿过所述第一膜的通道；在所述第一膜上沉积第二膜，使得所述第二膜填充所述基板中的所述特征和穿过所述第一膜的所述通道而形成第二柱状体；移除所述第二膜以暴露所述第一膜和所述第二柱状体的顶部；和移除所述第一膜以使所述基板在所述特征中具有垂直于所述基板表面延伸的所述第二柱状体。2.一种处理方法，包含以下步骤：提供具有基板表面的基板，所述基板表面具有从所述基板表面延伸到所述基板中的至少一个特征，所述特征具有底部和侧壁，所述基板包含第一材料；在所述特征内形成延伸出所述特征到达第一柱状体顶部的第一柱状体，所述第一柱状体从所述特征垂直于所述基板表面延伸；在所述基板表面上沉积第一膜，使得所述第一膜覆盖所述基板表面和所述第一柱状体材料；移除所述第一膜以通过所述第一膜暴露所述第一柱状体顶部；蚀刻所述第一柱状体材料，以留下在所述基板中的空特征和穿过所述第一膜的通道；在所述第一膜上沉积第二膜，使得所述第二膜填充所述基板中的所述特征和穿过所述第一膜的所述通道而形成第二柱状体，所述第二柱状体包含不同于所述第一柱状体的材料；移除所述第二膜以暴露所述第一膜和所述第二柱状体的顶部；和蚀刻所述第一膜以使所述基板在所述特征中具有垂直于所述基板表面延伸的所述第二柱状体。3.如权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：形成所述第一柱状体。4.如权利要求2或3所述的方法，其中形成所述第一柱状体包含以下步骤：在所述特征中沉积第一柱状体材料并使所述第一柱状体材...

【专利技术属性】
技术研发人员：段子青，阿卜希吉特·巴苏·马尔利克，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US