用于填充间隙的方法和设备以及通过该方法实现的器件技术

提供了通过使用原子层沉积(ALD)方法来填充间隙的方法和设备以及通过该方法实现的器件。该方法包括通过将反应抑制剂吸附到间隙的侧壁上而形成第一反应抑制层、通过将第一反应物吸附到间隙的底部和间隙的在间隙的底部周围的侧壁上而形成第一前体层、以及在间隙的底部和间隙的在间隙的底部周围的侧壁上形成第一原子层。反应抑制剂包括不与第二反应物反应的前体材料。第一反应抑制层可以具有其中反应抑制剂的密度朝向间隙的底部减小的密度梯度。形成第一原子层包括将第二反应物吸附到第一前体层上。前体层上。前体层上。

【技术实现步骤摘要】
用于填充间隙的方法和设备以及通过该方法实现的器件


[0001]本公开涉及使用原子层沉积(ALD)填充间隙的方法和/或设备。

技术介绍

[0002]已经使用原子层沉积(ALD)作为填充形成在基板上的间隙(诸如沟槽)的一种工艺。对于ALD，利用表面反应。因此，当通过使用ALD填充间隙时，可以在间隙周围的表面上以均匀的厚度形成填充层，从而可以减少和/或最小化空隙的形成。然而，当间隙具有高的高宽比时，间隙的入口的尺寸可能变得小于间隙的内部的尺寸。因此，即使当使用ALD时，也可能形成空隙。

技术实现思路

[0003]一个或更多个实施方式提供了使用原子层沉积(ALD)来填充间隙的方法和/或设备以及通过该方法实现的器件。
[0004]另外的方面将在下面的描述中部分地阐述，并且将部分地自该描述明显，或者可以通过实践本公开所呈现的实施方式而被了解。
[0005]根据实施方式，提供了一种通过使用原子层沉积(ALD)来填充形成在基板上的间隙的方法。该方法包括通过将反应抑制剂吸附到间隙的侧壁上而形成第一反应抑制层，反应抑制剂包括不与第二反应物反应的前体材料，第一反应抑制层具有其中反应抑制剂的密度朝向间隙的底部减小的密度梯度；通过将第一反应物吸附到间隙的底部和间隙的在间隙的底部周围的侧壁上而形成第一前体层；以及在间隙的底部和间隙的在间隙的底部周围的侧壁上形成第一原子层。形成第一原子层包括将第二反应物吸附到第一前体层上。
[0006]在一些实施方式中，可以根据以下等式确定第一反应抑制层的密度梯度：
>[0007][0008]其中，l表示间隙的侧壁的其上吸附有反应抑制剂的位置的深度(nm)，w表示间隙的宽度(nm)，P表示反应室中反应抑制剂的分压(Pa)，t表示反应抑制剂的暴露时间(s)，S表示饱和剂量(≒2.5
×
10
18
个分子
·
米)，m表示反应抑制剂的分子量(kg)，k表示玻尔兹曼常数1.38
×
10
‑
23
J/K，以及T表示反应室中的温度(K)。
[0009]在一些实施方式中，反应抑制剂可以被O3或O2等离子体氧化。反应抑制剂可以经由O3或O2等离子体处理转变为第一原子层的材料。
[0010]在一些实施方式中，反应抑制剂可以不与H2O或O2反应。
[0011]在一些实施方式中，反应抑制剂可以包括中心金属和有机配体。
[0012]在一些实施方式中，有机配体可以包括环戊二烯基(Cp)配体或五甲基环戊二烯基(Cp*)配体。
[0013]在一些实施方式中，反应抑制剂可以包括(Me2N)2SiMe2、TiCp*(OMe)3、Ti(CpMe)
(O
i
Pr)3、Ti(CpMe)(NMe2)3、ZrCp(NMe2)3、ZrCp2Cl2、Zr(Cp2CMe2)Me2、Zr(Cp2CMe2)Me(OMe)、HfCp(NMe2)3或Hf(CpMe)(NMe2)3。
[0014]在一些实施方式中，反应抑制剂可以具有与第一反应物的金属相同的中心金属。
[0015]在一些实施方式中，第一反应物可以包括TiCl4、Ti(O
i
Pr)4、Ti(NMe2)4、Ti(NMeEt)4、Ti(NEt2)4、ZrCl4、Zr(NMe2)4、Zr(O
t
Bu)4、ZrCp2Me2、Zr(MeCp)2(OMe)Me、HfCl4、Hf(NMe2)4、Hf(NEtMe)4、Hf(NEt2)4、HfCp2Me2或Hf(MeCp)2(OMe)Me。
[0016]在一些实施方式中，第二反应物可以包括H2O或O2。
[0017]在一些实施方式中，反应抑制剂的平均密度可以随着反应室中反应抑制剂的分压增大而增大。
[0018]在一些实施方式中，吸附反应抑制剂可以被重复地执行多个循环，并且反应抑制剂的平均密度可以随着循环次数增加而增大。
[0019]在一些实施方式中，该方法还可以包括通过以多个循环重复地执行形成第一前体层和形成第一原子层而形成第一填充层。
[0020]在一些实施方式中，反应抑制剂的密度可以朝向间隙的底部减小，使得第一填充层可以从间隙的底部起在自下而上的方向上形成。
[0021]在一些实施方式中，第一填充层可以形成为具有根据反应抑制剂的平均密度而变化的形状。
[0022]在一些实施方式中，第一填充层可以具有其中第一填充层从间隙的底部起在自下而上的方向上形成的形状。
[0023]在一些实施方式中，第一填充层可以具有其中第一填充层从间隙的底部以及间隙的在间隙的底部周围的侧壁起形成的形状。
[0024]在一些实施方式中，可以根据第一填充层形成的形状来调节间隙填充工艺时间。
[0025]在一些实施方式中，该方法还可以包括：在形成第一填充层之后，在间隙的侧壁上形成第二反应抑制层；在第一填充层的上表面和间隙的在第一填充层的上表面周围的侧壁上形成第二前体层；以及在第一填充层的上表面和间隙的在第一填充层的上表面周围的侧壁上形成第二原子层。
[0026]在一些实施方式中，该方法还可以包括通过以多个循环重复地执行形成第二前体层和形成第二原子层，从第一填充层的上表面起在自下而上的方向上形成第二填充层。
[0027]根据实施方式，一种器件可以包括限定具有高的高宽比的间隙的结构、以及在间隙中的填充层，其中，填充层可以通过上述方法来形成。
[0028]在一些实施方式中，间隙可以具有纳米尺寸的宽度以及等于或大于约10的高宽比。
[0029]该器件可以包括超透镜，该超透镜包括限定间隙的结构。限定间隙的结构可以是其中形成间隙的纳米结构。填充层可以填充间隙并具有比纳米结构高的折射率。
[0030]在一些实施方式中，纳米结构可以包括SiO2，填充层可以包括TiO2。
[0031]在一些实施方式中，限定间隙的结构可以是互连结构，该互连结构包括其中形成间隙的绝缘层，并且填充层可以填充间隙。填充层可以包括导电材料。
[0032]在一些实施方式中，限定间隙的结构可以包括三维(3D)NAND快闪存储器件，该三维NAND快闪存储器件包括存储单元，间隙穿透存储单元；填充层填充间隙。填充层可以包括
绝缘材料。
[0033]根据实施方式，提供了一种通过使用原子层沉积(ALD)来填充形成在基板上的间隙的方法。该方法包括：通过将第一反应物和第二反应物顺序地吸附到间隙的侧壁和底部上而形成第一填充层；通过将反应抑制剂吸附到形成于间隙的侧壁上的第一填充层上而形成第一反应抑制层，反应抑制剂包括不与第二反应物反应的前体材料，第一反应抑制层具有其中反应抑制剂的密度朝向间隙的底部减小的密度梯度；形成第一前体层，形成第一前体层包括将第一反应物吸附到形成在间隙的底部上和在间隙的底部周围的第一填充层上；以及在形成在间隙的底部上和在间隙的底部周围的第一填充层上形成第一原子层，形成第一原子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用原子层沉积(ALD)填充形成在基板上的间隙的方法，所述方法包括：通过将反应抑制剂吸附到所述间隙的侧壁上而形成第一反应抑制层，所述反应抑制剂包括不与第二反应物反应的前体材料，所述第一反应抑制层具有其中所述反应抑制剂的密度朝向所述间隙的底部减小的密度梯度；通过将第一反应物吸附到所述间隙的所述底部和所述间隙的在所述间隙的所述底部周围的侧壁上而形成第一前体层；以及在所述间隙的所述底部和所述间隙的在所述间隙的所述底部周围的所述侧壁上形成第一原子层，形成所述第一原子层包括将所述第二反应物吸附到所述第一前体层上。2.根据权利要求1所述的方法，其中根据以下等式确定所述第一反应抑制层的所述密度梯度：其中，l表示所述间隙的所述侧壁的其上吸附有所述反应抑制剂的位置的深度(nm)，w表示所述间隙的宽度(nm)，P表示反应室中所述反应抑制剂的分压(Pa)，t表示所述反应抑制剂的暴露时间(s)，S表示饱和剂量(≒2.5
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个分子
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米)，m表示所述反应抑制剂的分子质量(kg)，k表示玻尔兹曼常数1.38
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J/K，以及T表示所述反应室中的温度(K)。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应抑制剂被O3或O2等离子体氧化。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：经由O3或O2等离子体处理将所述反应抑制剂转变为所述第一原子层的材料。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应抑制剂不与H2O或O2反应。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应抑制剂包括中心金属和有机配体。7.根据权利要求6的方法，其中，所述有机配体包括环戊二烯基(Cp)配体或五甲基环戊二烯基(Cp*)配体。8.根据权利要求6的方法，其中，所述反应抑制剂包括(Me2N)2SiMe2、TiCp*(OMe)3、Ti(CpMe)(O
i
Pr)3、Ti(CpMe)(NMe2)3、ZrCp(NMe2)3、ZrCp2Cl2、Zr(Cp2CMe2)Me2、Zr(Cp2CMe2)Me(OMe)、HfCp(NMe2)3或Hf(CpMe)(NMe2)3。9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述反应抑制剂具有与所述第一反应物的金属相同的中心金属。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一反应物包括TiCl4、Ti(O
i
Pr)4、Ti(NMe2)4、Ti(NMeEt)4、Ti(NEt2)4、ZrCl4、Zr(NMe2)4、Zr(O
t
Bu)4、ZrCp2Me2、Zr(MeCp)2(OMe)Me、HfCl4、Hf(NMe2)4、Hf(NEtMe)4、Hf(NEt2)4、HfCp2Me2或Hf(MeCp)2(OMe)Me。11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二反应物包括H2O或O2。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应抑制剂的平均密度随着反应室中所述反应抑制剂的分压增大而增大。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，吸附所述反应抑制剂被重复地执行多个循环，并且所述反应抑制剂的平均密度随着循环次数增加而增大。14.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过以多个循环重复地执行形成所述第一前体层和形成所述第一原子层而形成第一填充层。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述反应抑制剂的密度朝向所述间隙的所述底部减小，使得所述第一填充层从所述间隙的所述底部起在自下而上的方向上形成。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一填充层形成为具有根据所述反应抑制剂的平均密度而变化的形状。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一填充层具有其中所述第一填充层从所述间隙的所述底部起在自下而上的方向上形成的形状。18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一填充层具有其中所述第一填充层从所述间隙的所述底部以及所述间隙的在所述间隙的所述底部周围的所述侧壁起形成的形状。19.根据权利要求16所述的方法，其中，间隙填充工艺时间根据所述第一填充层形成的形状来调节。20.根据权利要求14所述的方法，还包括：在形成所述第一填充层之后，在所述间隙的所述侧壁上形成第二反应抑制层；在所述第一填充层的上表面和所述间隙的在所述第一填充层的所述上表面周围的所述侧壁上形成第二前体层；以及在所述第一填充层的所述上表面和所述间隙的在所述第一填充层的所述上表面周围的所述侧壁上形成第二原子层。21.根据权利要求20所述的方法，还包括：通过以多个循环重复地执行形成所述第二前体层和形成所述第二原子层，从所述第一填充层的所述上表面起在自下而上的方向上形成第二填充层。22.一种器件，包括：限定具有高的高宽比的间隙的结构；以及在所述间隙中的填充层，其中所述填充层使用根据权利要求1所述的方法形成在所述间隙中。23.根据权利要求22所述的器件，其中所述间隙具有纳米尺寸的宽度以及等于或大于10的高宽比。24.根据权利要求22所述的器件，包括：超透镜，包括限定所述间隙的所述结构，其中限定所述间隙的所述结构是其中形成所述间隙的纳米结构，以及所述填充层填充所述间隙并具有比所述纳米结构高的折射率。25.根据权利要求24所述的器件，其中所述纳米结构包括SiO2，以及所述填充层包括TiO2。26.根据权利要求22所述的器件，其中限定所述间隙的所述结构包括互连结构，所述互连结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵恩亨，H李，李成熙，李政烨，CT阮，
申请(专利权)人：仁川大学教产学协力团，
类型：发明
国别省市：