用可流动碳层填充间隙的方法技术

公开了用于形成包括多个碳层的结构的方法和系统以及使用该方法或系统形成的结构。示例性方法包括形成具有初始第一流动性的第一碳层和具有初始第二流动性的第二碳层，其中第一流动性小于第二流动性。一流动性小于第二流动性。一流动性小于第二流动性。

【技术实现步骤摘要】
用可流动碳层填充间隙的方法


[0001]本公开总体涉及形成适用于制造电子器件的结构的方法。更具体地，本公开的示例涉及形成包括碳层的结构的方法、包括这种层的结构、使用该方法和结构形成的器件以及用于执行该方法和/或形成该结构的系统。

技术介绍

[0002]在制造器件比如半导体器件过程中，通常希望用绝缘或介电材料填充衬底表面上的间隙，也称为凹部(例如特征之间的沟槽或区域)。填充间隙的一些技术包括沉积一层可流动碳材料，比如旋涂碳(SOC)。对于许多应用，使用碳材料比如SOC具有许多期望的特性，比如填充能力、蚀刻选择性、灰化效率等。
[0003]尽管使用碳材料来填充间隙对于一些应用来说可以很好地工作，但使用传统沉积技术来填充间隙具有多个缺点，例如当间隙包括多(例如双)沟槽结构而不是单沟槽结构时。在多沟槽结构中，第一沟槽可以包括形成在第一沟槽内的一个或多个第二沟槽。第一沟槽可以第一间距隔开，并且第一沟槽内的第二沟槽可以第二间距隔开。第一和第二沟槽的纵横比可以显著不同，这可能导致传统沉积技术在沉积在多沟槽结构内的碳材料表面上产生不期望的粗糙度。通常希望获得碳材料的相对平坦化表面用于后续处理，比如光刻、材料蚀刻和/或材料沉积。如果碳材料表面的平坦度和/或粗糙度不在合适的水平，则临界尺寸(CD)和/或线边缘粗糙度(LER)的不期望的变化会导致随后形成的抗蚀剂图案和特征。
[0004]此外，使用SOC可能相对昂贵，因为SOC过程使用额外的处理设备，比如涂布机和烘箱。并且，SOC过程通常包括额外的处理步骤，比如涂覆、烘焙和固化。使用这种额外的设备和处理步骤会给用于形成器件的结构的形成方法增加不必要的时间和费用。
[0005]因此，需要用于形成结构的改进方法，特别是用于用可流动碳材料填充衬底表面上的间隙或凹部的方法，其适于提供相对平坦、光滑的表面。需要进一步改进的结构和器件以及用于形成这种结构和器件的系统。
[0006]本部分中阐述的任何讨论(包括对问题和解决方案的讨论)已经包括在本公开中仅是为了提供本公开的背景，并且不应被认为是承认任何或所有讨论在本专利技术被做出时是已知的或以其他方式构成现有技术。

技术实现思路

[0007]本公开的各种实施例涉及形成适用于形成电子器件的结构的方法、使用该方法形成的结构以及用于执行该方法的系统。虽然下文更详细地讨论了本公开的各种实施例解决现有方法、结构和系统的缺点的方式，但总体而言，本公开的示例性实施例提供了用于形成包括具有不同性质的两个或更多个碳层的结构的改进方法。与传统方法相比，在结构的形成中使用两个或更多个碳层(例如填充(例如多沟槽)凹部)可以提高凹部填充材料的平坦度，这又可以提供使用本文所述的方法形成的特征中临界尺寸的减小的变化和减小的线边缘粗糙度。
[0008]根据本公开的各种实施例，提供了形成结构的方法。示例性方法包括在反应室内提供衬底，形成覆盖衬底表面的一个或多个第一碳层，一个或多个第一碳层中的至少一个具有第一初始流动性，以及形成覆盖第一碳层的具有第二初始流动性的第二碳层。衬底可以包括在衬底表面上形成的一个或多个凹部。第一和第二碳层可用于填充一个或多个(例如多沟槽)凹部(例如每个沟槽或凹部具有约3.0至约100.0的纵横比)而不形成空隙，并为后续处理提供相对光滑的表面。根据这些实施例的示例，第二碳层的第二初始流动性大于第一碳层的第一初始流动性。如本文所用，初始流动性可指当材料沉积在衬底表面上时材料的流动性。碳材料的流动性可取决于各种因素，包括例如碳材料的厚度。根据本公开的示例，第二碳层可以比一个或多个第一碳层更厚。大于第一流动性的第二初始流动性有助于多沟槽结构的平坦化填充—例如不需要额外的步骤，比如蚀刻过程。根据这些实施例的进一步方面，形成一个或多个第一碳层的步骤包括在一个或多个凹部内形成第一初始粘性层，并使用第一等离子体过程处理第一初始粘性层。根据进一步示例，形成第二碳层的步骤包括在一个或多个凹部内形成第二初始粘性层，并使用第二等离子体过程处理第二初始粘性层。第一等离子体过程可以利用第一等离子体功率，第二等离子体过程可以利用第二等离子体功率，并且第二等离子体功率可以大于第一等离子体功率。
[0009]另外或可替代地，可以在第一处理时间内用第一等离子体过程处理第一初始粘性层，可以在第二处理时间内用第二等离子体过程处理第二初始粘性层。根据这些实施例的示例，第二处理时间可以大于第一处理时间。另外或可替代地，第一等离子体过程可以包括第一离子能量水平和第一通量，第二等离子体过程可以包括第二离子能量水平和第二通量。根据这些实施例的示例，第二离子能量水平和/或第二通量可以大于第一离子能量水平和/或第一通量。根据进一步示例，第二初始粘性层的生长每循环高于第一初始粘性层的生长每循环。
[0010]根据本公开的各种实施例，在形成一个或多个第一碳层和/或第二碳层的步骤期间，反应室内的温度可以低于100℃。此外，形成一个或多个第一碳层的步骤可以包括向反应室提供碳前体，其中碳前体的化学式由C
x
H
y
N
z
O
a
表示，其中x是2或更大的自然数，y是自然数，z是0或自然数，a是0或自然数。在另一示例性实施例中，第一等离子体过程和/或第二等离子体过程可以包括从He、Ar或N2中的一种或多种形成受激物质。
[0011]根据本公开的附加实施例，至少部分地根据本文描述的方法形成结构。结构可以包括第一碳层和第二碳层。第一和第二碳层可以形成在衬底上的一个或多个多(例如双)沟槽结构中。在本公开的一附加示例性实施例中，第二碳层的表面被平坦化。
[0012]根据本公开的又一实施例，提供了一种用于执行如本文所述的方法和/或用于形成结构的系统。示例性系统可以包括一个或多个反应室、碳前体源、惰性气体源、等离子体功率源、排气源和控制器。控制器可以配置为控制碳前体进入一个或多个反应室中的至少一个的气流，以形成第一碳层和覆盖第一碳层的第二碳层，其中第二碳层的流动性大于第一碳层的流动性；第一碳层可以包括第一厚度，第二碳层可以包括第二厚度，其中第二厚度大于第一厚度。
[0013]通过参考附图对某些实施例的以下详细描述，这些和其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见；本专利技术不限于所公开的任何特定实施例。
附图说明
[0014]当结合以下说明性附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求，可以获得对本公开的示例性实施例的更完整的理解。
[0015]图1示出了根据本公开的示例性实施例的方法。
[0016]图2示出了根据本公开的至少一个实施例形成的结构。
[0017]图3示出了根据本公开的示例性实施例的方法。
[0018]图4示出了根据本公开的示例性实施例的时序图。
[0019]图5示出了根据本公开的示例性实施例的多沟槽结构。
[0020]图6示出了根据本公开的示例性实施例的系统。
[0021]应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括以下步骤：在反应室内提供衬底，该衬底包括在衬底表面上形成的一个或多个凹部；形成覆盖表面的一个或多个第一碳层，该一个或多个第一碳层中的至少一个具有第一初始流动性；以及形成覆盖一个或多个第一碳层的第二碳层，该第二碳层具有第二初始流动性，其中第二初始流动性大于第一初始流动性。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个凹部中的至少一个凹部包括多沟槽结构。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二碳层比所述一个或多个第一碳层中的至少一个更厚。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，其中，形成一个或多个第一碳层的步骤包括以下一个或多个循环：在所述一个或多个凹部内形成第一初始粘性层，以及使用第一等离子体过程处理第一初始粘性层。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的方法，其中，形成所述第二碳层的步骤包括形成第二初始粘性层并使用第二等离子体过程处理第二初始粘性层。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一等离子体过程包括第一等离子体功率，其中，所述第二等离子体过程包括第二等离子体功率，并且其中第二等离子体功率大于第一等离子体功率。7.根据权利要求4
‑
6中任一项所述的方法，其中，在第一处理时间内用所述第一等离子体过程处理所述第一初始粘性层，并且其中，在第二处理时间内用所述第二等离子体过程处理所述第二初始粘性层，其中第二处理时间大于第一处理时间。8.根据权利要求4
‑
6中任一项所述的方法，其中，所述第一等离子体过程包括第一离子能量水平和第一通量，并且其中，所述第二等离子体过程包括第二离子能量水平和第二通量，其中第二离子能量水平大于第一离子能量水平。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二通量大于所述第一通量。10.根据权利要求4
‑
9中任一项所述的方法，其中，形成第二碳层的步骤的沉积时间大于形成一个或多个第一碳层的沉积时间。11.根据权利要求1
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10中任一项所述的方法，其中，所述第二碳层的表面被平坦化。12.根据权利要求1
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11中任一项所述的方法，其中，在形成所述一个或多个第一碳层的步骤期间，所述反应室内的温度低于100℃。13.根据权利要求1
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12中任一项所述的方法，其中，在形成所述第二碳层的步骤期间，所述反应室内的温度低于100℃。14.根据权利要求1
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13中任一项所述的方法，其中，所述第一等离子体过程或所述第二等离子体过程中的至少一个包括从He、Ar和N2中的一种或多种形成受激物质。15.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：美山辽，须佐圭雄，菊地良幸，杉浦博次，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：