无缺陷氧化锗缝隙填充制造技术

公开了用于形成包括氧化锗的无缺陷缝隙填充材料的方法。在一些实施例中，通过将基板表面同时暴露于锗烷前驱物与氧化剂来沉积缝隙填充材料。锗烷前驱物可间歇地流动。基板还可暴露于第二氧化剂以增加缝隙填充材料内氧的相对浓度。的相对浓度。的相对浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无缺陷氧化锗缝隙填充


[0001]本公开的实施例总体涉及形成氧化锗材料的方法。具体地，本公开的实施例涉及形成无缺陷氧化锗缝隙填充的方法。

技术介绍

[0002]氧化锗在半导体制造中是越来越重要的材料。锗是14族元素，类似于硅，并且因此含锗材料通常具有与其硅基类似物类似的性质。鉴于在半导体制造中的氧化硅的普及，在各种处理方案中存在对于氧化锗、其性质以及形成氧化锗材料的方法的增加关注。
[0003]一种关注方案是以缝隙填充材料来填充基板特征(例如，通孔、沟槽、等等)。不幸地，典型缝隙填充方法通常造成含有包括接缝与空隙的缺陷的缝隙填充材料。缺陷会导致在下游处理期间的多种问题。问题通常通过蚀刻工艺最清楚地证实，蚀刻工艺相较于周围的缝隙填充不同地影响缺陷。随着时间推移，这些缺陷也会导致含有缝隙填充的图案/装置的劣化。
[0004]因此，存在对于不在沉积的材料内产生接缝、空隙或其他缺陷的沉积缝隙填充的新颖方法的需求。

技术实现思路

[0005]本公开的一个或多个实施例涉及沉积缝隙填充材料的方法。方法包含将包含至少一个特征的基板表面暴露于锗烷前驱物与第一氧化物，以在所述至少一个特征内沉积包含氧化锗的缝隙填充材料。所述至少一个特征具有开口宽度并且延伸进入基板一深度。缝隙填充材料基本上不具有空隙或接缝。
[0006]本公开的额外实施例涉及沉积缝隙填充材料的方法。方法包含将包含至少一个特征的基板表面暴露于第一氧化剂的持续流动以及锗烷前驱物与第二氧化剂的交替流动，以在所述至少一个特征内沉积包含氧化锗的缝隙填充材料。所述至少一个特征具有开口宽度并且延伸进入基板一深度。锗烷前驱物与第二氧化剂各自具有小于或等于25％的占空比。缝隙填充材料基本上不具有空隙或接缝。
[0007]本公开的进一步实施例涉及选择性移除氧化锗的方法。方法包含将氧化锗层暴露于碱性水溶液。
附图说明
[0008]为了能够详细地理解本公开的上述特征的方式，以上简要概括的本公开的更具体的描述可以通过参考实施例来获得，所述实施例中的一些在附图中示出。然而，将注意到附图仅示出本公开的典型实施例，并且因而不应被视为限制本公开的范围，因为本公开可容许其他等效实施例。
[0009]图1示出根据本公开的一个或多个实施例的在处理之前的具有特征的示例性基板；
[0010]图2示出根据本公开的一个或多个实施例的在处理以形成缝隙填充材料之后的示例性基板；以及
[0011]图3示出根据本公开的一个或多个实施例的在处理以形成超保形膜之后的示例性基板。
具体实施方式
[0012]在说明本公开的若干示例性实施例之前，将理解，本公开并不局限于在以下说明书中所说明的架构或处理步骤的细节。本公开能够有其他实施例并且能够以各种方式实践或执行。
[0013]在本说明书与所附权利要求书中使用时，术语“基板”指工艺作用于其上的表面或表面的一部分。本领域技术人员也将理解，提及基板也可仅指基板的一部分，除非上下文清楚地指出并非如此。此外，提及在基板上的沉积可意指裸基板和具有沉积或形成在其上的一个或多个膜或特征的基板这两者。
[0014]本文中使用的“基板”是指在制造工艺期间在其上执行膜处理的任何基板或形成在基板上的材料表面。例如，可在其上执行处理的基板表面包括材料，诸如硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(SOI)、碳掺杂氧化硅、非晶硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石、以及任何其他材料，诸如金属、金属氮化物、金属合金、以及其他导电材料，这取决于应用。基板包括但不限于半导体晶片。基板可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的膜处理之外，在本公开中，所公开的膜处理步骤中的任一者也可在形成在基板上的底层上执行，如下文更详细公开的，并且术语“基板表面”旨在包括如上下文所指示的此类底层。因此，例如，当膜/层或部分膜/层已沉积到基板表面上时，新沉积的膜/层的暴露表面成为基板表面。
[0015]图1示出具有特征110的基板100的剖面视图。本公开涉及包含至少一个特征的基板与基板表面。图1示出具有单个特征110的基板100以用于说明目的；然而，本领域技术人员将理解，可存在多于一个特征。特征110的形状可为任何合适形状，包括但不限于，沟槽、圆柱通孔、或矩形通孔。
[0016]当在这方面使用时，术语“特征”意指任何有意的表面不规则性。特征的合适示例包括但不限于具有顶部、两个侧壁以及底部的沟槽，以及具有顶部与两个侧壁而没有底部的尖峰。特征可具有如下所讨论的任何合适深宽比(特征的深度与特征的宽度的比率)。
[0017]基板100具有基板表面120。至少一个特征110在基板表面120中形成开口。特征110从基板表面120(也称为顶表面)延伸深度D至底表面112。特征110具有第一侧壁114与第二侧壁116。当示出在图1中的特征具有平行侧壁114、116时，特征的宽度最通常由在特征110的顶开口处的特征的宽度W来限定；此测量值也可称为开口宽度。由侧壁114、116与底部112形成的开口区域也称为缝隙。
[0018]本公开的一个或多个实施例涉及用于沉积基本上不具有缺陷的缝隙填充材料的方法。本公开的一些实施例沉积基本上无接缝的缝隙填充材料。本公开的一些实施例沉积基本上无空隙的缝隙填充材料。本公开的一些实施例有利地在没有等离子体的情况下沉积缝隙填充材料。本公开的一些实施例有利地在不使用分开的致密步骤的情况下沉积缝隙填充材料。
[0019]本公开的一个或多个实施例涉及沉积超保形膜的方法。本公开的一些实施例沉积超保形膜，所述超保形膜在侧壁和/或底部上的厚度大于在顶表面上的厚度。本公开的一些实施例有利地在没有等离子体的情况下沉积超保形膜。本公开的一些实施例有利地在不使用分开的蚀刻工艺的情况下沉积超保形膜。
[0020]参照图2，本公开的一些实施例涉及用于在基板100的特征110内沉积缝隙填充材料210的方法。在一些实施例中，缝隙填充材料210基本上无缺陷，所述缺陷包括但不限于接缝和空隙。在一些实施例中，缝隙填充材料210基本上无接缝。在一些实施例中，缝隙填充材料210基本上无空隙。
[0021]在本说明书与所附权利要求书中使用时，接缝是在特征110的侧壁之间(但不一定在所述侧壁的中间)的特征中形成的缝隙或裂缝。不受理论所局限，当已经从特征的侧壁生长的膜的晶格结构在特征的中央附近相遇时不协调时，可形成接缝。
[0022]在本说明书与所附权利要求书中使用时，空隙是其中缝隙填充材料210未沉积在特征110内的空白区域。不受理论所局限，当材料较快地沉积在特征的顶部附近并且在缝隙填充材料可完全地填充特征之前夹缩闭合特征的开口时，通常形成空隙。剩余的未填充空间是空隙。
[0023]当在这方面使用时，术语“基本上无接缝”或“基本上无空隙”意指没有在特征的侧壁之间的空间中形成的材料的任何结晶不规则性或封闭空间小于特征的剖面面积的约1％。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种沉积缝隙填充材料的方法，所述方法包含：将包含至少一个特征的基板表面暴露于锗烷前驱物与第一氧化剂，以在所述至少一个特征内沉积包含氧化锗的缝隙填充材料，所述至少一个特征具有开口宽度且延伸进入所述基板一深度，所述缝隙填充材料基本上不具有空隙或接缝。2.如权利要求1所述的方法，其中所述开口宽度在15nm至30nm的范围内。3.如权利要求1所述的方法，其中所述深度与所述开口宽度之间的比率在2至10的范围内。4.如权利要求1所述的方法，其中所述锗烷前驱物包含锗烷(GeH4)。5.如权利要求4所述的方法，其中所述锗烷前驱物进一步包含氢气(H2)。6.如权利要求5所述的方法，其中氢气与锗烷的比率在5至20的范围内。7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一氧化剂包含一氧化二氮(N2O)、氧气(O2)、臭氧(O3)、或水(H2O)中的一者或多者。8.如权利要求1所述的方法，其中所述第一氧化剂与所述锗烷前驱物的比率在10至50的范围内。9.如权利要求1所述的方法，其中在不使用等离子体的情况下执行所述方法。10.如权利要求1所述的方法，其中所述方法在100托至500托的范围内的压力下执行。11.如权利要求1所述的方法，其中所述基板被维持在400℃至600℃的范围内的温度。12.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧圆，S，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：