提供了一种用于半导体器件中的间隙填充的方法和装置。该方法包括在基板的暴露的顶表面上形成金属种晶层，其中基板具有形成在基板的顶表面中的沟槽或通孔形式的特征，该特征具有侧壁和在侧壁之间延伸的底表面。执行梯度氧化处理以氧化金属种晶层的暴露部分以形成金属氧化物，其中梯度氧化处理优先氧化特征的底表面上方的基板的场区域。回蚀处理去除种晶层的氧化部分。第二蚀刻处理去除种晶层的其他部分。金属间隙填充处理用间隙填充材料填充或部分地填充特征。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式涉及一种形成薄膜的方法和装置。更具体地，本公开内容涉及用于半导体器件中的金属间隙填充的方法和装置。背景微电子器件的制造通常涉及复杂的处理序列，需要在半导体、电介质和导电基板上执行数百个单独的处理。这些处理的示例包括氧化、扩散、离子注入、薄膜沉积、清洁、蚀刻、光刻等操作。每个操作都是耗时且昂贵的。随着微电子器件的关键尺寸不断减小，这些器件在基板上的设计和制造正变得或已经变得越来越复杂。关键尺寸和处理均匀性的控制变得越来越重要。用于制造微电子器件的复杂多层堆叠涉及对厚度、粗糙度、应力、密度和潜在缺陷等关键尺寸的精确处理监控。用于形成器件的处理配方具有多个增量处理，以确保维持关键尺寸。通常，每一增量处理可利用一个或多个处理腔室，这增加了用于形成器件的额外时间并且还增加了形成缺陷的机会。因此，每个处理都增加了整体制造成本和完成的微电子器件中出现缺陷的风险。此外，随着这些器件的关键尺寸缩小，过去的制造技术遇到了新的障碍。例如，当准备衬里和/或种晶层以生长金属间隙填充时，衬里和/或种晶层可能仍存在于间隙的侧面，可能导致填充材料在底部完全填充之前就关闭间隙。用于从间隙的侧面和顶表面去除种晶层的惯用方法可能额外地导致去除用于种晶填充材料的间隙底部的种晶层。至少出于前述原因，存在对改进的间隙填充制造方法的持续需求。概述本公开内容涉及一种用于形成薄膜的方法和装置。更具体地，本公开内容涉及一种用于在基板上填充特征的方法和装置。在一个示例中，提供了一种在基板上填充特征的方法。该方法包括在基板的暴露的顶表面上形成金属种晶层，其中基板具有形成在基板的顶表面中的沟槽或通孔形式的特征，该特征具有侧壁和在侧壁之间延伸的底表面。执行梯度氧化处理以氧化金属种晶层的暴露部分以形成金属氧化物，其中梯度氧化处理优先氧化特征的底表面上方的基板的场区域。回蚀处理去除种晶层的氧化部分。第二蚀刻处理去除种晶层的其他部分。金属间隙填充处理用间隙填充材料填充或部分填充特征。在另一个示例中，提供了另一种填充基板上的特征的方法。该方法包括在基板的暴露表面上沉积含钼层，其中基板包括形成在基板的顶表面中的多个特征，多个特征中的每一个具有侧壁表面和底表面，且沉积的含钼层形成于基板的顶表面以及多个特征的侧壁表面和底表面之上。基板的暴露表面暴露于梯度氧化处理，其中梯度氧化处理形成含钼层的氧化区域。优先蚀刻氧化区域，其中在优先蚀刻氧化区域之后，沉积的含钼层的第一部分保留在多个特征中的每一个中的底表面上。各向同性蚀刻处理去除部分含钼层。用第二钼层填充特征，其中用第二钼层填充特征包括从侧壁表面上沉积的含钼层的第二部分和每个特征的底表面上的沉积的含钼层的第一部分来生长第二钼层。在又一个示例中，提供了一种用于填充基板上的特征的群集(cluster)工具。该群集工具包括流体耦合到第一处理腔室的处理区域的氧气源，其中该氧气源被配置为将含氧气体输送到该处理区域。群集工具具有第一流量控制阀和第一电感耦合等离子体源，第一流量控制阀被配置为控制从氧气源提供到处理区域的含氧气体的流量，并且第一电感耦合等离子体源被配置为在处理区域中产生等离子体，其中等离子体包括含氧气体和控制器。该群集工具包括具有流体耦合到第二处理腔室的处理区域的第一蚀刻气体源的第二处理腔室、配置成控制由第一蚀刻气体源提供至处理区域的第一蚀刻气体的流量的第二流量控制阀，以及第二蚀刻气体源，其流体地耦合到第二处理腔室的处理区域，其中第二蚀刻气体源被配置为将第二蚀刻气体输送到处理区域，其中第三流量控制阀被配置为控制从第二蚀刻气体源提供至处理区域的第二蚀刻气体的流量。该控制器被配置为在基板的暴露的顶表面上形成金属种晶层，其中该基板具有形成在该基板的顶表面中的沟槽或通孔形式的特征，该特征具有侧壁以及在侧壁中延伸的底表面。控制器还被配置为执行梯度氧化处理以氧化金属种晶层的暴露部分以形成金属氧化物，其中梯度氧化处理优先氧化特征的底表面上方的基板的场区域。控制器执行回蚀处理以去除种晶层的氧化部分。控制器执行第二蚀刻处理以去除部分种晶层并执行钼间隙填充处理以使用间隙填充材料填充或部分填充特征。附图简要说明因此，可详细理解本公开内容的上述特征的方式，即可参照实施方式更具体描述上文简要概述的本公开内容，其中一些实施方式图示于随附附图中。然而，应当注意，附图仅示出了本公开内容的典型实施方式，并且因此不应被认为是对其范围的限制，因为本公开内容可以允许其他等效的实施方式。图1说明根据本公开内容的一个或多个实施方式的多腔室处理工具的一个实例的示意性俯视图。图2a-2f图示了根据本公开内容的一个或多个实施方式的在制造的不同阶段期间的半导体器件的视图。图3图示了根据本公开内容的一个或多个实施方式的用于在基板上填充特征的方法的流程图。为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记来表示附图共有的相同元件。可以预期的是，一个实施方式的元素和特征可以有益地并入其他实施方式中，而无需进一步叙述。具体描述在上述的概述、下述的详细描述、权利要求和附图中，参考了本公开内容的特定特征(包括方法操作)。应当理解，本说明书中的公开内容包括这些特定特征的所有可能组合。例如，在本公开内容的特定方面或实施方式或特定权利要求的上下文中公开了特定特征的情况下，该特征也可以在可能的范围内与其他特征组合使用和/或在其他特征的上下文中使用本公开内容的特定方面和实施方式，以及本公开专利技术中的一般情况。本文使用的术语“包含”及其语法等同物是指任选存在的其他组成、成分、操作等。例如，“包含”(或“包含”)部件a、b和c的物品可以由(即仅包含)部件a、b和c组成，或者可以不仅包含部件a、b和c还有一个或多个其他部件。在本文中提及包括两个或更多个定义的操作的方法时，定义的操作可以以任何顺序或同时执行(除非上下文排除了这种可能性)，并且该方法可以包括一个或多个其他操作在任何定义的操作之前、两个定义的操作之间或在所有定义的操作之后执行(上下文排除这种可能性的情况除外)。本公开内容的实施方式涉及一种用于在基板上填充特征的方法和装置。例如，该方法可以对物理气相沉积(pvd)金属执行高选择性梯度氧化和蚀刻作为自底而上间隙填充中的底部种晶层。金属间隙填充处理可用于沉积不同的金属，例如钨(w)、钼(mo)、钌(ru)和其他金属。本公开内容包含单独的处理序列，其包括金属氧化(例如wox、moox)处理和用于金属氧化物的选择性去除处理。pvd金属沉积通常导致在通孔(或沟槽)周围的区域上形成较厚的膜并在通孔底部形成较薄的膜。氧化和蚀刻梯度处理选择性地去除场金属。放置在通孔周围区域中的金属被“选择性”氧化的速度比放置在通孔底部的金属快七倍。选择性氧化允许随后的蚀刻处理去除场金属氧化物，同时留下小的底部金属层作为金属填充的种晶。相对于底部(未氧化)金属，蚀刻去除场中氧化金属的选择性非常高，导致薄金属种晶层保留在通孔底部。氧化处理使用电感耦合(icp)氧(o2)等离子体，其具有低功率、低o2流量和高温反应，可在低离子能量下产生高离子比，这增强了优先氧化场中金属的选择性而不是通孔底部金属的选择性。使用这种方法，场金属可以完全去除，同时在结构底部留下质量好的金属种晶层，实现无缝的自底而上的间隙填充本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种在基板上填充特征的方法，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其中所述种晶层为含钼层，所述金属氧化物为氧化钼，且所述金属间隙填充材料含有钼。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述种晶层的悬垂部分延伸到沿着所述基板的所述场区域形成的一个或多个特征的开口中，并且所述悬垂部分相对于所述一个或多个特征内的所述金属种晶层被优先氧化。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述梯度氧化处理和所述回蚀处理在两个分开的腔室中进行。
5.如权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：
6.如权利要求3所述的方法，其中所述回蚀处理和所述各向同性蚀刻处理在同一腔室中进行。
7.如权利要求3所述的方法，其中从所述场区域和所述悬垂部分去除所述种晶层。
8.一种填充形成在基板上的特征的方法，所述方法包括以下步骤：
9.如权利要求8所述的方法，其中所述含钼层的悬垂部分延伸到沿所述基板的所述顶表面形成的一个或多个特征的开口中，并且所述悬垂部分相对于所述一个或多个特征内的所述含钼层优先被氧化。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述梯度氧化处理和所述回蚀处理在两个分开的腔室中进行。
11.如权利要求8所述的方法，还包括以下步骤：
12.如权利要求9所述的方法，其中所述回蚀处理和所述各向同性蚀刻处理在同一腔室中进行。
13.如权利要求12所述的方法，其中从所述顶表面和所述悬垂部分去除所述含钼层。
14.一种用于在基板上填充特征的群集工具，所述群集工具包括：
15.如权利要求14所述的群集工具，其中所述种晶层是含钼层并且所述金属氧化物是氧化钼。
16.如权利要求15所述的群集工具，其中所述含钼层的悬垂部分阻碍或阻挡沿所述基板的所述场区域形成的一个或多个特征的顶部开口，并且所述悬垂部分优先被氧化。
17.如权利要求16所述的群集工具，其中所述梯度氧化处理和所述回蚀处理在两个分开的腔室中进行。
18.如权利要求17所述的群集工具，其中所述控制器还被配置为：
19.如权利要求18所述的群集工具，其中所述第一蚀刻气体以氧化钼为目标并且所述第二蚀刻气体以钼为目标。
20.如权利要求19所述的群集工具，其中从所述场区域和所述悬垂部分去除所述种晶层。
...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种在基板上填充特征的方法，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其中所述种晶层为含钼层，所述金属氧化物为氧化钼，且所述金属间隙填充材料含有钼。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述种晶层的悬垂部分延伸到沿着所述基板的所述场区域形成的一个或多个特征的开口中，并且所述悬垂部分相对于所述一个或多个特征内的所述金属种晶层被优先氧化。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述梯度氧化处理和所述回蚀处理在两个分开的腔室中进行。
5.如权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：
6.如权利要求3所述的方法，其中所述回蚀处理和所述各向同性蚀刻处理在同一腔室中进行。
7.如权利要求3所述的方法，其中从所述场区域和所述悬垂部分去除所述种晶层。
8.一种填充形成在基板上的特征的方法，所述方法包括以下步骤：
9.如权利要求8所述的方法，其中所述含钼层的悬垂部分延伸到沿所述基板的所述顶表面形成的一个或多个特征的开口中，并且所述悬垂部分相对于所述一个或多个特征内的所述含钼层优先被氧化。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述梯度...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴孟珊，许智勋，吕疆，岳诗雨，王俊杰，安娜马莱·雷克什马南，杨逸雄，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。