包括电介质材料的半导体构造及在延伸到半导体构造中的开口内形成介电填充的方法技术

技术编号:19698504 阅读:18 留言:0更新日期:2018-12-08 12:57
本申请涉及包括电介质材料的半导体构造及在延伸到半导体构造中的开口内形成介电填充的方法。一些实施例包含具有延伸到衬底中的一或多个开口的半导体构造。开口至少部分地填充有包括硅、氧及碳的电介质材料。碳是以从约3原子百分比到约20原子百分比的范围内的浓度存在。一些实施例包含跨越其中延伸有开口的半导体构造提供介电填充的方法。半导体构造具有接近开口的上表面。该方法包含:在开口内且跨越上表面而形成光可图案化电介质材料;及使光可图案化电介质材料暴露于经图案化光化辐射。随后,使光可图案化电介质材料显影以将光可图案化电介质材料图案化成至少部分地填充开口的第一电介质结构,且从上表面上方移除光可图案化电介质材料。

【技术实现步骤摘要】
包括电介质材料的半导体构造及在延伸到半导体构造中的开口内形成介电填充的方法
本专利技术涉及包括电介质材料的半导体构造及在延伸到半导体构造中的开口内形成介电填充的方法。
技术介绍
与半导体衬底相关联的结构的制作(例如,集成电路的制作、微机电系统的制作等)可包含其中将用电介质材料来填充不同大小及深度的众多开口的工艺阶段。随后,可利用平面化(例如,化学机械抛光)来尝试形成跨越开口内的电介质材料且跨越开口之间的半导体衬底的区域而延伸的平面表面。然而,常规工艺遇到了困难,如参考图1-3所描述。图1展示包含半导体衬底12的构造10。半导体衬底12包含半导体材料,且可(举例来说)包括单晶硅、基本上由单晶硅组成或由单晶硅组成。术语“半导体衬底”(或替代地,“半导体构造”)意指包括半导电材料的任一构造,所述半导电材料包含但不限于块体半导电材料,例如半导电晶片(单独地或在包括其它材料的组合件中),及半导电材料层(单独地或在包括其它材料的组合件中)。术语“衬底”是指任何支撑结构,包含但不限于上文所描述的半导体衬底。在一些应用中,半导体衬底12可含有与集成电路制作相关联的一或多种材料及/或与微机电系统(MEMS)制作相关联的一或多种材料。举例来说,所述材料可包含难熔金属材料、阻障材料、扩散材料、绝缘体材料等中的一或多者。开口14、16及18展示为延伸到半导体衬底12中,其中所述开口相对于彼此具有不同大小。在一些应用中,衬底12可被视为具有上表面19,且开口14、16及18可被视为延伸穿过此上表面且进入到下伏衬底中。在一些应用中,上表面19可为基本上平面上表面;其中术语“基本上平面”意指平面在制作及测量的合理容差内。尽管衬底12图解说明为均质的,但一些实施例中,衬底可包括与集成电路制作及/或MEMS制作相关联的多种材料、结构、组件等。举例来说,在一些实施例中,衬底12可包含支撑存储器阵列(举例来说,三维NAND存储器阵列)的字线、位线及存储器单元且支撑在存储器阵列外围的电路的半导体材料晶片(举例来说,单晶硅晶片)。开口14、16及18可表示在制作与集成电路及/或MEMS相关联的组件之后延伸到衬底12中的大量开口。开口14可沿着晶片的边缘,且可对应于(举例来说)用于在遮蔽及/或其它工艺阶段期间对准晶片的对准标记。开口16可对应于(举例来说)延伸到邻近集成存储器的阶梯状区域的开口。举例来说,集成存储器可对应于三维NAND及/或其它三维存储器,且阶梯状区域可为其中触点形成为与三维存储器相关联的位线及/或字线的区域。开口16的底部展示为包括阶层(即,台阶),且因此,开口16是具有非平面底部表面的开口的实例。相比之下,开口14及18是具有平面底部表面的开口的实例。在一些方面中,开口16的底部处的台阶可被视为表示楼梯台阶型结构。开口18可对应于(举例来说)在集成电路及/或MEMS的制作期间保留在存储器阵列区域或其它区域内的开口。开口可具有除针对开口14、16及18所展示的形状之外的形状,且可(举例来说)具有锥形圆锥形状、非笔直侧壁等。参考图2,电介质材料20跨越上表面19且在开口14、16及18内形成。电介质材料20可为旋涂电介质,且在一些应用中,可包括氧化硅。最后,移除过量电介质材料20而留下平面表面(如下文参考图3所描述)。过量电介质材料20可称为过载物(overburden)。开口14、16及18当中的大小的变化导致电介质材料20的过载物的厚度的实质变化。具体来说,跨越开口16的过载物小于跨越上表面19的过载物或跨越开口14及18的过载物。参考图3,展示在用以移除电介质材料20的过载物的平面化(举例来说,化学机械抛光)之后的构造10。理想地,此形成经平面化表面21。然而,实质过载物及过载物的厚度的不均匀性(图2中所展示)可导致平面化工艺期间的困难,且可产生凹陷及/或其它结构缺陷而非所要平面表面21。举例来说,可产生凹形(或凹陷)表面21a(用虚线展示)而非所要平面表面21。关于图2及3的现有技术处理可能发生的另一问题是开口16内的大量电介质材料20在后续热处理期间可经历实质收缩及/或其它应变诱发特性,此可导致材料20中及/或邻近于材料20的区域中形成裂缝。期望开发减轻上文参考图2及3所描述的问题的经改善制作方法。
技术实现思路
在一个方面中,本申请案提供一种跨越其中延伸有开口的半导体构造提供介电填充的方法,所述半导体构造具有接近所述开口的上表面,所述方法包括:在所述开口内且跨越所述上表面而形成光可图案化电介质材料;使所述光可图案化电介质材料暴露于经图案化光化辐射,且随后使所述光可图案化电介质材料显影以将所述光可图案化电介质材料图案化成仅部分地填充所述开口的第一电介质结构,且从所述上表面上方移除所述光可图案化电介质材料;及在所述第一电介质结构上方形成一或多个额外电介质结构以基本上完全填充所述开口。在另一方面中,本申请案提供一种跨越半导体构造提供介电填充的方法,所述半导体构造具有基本上平面上表面,开口延伸穿过所述基本上平面上表面且进入到所述半导体构造中,所述方法包括:用第一电介质材料来衬砌所述开口以形成经衬砌开口,所述经衬砌开口内的所述第一电介质材料具有小于或等于约的厚度;在所述经衬砌开口内且跨越所述基本上平面上表面而形成光可图案化电介质材料;及使所述光可图案化电介质材料暴露于经图案化光化辐射,且随后使所述光可图案化电介质材料显影以将所述光可图案化电介质材料图案化成所述经衬砌开口内的第二电介质结构,且从所述基本上平面上表面上方移除所述光可图案化电介质材料。在另一方面中,本申请案提供一种半导体构造,所述半导体构造包括延伸到衬底中的一或多个开口;所述开口至少部分地填充有包括硅、氧及碳的电介质材料;其中所述碳是以介于从约3原子百分比到约20原子百分比的范围内的浓度存在。附图说明图1-3是在现有技术工艺序列的工艺阶段处展示的实例性半导体构造的图解横截面图。图4-8是在实例性实施例序列的工艺阶段处展示的图1的实例性半导体构造的图解横截面图。图9是在图8的处理阶段的处理阶段替代方案处展示的图4-8的实例性半导体构造的图解横截面图。图10-14是在另一实例性实施例序列的工艺阶段处展示的图1的实例性半导体构造的图解横截面图。图15-18是在另一实例性实施例序列的工艺阶段处展示的图1的实例性半导体构造的图解横截面图。图19是在另一实例性实施例的工艺阶段处展示的图1的实例性半导体构造的图解横截面图。图20是在可跟随图19的工艺阶段的工艺阶段处展示的图1的实例性半导体构造的图解横截面图。图21是在另一实例性实施例的工艺阶段处展示的图1的实例性半导体构造的图解横截面图。具体实施方式一些实施例包含利用光可图案化电介质材料来至少部分地填充与半导体衬底(即,半导体构造)相关联的一或多个开口。举例来说,光可图案化电介质材料可用于形成部分地填充开口的电介质结构。电介质结构可减小开口当中的体积差异。接着可跨越开口施加旋涂电介质,其中旋涂电介质留下一些过载物。然而,过载物的量以及整个过载物的厚度变化相对于常规方法可得以减小,此归因于开口当中的体积差异的减小。作为另一实例,在一些实施例中,光可图案化电介质材料可用于形成基本上填充开口的电介质结构,且可借此消除常规处理的旋本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种跨越其中延伸有开口的半导体构造提供介电填充的方法,所述半导体构造具有接近所述开口的上表面,所述方法包括:在所述开口内且跨越所述上表面而形成光可图案化电介质材料;使所述光可图案化电介质材料暴露于经图案化光化辐射,且随后使所述光可图案化电介质材料显影以将所述光可图案化电介质材料图案化成仅部分地填充所述开口的第一电介质结构,且从所述上表面上方移除所述光可图案化电介质材料;及在所述第一电介质结构上方形成一或多个额外电介质结构以基本上完全填充所述开口。

【技术特征摘要】
2017.05.18 US 15/598,7951.一种跨越其中延伸有开口的半导体构造提供介电填充的方法,所述半导体构造具有接近所述开口的上表面,所述方法包括:在所述开口内且跨越所述上表面而形成光可图案化电介质材料;使所述光可图案化电介质材料暴露于经图案化光化辐射,且随后使所述光可图案化电介质材料显影以将所述光可图案化电介质材料图案化成仅部分地填充所述开口的第一电介质结构,且从所述上表面上方移除所述光可图案化电介质材料;及在所述第一电介质结构上方形成一或多个额外电介质结构以基本上完全填充所述开口。2.根据权利要求1所述的方法,其中所述光可图案化电介质材料包含硅氧烷、倍半硅氧烷及重氮萘醌中的一或多者。3.根据权利要求1所述的方法,其中所述光可图案化电介质材料为负色调材料。4.根据权利要求1所述的方法,其中所述光可图案化电介质材料为正色调材料。5.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一电介质结构的组合物包含硅、氧及碳,其中所述碳是以介于从约3原子百分比到约20原子百分比的范围内的浓度存在。6.根据权利要求5所述的方法,其中所述第一电介质结构的所述组合物进一步包含氢及氮中的一者或两者。7.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括处理所述第一电介质结构以更改所述第一电介质结构的一或多个物理特性;所述处理包含暴露于以下各项中的一或多者:紫外光、过氧化氢、水蒸气、蒸汽、氨、氧、臭氧、臭氧水、四甲基氢氧化铵、氮、氩,及在介于从约250℃到约850℃的范围内的温度下进行热处理。8.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括处理所述第一电介质结构以更改所述第一电介质结构的一或多个物理特性;所述处理包含在介于从约250℃到约850℃的范围内的温度下进行热处理。9.根据权利要求8所述的方法,其中所述一或多个物理特性包含密度,且其中所述处理增大所述第一电介质结构的所述密度。10.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一电介质结构填充所述开口的体积的至少约80%。11.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一电介质结构具有峰顶及从所述峰顶向下延伸的侧壁;所述侧壁通过间隙而与所述开口的外围边缘间隔开。12.根据权利要求11所述的方法,其中所述半导体构造的所述上表面界定水平方向,其中将垂直方向界定为正交于所述水平方向,且其中所述侧壁沿着相对于所述垂直方向倾斜至少约10度的方向延伸。13.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括在于所述开口内形成所述光可图案化电介质材料之前在所述开口内形成电介质衬里;所述电介质衬里包括以下各项中的一或多者:氧化铪、氧化锆、氧化铝、氧化钽、二氧化硅及氮化硅。14.一种跨越半导体构造提供介电填充的方法,所述半导体构造具有基本上平面上表面,开口延伸穿过所述基本上平面上表面且进入到所述半导体构造中,所述方法包括:用第一电介质材料来衬砌所述开口以形成经衬砌开口,所述经衬砌开口内的所述第一电介质材料具有小于或等于约的厚度;在所述经衬砌开口内且跨越所述基本上平面上表面而形成光可图案化电介质材料;及使所述光可图案化电介质材料暴露于经图案化光化辐射,且随后使所述光可图...

【专利技术属性】
技术研发人员:G·S·桑胡S·L·莱特J·A·斯迈思S·瓦尔盖斯
申请(专利权)人:美光科技公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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