用于增强钨沉积填充的钨的原子层蚀刻制造技术

本发明专利技术涉及用于增强钨沉积填充的钨的原子层蚀刻。本发明专利技术提供了使用沉积‑蚀刻‑沉积工艺将钨沉积到高深宽比的特征中的方法，该工艺整合了多种沉积技术与在蚀刻期间交替的表面改性的脉冲和去除的脉冲。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及半导体领域，更具体地涉及用于增强钨沉积填充的钨的原子层蚀刻。
技术介绍
半导体制造工艺通常涉及金属(如钨)沉积到特征(例如通孔或沟槽)内以形成触点或互连件。然而，随着器件的缩小，特征变得更小且更难以填充，特别是在高级的逻辑和存储器的应用中。
技术实现思路
本专利技术提供了填充在衬底上的特征的方法。一个方面涉及一种通过以下步骤填充衬底上的特征的方法：(a)在特征内沉积第一数量的金属；以及(b)相对于所述特征的内部区域，通过以下操作定向地蚀刻在所述特征的开口处或附近的所述金属：(i)通过将所述金属暴露于含卤素的气体使所沉积的所述金属的表面改性；以及(ii)使经改性的所述表面暴露于活化气体以选择性地蚀刻所述金属。该方法还可以包括重复(a)和(b)。在多种实施方式中，所述金属包含钛、钽、镍、钴、或钼中的一种。在一些实施方式中，所述金属包含钨。在一些实施方式中，所述含卤素的气体可以选自由氯、溴、碘、六氟化硫、四氟化硅、三氯化硼以及它们的组合组成的组。在一些实施方式中，所述活化气体是惰性气体，例如氖、氪、氩或者它们的组合。所述方法还可以包括在(i)和(ii)中的至少一种期间施加偏置。所述偏置功率可以小于阈值偏置功率。所述偏置功率可以小于约80Vb。在多种实施方式中，(b)包括自限反应。在一些实施方式中，所述衬底包含具有不同尺寸的开口的特征。所述特征可以具有至少3:1的深宽比。在一些实施方式中，所述开口的宽度小于20nm。在一些实施方式中，(a)和(b)在不破坏真空的情况下进行。在一些实施方式中，(a)和(b)在同一室中进行。在一些实施方式中，(a)和(b)在同一工具的不同室中进行。所述方法还可以包括在(i)和(ii)中的至少一种期间点燃等离子体。所述等离子体功率可以介于约0W和约1000W之间。另一方面可以涉及一种方法，该方法包括：(a)用钨部分地填充特征；(b)通过将衬底暴露于交替的含卤素气体的脉冲和活化气体的脉冲定向地蚀刻在所述特征的开口处或附近的钨；以及(c)用钨填充特征。在一些实施方式中，在(b)期间施加偏置。在一些实施方式中，在(b)期间以阈值偏置功率施加偏置。在多种实施方式中，(a)和(b)在不破坏真空的情况下进行。在一些实施方式中，(a)和(b)在同一室中进行。所述方法还可以包括重复(a)和(b)。填充所述特征可以包括重复(a)和(b)。所述钨可以通过CVD沉积。在一些实施方式中，所述钨通过ALD沉积。所述钨可以通过将所述衬底暴露于交替的含钨前体的脉冲和还原剂的脉冲沉积。所述钨可以使用含氯的钨前体沉积。在一些实施方式中，所述钨是无氟钨。另一个方面涉及一种用于处理半导体衬底的装置，该装置包括：处理室，其包括喷头和衬底支撑件，等离子体产生器，以及具有至少一个处理器和存储器的控制器，其中，所述至少一个处理器和所述存储器彼此通信地连接，所述至少一个处理器至少操作性地与流量控制硬件连接，并且所述存储器存储用于下述操作的机器可读指令：(i)将含钨前体与还原剂引入所述室以在衬底上沉积钨，(ii)引入含卤素的气体以使所述钨的表面改性，以及(iii)引入活化气体并点燃等离子体以蚀刻所述钨的改性的表面的至少一部分。所述衬底支撑件可以包括偏置，并且所述存储器还可以存储用于在(iii)期间设定小于约80Vb的偏置功率的机器可读指令。在一些实施方式中，所述存储器还存储用于在(ii)期间点燃等离子体的机器可读指令。在一些实施方式中，所述存储器还存储用于循环重复(ii)和(iii)的机器可读指令。在一些实施方式中，所述存储器还存储用于在执行(ii)和(iii)后重复(i)的机器可读指令。具体而言，本专利技术的一些方面可以阐述如下：1.一种填充衬底上的特征的方法，所述方法包括：(a)在特征内沉积第一数量的金属；以及(b)相对于所述特征的内部区域，通过以下操作定向地蚀刻在所述特征的开口处或附近的所述金属：(i)通过使所述金属暴露于含卤素的气体使所沉积的所述金属的表面改性；以及(ii)使经改性的所述表面暴露于活化气体以选择性地蚀刻所述金属。2.根据条款1所述的方法，其中所述金属包含钛、钽、镍、钴、或钼中的一种。3.根据条款1所述的方法，其中所述金属包含钨。4.根据条款1所述的方法，其还包括在(i)和(ii)中的至少一种期间施加偏置。5.根据条款4所述的方法，其中所述偏置的功率小于阈值偏置功率。6.根据条款1所述的方法，其中(b)包括自限反应。7.根据条款1所述的方法，其中所述衬底包含具有不同尺寸的开口的特征。8.根据条款1所述的方法，其中(a)和(b)在不破坏真空的情况下进行。9.根据条款1所述的方法，其中(a)和(b)在同一室中进行。10.根据条款8所述的方法，其中(a)和(b)在同一工具的不同室中进行。11.根据条款1所述的方法，其中所述活化气体选自由氖、氪、和氩组成的组。12.根据条款1-11中任一项所述的方法，其还包括在(i)和(ii)中的至少一种期间点燃等离子体。13.根据条款1-11中任一项所述的方法，其中所述特征具有至少3:1的深宽比。14.根据条款1-11中任一项所述的方法，其中所述开口的宽度小于20nm。15.根据条款1-11中任一项所述的方法，其还包括：重复(a)和(b)。16.根据条款1-11中任一项所述的方法，其中所述含卤素的气体选自由氯、溴、碘、六氟化硫、四氟化硅、三氯化硼以及它们的组合组成的组。17.根据条款4所述的方法，其中所述偏置功率小于约80Vb。18.根据条款12所述的方法，其中所述等离子体功率为介于约0W和约1000W之间。19.一种方法，其包括：(a)用钨部分地填充特征；(b)通过将衬底暴露于交替的含卤素的气体的脉冲和活化气体的脉冲定向地蚀刻在所述特征的开口处或附近的钨；以及(c)用钨填充所述特征。20.根据条款19所述的方法，其中在(b)期间施加偏置。21.根据条款19所述的方法，其中在(b)期间以阈值偏置功率施加偏置。22.根据条款19所述的方法，其中(a)和(b)在不破坏真空的情况下进行。23.根据条款19所述的方法，其中(a)和(b)在同一室中进行。24.根据条款19-23中任一项所述的方法，其还包括：重复(a)和(b)。25.根据条款19-23中任一项所述的方法，其中填充所述特征包括重复(a)和(b)。26.根据条款19-23中任一项所述的方法，其中所述钨通过CVD沉积。27.根据条款19-23中任一项所述的方法，其中所述钨通过ALD沉积。28.根据条款19-23中任一项所述的方法，其中通过将所述衬底暴露于交替的含钨前体的脉冲和和还原剂的脉冲沉积所述钨。29.根据条款19-23中任一项所述的方法，其中所述钨使用含氯的钨前体沉积。30.根据条款19-23中任一项所述的方法，其中所述钨是无氟钨。31.一种用于处理半导体衬底的装置，该装置包括：处理室，其包括喷头和衬底支撑件，等离子体产生器，以及具有至少一个处理器和存储器的控制器，其中，所述至少一个处理器和所述存储器彼此通信地连接，所述至少一个处理器至少操作性地与流量控制硬件连接，并且所述存储器存储用于下述操作的机器可读指令：(i)将含钨前体与还原剂引入所述室以在衬底上沉积钨；(ii)引入含卤素的气体以使所述钨的表面改性；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种填充衬底上的特征的方法，所述方法包括：(a)在特征内沉积第一数量的金属；以及(b)相对于所述特征的内部区域，通过以下操作定向地蚀刻在所述特征的开口处或附近的所述金属：(i)通过使所述金属暴露于含卤素的气体使所沉积的所述金属的表面改性；以及(ii)使经改性的所述表面暴露于活化气体以选择性地蚀刻所述金属。

【技术特征摘要】
2015.08.07 US 62/202,670;2015.08.19 US 14/830,6831.一种填充衬底上的特征的方法，所述方法包括：(a)在特征内沉积第一数量的金属；以及(b)相对于所述特征的内部区域，通过以下操作定向地蚀刻在所述特征的开口处或附近的所述金属：(i)通过使所述金属暴露于含卤素的气体使所沉积的所述金属的表面改性；以及(ii)使经改性的所述表面暴露于活化气体以选择性地蚀刻所述金属。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属包含钛、钽、镍、钴、或钼中的一种。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属包含钨。4.根据权利要求1所述的方法，其还包括在(i)和(ii)中的至少一种期间施加偏置。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述偏置的功率小于阈值偏置功率。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎照健，克伦·雅各布斯·卡纳里克，萨曼莎·坦，阿南德·查德拉什卡，泰赫婷·苏，杨文兵，迈克尔·伍德，迈克尔·达内克，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US