使用倾角离子束填充孔穴的设备和技术制造技术

本发明专利技术提供一种方法，包含：在等离子室中产生等离子体；相对于衬底的平面的垂线以非零入射角将包括冷凝物质和惰性气体物质中的至少一个的离子从等离子体引导至衬底内的孔穴。所述方法可以进一步包含：使用冷凝物质于孔穴内沉积填充材料，沉积填充材料与引导离子同时发生，其中填充材料以第一速率累积在孔穴的下表面上，并且其中填充材料以小于第一速率的第二速率累积在孔穴的侧壁的上部部分上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用倾角离子束填充孔穴的设备和技术
本专利技术的实施例涉及衬底处理，且更确切地说，涉及用于填充例如沟槽或通孔的孔穴的技术。
技术介绍
由于例如半导体装置、存储器装置和其它装置等的装置缩放到较小尺寸，因此处理逐渐减小的结构的能力变得具有挑战性。在制造例如存储器或逻辑装置等的装置时，例如沟槽或通孔的孔穴可以形成于给定层或材料内并且可以随后用另一材料填充。例如，沟槽可以形成于硅层内并且可以随后用例如氧化硅或氮化硅的绝缘体材料填充。用于填充沟槽的已知方法包含化学气相沉积，例如，高密度等离子体(highdensityplasma，HDP)化学气相沉积(chemicalvapordeposition，CVD)。高密度等离子体化学气相沉积过程可以引起使用多个物质执行化学气相沉积，所述物质包含，例如，硅烷、氩气、氧气(用于氧化)或NH3(用于氮化)。高密度等离子体化学气相沉积过程可以包含用于沉积材料的物质以及用于至少部分蚀刻材料的物质。当用于填充沟槽时，高密度等离子体化学气相沉积过程可以提供气体分子(例如，氩气)作为冲击沟槽区域的离子化物质。可以另外提供例如硅烷和氧气的物质以沉积沟槽内的介电材料。沉积在沟槽的表面上的介电材料可以同时经受氩气物质的溅射蚀刻，其中沟槽的填充包含沉积和蚀刻。由于沟槽缩放至较小尺寸并且形成为具有较高高宽比(沟槽深度(高度)/沟槽宽度)，因高密度等离子体化学气相沉积过程在提供待填充的沟槽的理想结构时可能是低效的。例如，在填充沟槽时可以形成小面。另外，沉积材料的侧壁上的增长以及从材料溅射的再沉积可以引起沿着侧壁的材料悬垂。此过程可能会引起夹止并且结果在沟槽内形成内埋空隙。相对于这些和其它考量来提供本专利技术。
技术实现思路
在一个实施例中，方法可以包含：在等离子室中产生等离子体；相对于衬底的平面的垂线以非零入射角将包括冷凝物质和惰性气体物质中的至少一个的离子从所述等离子体引导至衬底内的孔穴。所述方法可以进一步包含使用冷凝物质将填充材料沉积在孔穴内。沉积可以与引导离子同时发生；其中填充材料以第一速率累积在孔穴的下表面上，并且其中填充材料以小于第一速率的第二速率累积在孔穴侧壁的上部部分上。在另一实施例中，设备可以包含：等离子室；第一气体源和第二气体源，用于分别将惰性气体和冷凝物质提供到所述等离子室；以及等离子体产生器，用于在所述等离子室中产生包括源自所述惰性气体的第一离子和源自所述冷凝物质的第二离子的等离子体。所述设备可以进一步包含提取组合件，用于从等离子体提取离子束、第一离子和第二离子，并且用于相对于衬底的平面的垂线以非零入射角将沉积暴露的离子束引导至衬底内的孔穴。所述设备可以进一步包含用于控制一组沉积参数的控制器。所述设备还可以包含包括指令的至少一个计算机可读存储媒体，其中所述指令在执行时使控制器执行以下操作中的至少一个：发送第一控制信号以在沉积暴露期间调整非零入射角；以及发送第二控制信号以将冷凝物质的气流调整到等离子室中。在另一实施例中，方法可以包含：在等离子室中产生等离子体；以及将包括冷凝物质和惰性气体物质中的至少一个的离子从所述等离子体引导至衬底内的孔穴，其中所述孔穴包括下表面和侧壁。所述方法还可以包含使用冷凝物质将填充材料沉积在孔穴内。另外，所述方法可以包含执行选择性蚀刻，包括相对于衬底的平面的垂线以选择非零入射角将蚀刻剂离子束从等离子室引导至孔穴。以此方式，可以相对于安置于孔穴的其它区域中的填充材料选择性地清除沉积在侧壁的上部部分上的填充材料。附图说明图1A、图1B、图1C、图1D和图1E共同地描绘根据本专利技术实施例的填充孔穴的实例。图2A、图2B、图2C、图2D和图2E共同地说明根据本专利技术的额外实施例填充孔穴。图3A描绘根据本专利技术的实施例的示例性处理系统；而图3B示出图3A中所示的提取组合件的实施例的平面图。图4描绘根据本专利技术的实施例的示例性处理流程。图5描绘根据本专利技术的其它实施例的另一示例性处理流程。附图未必按比例绘制。附图仅为表示，并不意图描绘本专利技术的特定参数。附图意图描绘本专利技术的示例性实施例，且因此不应被视为在范围上受到限制。在附图中，相似编号表示相似元件。此外，出于清楚说明的目的，一些附图中的某些元件可以省略或不按比例说明。此外，为了清晰起见，一些参考标号可以在某些附图中省略。具体实施方式现将在下文参考附图来更充分地描述根据本专利技术的方法和设备，在附图中示出方法和设备的实施例。方法和设备可以许多不同形式体现，且不应解释为受限于本文中所阐明的实施例。替代地，提供这些实施例是为了使得本专利技术透彻且完整，且将向所属领域的技术人员充分传达系统和方法的范围。为了方便和清晰起见，例如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“垂直”、“水平”、“横向”和“纵向”的术语在本文中可以用于描述这些组件以及其组成部分的相对放置和定向，每一者在呈现在附图中时相对于半导体制造装置的组件的几何形状和定向。所述术语将包含具体提到的词、其派生词和类似意思的词。如本文中所使用，以单数形式叙述并且前面有词“一(a)”或“一个(an)”的元件或操作应被理解为包含多个元件或操作，直到明确叙述此类排除。此外，对本专利技术的“一个实施例”的参考并不意图为限制性的。额外的实施例也可以并入到所叙述的特征中。在各种实施例中，揭示提供衬底中的孔穴的改进处理，例如，沟槽或通孔的改进填充的技术和设备。具体而言，本专利技术涉及在孔穴填充期间倾角离子束的使用，其中相对于衬底平面的垂线以非零入射角将离子引导至衬底。图1A、图1B、图1C、图1D和图1E共同地描绘根据本专利技术实施例的填充孔穴的实例。图1A、图1B和图1C中所示的情形说明处理装置结构102的不同情况。在图1A中，装置结构102被示为包含孔穴106的衬底104。在各种实施例中，孔穴可以为沟槽、通孔或具有侧壁108、下表面110和上表面112的类似结构。衬底104可以包含未示出的其它特征并且可以包含例如任何数目的层，其中至少一些层由不同材料制成。衬底104可以包含例如类似于孔穴106的多个孔穴。衬底104可以由给定材料组成，其中侧壁108、下表面110和上表面112由相同材料组成。实施例在此上下文中不受限制。在一些实例中，衬底材料可以由单晶硅或其它形式的硅、氧化物或氮化物组成。实施例在此上下文中不受限制。在具体实施例中，孔穴106的尺寸沿着至少一个方向可以小于100nm。例如，孔穴106可以具有沟槽结构，其中沟槽的宽度W小于100nm。在一些例子中，此沟槽的高度H可以大于100nm。在此实例中，高宽比H/W视为大于一。图1A至图1C的实施例解决了填充孔穴的挑战，例如，具有前述小尺寸的孔穴，包含具有大于一的高宽比的孔穴。实施例在此上下文中不受限制。现在转向图1B和图1C，示出根据本专利技术的实施例的采用用于填充孔穴106的离子的情况。在一些实施例中，离子120可以提供为离子束，其中离子束内的不同离子轨迹彼此平行或一般位于跨越10度或更小度数的角范围内。实施例在此上下文中不受限制。图1B和图1C中执行的操作可以在不同实施例中同时或依序执行。如图1B中所示，离子120可以提供为方向性离子束，其中离子轨迹被布置成相对于衬底104的平面P的垂线122形成示为角θ的非零入射角。如图1B中进一步说明，可以从等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其特征在于，包括：在等离子室中产生等离子体；相对于衬底的平面的垂线以非零入射角将包括冷凝物质和惰性气体物质中的至少一个的离子从所述等离子体引导至所述衬底内的孔穴；以及使用所述冷凝物质于所述孔穴内沉积填充材料，沉积所述填充材料与引导所述离子同时发生，其中所述填充材料以第一速率累积在所述孔穴的下表面上，并且其中所述填充材料以小于所述第一速率的第二速率累积在所述孔穴的侧壁的上部部分上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.08 US 14/962,6421.一种方法，其特征在于，包括：在等离子室中产生等离子体；相对于衬底的平面的垂线以非零入射角将包括冷凝物质和惰性气体物质中的至少一个的离子从所述等离子体引导至所述衬底内的孔穴；以及使用所述冷凝物质于所述孔穴内沉积填充材料，沉积所述填充材料与引导所述离子同时发生，其中所述填充材料以第一速率累积在所述孔穴的下表面上，并且其中所述填充材料以小于所述第一速率的第二速率累积在所述孔穴的侧壁的上部部分上。2.根据权利要求1所述的方法，引导所述离子包括通过具有细长孔径的提取板提取所述离子。3.根据权利要求2所述的方法，引导所述离子进一步包括：提供与所述细长孔径相邻的所述等离子室内的光束阻断器；通过所述孔径的第一部分提取所述离子的第一部分作为第一离子束，所述离子的所述第一部分相对于所述垂线形成第一非零入射角；以及通过所述细长孔径的第二部分提取所述离子的第二部分作为第二离子束，所述离子的所述第二部分相对于所述垂线形成第二非零入射角，其中所述垂线平分所述第一非零入射角和所述第二非零入射角。4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在不穿过所述等离子室的情况下将反应性物质提供到所述衬底，所述反应性物质形成所述填充材料的一部分。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述填充材料至少包括非重入轮廓，直到所述填充材料的最低水平与所述孔穴的顶部齐平。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述非零入射角为30度或小于30度。7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在引导所述离子的期间减小所述非零入射角的量值。8.根据权利要求7所述的方法，其中减小所述非零入射角的量值包括增加所述衬底与用于从所述等离子室提取所述离子的提取板之间的间隙。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷凝物质由引导至所述等离子室中的前驱气体形成，所述方法进一步包括在沉积所述填充材料的期间在第一情况下使所述前驱气体以第一速率流动到所述等离子室中，且在沉积所述填充材料的期间在所述第一情况之后的第二情况下使所述前驱气体以小于所述第一速率的第二速率流动...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宗良，约翰·哈塔拉，梁树荣，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：发明
国别省市：美国,US