用核化抑制的特征填充制造技术

本发明专利技术涉及用核化抑制的特征填充，描述了用钨填充特征的方法，以及相关的系统和装置，其涉及钨核化的抑制。在一些实施方式中，所述方法涉及沿特征轮廓的选择性抑制。选择性抑制钨核化的方法可包括使所述特征暴露于直接或远程等离子体。使用预抑制和后抑制治疗来调节抑制效应，从而促进使用跨越宽的工艺窗口来抑制特征填充。本文所述的方法可用于填充垂直特征，诸如钨通孔，以及水平特征，诸如垂直NAND(VNANA)字元线。所述方法可用于共形填充和由下向上/由内向外的填充。应用的实例包括逻辑和存储接触填充、DRAM埋入式字元线填充、垂直集成存储栅极和字元线填充、以及使用通硅通孔的3‑D集成。

Filling with features of nucleation inhibition

The invention relates to filling with features of nucleation inhibition, describes a method of filling features with tungsten, and related systems and devices, which relate to the inhibition of tungsten nucleation. In some embodiments, the method relates to selective suppression along a feature contour. A method of selectively suppressing tungsten nucleation may include exposing the feature to a direct or remote plasma. Pre inhibition and post inhibition therapy are used to adjust the inhibition effect, so as to promote the use of a wide process window to suppress feature filling. The method described in this paper can be used to fill vertical features, such as tungsten through holes, and horizontal features, such as vertical NAND (vnana) character lines. The method can be used for conformal filling and filling from bottom up / inside out. Examples of applications include logical and storage contact filling, DRAM embedded character line filling, vertically integrated storage grid and character line filling, and 3 \u2011 D integration using through silicon through holes.

【技术实现步骤摘要】
用核化抑制的特征填充本申请是申请号为201510644832.1、申请日为2015年9月30日、专利技术名称为“用核化抑制的特征填充”的申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求于2014年9月30日提交的美国临时专利申请No.62/058,058、2015年9月25日提交的美国专利申请No.14/866,621的优先权的权益，每个申请的整体公开内容通过引用全部并入本专利技术以用于所有目的。
本专利技术总体上涉及半导体处理，更具体涉及用核化抑制的特征填充。
技术介绍
使用化学气相沉积(CVD)技术进行导电材料的沉积是许多半导体制造工艺的必不可少的部分。这些材料可用于水平互连、相邻金属层之间的通孔、第一金属层和硅衬底上装置之间的触点、以及高深宽比特征。在常规钨沉积工艺中，在沉积室中将衬底加热至预定工艺温度，并且沉积含钨材料的薄层，所述含钨材料的薄层用作种子层或核化层。此后，将剩余的含钨材料(主体层)沉积到核化层上。通常，含钨材料由六氟化钨(WF6)与氢气(H2)的还原反应形成。使含钨材料沉积在衬底的包括特征和场区的整个暴露表面区域之上。将含钨材料沉积到小的并且尤其是高深宽比的特征中可造成在经填充的特征内部形成接缝和空隙。大接缝可导致高电阻、污染、经填充的材料的损耗，并且另外使集成电路的性能降低。例如，接缝可在填充加工之后延伸接近场区，然后在化学－机械平坦化期间打开。
技术实现思路
本文所述的是用钨填充特征的方法，以及相关的系统和装置，其包括钨核化的抑制。在一些实施方式中，该方法包括沿特征轮廓选择性抑制。选择性抑制钨核化的方法可以包括使特征暴露于直接等离子体或远程等离子体。预抑制处理和后抑制处理被用于调节抑制效应，有利于在较宽的工艺窗使用抑制进行特征填充。本文所述的方法可以用于填充垂直特征，诸如钨通孔，和水平特征，诸如垂直NAND(VNAND)字元线。所述方法可用于共形填充和由下而上或由内而外的填充。应用的例子包括逻辑和存储器触点填充、DRAM埋入式字元线填充、垂直集成存储器栅极和字元线填充、以及使用通硅通孔的3-D集成。一方面涉及一种方法，所述方法包括：提供包括特征的衬底，所述特征具有一个或多个特征开口和特征内部；选择性抑制特征中的钨核化，使得沿特征轴存在差别抑制轮廓；调节该差别抑制轮廓以形成经修饰的差别抑制轮廓；以及根据该经修饰的差别抑制轮廓选择性地将钨沉积在特征中。在一些实施方式中，选择性抑制特征中的钨核化包括在对衬底施加偏置的同时，使特征暴露于直接等离子体。直接等离子体可以包括氮活化物质、氢活化物质、氧活化物质和碳活化物质中的一种或多种。在一些实施方式中，该等离子体是基于氮的和/或基于氢的等离子体。在一些实施方式中，选择性抑制特征中的钨核化包括使特征暴露于远程产生的等离子体。在一些实施方式中，该方法包括在选择性抑制之前将钨层沉积在特征中。调节差别抑制轮廓的实例包括：使特征浸泡在还原剂或含钨试剂中、使衬底退火、使特征暴露于含氢等离子体、以及使衬底暴露于溅射气体。在一些实施方式中，该方法包括在将钨选择性沉积在特征中之后，将钨非选择性沉积在特征中。从选择性沉积到非选择性沉积的过渡可包括允许CVD工艺在不沉积中间钨核化层的情况下继续进行。从选择性沉积到非选择性沉积的过渡可包括在经选择性沉积的钨上沉积钨核化层。在一些实施方式中，选择性抑制钨核化包括处理特征的钨表面。在一些实施方式中，选择性抑制钨核化包括处理特征的金属氮化物表面。在一些实施方式中，选择性抑制在不蚀刻特征中的材料的情况下进行。在一些实施方式中，填充特征在不蚀刻特征中的材料的情况下进行。该特征可以是3-D结构的一部分。在一些实施方式中，该方法包括使选择性抑制和选择性沉积的循环重复一次或多次以填充特征。在一些实施方式中，选择性抑制特征中的钨核化包括在对衬底施加偏置的同时，使特征暴露于直接等离子体。直接等离子体可以包括氮、氢、氧和碳活化物质中的一种或多种。在一些实施方式中，该等离子体是基于氮的和/或基于氢的等离子体。在一些实施方式中，选择性抑制特征中的钨核化包括使特征暴露于远程产生的等离子体。在一些实施方式中，该方法包括在选择性抑制之前将钨层沉积在特征中。调节差别抑制轮廓的实例包括：使特征浸泡在还原剂或含钨试剂中、使衬底退火、使特征暴露于含氢等离子体、以及使衬底暴露于溅射气体。在一些实施方式中，该方法包括在将钨选择性沉积在特征中之后，将钨非选择性沉积在特征中。从选择性沉积到非选择性沉积的过渡可包括允许CVD工艺在不沉积中间钨核化层的情况下继续进行。从选择性沉积到非选择性沉积的过渡可包括在经选择性沉积的钨上沉积钨核化层。在一些实施方式中，选择性抑制钨核化包括处理特征的钨表面。在一些实施方式中，选择性抑制钨核化包括处理特征的金属氮化物表面。在一些实施方式中，选择性抑制在不蚀刻特征中的材料的情况下进行。在一些实施方式中，填充特征在不蚀刻特征中的材料的情况下进行。该特征可以是3-D结构的一部分。在一些实施方式中，该方法包括使选择性抑制和选择性沉积的循环重复一次或多次以填充特征。在一些实施方式中，选择性抑制特征中的钨核化包括在对衬底施加偏置的同时，使特征暴露于直接等离子体。直接等离子体可以包括氮、氢、氧和碳活化物质中的一种或多种。在一些实施方式中，该等离子体是基于氮的和/或基于氢的等离子体。在一些实施方式中，选择性抑制特征中的钨核化包括使特征暴露于远程产生的等离子体。在一些实施方式中，该方法包括在选择性抑制之前将钨层沉积在特征中。调节差别抑制轮廓的实例包括：使特征浸泡在还原剂或含钨试剂中、使衬底退火、使特征暴露于含氢等离子体、以及使衬底暴露于溅射气体。在一些实施方式中，该方法包括在将钨选择性沉积在特征中之后，将钨非选择性沉积在特征中。从选择性沉积到非选择性沉积的过渡可包括允许CVD工艺在不沉积中间钨核化层的情况下继续进行。从选择性沉积到非选择性沉积的过渡可包括在经选择性沉积的钨上沉积钨核化层。在一些实施方式中，选择性抑制钨核化包括处理特征的钨表面。在一些实施方式中，选择性抑制钨核化包括处理特征的金属氮化物表面。在一些实施方式中，选择性抑制在不蚀刻特征中的材料的情况下进行。在一些实施方式中，填充特征在不蚀刻特征中的材料的情况下进行。该特征可以是3-D结构的一部分。在一些实施方式中，该方法包括使选择性抑制和选择性沉积的循环重复一次或多次以填充特征。在一些实施方式中，选择性抑制特征中的钨核化包括在对衬底施加偏置的同时，使特征暴露于直接等离子体。直接等离子体可以包括氮、氢、氧和碳活化物质中的一种或多种。在一些实施方式中，该等离子体是基于氮的和/或基于氢的等离子体。在一些实施方式中，选择性抑制特征中的钨核化包括使特征暴露于远程产生的等离子体。在一些实施方式中，该方法包括在选择性抑制之前将钨层沉积在特征中。调节差别抑制轮廓的实例包括：使特征浸泡在还原剂或含钨试剂中、使衬底退火、使特征暴露于含氢等离子体、以及使衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n提供包括特征的衬底，所述特征具有一个或多个特征开口和特征内部，/n使特征暴露于以下情况中的一种：氧化环境、真空中断、还原剂浸泡、或含钨试剂浸泡；/n在使特征暴露之后，选择性抑制特征中的钨核化，使得沿特征轴线存在差别抑制轮廓；以及/n根据经修饰的差别抑制轮廓选择性地将钨沉积在所述特征中。/n

【技术特征摘要】
20140930 US 62/058,058;20150925 US 14/866,6211.一种方法，包括：
提供包括特征的衬底，所述特征具有一个或多个特征开口和特征内部，
使特征暴露于以下情况中的一种：氧化环境、真空中断、还原剂浸泡、或含钨试剂浸泡；
在使特征暴露之后，选择性抑制特征中的钨核化，使得沿特征轴线存在差别抑制轮廓；以及
根据经修饰的差别抑制轮廓选择性地将钨沉积在所述特征中。


2.根据权利要求1所述的方法，其中选择性抑制所述特征中的钨核化包括在对所述衬底施加偏置的同时，使所述特征暴露于直接等离子体。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述等离子体包含氮、氢、氧和碳活化物质中的一种或多种。


4.根据权利要求2所述的方法，其中所述等离子体是基于氮的和/或基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿南德·查德拉什卡，爱思特·杰恩，拉什纳·胡马雍，迈克尔·达内克，高举文，王徳齐，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US