介电膜的几何选择性沉积制造技术

提供了用于在图案化特征的侧壁表面上选择性地沉积材料的方法。在一些实施方案中，所述方法包括：提供衬底，所述衬底具有从所述衬底的表面凹陷的特征。所述特征具有底部和从所述底部延伸的侧壁。使用原子层沉积(ALD)处理在所述特征上沉积保形膜。通过使所述衬底暴露于定向等离子体而使沉积在所述底部上的所述保形膜改性，使得在所述底部上的所述保形膜比在所述侧壁上的所述保形膜较不致密。优先对于沉积在所述特征的所述底部上的已改性的所述保形膜进行蚀刻。还提供了用于在图案化的特征的水平表面上选择性沉积的方法。

Geometrically selective deposition of dielectric films

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】介电膜的几何选择性沉积相关申请的交叉引用本申请要求享有2017年8月18日提交的名称为“GEOMETRICALLYSELECTIVEDEPOSITIONOFADIELECTRICFILM”的美国申请No.15/681,268的优先权，该申请通过引用并入本文以用于所有目的。
技术介绍
随着半导体产业中的设备和特征尺寸持续收缩，需要处理方法以辅助设备收缩并且实现特定的三维架构。目前的半导体制造方案可受益于在图案化特征的侧壁上沉积材料，而不在特征的底部或顶部上沉积材料。
技术实现思路
本文描述的主题的一个方面涉及用于在图案化特征的侧壁表面上选择性地沉积材料的方法。所述方法包括：提供衬底，所述衬底具有从所述衬底的表面凹陷的特征。所述特征具有底部和从所述底部延伸的侧壁。使用原子层沉积(ALD)处理在所述特征上沉积保形膜。通过使所述衬底暴露于定向等离子体而使沉积在所述底部上的所述保形膜改性，使得在所述底部上的所述保形膜比在所述侧壁上的所述保形膜较不致密。优先对沉积在所述特征的所述底部上的已改性的所述保形膜进行蚀刻。在一些实施方案中，所述ALD处理是等离子体增强ALD(PE-ALD)处理，所述PE-ALD处理在所述保形膜的所述沉积期间使用所述定向等离子体。此外，在多种实施方案中，所述PE-ALD处理包括以下操作的多个循环：(a)使所述衬底暴露于含硅前体，以在所述衬底表面上形成所述含硅前体的吸附层，以及(b)使所述吸附层暴露于所述定向等离子体。在一些实施方案中，所述沉积和所述改性同时进行。在一些实施方案中，所述定向等离子体由氨(NH3)产生，且所述保形膜是氮化硅(SiN)膜。在一些实施方案中，所述定向等离子体由含氧气体产生，且所述保形膜是氧化硅膜。在一些实施方案中，所述定向等离子体由含胺气体产生，且所述保形膜是碳化硅膜。在一些实施方案中，已改性的所述区域向所述定向等离子体的暴露将降低在已改性的所述区域处的所述保形膜的碳含量。在一些实施方案中，所述定向等离子体是含氧等离子体，并且使在所述底部上的所述保形膜改性包括去除碳。在一些实施方案中，所沉积的所述保形膜选自由氧化铪(HfO2)、氧化锆(ZrO2)和氧化钛(TiO2)组成的群组。在一些实施方案中，所述蚀刻包括湿蚀刻。在一些实施方案中，所述蚀刻包括等离子体蚀刻。本文描述的主题的另一个方面涉及用于在特征的暴露的水平表面上沉积保形膜的方法。所述方法包括：提供衬底，所述衬底具有从所述衬底的表面凹陷的特征。所述特征具有底部和从所述底部延伸的侧壁。使用原子层沉积(ALD)处理在所述特征上沉积保形膜。ALD处理包括使所述衬底暴露于定向等离子体，使得沉积在所述底部上的所述保形膜的厚度大于沉积在所述侧壁上的所述保形膜的厚度。在一些实施方案中，所述方法包括：优先对沉积在所述特征的所述侧壁上的所述保形膜进行蚀刻。在一些实施方案中，所述ALD处理是等离子体增强ALD(PE-ALD)处理，所述PE-ALD处理在所述保形膜的所述沉积期间使用所述定向等离子体。在一些实施方案中，所述定向等离子体由氮(N2)产生，且所述保形膜是氮化硅膜。在一些实施方案中，所述定向等离子体由电容耦合反应器(CCP)提供。这些和其它方面将在下面参照附图进一步说明。附图说明图1A为处理流程图，其示出了沉积在特征上的保形膜的改性。图1B为处理流程图，其示出了在保形膜沉积时，同时进行保形膜的改性。图1C为处理流程图，其示出了形成氮化硅的方法的示例。图2示出了在保形膜沉积(CFD)处理中的示例性阶段的时间进展。图3为处理流程图，其用于在衬底上沉积保形膜。图4为时序图，其示出了多个循环的示例。图5A-5C为概要图，其示出了施加定向等离子体以进行保形膜的改性。图5D和图5E为实验结果的图像。图6A-6D为概要图，其示出了将等离子体施加在保形膜上。图6E-6I为实验结果的图像。图7为执行某些所公开的实施方案的示例性处理站的概要图。图8描绘了多站处理工具的概要图的示例。具体实施方式在下面的描述中，阐述了许多具体细节以提供对所呈现的实施方案的透彻理解。在没有这些具体细节中的一些或所有的情形下可以实施所公开的实施方案。在其他情形下，未详细描述公知的处理操作，以避免不必要地模糊所公开的实施方案。虽然将结合具体的实施方案描述了所公开的实施方案，但是应理解的是具体的实施方案并不意在限制所公开的实施方案。下文所公开的实现方式描述了材料在半导体衬底(例如晶片或者其他工件)上的沉积。衬底具有从衬底表面凹陷的特征。衬底可具有各种形状及尺寸，并且包含各种材料。目前的半导体整合方案可受益于在已图案化的特征的侧壁上沉积材料，而在特征的暴露的水平表面(例如，特征的底部或场区域(顶部))上具有或不具有较少的材料沉积。类似地，某些整合方案可受益于在特征的顶部和底部水平表面中的一或两者上沉积材料，而在侧壁表面上具有较少的沉积。这样的沉积处理在几何上是选择性的，因为它们相对于特征几何结构的一部分选择性地沉积在特征几何结构的另一部分上。然而，相对于特征顶部和底部，仅在特征侧壁上沉积膜而与侧壁的化学组成无关的单一步骤沉积方法是未知的。本文中提供了在已图案化的特征上几何选择性地沉积介电膜的方法。还提供了被配置成执行所公开的方法的装置。在一些实施方案中，使用原子层沉积(ALD)处理以将膜(例如，氮化硅(SiN))保形地沉积在特征中。特征可从衬底的顶部凹陷，并且由特征底部以及从特征底部朝向衬底顶部延伸的侧壁进行限定。在一些实施方案中，在衬底上沉积SiN期间，衬底同时暴露于定向(即，各向异性)等离子体，以使特征的暴露的水平表面改性，以准备这些水平表面用于后续的蚀刻。替代地，在一些实施方案中，可在沉积之后进行特征的暴露水平表面的改性。然后进行湿式或干式蚀刻，以优先除去膜的先前被改性的区域。结果，相较于水平表面，在侧壁上保留的沉积材料较多。在替代的实施方案中，可调整等离子体的施加，以在特征的某些区域上优先产生用于沉积的活性位置。例如，由氮气(N2)所产生的富含离子的等离子体可流向保形地沉积在特征上的SiN膜，以在SiN膜的暴露水平表面上产生活性位置。等离子体的离子浓度可高于自由基浓度，并且可以短脉冲施加，以使沉积在特征的底部和顶部上的保形SiN膜的厚度大于沉积在特征侧壁上的保形SiN膜的厚度。随后蚀刻沉积在特征中的SiN膜可从特征侧壁去除该膜的所有或大部分，从而在特征底部或顶部的加厚区域处留下SiN材料。如上所述，在沉积期间调整施加至特征的等离子体可使特征上的沉积的膜改性，以准备用于后续的蚀刻。本文中所公开的方法可涉及，使用三甲硅烷基胺(TSA)做为硅源、以及氨(NH3)做为氮源以形成氮化硅(SiN)，其可通过等离子体增强原子层沉积(PE-ALD)而沉积在特征上做为保形膜。施加偏置至衬底表面，伴随着用于随后的蚀刻剂物质流动的高功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：/n提供衬底，所述衬底具有从所述衬底的表面凹陷的特征，所述特征具有底部和从所述底部延伸的侧壁：/n使用原子层沉积(ALD)处理在所述特征上沉积保形膜；/n通过使所述衬底暴露于定向等离子体而使沉积在所述底部上的所述保形膜改性，使得在所述底部上的所述保形膜比在所述侧壁上的所述保形膜较不致密；以及/n优先对沉积在所述特征的所述底部上的已改性的所述保形膜进行蚀刻。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170818 US 15/681,2681.一种方法，其包括：
提供衬底，所述衬底具有从所述衬底的表面凹陷的特征，所述特征具有底部和从所述底部延伸的侧壁：
使用原子层沉积(ALD)处理在所述特征上沉积保形膜；
通过使所述衬底暴露于定向等离子体而使沉积在所述底部上的所述保形膜改性，使得在所述底部上的所述保形膜比在所述侧壁上的所述保形膜较不致密；以及
优先对沉积在所述特征的所述底部上的已改性的所述保形膜进行蚀刻。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述ALD处理是等离子体增强ALD(PE-ALD)处理，所述PE-ALD处理在所述保形膜的所述沉积期间使用所述定向等离子体。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述沉积和所述改性同时进行。


4.根据权利要求2所述的方法，其中所述PE-ALD处理包括以下操作的多个循环：
(a)使所述衬底暴露于含硅前体，以在所述衬底表面上形成所述含硅前体的吸附层，以及
(b)使所述吸附层暴露于所述定向等离子体。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述定向等离子体由氨(NH3)产生，且所述保形膜是氮化硅(SiN)膜。


6.根据权利要求4所述的方法，其中所述定向等离子体由含氧气体产生，且所述保形膜是氧化硅膜。


7.根据权利要求4所述的方法，其中所述定向等离子体由含胺气体产生，且所述保形膜是碳化硅膜。


8.根据权利要求1所述的方法，其中已改性的所述区域向所述定向等离子体的暴露将降低在已改性的所述区...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼斯·M·豪斯曼，亚历山大·R·福克斯，大卫·查尔斯·史密斯，巴特·J·范施拉文迪克，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US