介电材料的填充和处理方法技术

本文的多个实施方式提供了使用可流动化学气相沉积(FCVD)处理而沉积的低k介电层的基于氧的处理。FCVD沉积的低k介电层的基于氧的处理期望地增加了Ebd到装置的电容和可靠性，同时移除了孔隙。多个实施方式包括用于制造半导体装置的方法和设备，包括：蚀刻设置在基板的顶上的金属层，以形成具有顶表面、第一侧和第二侧的一条或多条金属线；在足以减少或消除与一条或多条金属线的氧接触的条件下，在顶表面、第一侧和第二侧的顶上沉积钝化层；在钝化层的顶上沉积足以覆盖一条或多条金属线的厚度的低k介电材料的可流动层；和在足以退火并增加低k介电材料的密度的条件下，使低k介电材料的可流动层与氧接触。料的可流动层与氧接触。料的可流动层与氧接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】介电材料的填充和处理方法
[0001]领域
[0002]本公开内容的多个实施方式一般涉及电子装置制造和改变介电层的性质的领域。
[0003]背景
[0004]介电材料广泛用于半导体工业中，以生产具有尺寸不断减小的电子装置。通常，介电材料用作间隙填充膜、浅槽隔离(STI)、过孔填充、掩模、栅介质或用作其他电子装置特征结构。
[0005]介电材料通常包括含硅材料，诸如二氧化硅(SiO2)，并且可使用可流动的化学气相沉积(flowable chemical vapor deposition，FCVD)处理从前驱物形成为可流动的材料。当与使用常规方法沉积的含硅材料层相比时，可流动的含硅材料处理(如，使用(FCVD)处理而沉积的含硅材料层)通常可提供高深宽比特征结构的改进的间隙填充效能。然而，专利技术人发现，通常由FCVD处理提供的低k介电材料层在形成低k介电层时有问题地包括了导致低k介电膜密度较低或较差的孔隙(void)。
[0006]尽管可流动的低k材料可在低k材料的沉积后进一步处理，但是专利技术人发现，氧处理(oxygen treatment)和退火会由于氧化而造成损坏下面的金属特征结构(诸如通过减法蚀刻方法在基板上形成的金属线)的风险，或否则氧处理和退火就不足以处理设置在高深宽高宽比开口(诸如在由减法方法形成的金属线之间的(多个)空间)中的含低k材料。例如，高温退火可能引起膜收缩和应力，从而导致膜的破裂(cracking)、剥离(peeling)或两者，从而阻碍了深槽和过孔填充应用中的介电膜的形成。此外，金属线的氧化会降低装置的可靠性，并可能(例如)降低金属氧化物半导体(MOS)栅极氧化物中的电场，在该电场下MOS栅极氧化物会击穿或不可逆地失去绝缘性质(如，电击穿强度或Ebd)。
[0007]因此，需要的是用于形成用于减性互连件的低k介电层的改进方法，以实现低k介电层的期望密度和/或其他期望的材料性质，同时消除或减少一个或多个金属特征结构的氧化。

技术实现思路

[0008]本文提供了用于制造半导体基板的方法和设备。在一些实施方式中，一种制造半导体装置的方法包括以下步骤：蚀刻设置在基板的顶上的金属层，以形成具有顶表面、第一侧和第二侧的一条或多条金属线；在足以减少或消除与一条或多条金属线的氧接触的条件下，在顶表面、第一侧和第二侧的顶上沉积钝化层；在钝化层的顶上沉积足以覆盖一条或多条金属线的厚度的低k介电材料的可流动层；和在足以退火并增加低k介电材料的可流动层的密度的条件下，使低k介电材料的可流动层与氧接触。
[0009]在一些实施方式中，本公开内容涉及一种制造半导体装置的方法，包括以下步骤：在基板的一个或多个钝化特征结构之上沉积低k介电材料的可流动层；和在整个低k介电材料的可流动层中注入氧以退火并增加低k介电材料的可流动层的密度，其中一个或多个钝化特征结构包括厚度足以防止氧接触一个或多个钝化特征结构的金属部分的保护层。
[0010]在一些实施方式中，本公开内容涉及一种在上面储存有指令的非暂时性计算机可
读介质，当指令执行时导致一种用于制造半导体装置的方法，包括以下步骤：蚀刻设置在基板的顶上的金属层，以形成具有顶表面、第一侧和第二侧的一条或多条金属线；在足以减少或消除与一条或多条金属线的氧接触的条件下，在顶表面、第一侧和第二侧的顶上沉积钝化层；在钝化层的顶上沉积足以覆盖一条或多条金属线的厚度的低k介电材料的可流动层；和在足以退火并增加低k介电材料的密度的条件下，使低k介电材料的可流动层与氧接触。
[0011]在多个实施方式中，本公开内容涉及一种设备，构造为用于蚀刻设置在基板的顶上的金属层，以形成具有顶表面、第一侧和第二侧的一条或多条金属线；在足以减少或消除与一条或多条金属线的氧接触的条件下，在顶表面、第一侧和第二侧的顶上沉积钝化层；在钝化层的顶上沉积足以覆盖一条或多条金属线的厚度的低k介电材料的可流动层；和在足以退火并增加低k介电材料的可流动层的密度的条件下，使低k介电材料的可流动层与氧接触。
[0012]下面描述本公开内容的多个其他和进一步的实施方式。
附图说明
[0013]可通过参考在附图中描绘的本公开内容的多个说明性实施方式来了解上面简要概述并且在下面更详细地讨论的本公开内容的多个实施方式。然而，附图仅显示了本公开内容的多个典型实施方式，且因此不应视为对本专利技术范围的限制，因为本公开内容可允许其他等效的多个实施方式。
[0014]图1是用于本公开内容的方法中的处理腔室的示意性截面图。
[0015]图2A是根据本公开内容的用于处理的半导体基板的侧视图。
[0016]图2B是根据本公开内容的用于处理的半导体基板的侧视图。
[0017]图2C是根据本公开内容的多个实施方式的沉积在半导体基板的特征结构之上的钝化层的侧视图。
[0018]图2D是根据本公开内容的多个实施方式的沉积在半导体基板的特征结构之上的可流动层的侧视图。
[0019]图2E显示了根据本公开内容的多个实施方式的接触可流动层的氧。
[0020]图2F显示了根据本公开内容的多个实施方式将氧注入或结合到可流动层中。
[0021]图3是根据本公开内容的一些实施方式的制造半导体装置的流程图。
[0022]图4是根据本公开内容的一些实施方式的制造半导体装置的实施方式的流程图。
[0023]图5是根据本公开内容的一个实施方式的三栅极(tri
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gate)晶体管结构的立体图。
[0024]图6描绘了根据本公开内容的一些实施方式的适于执行用于处理基板的方法的群集工具。
[0025]为了便于理解，在可能的情况下使用了相同的附图标记来表示图式中共有的相同组件。图式未按比例绘制，并且为清楚起见可简化。一个实施方式的组件和特征结构可有益地并入其他多个实施方式中，而无需进一步叙述。
具体实施方式
[0026]本文提供了用于形成具有一个或多个钝化金属表面的半导体装置的方法，钝化金
属表面包括在钝化金属表面上设置并固化的可流动的低k介电材料。在多个实施方式中，本公开内容提供了一种制造半导体装置的方法，包括以下步骤：蚀刻设置在基板的顶上的金属层，以形成具有顶表面、第一侧和第二侧的一条或多条金属线；在足以减少或消除与一条或多条金属线的氧接触的条件下，在顶表面、第一侧和第二侧的顶上沉积钝化层；在钝化层的顶上沉积足以覆盖一条或多条金属线的厚度的低k介电材料的可流动层；和在足以退火并增加低k介电材料的可流动层的密度的条件下，使低k介电材料的可流动层与氧接触。通过保护金属底层以避免金属底层的氧化并避免高接触电阻和不良的间隙填充，本文所述的专利技术方法可有利地用以促进改进的金属接触、过孔和栅极的形成。通过钝化金属特征结构或金属特征结构的表面，可维持金属底层的纯度，因为氧或含氧分子致密化和/或退火了设置在金属特征结构或金属特征结构的表面上的可流动低k介电层，从而导致降低了接触电阻并降低了孔隙或较大接缝的风险，同时改善了装置的可靠性。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造半导体装置的方法，包含以下步骤：在基板的一个或多个钝化特征结构之上沉积低k介电材料的可流动层；和在整个所述低k介电材料的可流动层中注入氧以退火并增加所述低k介电材料的可流动层的密度，其中所述一个或多个钝化特征结构包含厚度足以防止氧接触所述一个或多个钝化特征结构的金属部分的保护层。2.如权利要求1所述的方法，其中所述保护层具有约1
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2纳米的厚度。3.如权利要求1或2任一项所述的方法，其中所述保护层没有氧。4.如权利要求1所述的方法，在沉积所述低k介电材料的可流动层之前，进一步包含以下步骤：蚀刻设置在基板的顶上的金属层，以形成具有顶表面、第一侧和第二侧的一条或多条金属线；和在足以减少或消除与所述一条或多条金属线的氧接触的条件下，在所述顶表面、所述第一侧和所述第二侧的顶上沉积钝化层以形成所述保护层；其中在所述钝化层的顶上沉积足以覆盖所述一条或多条金属线的厚度的所述低k介电材料的可流动层；和其中注入氧包含以下步骤：在足以退火并增加所述低k介电材料的可流动层的密度的条件下，使所述低k介电材料的可流动层与氧接触。5.如权利要求4所述的方法，其中所述低k介电材料的可流动层包含氧化物层、氮化物层、碳化物层、氮氧化物层或它们的组合。6.如权利要求5所述的方法，其中所述低k介电材料的可流动层包含氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)、氮化硅(Si3N4)、碳氧化硅(SiOC)或它们的组合。7.如权利要求4或5任一项所述的方法，其中使所述低k介电材料的可流动层与氧接触是在760Torr至40,000Torr的压强下。8.如权利要求4或5任一项所述的方法，其中使所述低k介电材料的可流动层与氧接触是在1...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤适，任河，吉田尚美，尼古劳斯，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：