减少半导体设备中的层内电容制造技术

公开了在孔洞和沟槽结构中形成气隙的方法。所述方法可用于形成埋设式孔隙，即，顶部低于相邻特征顶部的孔隙。所述方法包括对孔洞或沟槽结构的抑制以及在结构顶部处的选择性沉积，从而在结构内形成气隙。在一些实施方案中，所述方法用于减小半导体设备中的层内电容。所述方法用于减小半导体设备中的层内电容。所述方法用于减小半导体设备中的层内电容。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减少半导体设备中的层内电容
通过引用并入
[0001]PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。

技术介绍

[0002]空气为一种强电介质，其介电常数k接近1。可在半导体设备结构中形成气隙以提供将导体分隔的超低k材料。
[0003]这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的专利技术人的工作在其在此
技术介绍
部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

技术实现思路

[0004]本公开内容的一方面涉及一种方法，其包含：提供结构，所述结构包含特征和在所述特征之间的开口式的间隙，所述开口式的间隙包含侧壁和底表面且具有深度；以及执行一个或更多个抑制操作区段，每个抑制操作区段包含：(a)使所述结构暴露于抑制处理，以抑制所述间隙的所述侧壁和底表面上的电介质沉积，以及(b)选择性地在所述间隙的顶部附近沉积介电膜，而没有在所述间隙的底表面附近显著沉积。
[0005]在一些实施方案中，所述方法还包含：以沉积的介电材料封闭所述间隙，从而在所述特征之间形成封闭气隙。在一些实施方案中，所述间隙是在抑制操作区段期间被封闭。在一些实施方案中，所述方法还包含：在执行所述一个或更多个抑制操作区段之后，执行沉积以封闭所述间隙。
[0006]在一些实施方案中，所述方法还包含：在封闭所述间隙之前，执行钝化操作以从所述侧壁和/或所述底表面去除表面抑制物质。在一些这样的实施方案中，至少一个抑制操作区段包含钝化操作。在一些这样的实施方案中，所述钝化操作是在执行所述一个或更多个抑制操作区段之后执行。在一些实施方案中，所述钝化操作包含使所述结构暴露于氧等离子体。
[0007]在一些实施方案中，所述间隙被封闭，其中表面抑制物质保留在所述封闭气隙中。
[0008]在一些实施方案中，执行(b)而未在所述间隙的大部分区域中显著沉积。
[0009]在一些实施方案中，所述抑制处理包含卤素物质。
[0010]在一些实施方案中，所述方法还包含：在执行所述一个或更多个抑制操作区段之前，在所述侧壁和所述底表面上沉积保形介电层。在一些这样的实施方案中，暴露于所述抑制处理导致对所述保形介电层进行处理，使得抑制物质吸附于所述保形介电层上或与所述保形介电层反应。
[0011]在一些实施方案中，所述方法还包含：在封闭所述间隙之后，通过化学气相沉积在所述特征和所述间隙上方沉积介电覆盖层。在一些这样的实施方案中，在与执行所述抑制操作区段相同的室中沉积所述介电覆盖层。
[0012]在一些实施方案中，所述结构是经部分加工的3D NAND结构。在一些实施方案中，所述结构是经部分加工的DRAM结构。在一些实施方案中，所述特征是金属线。
[0013]在一些实施方案中，(b)包含原子层沉积(ALD)工艺。在一些这样的实施方案中，所述ALD工艺是等离子体增强的。在一些这样的实施方案中，所述ALD工艺是热(非等离子体)工艺。
[0014]在一些实施方案中，(b)包含化学气相沉积(CVD)工艺。在一些实施方案中，所述CVD工艺为热(非等离子体)工艺。在一些实施方案中，所述CVD工艺是等离子体增强的。
[0015]在一些实施方案中，封闭的间隙的顶部低于所述特征的顶部。在一些实施方案中，所述抑制操作区段还包含：在(a)与(b)之间，选择性地从所述间隙的顶部去除抑制效应。
[0016]这些和其它方面将在下面参照附图进行说明。
附图说明
[0017]图1a
‑
1c为显示形成气隙的示例性方法的工艺流程图。
[0018]图2a
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2h为在形成气隙的操作期间特征的横截面示意图。
[0019]图3a
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3c为根据针对图1b描述的方法的工艺序列的示例。
[0020]图3d为根据针对图1c描述的方法的工艺序列的示例。
[0021]图4为作为形成气隙的方法的一部分实施的单一等离子体增强ALD循环的工艺流程图。
[0022]图5为可用于执行本文所述方法的原子层沉积(ALD)处理站的实施方案的示意图。
[0023]图6为可用于执行本文所述方法的多站处理工具的实施方案的示意图。
具体实施方式
[0024]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。在其它情形下，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所公开的实施方案，但是应理解的是并不意在限制所公开的实施方案。
[0025]揭示在孔洞和沟槽结构中形成气隙的方法。这些方法可用于形成埋设式孔隙，即，顶部低于相邻特征顶部的孔隙。这些方法包括对孔洞或沟槽结构的抑制以及在结构顶部处的选择性沉积，从而在结构内形成气隙。图1a为显示形成气隙的示例性方法100的流程图。首先，在操作101中，提供了一种结构。该结构为孔洞或沟槽结构或其他结构，其中的气隙将在两个特征之间形成，这些特征可以是导电特征、介电特征、半导体特征等。如下文中进一步描述的，在某些实施方案中，这些方法将减小半导体设备中的层内电容。然而，它们也可用于在任何适当的情境下形成气隙，包括在金属膜或层中形成气隙以及在MEMS设备中形成气隙。
[0026]接着，材料在结构中的任选的保形沉积是在操作103中执行。该材料可与将会在后续操作中形成于结构顶部的材料相同或不同。该材料为一种在后续操作中沉积作用可受抑
制的材料。例如，可通过暴露于氟和钨而抑制硅氧化物在硅氧化物上的沉积，并且可通过暴露于氮而抑制在金属上的其他金属沉积。
[0027]在某些实施方案中，如果需要设置气隙，除了操作103中的保形材料沉积之外、或者取代操作103中的保形材料沉积，还可执行自下而上(非保形)的沉积。例如，如果气隙底部被设计为比结构底部高则可在底部处沉积
[0028]接着，在操作105中，执行抑制处理以抑制整个结构深度的沉积。抑制处理可以是等离子体或热(非等离子体)处理。示例包括将结构暴露于含有抑制剂物质的等离子体或非等离子体气体。抑制剂物质的示例包括氮物质、卤素物质、以及氢物质。然而，可使用吸附于表面上、与表面反应、或与表面相互作用以将其钝化并抑制后续沉积作用的任何物质。如果使用等离子体，则其可以是远程或原位等离子体。
[0029]一旦结构受抑制，即可在操作107中去除结构顶部处的抑制效应。可通过控制去除的深度而控制气隙的深度。去除可涉及暴露于与抑制物质进行反应的反应性物质。在某些实施方案中，可使用等离子体以去除顶部处的抑制物质。可控制等离子体方向性以仅撞击结构的顶部。可使用随间隙深度而充分衰减的任何反应性物质。这可涉及自由基物质(其可以在远程等离子体产生器中产生)、或非常稀的热化学品。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】1.一种方法，其包含：提供结构，所述结构包含特征和在所述特征之间的开口式的间隙，所述开口式的间隙包含侧壁和底表面且具有深度；以及执行一个或更多个抑制操作区段，每个抑制操作区段包含：(a)使所述结构暴露于抑制处理，以抑制所述间隙的所述侧壁和底表面上的电介质沉积，以及(b)选择性地在所述间隙的顶部附近沉积介电膜，而没有在所述间隙的底表面附近显著沉积。2.根据权利要求1所述的方法，其还包含：以沉积的介电材料封闭所述间隙，从而在所述特征之间形成封闭气隙。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述间隙是在抑制操作区段期间被封闭。4.根据权利要求2所述的方法，其还包含：在执行所述一个或更多个抑制操作区段之后，执行沉积以封闭所述间隙。5.根据权利要求1所述的方法，其还包含：在封闭所述间隙之前，执行钝化操作以从所述侧壁和/或所述底表面去除表面抑制物质。6.根据权利要求5所述的方法，其中至少一个抑制操作区段包含钝化操作。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述钝化操作是在执行所述一个或更多个抑制操作区段之后执行。8.根据权利要求5所述的方法，其中所述钝化操作包含使所述结构暴露于氧等离子体。9.根据权利要求2所述的方法，其中所述间隙被封闭，其中表面抑制物质保留在所述封闭气隙中。10.根据权利要求1所述的方法，其中，执行(b)而未在所述间隙的大部分区域中显著沉积。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述抑制处理包含卤素物质。12.根据权利要求1所述的方法，其还包含：在执行所述一个或更多个抑制操作区段之前，在所述侧壁和所述底表面上沉积保形介电层。13.根据权利要求12所述的方法，其中暴露于所述抑制处理导致对所述保形介电层进行处理，使得抑制物质吸附于所述保形介电层上或与所述保形介电层反应。14.根据权利要求12所述的方法，其还包含：在封闭所述间隙之后，通过化学气相沉积在所述特征和所述间隙上方沉积介电覆盖层。15.根据权利要求14所述的方法，其中，在与执行所述抑制操作区段相同的室中沉积所述介电覆盖层。16.根据权利要求1所述的方法，其中所述结构是经部分加工的3DNAND结构。17.根据权利要求1所述的方法，其中所述结构是经部分加工的DRAM结构。18.根据权利要求1所述的方法，其中所述特征是金属线。19.根据权利要求2所述的方法，其中所述封闭间隙的顶部低于所述特征的顶部。20....

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：