用于间隙填充的非晶碳制造技术

描述了用于在基板上沉积非晶碳层和用于用非晶碳间隙填充来填充基板特征的方法。所述方法包括执行沉积循环，所述沉积循环包括以下步骤：将烃源引入处理腔室；将等离子体引发气体引入处理腔室；在处理腔室中在大于600℃的温度下产生等离子体；以大于200nm/小时的沉积速率在基板上形成非晶碳层；以及净化处理腔室。室。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于间隙填充的非晶碳


[0001]本公开的实施例总体涉及集成电路的制造，并且更具体地涉及在半导体基板上沉积非晶碳层。

技术介绍

[0002]集成电路已经发展成可以在单个芯片上包含数百万个晶体管、电容器和电阻器的复杂器件。芯片设计的发展不断要求更快的电路系统和更高的电路密度。对具有更大电路密度的更快电路的需求对用于制造此类集成电路的材料提出了相应的要求。特别地，随着集成电路部件的尺寸减小到亚微米尺寸，不仅需要使用低电阻率导电材料(诸如铜)来改进器件的电气性能，还需要使用低介电常数绝缘材料，通常称为低k绝缘材料。
[0003]生产具有低k介电材料且几乎没有或没有表面缺陷或特征变形的器件是有困难的。介电常数小于约3.0的低k介电材料通常为多孔的，并且在后续工艺步骤中容易被划伤或损坏，因此增加了在基板表面上形成缺陷的可能性。此类低k介电材料通常易碎，并且在诸如化学机械抛光(CMP)之类的常规抛光工艺下可能变形。限制或减少此类低k介电材料的表面缺陷和变形的一种解决方案为，在图案化和蚀刻之前在暴露的低k介电材料之上沉积硬模。硬模防止脆弱的低k介电材料的损坏和变形。此外，结合常规平版印刷技术，硬模层可用作蚀刻掩模，以防止在蚀刻期间移除低k介电材料。
[0004]非晶氢化碳，a
‑
C:H或α
‑
C:H，是可用作用于金属、非晶硅和介电材料(诸如二氧化硅或氮化硅材料等)的硬模的材料。非晶碳被认为是没有长程晶序的碳材料，并且非晶碳可能含有大量氢含量，例如大约10到45原子％的氢。已经观察到非晶碳具有化学惰性、光学透明性和良好的机械性能。尽管a
‑
C:H膜可以经由各种技术沉积，但等离子体增强化学气相沉积(PECVD)由于成本效率和膜性质可调性而被广泛使用。
[0005]逻辑和存储器应用两者都需要碳间隙填充工艺。碳材料可以使用等离子体蚀刻去除，而不会影响底层材料。在多层3D NAND生产中，需要牺牲存储器孔塞工艺来保护底部层级存储器孔。此类工艺需要满足产量、干式蚀刻可去除性和高温(～850℃)稳定性的要求。因此，需要提供在高温下稳定的非晶碳材料的间隙填充工艺。

技术实现思路

[0006]一个或多个实施例涉及一种沉积膜的方法。在一个或多个实施例中，所述方法包括以下步骤：执行沉积循环，所述沉积循环包括以下步骤：将烃源引入处理腔室；将等离子体引发气体引入处理腔室；在大于600℃的温度下在处理腔室中产生等离子体；在基板上形成非晶碳层；以及净化处理腔室。
[0007]在一个或多个实施例中，一种处理方法包括以下步骤：在基板表面上形成非晶碳膜，基板表面上具有至少一个特征，所述至少一个特征从基板表面延伸特征深度至底表面，所述至少一个特征具有由第一侧壁和第二侧壁限定的宽度，其中非晶碳膜沉积在基板表面、所述至少一个特征的第一侧壁、第二侧壁和底表面上。
[0008]一个或多个实施例涉及一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质包括指令，所述指令在由处理腔室的控制器执行时使处理腔室执行以下操作：执行沉积循环，所述沉积循环包括以下步骤：将烃源引入处理腔室；将等离子体引发气体引入处理腔室；在处理腔室中在大于600℃的温度下产生等离子体；在基板上形成非晶碳层；以及净化处理腔室。
附图说明
[0009]为了能够详细理解本公开的上述特征的方式，可以通过参考实施例来获得上文简要概述的本公开的更具体的描述，所述实施例中的一些实施例在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出本公开的典型实施例并且因此不应视为对本公开范围的限制，因为本公开可承认其他同等有效的实施方式。本文所述的实施例在附图中通过示例方式而不是通过限制方式来说明，在附图中，类似标记表示类似元件。
[0010]图1A示出了根据一个或多个实施例的基板的横截面视图；
[0011]图1B示出了根据一个或多个实施例的基板的横截面视图；
[0012]图1C示出了根据一个或多个实施例的基板的横截面视图；
[0013]图2A示出了根据一个或多个实施例的基板的横截面视图；
[0014]图2B示出了根据一个或多个实施例的基板的横截面视图；
[0015]图3A示出了根据一个或多个实施例的基板的横截面视图；
[0016]图3B示出了根据一个或多个实施例的基板的横截面视图；
[0017]图4示出了根据本公开的一个或多个实施例的群集工具；以及
[0018]图5示出了根据本公开的一个或多个实施例的处理方法的流程图。
具体实施方式
[0019]在描述本公开的若干示例性实施例之前，应理解，本公开不限于在以下具体描述中阐述的构造或工艺步骤的细节。本公开能够有其他实施例，并且能够以各种方式实践或进行。
[0020]本文中使用的术语“约”是指近似或接近，并且在数值或范围的上下文中是指数值的
±
15％或更小的变化。例如，相差
±
14％、
±
10％、
±
5％、
±
2％或
±
1％的值将满足约的定义。
[0021]如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“基板”或“晶片”指工艺作用于其上的表面或表面的一部分。本领域技术人员还将理解，除非上下文另有明确指示，否则对基板的引用仅指基板的一部分。另外，对在基板上沉积的引用可意味着裸基板和具有在其上沉积或形成的一个或多个膜或特征的基板两者。
[0022]如本文使用的“基板”是指在制造工艺中在其上执行膜处理的任何基板或在基板上形成的材料表面。例如，取决于应用，可在其上执行处理的基板表面包括材料，诸如硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(SOI)、碳掺杂氧化硅、非晶硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石，以及任何其他材料，诸如金属、金属氮化物、金属合金，以及其他导电材料。基板包括但不限于半导体晶片。基板可暴露于预处理工艺以抛光、蚀刻、还原、氧化、羟基化、退火和/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的表面上的膜处理之外，在本公开中，所公开的膜处理步骤
中的任一步也可在基板上形成的底层上执行，如下文更详细地公开的，并且术语“基板表面”旨在包括如上下文指出的此类底层。因此，例如，在膜/层或部分膜/层已经被沉积到基板表面上的情况下，新沉积的膜/层的暴露表面变成基板表面。
[0023]如本说明书和所附权利要求中使用的，术语“前驱物”、“反应物”、“反应气体”等等可互换使用以指可与基板表面反应的任何气态物质。
[0024]在一个或多个实施例中，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)由于成本效率和膜性质的多功能性而被广泛用于沉积非晶碳膜。在PECVD工艺中，将载气中已夹带的烃源(诸如气相烃或液相烃蒸汽)引入PECVD腔室中。在一个或多个实施例中，等离子体由远程等离子体源(RPS)或电容耦合等离子体(CCP)或电感耦合等离子体(ICP)与如氩(Ar)、氦(He)、氨(NH3)、氮(N2)、氢(H2)或其混合物之类本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种形成膜的方法，所述方法包括以下步骤：执行沉积循环，所述沉积循环包括以下步骤：将烃源引入处理腔室；将等离子体引发气体引入所述处理腔室；在所述处理腔室中在大于600℃的温度下产生等离子体；以大于200nm/小时的沉积速率在基板上形成非晶碳层；以及净化所述处理腔室。2.如权利要求1所述的方法，其中所述烃源具有大于1:2的碳氢原子比率。3.如权利要求1所述的方法，其中所述等离子体引发气体选自氢、氦、氩和氮中的一种或多种。4.如权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：重复所述沉积循环从2至50次。5.如权利要求1所述的方法，其中所述非晶碳层是间隙填充层。6.如权利要求1所述的方法，其中所述非晶碳层是保形层。7.如权利要求2所述的方法，其中所述烃源包含乙炔、乙烯基乙炔、苯、苯乙烯、甲苯、二甲苯、吡啶、苯乙酮、苯酚、呋喃、C3H2、C5H4、单氟苯、二氟苯、四氟苯和六氟苯中的一种或多种。8.如权利要求1所述的方法，其中净化所述处理腔室的步骤包括以下步骤：将净化气体流入所述处理腔室。9.如权利要求8所述的方法，其中所述净化气体包含惰性气体或烃源气体。10.一种处理方法，包括以下步骤：在基板表面上形成非晶碳膜，所述基板表面上具有至少一个特征，所述至少一个特征从所述基板表面延伸特征深度至底表面，所述至少一个特征具有由第一侧壁和第二侧壁限定的宽度，其中所述非晶碳膜沉积在所述基板表面、所述至少一个特征的所述第一侧壁、所述第二侧壁和所述底表面上。11.如权利要求10所述的方法，其中形成所述非晶碳膜的步骤包含等...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵笑全，K，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：