形成钨支柱的方法技术

描述了形成自对准图案的方法。在图案化膜上沉积膜材料以填充和覆盖由所述图案化膜形成的特征。使所述膜材料凹入到低于所述图案化膜的顶部的水平。通过暴露于金属前驱物来将所述凹入膜转化为金属膜，接着所述金属膜体积膨胀。胀。胀。

【技术实现步骤摘要】
形成钨支柱的方法
[0001]本申请是申请日为2018年5月2日、申请号为201810410364.5、名称为“形成钨支柱的方法”的中国专利申请的分案申请。


[0002]本公开内容总体上涉及沉积和处理薄膜的方法。特别地，本公开内容涉及用于填充基板中的沟槽的工艺。

技术介绍

[0003]半导体工业正在快速开发具有越来越小的晶体管尺寸的芯片以获得每单位面积更多的功能。随着器件尺寸不断缩小，在器件之间的间隙/空间也在不断缩小，这提高了使器件彼此物理隔离的难度。用高质量的介电材料对在器件之间的通常为不规则形状的高深宽比沟槽/空间/间隙进行填充正成为对用现有方法(包括间隙填充，硬掩模和间隔器应用)的实现方式的不断增加的挑战。选择性沉积方法典型地包括在基板上沉积掩模材料并将掩模材料图案化以形成图案化掩模。基板的区域可以随后在对掩模图案化后透过图案化的掩模而被暴露。可以将图案化的掩模从基板去除以暴露基板的未经注入的区域，并且可以将材料选择性地沉积在所述基板的选定区域上。
[0004]本领域中需要用于具有较小临界尺寸的芯片设计的新的方法。另外，一直需要用于硬掩模和间隔器应用的高质量的金属氧化物膜以及在基板上形成图案化膜的方法。

技术实现思路

[0005]本公开内容的一个或多个实施方式针对处理方法，所述处理方法包括向基板表面提供图案化膜，所述图案化膜形成至少一个特征。所述至少一个特征从所述图案化膜的顶表面向底表面延伸一定深度。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。在所述图案化膜上沉积膜以填充所述至少一个特征并在所述图案化膜的顶表面上方延伸。使所述膜凹入来使膜的顶部降低到等于或低于所述图案化膜的顶表面的高度以形成凹入膜。将所述凹入膜转化为钨膜。使所述钨膜膨胀以形成从所述至少一个特征延伸的支柱。
[0006]本公开内容的另外实施方式针对处理方法，所述处理方法包括向基板表面提供图案化膜，所述图案化膜形成至少一个特征。所述至少一个特征从顶表面向底表面延伸一定深度并且具有由第一侧壁和第二侧壁限定的宽度。将所述基板表面暴露于包含甲硅烷、乙硅烷、丙硅烷或丁硅烷中的一种或多种的硅前驱物，来通过热解在所述基板表面上沉积非晶硅膜以填充所述至少一个特征并在基板表面上方延伸。用氢等离子体或氢自由基蚀刻所述非晶硅膜，使所述非晶硅膜凹入来使所述膜的顶部降低到等于或低于所述图案化膜的顶表面的高度以形成凹入非晶硅膜。将所述凹入非晶硅膜暴露于钨前驱物来与所述凹入非晶硅膜反应以将大体上整个的凹入非晶硅膜都转化为钨膜。使所述钨膜氧化来使钨膜膨胀以形成从所述至少一个特征大体上笔直地向上延伸的钨支柱。
[0007]本公开内容的进一步实施方式针对处理方法，所述处理方法包括向基板表面提供
图案化膜，所述图案化膜形成至少一个特征。所述至少一个特征从顶表面向底表面延伸一定深度并且具有由第一侧壁和第二侧壁限定的宽度。将所述基板表面暴露于包含甲硅烷、乙硅烷、丙硅烷或丁硅烷中的一种或多种的硅前驱物，来通过热解在所述基板表面上沉积非晶硅膜以填充所述至少一个特征并在所述图案化膜的顶表面上方延伸。所述热解在没有硅共反应物的情况下、并且在不用等离子体的情况下在范围为约300℃至约550℃的温度下或在用等离子体的情况下在范围为约
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100℃至约50℃的温度下进行。用氢等离子体或氢自由基蚀刻所述非晶硅膜，使所述非晶硅膜凹入来使所述膜的顶部降低到等于或低于所述图案化膜的顶表面的高度以形成凹入非晶硅膜。在范围为约300℃至约550℃的温度下将所述凹入非晶硅膜暴露于包含WF6的钨前驱物，来与所述凹入非晶硅膜反应以将大体上整个的凹入非晶硅膜都转化为钨膜。使所述钨膜氧化来使钨膜膨胀以形成从所述至少一个特征大体上笔直地向上延伸的钨支柱。
附图说明
[0008]以使得可详细理解本公开内容的上述记载的特征的方式，可以通过参考实施方式对在上文简要概述的本公开内容作更特定的描述，实施方式中的一些示出在附图中。然而，需要注意的是，附图仅示出了本公开内容的典型实施方式，并且因此不被视为限制本公开内容的范围，因为本公开内容可允许其他等效实施方式。
[0009]图1示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的基板特征的剖视图；和
[0010]图2A至2E示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的填隙工艺的示意性剖视图。
具体实施方式
[0011]在描述本公开内容的若干示例性实施方式前，应当理解，本公开内容不限于以下描述中阐述的构造或工艺步骤的细节。本公开内容能够具有其他实施方式并能够以各种方式来实践或实施。
[0012]如本文所用的“基板”是指在制造工艺期间在执行膜处理的基板上形成的任何基板或材料表面。例如，可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、金属合金和其他导电材料，这取决于应用。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将基板表面抛光、蚀刻、还原、氧化、羟化、退火、UV固化、E射束固化和/或烘烤。除了直接在基板本身的表面上的膜处理之外，本公开内容中，所公开的膜处理步骤中的任一者也可在基板上形成的下层上执行，如下文所更详细公开的，并且术语“基板表面”旨在包括如上下文指示的此类下层。因此，例如，在膜/层或部分膜/层已被沉积在基板表面上时，新沉积膜/层的暴露表面变为基板表面。
[0013]本公开内容的一个或多个实施方式针对用于沉积金属氧化物膜以用于任何共形、非共形和/或低至高深宽比自对准图案化或间隙/沟槽/空隙填充应用的方法。本公开内容的实施方式有利地提供了用于在具有小尺寸的高深宽比(AR)结构中沉积膜(例如，金属氧化物膜)的方法。本公开内容的一些实施方式有利地提供了填充间隙而不在间隙中形成接缝的方法。本公开内容的一个或多个实施方式有利地提供了形成自对准图案的方法。
[0014]图1示出了具有特征110的基板100的部分剖视图。附图出于说明目的而示出了具有单个特征的基板；然而，本领域的技术人员将理解，可以有多于一个特征。特征110的形状可以是任何合适的形状，包括但不限于沟槽和圆柱形的通孔。在特定实施方式中，特征110是沟槽。如就此所用的，术语“特征”表示任何有意的表面不规则处。特征的合适实例包括但不限于具有一个顶部、两个侧壁和一个底部的沟槽、具有一个顶部和从表面向上延伸的两个侧壁的尖峰、以及具有从表面向下延伸的侧壁和敞开底部的通孔。特征或沟槽可以具有任何合适的深宽比(特征的深度与特征的宽度的比率)。在一些实施方式中，该深宽比大于或等于约5:1、10:1、15:1、20:1、25:1、30:1、35:1或40:1。
[0015]基板100具有顶表面120。所述至少一个特征110在顶表面120中形成开口。特征110从顶表面120延伸深度D而到达底表面112。特征110具有第一侧壁114和第二侧壁116，二者限定特征110的宽度W。由侧壁和底部形成的敞开区域也被称为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种处理方法，所述处理方法包括：在约300℃至约550℃范围内的温度下在具有形成至少一个特征的图案化膜的基板上沉积膜以填充所述至少一个特征并在所述图案化膜的所述顶表面上方延伸；使所述膜凹入来使所述膜的顶部降低到等于或低于所述图案化膜的所述顶表面的高度以形成凹入膜；将所述凹入膜转化为钨膜；和使所述钨膜膨胀以形成从所述至少一个特征延伸的支柱。2.如权利要求1所述的方法，其中所述膜包含非晶硅。3.如权利要求2所述的方法，其中沉积所述膜包括将所述基板表面暴露于包含甲硅烷、乙硅烷、丙硅烷或丁硅烷中的一种或多种的前驱物。4.如权利要求1所述的方法，其中沉积所述膜在约10托至约600托范围内的压力下进行。5.如权利要求3所述的方法，其中沉积所述膜在没有所述前驱物的共反应物的情况下进行。6.如权利要求1所述的方法，其中沉积所述膜在没有等离子体的情况下进行。7.如权利要求1所述的方法，其中使所述膜凹入包括蚀刻所述膜。8.如权利要求7所述的方法，其中蚀刻所述膜包括使用溴基蚀刻剂的反应离子蚀刻工艺。9.如权利要求7所述的方法，其中使所述膜凹入包括将所述膜暴露于氢等离子体或氢自由基。10.如权利要求1所述的方法，其中将所述凹入膜转化为钨膜包括将所述凹入膜暴露于WF6。11.如权利要求10所述的方法，其中暴露于WF6在约300℃至约550℃范围内的温度和约10托至约100托范围内的压力下进行。12.如权利要求11所述的方法，其中大体上整个的所述凹入膜都转化为钨。13.如权利要求1所述的方法，其中使所述钨膜膨胀包括使所述钨膜氧化。14.如权利要求13所述的方法，其中所述支柱从所述特征大体上笔直地向上延伸。15.一种处理方法，所述处理方法包括：将具有形成至少一个特征的图案化膜的基板表面暴露于包含甲硅烷、乙硅烷、丙硅烷或丁硅烷中的一种或多种的硅前驱物，来在约300℃至约550℃范围内的温度下在所述基板表面上沉积非晶硅膜以填充所述至少一个特征并在所述基板表面...

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