[发明专利]用于沟槽与介层洞轮廓修饰的方法与设备

说明书

技术领域

本发明的实施例大致关于处理半导体基板的设备与方法。明确地说，本发明的实施例关于在填充沟槽与介层洞之前用于沟槽与介层洞轮廓的修饰的方法与设备。

背景技术

随着半导体器件尺寸持续缩小，制造过程中形成于半导体基板上的沟槽或介层洞结构变得越来越窄而深宽比则越来越高。窄开口与高深宽比通常造成随后材料填充处理的困难与挑战。因此，由于填充处理过程中会夹封(pinch-off)窄开口之故，空隙更可能形成于填充材料中。

问题在填充处理需要衬垫层、阻障层或籽晶层时变得更加显著。通常利用物理气相沉积(PVD)处理将衬垫层、阻障层或籽晶层沉积于沟槽或介层洞结构上。为了达成完全覆盖沟槽或介层洞表面，突出部分通常会在沟槽或介层洞的入口附近形成。突出部分使随后材料填充中的夹封作用更加恶化而造成更多空隙形成于填充物中。

图1A-1B示意性说明沟槽与介层洞填充中的问题。图1A示意性说明基板10的部分剖面侧视图。沟槽结构2形成于第一材料1中。阻障层3接着沉积于沟槽结构2上。阻障层3在沟槽结构2的入口8附近较厚并在入口8附近形成突出部分。突出部分4进一步使入口8变窄。

图1B示意性说明图1A的基板10的材料填充结果。入口8在填充沟槽结构2剩余部分前便由填充材料5所堵塞而在沟槽结构2中形成空隙6。空隙6通常是不乐见的，特别是填充材料5为互连的导电材料(铜或铝)、相变存储单元的锗-硒-碲(GST)填充、金属栅极的栅极金属填充。

传统制造处理通常在沉积填充材料5之前应用溅射处理来修饰入口8。如图1C所示，等离子体腔室中产生的正离子6(例如，正氩离子)加速朝向基板10。正离子6在加速过程中获得动量并轰击基板10的表面。离子6物理性移开突出部分4以打开入口8，如修饰的轮廓7所示。然而，离子6也轰击突出部分4以外的其他区域而伤害基板10。此外，溅射过程中产生的移开微粒需要额外的清洁处理并仍可能变成随后处理的潜在污染源。

因此，需要一种在材料填充前修饰沟槽与介层洞轮廓的效率提高且伤害减少的方法与设备。

发明内容

本发明的实施例大致关于处理半导体基板的设备与方法。明确地说，本发明的实施例关于在填充沟槽与介层洞之前用于沟槽与介层洞轮廓的修饰的方法与设备。

一实施例提供处理基板的方法，该方法包括在基板中形成沟槽结构，其中沟槽结构的侧壁包括第一材料；通过让基板接触蚀刻剂而形成牺牲层以夹封沟槽结构的顶部开口，其中牺牲层包括蚀刻剂与第一材料间的反应的副产物；通过持续让基板接触蚀刻剂而让蚀刻剂与第一材料进一步反应；并自基板移除牺牲层。

另一实施例提供处理基板的方法，该方法包括在基板上形成沟槽结构，其中沟槽结构的侧壁包括第一材料；拓宽沟槽结构的顶部开口，其中拓宽上方开口的步骤包括通过让基板接触蚀刻剂而形成牺牲层来夹封沟槽结构的顶部开口，其中牺牲层包括蚀刻剂与第一材料间的反应的副产物；通过持续让基板接触蚀刻剂而让蚀刻剂与第一材料进一步反应；自基板移除牺牲层；并沉积第二材料来填沟槽结构。

又另一实施例提供处理基板的方法，该方法包括将基板置于处理腔室中，其中基板具有沟槽结构，而沟槽结构的侧壁包括第一材料；将第一处理气体流至处理腔室以形成牺牲层来夹封沟槽结构的顶部开口；在已经夹封顶部开口后持续第一处理气体的流动；并退火基板以自沟槽结构移除牺牲层。

附图说明

为了更详细地了解本发明的上述特征，可参照实施例(某些描绘于附图中)来理解本发明简短概述于上的特定描述。然而，需注意附图仅描绘本发明的典型实施例而因此不被视为其范围的限制因素，因为本发明可允许其他等效实施例。

图1A-1B示意性描述沟槽与介层洞填充中的问题。

图1C示意性描述修饰沟槽与介层洞轮廓的传统方法。

图2A-2B示意性描述根据本发明一实施例在材料填充之前修饰沟槽轮廓的方法。

图3是显示根据本发明一实施例修饰沟槽轮廓的处理的示意性流程图。

图4是根据本发明一实施例用于修饰沟槽轮廓的腔室的示意性侧视图。

图5A-5C示意性描述根据本发明另一实施例修饰沟槽轮廓的方法。

为了促进理解，尽可能应用相同的元件符号来标示图示中相同的元件。为了说明之故，已经简化图示且未按照比例绘制。预期一实施例揭露的某些元件可有利地用于其他实施例而不需特别列举。

具体实施方式

本发明的实施例大致关于处理半导体基板的设备与方法。明确地说，本发明的实施例关于在填充沟槽与介层洞之前用于沟槽与介层洞轮廓修饰的方法与设备。