[发明专利]用于在间隙填充中沉积和蚀刻的装置和方法

说明书

本发明提供了用于在间隙填充中沉积和蚀刻的装置和方法。提供了用于在集成工具中执行沉积和蚀刻工艺的装置和方法。装置可以包括等离子体处理室，其是电容耦合等离子体反应器，等离子体处理室可以包括：包括上电极的喷头和包括下电极的基座。该装置可以配置有RF硬件配置，使得RF发生器可以在沉积模式下为上电极供电，并在蚀刻模式下为下电极供电。在一些实施方案中，该装置可以包括一个或多个开关，使得在沉积模式下至少HFRF发生器电连接到喷头，并且在蚀刻模式下HFRF发生器和LFRF发生器电连接到基座并且喷头接地。

技术领域

本发明总体上涉及半导体处理领域，更具体地涉及用于在间隙填充中沉积和蚀刻的装置和方法。

背景技术

集成电路的制造包括许多不同的处理步骤。经常使用的操作之一是将电介质膜沉积到在半导体晶片之上或之中图案化的特征之间的间隙中。沉积这种材料的目的之一是在间隙中形成无空隙的无缝填充物。

虽然已经使用诸如高密度等离子体(HDP)、亚大气压化学气相沉积(SACVD)和低压化学气相沉积(LPCVD)之类的沉积方法进行间隙填充，但是这些方法不能实现期望的填充能力和保形性。可流动的化学气相沉积和旋涂电介质(SOD)方法可以实现期望的填充，但倾向于沉积高度多孔的膜。此外，整合这些方法特别复杂并且成本高昂，因为它们需要许多额外的处理步骤。原子层沉积(ALD)工艺也用于间隙填充，以提高保形性，但是这些工艺遭受处理时间长、吞吐量低的问题，特别是对于较大的间隙亦是如此。此外，ALD工艺的保形性意味着间隙的深宽比随着连续循环而增加。因此，间隙的顶部可以比底部更快地填充，从而防止前体材料进一步扩散到间隙中。区域可以膨胀，使得空隙可以在高深宽比间隙的中间形成。

在一些情况下，使用多步骤沉积工艺，包括沉积-蚀刻-沉积工艺，其需要在后续沉积操作之间进行不同的蚀刻操作。可以进行蚀刻以补偿或防止间隙中的空隙形成。具体地，蚀刻步骤可以是产生锥形正斜率轮廓的各向异性蚀刻，以便通过在正的锥形斜率而不是垂直斜率上沉积随后的层来进行间隙填充。这可以最小化间隙中空隙形成的发生。空隙可能导致高电阻、污染、填充材料的损失、以及以其他方式降低集成电路的性能。

发明内容

本公开涉及用于执行沉积和蚀刻工艺的集成装置。集成装置包括处理室，其中处理室包括喷头和基座。集成装置还包括低频射频(LFRF)发生器、高频射频(HFRF)发生器和可操作地耦合到LFRF发生器和HFRF发生器中的一者或两者的一个或多个开关。一个或多个开关被配置为在以下模式之间切换：(1)用于执行沉积工艺的沉积模式，其中在沉积模式下一个或多个开关将至少HFRF发生器耦合至喷头，和(2)用于执行蚀刻工艺的蚀刻模式，其中在所述蚀刻模式下所述一个或多个开关将所述HFRF发生器和所述LFRF发生器耦合到所述基座并将所述喷头接地。