[发明专利]用于远程等离子体处理的室调节

说明书

本发明涉及用于远程等离子体处理的室调节。本文描述的方法、系统和装置涉及用于远程等离子体处理的室调节，特别地涉及远程的基于氮的等离子体处理。本公开的某些实现方式涉及用于特征填充的包括室调节的远程等离子体抑制处理。本公开的实施方式涉及在衬底(诸如半导体晶片)的基于氮的远程等离子体处理之前将远程等离子体处理室暴露于氟物质。晶片内均匀性和晶片间均匀性得到改善。

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，更具体地涉及用于远程等离子体处理的室调节。

背景技术

用各种材料填充接触孔、沟槽线和其他特征是半导体制造工艺的不可分割的一部分。例如，为了形成水平互连、相邻金属层之间的通孔、第一金属层和器件之间的接触，可以使用化学气相沉积(CVD)技术来沉积诸如钨之类的金属。在传统的沉积工艺中，在沉积室中将衬底加热到预定的工艺温度，并沉积用作晶种或成核层的含钨材料的薄层。之后，剩余的含钨材料(体层)沉积在成核层上。常规地，通过用氢气(H₂)还原六氟化钨(WF₆)来形成含钨材料。含钨材料被沉积在衬底的包括特征和场区域的整个暴露表面区域上。

将材料沉积到成小的且高深宽比的特征中可能导致在填充的特征内部形成空隙和接缝。大的接缝可能导致高电阻、污染、填充材料的损失，并且另外降低集成电路的性能。例如，接缝可以在填充过程之后接近场区域延伸，然后在化学机械平面化过程中打开。同样，空隙可能会导致集成和性能方面的问题。

发明内容

本公开的一个方面涉及一种在远程等离子体处理室上执行调节处理的方法，所述调节处理包括：将含氟气体引入等离子体发生器以产生含氟调节等离子体；将所述含氟调节等离子体引入所述远程等离子体处理室，其中所述远程等离子体处理室包括衬底支撑件和喷头，并且所述喷头布置在所述衬底支撑件和所述等离子体发生器之间，并且其中在所述调节处理期间，所述远程等离子体处理室中不存在制造衬底；在执行所述调节处理之后，将制造衬底引入所述远程等离子体处理室；并将所述制造衬底暴露于远程产生的基于氮的等离子体。在一些实施方式中，所述制造衬底包括待填充的一个或多个特征。

在一些实施方式中，由N₂气体产生所述远程产生的基于氮的等离子体。在一些实施方式中，所述远程产生的基于氮的等离子体由含氮化合物产生，并且调节处理进一步包括将含氮化合物引入等离子体发生器以产生不含氟化物的基于氮的调节等离子体，以及将所述不含氟化物的基于氮的调节等离子体引入到所述远程等离子体处理室。

在一些实施方式中，该方法进一步包括将一个或多个额外的制造衬底顺序地引入到所述远程等离子体处理室并且将每个附加的制造衬底暴露于远程产生的基于氮的等离子体。例如，在执行另一个调节处理之前，可以将至少三个制造衬底引入到所述远程等离子体处理室。

在一些实施方式中，远程产生的基于氮的等离子体相对于特征的内部选择性地抑制特征开口附近的成核。在一些这样的实施方式中，该方法还可以包括：在特征中，相对于特征开口附近，在特征内部选择性地沉积钨或钴。在一些实施方式中，调节处理可以进一步包括在一个或多个室部件上形成含氟层。在一些实施方式中，调节处理可以进一步包括在一个或多个室部件上形成氟化铝层。

本公开的另一方面涉及一种方法，其包括执行多个调节和处理循环以在远程等离子体处理室中顺序地处理多个衬底。每个循环可以包括：a)执行调节处理，其包括：i)将含氟气体引入等离子体发生器以产生含氟调节等离子体；和ii)将所述含氟调节等离子体引入所述远程等离子体处理室，其中所述远程等离子体处理室包括衬底支撑件和喷头，并且所述喷头设置在所述衬底支撑件和所述等离子体发生器之间，并且其中在所述调节处理期间在远程等离子体处理室中不存在制造衬底；b)在所述调节处理之后且在重复所述调节处理之前，执行多个氮等离子体暴露处理，其中每个氮等离子体暴露处理均包括：i)将制造衬底引入所述远程等离子体处理室；ii)将制造衬底暴露于远程产生的基于氮的等离子体；和iii)从远程等离子体处理室移除制造衬底。