[发明专利]填充基材表面上间隙特征的方法和相关半导体器件结构

说明书

本发明公开了用于填充基材表面上的间隙特征的方法和相关的半导体器件结构。该方法可包括：将包含一个或多个间隙特征的基材提供到反应室内；以及通过循环沉积‑蚀刻方法用钼金属膜部分填充一个或多个间隙特征，其中循环沉积‑蚀刻方法的单元循环包括：通过执行第一循环沉积方法的至少一个单元循环，用钼金属膜部分填充一个或多个间隙特征；和部分蚀刻钼金属膜。该方法还可包括：通过执行第二循环沉积方法的至少一个单元循环，用钼金属膜填充一个或多个间隙特征。本发明还公开了包括间隙填充钼金属膜的半导体器件结构，所述间隙填充钼金属膜设置在通过本公开内容的方法形成的基材的表面中或表面上的一个或多个间隙特征中。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求以下的优先权：名称为“Layer Forming Method”且于2017年8月30日提交的美国非临时专利申请号15/691,241；名称为“Layer Forming Method”且于2017年12月18日提交的美国临时专利申请号62/607,070；以及名称为“Deposition Method”且于2018年1月19日提交的美国临时专利申请号62/619,579。

技术领域

本公开内容一般涉及用于填充基材表面上的间隙特征的方法，并且特别涉及利用循环沉积-蚀刻方法用钼金属膜填充一个或多个间隙特征的方法。本公开内容一般还涉及包括用钼金属膜填充的一个或多个间隙特征的半导体器件结构。

背景技术

用于形成半导体器件结构的半导体制造方法(例如，晶体管、存储元件和集成电路)是广泛范围的，并且尤其可包括沉积方法、蚀刻方法、热退火方法、光刻方法和掺杂方法等。

通常利用的特定半导体制造方法是将金属膜沉积到间隙特征内，从而用金属膜填充间隙特征，该方法通常被称为“间隙填充”。半导体基材可包括在具有非平面表面的基材的多个间隙特征。间隙特征可包括基本上垂直的间隙特征，其设置在基材表面的突出部分或在基材表面中形成的凹槽之间。间隙特征还可包括基本上水平的间隙特征，其设置在界定水平间隙特征的两个相邻材料之间。随着半导体器件结构几何形状已减小，并且高纵横比特征在此类半导体器件结构如DRAM、闪速存储器和逻辑中已变得越来越普遍，用具有所需特性的金属填充多个间隙特征已变得越来越困难。

沉积方法例如高密度等离子体(HDP)、低于大气压的化学气相沉积(SACVD)和低压化学气相沉积(LPCVD)已用于间隙填充方法，但这些方法通常不能实现所需的间隙填充能力。

相应地，需要方法和相关的半导体器件结构用于填充具有改进特性的具有间隙填充金属的非平面基材上的间隙特征。

发明内容

提供该概述用于以简化的形式引入一系列概念。下文在本公开的实例实施例的详细描述中进一步详细描述这些概念。此概述并不意图识别所要求的主题的关键特征或基本特征，也并非意图用于限制所要求的主题的范围。

在一些实施例中，提供了用于填充基材表面上的间隙特征的方法。该方法可包括：将包含一个或多个间隙特征的基材提供到反应室内；通过循环沉积-蚀刻方法用钼金属膜部分填充一个或多个间隙特征，其中循环沉积-蚀刻方法的单元循环包括：通过执行第一循环沉积方法的至少一个单元循环，用钼金属膜部分填充一个或多个间隙特征；并且部分蚀刻钼金属膜。该方法还可包括：通过执行第二循环沉积方法的至少一个单元循环，用钼金属膜填充一个或多个间隙特征。

出于概述本发明和优于现有技术而实现的优势的目的，上文中描述了本发明的某些目标和优势。当然，应理解，未必所有此类目标或优势都可根据本发明的任一特定实施例实现。因此，举例来说，所属领域的技术人员将认识到，本发明可以按实现或优化如本文中所教示或建议的一种优势或一组优势，但不一定实现如本文中可能教示或建议的其它目的或优势的方式来实施或进行。