[发明专利]利用钨氧化还原的无缝钨填充

说明书

描述了用于以无缝钨填充物来填充基板特征的方法。所述方法包括沉积钨膜、将钨膜氧化成氧化钨柱、将氧化钨膜还原成无缝钨间隙填充物，且可选地在钨间隙填充物上沉积额外的钨。

技术领域

本公开的实施例总的来说涉及以无缝钨填充物来填充基板特征的方法。更具体而言，本公开的实施例涉及通过沉积氧化还原工艺来以无缝钨填充物填充基板特征的方法。

背景技术

间隙填充工艺为半导体制造的非常重要的阶段。间隙填充工艺用于以绝缘的或导电的材料填充高长宽比间隙(或特征)。例如，浅沟槽隔离、金属间介电层、钝化层、虚拟栅极等等。随着器件的几何形状缩小(例如，关键尺寸<20nm)以及热预算减少，空间的无缺陷填充变得越来越困难，因为有常规沉积工艺的限制。

大多数沉积方法在结构的顶部区域上比底部区域上沉积更多的材料。工艺通常形成蘑菇状膜轮廓。结果，特征的顶部部分某些时候过早捏缩，而在结构的下部部分内留下缝隙或空洞。此问题在小的特征中更加普遍。

用于间隙填充的钨的原子层沉积已证明为半导体工业中的关键技术。然而，间隙填充的缝隙为ALD钨沉积中的限制。因此，需要一种产生无缝钨填充的方法。

发明内容

本公开的一个或多个实施例涉及一种基板处理的方法，包括提供基板，所述基板具有第一材料的第一基板表面以及第二材料的第二基板表面。基板具有至少一个特征，所述至少一个特征具有侧壁以及底部。侧壁由第一基板表面形成，且底部由第二基板表面形成。在基板上形成钨膜。钨膜具有形成于特征内的缝隙以及形成于特征外部的第一基板表面上的覆盖物。平坦化基板表面以从第一基板表面移除覆盖物，使得钨膜的顶部与特征外部的第一基板表面大约共面。氧化钨膜以形成氧化钨柱，所述氧化钨柱从基板特征延伸而不具有缝隙。将氧化钨柱还原成钨。钨在特征内形成基本上无缝的钨间隙填充物。

本公开的另一实施例涉及一种基板处理的方法，包括提供基板，所述基板具有形成于基板表面中的至少一个特征。特征从基板表面延伸一距离，且具有侧壁以及底部。特征的侧壁以及基板表面由第一材料组成，且底部由不同于第一材料的第二材料组成。在基板上形成钨膜，使得在特征内在钨膜内存在空洞，以及钨覆盖物形成于基板表面上。平坦化基板以从基板表面移除钨覆盖物，使得钨膜的顶部与基板表面基本上共面。氧化钨膜以形成氧化钨的柱，所述柱从特征延伸而不具有缝隙。将氧化钨的柱还原成钨，以在至少一个特征内形成基本上无缝的钨间隙填充物。

本公开的其他实施例涉及一种基板处理的方法，包括提供基板，所述基板具有第一材料的第一基板表面以及第二材料的第二基板表面。第一材料由介电材料组成且第二材料由导电材料组成。基板具有至少一个特征，所述至少一个特征具有侧壁以及底部。侧壁由第一基板表面形成，且底部由第二基板表面形成。通过原子层沉积在基板上形成钨膜。钨膜具有在特征内形成的封闭的缝隙以及形成于特征外部的第一基板表面上的覆盖物。缝隙的顶部在特征的侧壁上方。平坦化基板表面以从第一基板表面移除覆盖物，使得钨膜的顶部与特征外部的第一基板表面大约共面，且缝隙的顶部被移除。通过热氧化工艺或等离子体氧化工艺来氧化钨膜，以形成氧化钨柱，所述氧化钨柱从特征延伸而不具有缝隙。通过热还原工艺或等离子体还原工艺而将氧化钨柱还原成钨。钨在特征内形成基本上无缝的钨间隙填充物，且钨间隙填充物的顶部在特征外部的第一基板表面下方小于或等于约在钨间隙填充物上沉积额外的钨，以通过在钨间隙填充物上沉积硅膜且将硅膜暴露至卤化钨以将硅膜转换成钨，来抬升钨间隙填充物的顶部至基本上与特征外部的第一基板表面共面。

附图说明

如上简要概述且于以下更详细讨论的本公开的实施例可通过参考本公开的实施例来理解，一些实施例在附图中描绘。然而，应注意到，附图仅示出本公开的典型实施例，且因此不应被认为为限制本公开的范围，因为本公开允许其他等效实施例。

附图显示根据本公开的一个或多个实施例的间隙填充工艺的剖面示意图。

具体实施方式