[发明专利]用于填充在衬底表面内形成的凹部的循环沉积方法和设备

说明书

提供一种用于填充一个或多个凹部的方法，其通过在反应室中提供衬底；在第一脉冲时间内，将第一反应物引入衬底以形成第一活性物质；在第二脉冲时间内，将第二反应物引入衬底；以及在第三脉冲时间内，将第三反应物引入衬底以形成第二活性物质。还公开一种用于填充凹部的设备，以及公开一种使用所述方法和/或设备形成的结构。

技术领域

本公开大体上涉及用于制造电子装置的方法和设备。更具体地说，本公开涉及用于在制造电子装置期间填充在衬底的表面内形成的一个或多个凹部的方法和设备，以及使用所述方法和/或设备形成的结构。

背景技术

在制造电子装置，如集成电路(IC)期间，可以在衬底的表面上形成凹部，如间隙、沟槽或翅片之间的区域。视特定应用而定，可以采用多种形式填充凹部。

典型凹部填充方法可能存在缺陷，包括在凹部中形成空隙。在凹部被完全填充之前，当填充材料在凹部的顶部附近形成收缩时，可能形成空隙。这类空隙可能损害IC上的装置的装置隔离以及IC的整体结构完整性。不幸的是，在凹部填充期间防止空隙形成可能对凹部的尺寸造成约束，其可能限制装置的装置充填密度。

可以通过减小凹部深度和/或使凹部侧壁呈锥形，使得凹部的顶部处的开口比凹部的底部处的开口更宽来减少空隙形成。减小凹部深度的代价可能是降低装置隔离的有效性，而较大的凹部顶部开口和锥形侧壁可能会占用额外的IC空间。当试图减小装置尺寸时，这类问题会变得越来越明显。因此，需要经改进的用于填充凹部的方法和设备。

发明内容

本公开的各种实施例涉及用于填充衬底表面上的凹部(如沟槽或翅片之间的区域)的方法。尽管下文更详细地讨论本公开的各种实施例解决现有方法的缺陷的方式，但总体上，本公开的各种实施例提供经改进的适用于使用所需材料(如介电材料)无缝填充高纵横比凹部的方法和设备。如下文更详细地阐述，相对于凹部的底部区域，例示性方法可以最初抑制材料在凹部的顶部区域处沉积，以促进凹部的无缝填充。此外，本公开的实例允许材料的低温沉积，其可以减少下伏和/或周围材料的氧化。此外，可以在无需沉积材料的处理后退火的情况下在凹部内形成高质量沉积材料，而在其它方法中通常需要进行处理后退火以改进凹部填充材料的质量。

根据本公开的至少一个实施例，用于填充在衬底表面内形成的凹部的方法包括以下步骤：在反应室中提供衬底；在第一脉冲时间内，在第一压力下将第一反应物引入衬底以形成第一活性物质，其中所述第一活性物质修改凹部表面的第一部分(例如顶部)；在第二脉冲时间内，将第二反应物引入衬底，其中第二反应物与凹部表面的第二部分(例如底部)反应以在第二部分上形成以化学方式吸附的材料；以及在第三脉冲时间内，在第二压力下将第三反应物引入衬底以形成第二活性物质，其中第二活性物质与以化学方式吸附的材料反应以形成沉积材料。根据例示性方面，第一脉冲时间大于第三脉冲时间。根据其它方面，第二压力大于第一压力。根据其它实例，可以在引入第一反应物的步骤期间形成各向异性等离子体。并且，根据其它实例，可以在引入第三反应物的步骤期间形成各向同性等离子体。根据其它实例，衬底温度(或衬底支撑件温度)可以相对较低(例如低于450℃、在约75℃与约450℃之间或在约250℃与约350℃之间)以减少衬底和/或凹部表面的任何氧化。