[发明专利]用于填充间隙的方法以及相关系统和器件

说明书

公开了用于填充包含在衬底中的间隙特征的方法和相关系统。该方法包括将包括一个或多个间隙特征的衬底提供到反应室中的步骤。一个或多个间隙特征包括包含近侧表面的近侧部分和包含远侧表面的远侧部分。该方法还包括对衬底进行等离子体处理的步骤。因此，近侧表面被抑制，而远侧表面基本不受影响。然后，该方法包括在远侧表面上选择性地沉积含金属和含氮材料的步骤。

技术领域

本公开总体涉及适于形成电子器件的方法和系统。更具体地，本公开涉及可用于在间隙、沟槽等中沉积材料的方法和系统。

背景技术

半导体器件的尺寸缩小已经导致集成电路的速度和密度显著提高。然而，随着大规模集成器件的布线间距的小型化，由于现有沉积过程的限制，高纵横比间隙或沟槽(例如纵横比为3或更高的沟槽)的无空隙填充变得越来越困难。因此，需要有效填充高纵横比特征的过程，例如在逻辑和/或存储器件的情况下，在填充半导体衬底上的间隙比如沟槽。特别需要用导电材料比如过渡金属氮化物有效填充高纵横比特征的过程，所述导电材料足以承受后续化学机械抛光(CMP)步骤和蚀刻过程。

本部分中阐述的任何讨论(包括对问题和解决方案的讨论)已被包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景。这种讨论不应被视为承认任何或所有信息在本发明被做出时是已知的或者以其他方式构成现有技术。

发明内容

本公开的各种实施例涉及间隙填充方法、使用这种方法形成的结构和器件以及用于执行该方法和/或用于形成该结构和/或器件的设备。下面更详细地讨论本公开的各种实施例解决现有方法和系统的缺点的方式。

本文描述了一种用于填充间隙特征的方法。该方法以给定顺序包括：将衬底定位在反应室中的衬底支撑件上的步骤；对衬底进行等离子体处理的步骤；以及在远侧表面上选择性地沉积金属氮化物的步骤。衬底包括衬底表面。衬底表面包括一个或多个间隙特征。一个或多个间隙特征包括包含近侧表面的近侧部分和包含远侧表面的远侧部分。等离子体处理导致相对于远侧表面选择性地抑制近侧表面。

在一些实施例中，执行多个超循环。超级循环包括对衬底进行等离子体处理的步骤和在远侧表面上选择性地沉积金属氮化物的步骤。

在一些实施例中，等离子体预处理包括将衬底暴露于氮等离子体。

在一些实施例中，在远侧表面上选择性地沉积金属氮化物的步骤包括循环过程。循环过程包括多个子循环。子循环以给定顺序包括：将衬底暴露于金属前体的步骤；以及将衬底暴露于氮反应物的步骤。将衬底暴露于金属前体的步骤导致在远侧表面上形成化学吸附的金属前体。将衬底暴露于氮反应物的步骤导致氮反应物与化学吸附的金属前体反应。因此，金属氮化物形成在远侧表面上。

在一些实施例中，将衬底暴露于金属前体的步骤和将衬底暴露于氮反应物的步骤由子循环内吹扫分开。

在一些实施例中，后续子循环由子循环间吹扫分开。

在一些实施例中，金属包括过渡金属。

在一些实施例中，过渡金属包括钛。

在一些实施例中，金属前体包括一种或多种烷基胺配体。

在一些实施例中，金属前体具有通式M(NR₂)_n，其中，M是金属，R是直链或支链C1至C4烷基，并且n是至少2到至多5的整数。

在一些实施例中，R是甲基。

在一些实施例中，n是4。

在一些实施例中，金属前体包括金属卤化物。

在一些实施例中，金属卤化物包括氯化物。

在一些实施例中，金属卤化物包括TiCl₄。

在一些实施例中，氮反应物包括NH₃。