TW201825706A - 間隙特徵部中原子層沉積輪廓調整用添加物 - Google Patents

間隙特徵部中原子層沉積輪廓調整用添加物 Download PDF

Info

Publication number
TW201825706A
TW201825706A TW106127211A TW106127211A TW201825706A TW 201825706 A TW201825706 A TW 201825706A TW 106127211 A TW106127211 A TW 106127211A TW 106127211 A TW106127211 A TW 106127211A TW 201825706 A TW201825706 A TW 201825706A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
reactant
additive
substrate
ald
partial pressure
Prior art date
Application number
TW106127211A
Other languages
English (en)
Inventor
克林帕 派崔克 凡
Original Assignee
美商蘭姆研究公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商蘭姆研究公司 filed Critical 美商蘭姆研究公司
Publication of TW201825706A publication Critical patent/TW201825706A/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • H01L21/205—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/401—Oxides containing silicon
    • C23C16/402—Silicon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45534—Use of auxiliary reactants other than used for contributing to the composition of the main film, e.g. catalysts, activators or scavengers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02115—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material being carbon, e.g. alpha-C, diamond or hydrogen doped carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76837—Filling up the space between adjacent conductive structures; Gap-filling properties of dielectrics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

提供用以在基板上執行原子層沉積(ALD)的方法，包括：使基板同時暴露至第一反應物與添加物，第一反應物與添加物係配置成吸附在基板的暴露表面上，添加物的分壓受配置使得隨著間隙特徵部中的深度增加、基板之間隙特徵部中添加物的吸附減少；在使基板暴露至第一反應物與添加物之後，使基板暴露至第二反應物，第二反應物係配置成與吸附的第一反應物反應以形成薄膜產物，第二反應物係配置成與吸附的添加物反應以從基板表面移除吸附的添加物。

Description

間隙特徵部中原子層沉積輪廓調整用添加物
本實施例關於沉積薄膜的方法，且更具體地，關於薄膜的原子層沉積(ALD)與化學氣相沉積(CVD)。
隨著特徵部尺寸縮減，在高深寬比特徵部中達到保形沉積變得更具挑戰性。例如，在少於25奈米寬與深寬比在30:1的範圍內之間隙特徵部(例如溝槽或孔)中難以達到良好的階梯覆蓋率。由於所需膜之個別的單層可藉由原子層沉積(ALD)來沉積直到所需膜厚度達成，ALD為表面上非常適合提供保形覆蓋的技術。然而，用於間隙填充的ALD困擾於難以在受限時間量中達到反應物氣體進入高深寬比特徵部中的適當擴散的事實。因為ALD製程可重複數百次以達成所需膜厚度，所以需要額外時間以藉由ALD達成保形覆蓋率的影響可能放大至很大程度並損害產量。
吾人將察知，進入間隙特徵部中的不適當擴散造成隨著深度增加、沿著特徵部側壁之覆蓋率減少的沉積輪廓。隨著重複的沉積操作，此可能導致「夾止」，其中當特徵部的最上部分先於剩下的特徵部完全地水平填充之時形成空隙。
然而，即使藉由ALD之保形沉積達成，典型地在溝槽或孔之中央仍留有接縫，其可能由於在後續製程步驟期間相較於沉積膜的其他部分展現不同特性而造成問題。
用以解決該等議題的一方法為在ALD製程之第一與第二用劑步驟之間沉積抑制劑。採取此策略的範例包括標題為「Inhibitor Plasma Mediated Atomic Layer Deposition for Seamless Feature Fill」之2015年2月25日申請之美國專利申請案第14/630,852號與標題為「Selective Inhibition in Atomic Layer Deposition of Silicon-Containing Films」之2014年11月24日申請之美國專利申請案第14/552,011號，係併入該等申請案的揭露內容以供參考。然而，這些方法對於每一ALD循環需要額外的步驟。由於ALD循環可重複數百次以達成所需厚度，即使完成循環的時間短暫增加也受到放大且可能對產量有極其負面的影響。此外，該等製程可能需要電漿，電漿可能損壞或化學地改變其上發生沉積的層。
揭露內容的實施例係呈現於此上下文中。
本揭露內容的實施例提供方法、設備與系統以達成在高深寬比間隙特徵部中階梯覆蓋率的調變與控制。
提供在基板上執行原子層沉積(ALD)的方法，包括：使基板同時暴露至第一反應物與添加物，第一反應物與添加物係配置成吸附在基板的暴露表面上，添加物的分壓係配置使得隨著基板之間隙特徵部中的深度增加，間隙特徵部中添加物的吸附減少；在使暴露基板至第一反應物與添加物之後，使基板暴露至第二反應物，第二反應物係配置成與吸附的第一反應物反應以形成薄膜產物，第二反應物係配置成與吸附的添加物反應以從基板表面移除吸附的添加物。
在一些實施例中，添加物係配置成與第一反應物競爭在基板暴露表面上的可吸附位置，第一反應物與添加物係配置成吸附作為自限制單層，其中添加物的吸附防止在基板表面上添加物吸附之位置之薄膜產物的形成。
在一些實施例中，添加物的分壓明顯地少於第一反應物的分壓。
在一些實施例中，添加物的分壓係配置成防止添加物對間隙特徵部底部的擴散；其中第一反應物的分壓係配置成使第一反應物對間隙特徵部底部的擴散得以進行。
在一些實施例中，製程腔室的溫度係受控制以提供第一反應物與添加物的分壓。
在一些實施例中，該方法更包括：將使基板同時暴露至第一反應物與添加物及使基板暴露至第二反應物的操作重複預定義循環數，以沉積複數層薄膜產物，其中隨著間隙特徵部中的深度增加，沿著間隙特徵部側壁之薄膜產物的沉積量增加。
在一些實施例中，使基板暴露至第一反應物與添加物包括脈衝第一反應物與添加物至載體氣體流中，載體氣體流係流至基板設置於其中的製程腔室內；其中使基板暴露至第二反應物包括脈衝第二反應物至載體氣體流中。
在一些實施例中，在使基板同時暴露至第一反應物與添加物之後，執行第一沖洗操作以從製程腔室移除未反應量的第一反應物與添加物；其中在使基板暴露至第二反應物之後，執行第二沖洗操作以從製程腔室移除未反應量的第二反應物、與已從基板表面移除之量的沉積之添加物。
在一些實施例中，執行第一沖洗操作包括持續通過製程腔室之載體氣體流的流動並抽空製程腔室，以從製程腔室移除未反應量的第一反應物與添加物；其中執行第二沖洗操作包括持續通過製程腔室之載體氣體流的流動並抽空製程腔室，以從製程腔室移除未反應量的第二反應物、與已從基板表面移除之量的沉積之添加物。
在一些實施例中，薄膜產物為矽的氧化物；其中第一反應物為含矽前驅物。
在一些實施例中，第一反應物為二異丙基氨基矽烷(DIPAS)、二(二乙胺)矽烷(BDEAS)或二(第三丁胺)矽烷(BTBAS)。
在一些實施例中，添加物為醇類。
在一些實施例中，添加物為有機胺類。
揭露內容的實施例提供用於薄膜沉積的方法、設備與系統。吾人應察知，本實施例可以許多方式實施，例如製程、設備、系統、裝置或方法。若干實施例係描述於下。
一般的原子層沉積製程由與基板表面反應之氣態化學反應物的序列式交替脈衝所構成。各反應物的個別氣體-表面反應稱為半反應。在第一半反應期間，第一反應物係脈衝至腔室內達指定時間量，以容許第一反應物透過在基板表面上沉積單一單層的自限制製程與基板表面完全地反應。隨後，腔室係利用惰性載體氣體沖洗(典型地為N2 或Ar)以移除任何未反應的第一反應物或反應副產物。而後接續第二反應物的脈衝，其與先前沉積的第一反應物起反應，在基板表面產生一層所需的材料。隨後的第二沖洗係執行以移除任何未使用的第二反應物及/或反應副產物。然後循環此製程直到達成所需的薄膜厚度。
廣泛地講，本揭露內容的實施例提供用於調變間隙特徵部(例如溝槽或孔)之原子層沉積(ALD)階梯覆蓋率的方法與系統，從而在高深寬比特徵部中也能達到保形沉積。根據不同實施例，在ALD製程的第一用劑步驟期間，添加物係與第一反應物結合提供。添加物配置成與第一反應物競爭相同的吸附位置，且在分壓下提供以吸附至間隙特徵部的側壁上，其具有隨著深度增加而降低的覆蓋率。
在側壁上的所吸附之添加物防止第一反應物吸附在相同位置上，並因而在此位置上有效地阻擋所需材料的沉積。所吸附之添加物配置成在第二用劑步驟期間內、暴露於第二反應物時脫附。因為添加物的吸附(及其阻擋薄膜材料沉積的結果性影響)與較淺深度處的覆蓋率增加及較深深度處的覆蓋率減少一起發生，此使所需材料能夠以相反的方式沉積，使得所需材料的覆蓋率隨著在間隙特徵部中的深度增加而增加。
圖1根據揭露內容的實施例說明執行ALD製程的方法。在方法操作100，將基板設置於其中執行沉積之製程腔室。在方法操作102，執行第一用劑步驟，其中使基板同時暴露至第一反應物與添加物。添加物與第一反應物競爭在基板表面上的吸附位置，且在分壓下分別提供添加物與第一反應物，其提供隨著深度增加而覆蓋率減少之沿著間隙特徵部側壁之添加物的吸附、及隨著深度增加而覆蓋率增加之沿著側壁之第一反應物的吸附。
在方法操作104，執行沖洗操作，從製程腔室移除未反應物種。在一些實施例中，沖洗操作係藉由使惰性氣體流至製程腔室內來執行。
在方法操作106，執行第二用劑步驟，其中將基板暴露至第二反應物。第二反應物與第一反應物起反應以形成所需的薄膜產物。第二反應物與添加物起反應以從基板表面移除添加物。
在方法操作108，執行另一沖洗操作。吾人將察知，方法操作102、104、106與108一起定義使用添加物的一完整ALD循環。
在方法操作110，判定是否已達成所需厚度，而如果為否，則重複操作102、104、106與108。以此方式，執行一系列的ALD循環(包括在第一用劑步驟中的添加物)直到達成所需厚度。在一些實施例中，薄膜的沉積在達到所需厚度時完成。
在一些實施例中，上述使用添加物的ALD製程係可針對在間隙特徵部中深度增加情況下提供增加之薄膜沉積的沉積輪廓而加以調整。結果為提供間隙特徵部之由下而上填充的間隙填充製程。隨著間隙特徵部由下而上填充，剩餘待填充的深度可最終減少至一閾值深度，在該深度下不再需要包括添加物以達成合適的間隙填充。因此，根據一些實施例，此閾值深度可對應至經由上述使用添加物的一系列ALD循環已經達成之所需厚度。
因而，當在方法操作110判定所需厚度達成時，接著在方法操作112，方法可選擇性地轉換至不包括添加物之ALD程序，其中第一用劑步驟包括第一反應物氣體但不包括添加物。在方法操作114，執行沖洗操作。在方法操作116，執行第二用劑步驟，將基板暴露至第二反應物。在方法操作118，執行另一沖洗操作。
在方法操作120，判定是否已達成所需厚度，而如果為否，則重複操作112、114、116與118直到達成所需厚度。吾人將察知，操作112、114、116與118定義不包括添加物之完整的ALD循環。在此情況中的所需厚度可為總沉積膜(包括藉由使用添加物之ALD所沉積的部分)的厚度，或僅為藉由不使用添加物之ALD所沉積之部分的厚度。如果已達成所需厚度，接著在操作122，方法停止。
吾人將察知，可實施以上方法之變異以將沉積輪廓調整至所需狀態，並在間隙特徵部藉由接連ALD循環填充時隨著時間實行沉積輪廓中的改變。例如，在上述的方法中已描述兩系列的ALD沉積循環—使用添加物之第一系列的ALD循環與無添加物之第二系列的ALD循環。然而，在其他實施例中可有一或更多額外之系列的ALD循環，其中施加相對於第一反應物種量不同的添加物量。在一些實施例中，有複數系列的ALD循環，其在第一用劑步驟期間相對於第一反應物，具有採用接連減量(減少分壓)添加物之接連系列的ALD循環。換言之，當ALD循環隨著時間進展，包括於第一用劑步驟期間之添加物的分壓步進式減少。第一反應物的分壓可維持不變，或增加以補償添加物之分壓改變。在不同的實施例中，惰性載體氣體的分壓亦可維持不變，或增加以補償添加物之分壓改變。
在一些實施例中，在整個一系列的ALD循環期間，添加物的分壓隨著各接連ALD循環而逐步減少。在一些實施例中，如此系列可實行間隙特徵部的完整間隙填充。在一些實施例中，如此系列可與在在添加物的分壓上減少的方面(如果有的話)不同之其他系列的ALD循環結合。例如，其他系列可在整個期間使添加物的分壓維持在等壓，或僅僅不包括添加物(零之恆定分壓)。或者其他系列可隨著各接連ALD循環減少分壓，但在不同的速率下或在添加物分壓之減少上具有不同進展。吾人應察知，當添加物的分壓變化時，第一反應物及/或載體氣體的分壓亦可變化，且在一些實施例中，當添加物的分壓在不同ALD循環中變化時，使第一反應物及/或載體氣體的分壓之一或兩者變化以提供恆定的總壓力。
吾人將察知，可對添加物的分壓與隨著時間之分壓的改變加以調整以提供所需的沉積輪廓。在一些實施例中，添加物的分壓係隨著時間設定及/或調整以在間隙特徵部中達成實質上均勻的階梯覆蓋率，使得沿著間隙特徵部底部與側壁的沉積率為實質上相似或者相同。例如，當沉積操作的目標為沉積一材料的保形層而不完全地填充間隙特徵部時，此可為合乎需求的。在一些實施例中，設定及/或調整添加物的分壓以使沉積率能隨著間隙特徵部的深度增加而增加。由於間隙特徵部將由下而上填充，防止空隙(夾止)產生與減少或消除產生接縫的可能性，因此這對於填充間隙特徵部之目的可為有利的。
圖2為根據揭露內容的實施例之間隙特徵部200的橫剖面圖。如所示，間隙特徵部200可為基板201中之溝槽或孔。間隙特徵部200具有對於側壁202與底部204之高深寬比(例如，在一些實施例中大約10:1或更大，在一些實施例中大約20:1或更大，在一些實施例中大約30:1或更大等等)。
第一反應物分子206與添加物分子208係概念地顯示。第一反應物與添加物在ALD製程的第一用劑步驟期間提供。如所述，第一反應物與添加物的分壓受控制以提供隨著在間隙特徵部200中的深度增加而減量之添加物的吸附，且伴隨地，隨著在間隙特徵部200中的深度增加而增量之第一反應物的吸附。第一反應物與添加物的分壓受控制以限制添加物208至間隙特徵部200底部的擴散。在實務中，這可能需要在低分壓下之添加物的供給以限制添加物擴散至底部，及在高分壓下之第一反應物的供給以容許第一反應物容易擴散至間隙特徵部200底部。
這產生沿著間隙特徵部200深度之不同生長率。在說明的實施例中，向間隙特徵部200底部達成高生長率且向間隙特徵部200頂部達成低生長率。此係因為添加物以朝間隙特徵部200頂部之較高密度及朝間隙特徵部200底部之較低密度吸附的作用。吸附的添加物防止在相同位置上第一反應物的吸附，且從而防止在該等位置上的薄膜材料的形成。在ALD循環的第一用劑步驟期間，由於添加物競爭、且吸附至與第一反應物相同的吸附位置，所以添加物表現的方式類似於第一反應物。類似於第一反應物，添加物以自限制方式吸附以在基板表面上形成單層。此外，添加物與第一反應物的組合以自限制方式吸附，以在具有可吸附位置之基板暴露表面上形成吸附分子的單層。因而，添加物不吸附在第一反應物上，第一反應物也不吸附在添加物上。在第一用劑步驟期間添加物因而以類似於第一反應物的方式表現。然而，在第二用劑步驟期間，將吸附的添加物分子從其吸附位置移除，但使吸附的第一反應物分子轉化成所需的最終沉積產物。
圖3為根據揭露內容之實施例說明在使用添加物之重複ALD循環之後間隙特徵部的橫剖面圖。在說明的實施例中，添加物與第一反應物的分壓已調整成在間隙特徵部較深的部分提供更快的沉積。
因而如所示，在若干ALD循環後之沉積輪廓，隨著間隙特徵部200的深度增加，所需薄膜302的沉積增加(例如隨著深度增加而增加的沉積厚度)。沿著側壁202，沉積厚度隨著深度增加而增加，伴隨間隙特徵部200的底層/底部的完全填充。
圖4根據揭露內容的實施例，為說明在ALD操作之執行期間進入製程腔室內之氣體之氣流/脈衝的時間序列圖。不同的曲線指出給定氣體的氣流何時開啟或關閉以定義ALD沉積製程的不同相位。在說明的實施例中，顯示具有添加物之完整的ALD沉積循環，其後為無添加物之完整的ALD沉積循環。具有添加物之ALD沉積循環包括相位400、402、404與406。在相位400中，定義第一用劑步驟，用於該步驟之載體氣體、第一反應物與添加物的氣流同時開啟。在相位402期間定義沖洗步驟，其中關閉第一反應物與添加物之氣流，容許腔室藉由載體氣體的持續氣流沖洗。在相位404期間定義第二用劑步驟，其中開啟第二反應物的氣流。在相位406期間定義另一沖洗步驟，其中關閉第二反應物的氣流，再次容許載體氣體的持續氣流沖洗腔室。
由相位400、402、404與406定義之沉積循環(具有添加物)可重複預定次數以達成所需沉積厚度。例如，在一些實施例中，使具有添加物的沉積循環重複直到當從間隙特徵部之底部量測時，間隙特徵部受到大約50%至80%的填充；在一些實施例中，使具有添加物的沉積循環重複直到間隙特徵部受到大約70%至80%的填充；在一些實施例中，使具有添加物的沉積循環係重複直到間隙特徵部受到大約75%的填充。吾人將察知，例如第一反應物與添加物之分壓的參數可調整以提供所需的沉積輪廓。
亦繼續參照至圖4而顯示無添加物之ALD沉積循環，其包括相位408、410、412與414。在相位408中，定義第一用劑步驟，用於該步驟之載體氣體與第一反應物的氣流同時開啟。在相位410期間定義沖洗步驟，其中關閉第一反應物的氣流，容許腔室藉由載體氣體的持續氣流沖洗。在相位412期間定義第二用劑步驟，其中開啟第二反應物的氣流。在相位414期間定義另一沖洗步驟，其中關閉第二反應物的氣流，再次容許載體氣體的持續氣流沖洗腔室。
由相位408、410、412與414定義之沉積循環(無添加物) 可重複預定次數以達成所需沉積厚度。在一些實施例中，使無添加物之沉積循環重複(至少)直到完全填充間隙特徵部。
當採取具有添加物的ALD循環時，吾人將察知例如氣體的分壓之不同的參數係可加以控制以在間隙特徵部中提供所需的沉積輪廓。廣泛地講，預期在ALD製程之第一用劑步驟期間，添加物的分壓相對於第一反應物的分壓將較低。添加物的分壓可受控制以限制其擴散至間隙特徵部底部之。在一些實施例中，添加物的分壓係受控制使得其非完全地擴散至間隙特徵部底部。但第一反應物的分壓可受控制以容許其以比添加物明顯較大之濃度擴散至間隙特徵部底部。
隨著間隙特徵部藉由接連ALD循環填充，間隙特徵部的總深度減少。在一些實施例中，隨著深度減少所以添加物的分壓亦減少。在一些實施例中，當深度減少至預定義水平或在預定義數目之ALD循環(使用添加物)後，添加物不再包括於隨後ALD循環的第一用劑步驟中。
吾人將察知，可將執行具有在ALD循環之第一用劑步驟期間與第一反應物競爭吸附位置之添加物之ALD地在此描述的方法用於任何材料的沉積，且可調整以達成在高深寬比間隙特徵部中如此材料之間隙填充沉積，其避免空隙及/或接縫的形成。在以下敘述中，可根據在此描述之方法沉積之可能的材料的範例係藉由示例而非限制的方式提供。
可藉由ALD沉積之材料的範例包括不同元素的材料(例如C、Al、Si、Ti、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Ta、W、Os、Ir、Pt)、氧化物(例如任何下列者的氧化物：Li、Be、B、Mg、Al、Si、P、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Sr、Y、Zr、Nb、Ru、Rh、Pd、In、Sn、Sb、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、W、Ir、Pt、Pb、Bi)、氮化物(例如任何下列者的氮化物：B、Al、Si、Ti、Cu、Ga、Zr、Nb、Mo、In、Hf、Ta、W)、硫化物(例如任何下列者的硫化物：Ca、Ti、Mn、Cu、Zn、Sr、Y、Cd、In、Sn、Sb、Ba、La、W)、碳化物、鹵化物等等。
吾人將察知，在此描述的實施例係可結合此處已描述之添加物使用如所屬領域中已知的ALD的可用反應物來應用，以提供對間隙特徵部中沉積的控制。對於給定的ALD製程，在第一用劑步驟期間添加物應與第一反應物競爭可用的吸附位置。經常利用於ALD且可應用於本實施例之反應物的不同範例包括例如元素的與金屬的鹵化物類之無機反應物、與例如烴基、環戊二烯基、烷氧化物、β二酮、醯胺、矽基與脒基的金屬有機化合物。這些在ALD序列環境內經常用作為第一反應物或前驅物。不同的第二反應物(或共反應物)可包括在第二用劑步驟期間脈衝之O2 、N2 、NH3 等等。
在一些實施例中，第一ALD半反應中的第一反應物為用於所需膜材料的分子前驅物，且第二ALD半反應中的第二反應物係配置成將吸附的前驅物轉化成為所需的膜材料。在一些實施例中，第二反應物可為電漿。在一些實施例中，第二反應物係配置成將吸附的前驅物轉化成為氧化物(例如使用O3 、H2 O、O2 電漿等等)。在一些實施例中，第二反應物係配置成將前驅物轉化成為氮化物(例如使用N2 電漿、NH3 電漿等等)。
受關注的一沉積材料為二氧化矽(SiO2 )。高品質矽氧化物(例如SiO2 )的沉積有助於不同的應用，例如淺溝槽絕緣體(STI)、前金屬介電質、3D NAND、深溝槽等等之形成。ALD SiO2 前驅物的範例包括二異丙基氨基矽烷(DIPAS)、二(二乙胺)矽烷(BDEAS)、二(第三丁胺)矽烷(BTBAS)、SiH2 DMA2 等等。
與以上SiO2 前驅物競爭的添加物可在ALD製程之第一用劑步驟期間伴隨SiO2 前驅物用劑。添加物配置成阻擋表面–OH基，從而阻止競爭之SiO2 前驅物的吸附。
在一些實施例中，添加物可為例如丁醇、正丙醇、異丙醇等等的醇類。醇類將以Si—O—有機配位基鍵取代Si—OH鍵，其藉由與暴露的—OH鍵反應(形成矽酸酯)來阻止SiO2 前驅物在表面上的吸附。
在一些實施例中，添加物可為結構上類似於前驅物材料上之一或更多配位基的分子。類似前驅物配位基之添加物的範例包括例如二甲胺與甲胺、氨等等的有機胺類。
在一些具體的實施例中，在ALD製程的第一用劑步驟期間，DIPAS或BDEAS係作為SiO2 前驅物而與作為添加物的二甲胺、正丙醇或異丙醇結合使用。在一些實施例中，DIPAS或BDEAS的分壓在大約0.1至25Torr的範圍內，而添加物的分壓在大約0.001至15Torr的範圍內。
矽氧化物沉積的前述範例係僅藉由示例而非限制的方式提供，因為在使用展現適當性質以對沉積輪廓進行控制之合適添加物的情況下，本實施例的原理可應用至任何ALD反應物。添加物與第一反應物的分壓可加以配置以控制沉積輪廓。此外，由於不同分子的分壓受到溫度不同地影響，所以在第一用劑步驟期間亦可控制溫度以提供所需之添加物與第一反應物的分壓。
在此描述的實施例提供將醇類或其他有機分子作為ALD膜生長抑制劑的用途。特別地，在第一用劑步驟期間添加物與第一反應物前驅物混合，因此不需要分離的步驟。前驅物與添加物兩者的分壓可受調變以限制添加物對間隙底部(低分壓)的擴散，同時將前驅物配置成具有高分壓以更容易地擴散至間隙底部。此分壓上的差異導致沿著間隙特徵部深度之不同的生長率，其可達成在底部的較快生長率及在頂部的較慢生長率。不同於先前技術方法，不需要電漿的協助，而消除底層的潛在損壞。此外，此方法可延伸至較高溫度(＞350℃)而沒有與底層之化學反應的風險。
儘管不同的實施例已藉由具體參照至ALD膜來描述，吾人將察知在其他實施例中，本揭露內容的原理亦可應用於化學氣相沉積(CVD)製程。更具體地，在CVD製程中，阻擋吸附位置的競爭性添加物可包括於化學氣相前驅物中。添加物的分壓可受控制以達成其對間隙特徵部底部之擴散程度的控制，且從而達成CVD製程的沉積輪廓的調整。例如，沉積輪廓可以此方式控制，以隨著在間隙特徵部中的深度增加進行所需材料之沉積率的增加。
圖5說明基板處理系統500，其可用以在基板501上執行ALD或CVD製程。圖5之系統包括具有下腔室部分502b與上腔室部分502a的腔室502。中央柱係配置成支撐基座540，其在一實施例中為受供電電極。控制模組510係配置成藉由執行製程輸入與控制部508操作基板處理系統500。製程輸入與控制部508可包括諸如用於基板501上的ALD膜沉積的製程配方，例如功率位準、時序參數、搬運梭速率、RF功率位準、接地設置、製程氣體、流率、基板501的機械運動等等。
中央柱亦顯示為包括由升降銷控制部522控制的升降銷520。升降銷520係使用以自基座540抬高基板501以容許末端執行器揀取基板、及在基板501由末端執行器置放後降低基板501。基板處理系統500更包括連接至例如來自設施之氣體化學供給之製程氣體部514的氣體供給歧管512。取決於待執行的處理，控制模組510經由氣體供給歧管512控制製程氣體部514的輸送(例如藉由開啟或關閉一或更多閥)。所選氣體接著流至噴淋頭550內且分散在定義於噴淋頭550朝向基板501之面與置於基座540上之基板501之間的空間體積中。在ALD製程中，氣體可為針對吸附或與吸附的反應物反應而選擇的反應物。
進一步地，氣體可預先混合或不混合。適當的閥調與質量流量控制機制可用以在製程的沉積與電漿處理相位期間確保輸送正確氣體。製程氣體經由出口疏散。真空泵浦(例如一或二階段機械乾式泵浦及/或渦輪分子泵浦)藉由例如節流閥或鐘擺閥的閉迴路控制流量限制裝置抽出製程氣體並維持反應器內的合適低壓。
亦顯示環繞基座540之外部區域的載體環553。載體環553配置成坐落於從在基座540中央之基板支撐區域逐步降低的載體環支撐區域上。載體環包括其圓盤結構的外邊緣側(例如外徑)與最接近基板501坐落處之其圓盤結構的基板邊緣側(例如內徑)。載體環的基板邊緣側包括複數接觸支撐結構，其配置成在載體環553由叉桿580升降時升降基板501。載體環553因此隨著基板501升降且可旋轉至例如在多站系統中的另一站。在其他實施例中，腔室為單一站腔室。在更其他的實施例中，腔室為包括搬運梭與邊緣環之空間ALD(spatial ALD)腔室的部分。取決於實施例，邊緣環亦可稱為聚焦環。
在一些實施例中，腔室配置成使電漿輔助ALD(PEALD)得以進行。在一些實施例中，噴淋頭550經由匹配網路506電性耦合至電源供應部504(例如RF功率源)，且基座540接地，或反之亦然。電源供應部504可自具有二或更多可選擇且互斥之振盪器的單一產生器定義。電源供應部504由控制模組510控制。RF功率係供給至腔室的電極使得用於沉積的電漿可產生。在空間ALD腔室的情況下，RF功率源耦合至搬運梭，其在製程區域之間移動基板以完成一或更多膜沉積步驟。
圖6顯示用於控制上述系統的控制模組600。例如，控制模組600可包括處理器、記憶體與一或更多介面。控制模組600係可用以部分地基於感測值控制在系統中的裝置。僅舉例而言，控制模組600可基於感測值與其他控制參數控制一或更多的閥602、過濾器加熱器604、泵浦606與其他裝置608。僅舉例而言，控制模組600從壓力計610、流量計612、溫度感測器614及/或其他感測器616接收感測值。控制模組600係亦可用以在前驅物輸送與膜沉積的期間控制製程條件。控制模組600將典型地包括一或更多記憶體裝置與一或更多處理器。
控制模組600可控制前驅物輸送系統與沉積設備。控制模組600執行包括用於控制下列者之指令集的電腦程式：製程時序、輸送系統溫度、橫跨過濾器的壓力差、閥位置、氣體混合物、腔室壓力、腔室溫度、基板溫度、RF功率位準、基板卡盤或基座位置與其他特定製程的參數。控制模組600亦可監控壓力差與自動地將蒸氣前驅物輸送從一或更多路徑切換至一或更多其他路徑。其他儲存在與控制模組600相關之記憶體裝置中的電腦程式可用於一些實施例中。
典型地將有與控制模組600相關的使用者介面。使用者介面可包括顯示器618(例如設備及/或製程條件的顯示螢幕及/或圖形軟體顯示器)與例如指向裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風等等的使用者輸入裝置620。
用於在製程序列中控制前驅物輸送、沉積與其他製程的電腦程式可由任何習知的電腦可讀取程式語言編寫，例如：組合語言、C、C++、Pascal、Fortran或其他者。編譯的目的程式碼或腳本係由處理器執行以完成在程式中識別的任務。
舉例而言，控制模組參數相關於例如下列者的製程條件：過濾器壓力差、製程氣體組成與流率、溫度、壓力、例如RF功率位準與RF頻率的電漿條件、冷卻氣體壓力與腔室壁溫度。
系統軟體可由許多不同方式設計或配置。例如，不同的腔室元件子程式或控制物件係可編寫成控制執行創新之沉積製程所必需之腔室元件的操作。用於此目的之程式的範例或程式的片段包括基板定位碼、製程氣體控制碼、壓力控制碼、加熱器控制碼與電漿控制碼。
基板定位程式可包括用於控制腔室元件的程式碼，該腔室元件係用以裝載基板至基座或卡盤上及控制基板與腔室其他部分(例如氣體入口及/或靶材)之間的間距。製程氣體控制程式可包括用於控制氣體組成與流率的程式碼、與可選之用於使氣體在沉積前流入腔室內以穩定腔室內壓力的程式碼。過濾器監控程式包括比較所量測之(複數)差值與預定(複數)值的程式碼及/或切換路徑的程式碼。壓力控制程式可包括藉由調節例如腔室之排氣系統中的節流閥控制腔室中壓力的程式碼。加熱器控制程式可包括用於控制至加熱單元之電流的程式碼，該加熱單元用於加熱前驅物輸送系統中的元件、基板及/或系統的其他部分。或者，加熱器控制程式可控制對於基板卡盤之傳熱氣體(例如氦)的輸送。
可在沉積期間受到監控之感測器的範例包括但不限於質量流量控制模組、例如壓力計610的壓力感測器與位在輸送系統中、基座中或卡盤中的熱電偶(例如溫度感測器614)。適當地程式化之回饋和控制演算法可與來自該等感測器的數據一起使用以維持所需的製程條件。前述者描述在單一或複數腔室半導體處理工具中揭露內容之實施例的實施。
在一些實施例中，控制器為系統的一部分，該系統可為以上描述範例的一部分。如此之系統可包含半導體處理設備，該半導體處理設備包含(複數)處理工具、(複數)腔室、(複數)處理用平台、及/或特定的處理元件(基板基座、氣體流動系統等)。該等系統可與電子設備整合，以在半導體晶圓或基板的處理之前、期間、以及之後，控制該等系統的運作。電子設備可稱為「控制器」，其可控制系統或複數系統的諸多元件或子部件。取決於處理需求及/或系統類型，控制器可程式設計成控制本文中所揭露之製程的任何者，包含製程氣體的傳送、溫度設定(例如，加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF)產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流速設定、流體傳送設定、位置和操作設定、基板轉移(進出與特定系統相連接或相接合之工具及其他轉移工具、及/或裝載鎖)。
廣泛地講，控制器可界定為具有用以接收指令、發佈指令、控制操作、啟動清洗操作、啟動終點量測以及類似者之諸多積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子設備。積體電路可包含：儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位訊號處理器(DSP，digital signal processor)、界定為特殊用途積體電路(ASIC，application specific integrated circuit)的晶片、及/或一或更多微處理器、或執行程式指令(例如，軟體)的微控制器。程式指令可為以不同的單獨設定(或程式檔案)之形式而傳達至控制器或系統的指令，該單獨設定(或程式檔案)為實行特定的製程(在半導體基板上，或針對半導體基板)界定操作參數。在一些實施例中，操作參數可為由製程工程師為了在一或更多以下者的製造期間實現一或更多處理步驟而界定之配方的一部分：覆層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶圓的晶粒。
在一些實施例中，控制器可為電腦的一部分，或耦接至電腦，該電腦係與系統整合、耦接至系統、以其他網路的方式接至系統、或其組合的方式而接至系統。舉例而言，控制器可在能容許遠端存取基板處理之「雲端」或廠房主機電腦系統的全部、或部分中。電腦可使系統能夠遠端存取，以監控製造操作的目前進度、檢查過去製造操作的歷史、自複數的製造操作而檢查趨勢或效能度量，以改變目前處理的參數、設定目前處理之後的處理步驟、或開始新的製程。在一些範例中，遠端電腦(例如，伺服器)可通過網路提供製程配方至系統，該網路可包含局域網路或網際網路。遠端電腦可包含使得可以進入參數及/或設定、或對該參數及/或設定進行程式設計的使用者介面，然後該參數及/或設定自遠端電腦而傳達至系統。在一些範例中，控制器以資料的形式接收指令，該指令為即將於一或更多操作期間進行之處理步驟的每一者指定參數。應理解，參數可特定地針對待執行之製程的類型、及控制器與之接合或加以控制之工具的類型。因此，如上所述，控制器可為分散式，例如藉由包含以網路的方式接在一起、且朝向共同之目的(例如，本文所描述之製程及控制)而運作的一或更多分離的控制器。用於如此目的之分散式控制器的範例將是腔室上與位於遠端的一或更多積體電路(例如，在作業平臺位準處、或作為遠端電腦的一部分)進行通訊的一或更多積體電路，兩者相結合以控制腔室上的製程。
例示性系統可包含但不限於以下者：電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉淋洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清洗腔室或模組、斜角緣部蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積(PVD)腔室或模組、化學氣相沉積(CVD)腔室或模組、原子層沉積(ALD)腔室或模組、原子層蝕刻(ALE)腔室或模組、離子植入腔室或模組、軌道腔室或模組、及可在半導體晶圓的製造及/或加工中相關聯、或使用的任何其他半導體處理系統。
如以上所提及，取決於待藉由工具而執行之(複數)製程步驟，控制器可與半導體製造工廠中之一或更多的以下者進行通訊：其他工具電路或模組、其他工具元件、叢集工具、其他工具介面、鄰近的工具、相鄰的工具、遍及工廠而分布的工具、主電腦、另一控制器、或材料輸送中使用之工具，該材料輸送中使用之工具將晶圓容器帶至工具位置及/或裝載埠，或自工具位置及/或裝載埠帶來晶圓容器。
實施例之前述實施方式已出於說明和描述的目的而提供。其並非意旨於窮盡或者限制本揭露內容。即使沒有具體地顯示或描述，特定實施例之個別的元件或特徵係大致不受限於該特定實施例，而是在適用的情況下為可互換的且可在選定實施例中使用。其亦可在很多方面加以改變。這樣的變化不應被認為是背離本揭露內容，並且所有這樣的修改係意旨包括於本揭露內容的範疇內。
儘管出於清楚理解的目的已較詳細地描述了前述實施例，但顯而易見的是，可在隨附之申請專利範疇內實施某些改變和修飾例。因此，本實施例被認為是說明性的而非限制性的，且該等實施例不限於此處給出的細節，而可在其申請專利之範疇與等效範疇內被修改。
100‧‧‧操作
102‧‧‧操作
104‧‧‧操作
106‧‧‧操作
108‧‧‧操作
110‧‧‧操作
112‧‧‧操作
114‧‧‧操作
116‧‧‧操作
118‧‧‧操作
120‧‧‧操作
122‧‧‧操作
200‧‧‧間隙特徵部
201‧‧‧基板
202‧‧‧側壁
302‧‧‧薄膜
400‧‧‧相位
402‧‧‧相位
404‧‧‧相位
406‧‧‧相位
408‧‧‧相位
410‧‧‧相位
412‧‧‧相位
414‧‧‧相位
500‧‧‧基板處理系統
501‧‧‧基板
502‧‧‧腔室
502a‧‧‧上腔室部分
502b‧‧‧下腔室部分
504‧‧‧電源供應部
506‧‧‧匹配網路
508‧‧‧製程輸入與控制部
510‧‧‧控制模組
512‧‧‧氣體供給歧管
514‧‧‧製程氣體
520‧‧‧升降銷
522‧‧‧升降銷控制部
540‧‧‧基座
550‧‧‧噴淋頭
553‧‧‧載體環
580‧‧‧叉桿
600‧‧‧控制模組
602‧‧‧閥
604‧‧‧過濾器加熱器
606‧‧‧泵浦
608‧‧‧其他裝置
610‧‧‧壓力計
612‧‧‧流量計
614‧‧‧溫度感測器
616‧‧‧其他感測器
618‧‧‧顯示器
620‧‧‧輸入裝置
圖1根據揭露內容的實施例說明執行ALD製程的方法。
圖2為根據揭露內容的實施例之間隙特徵部200的橫剖面圖。
圖3為根據揭露內容之實施例說明在使用添加物之重複ALD循環之後間隙特徵部的橫剖面圖。
圖4為根據揭露內容的實施例，說明在ALD操作之執行期間進入製程腔室內之氣體之氣流/脈衝的時間序列圖。
圖5根據揭露內容的實施例說明基板處理系統，其可用以在基板上執行ALD製程。
圖6顯示用於控制本揭露內容之系統的控制模組。

Claims (17)

  1. 一種在基板上執行原子層沉積(ALD)的方法，包含： 使該基板同時暴露至一第一反應物與一添加物，該第一反應物與該添加物係配置成吸附在該基板的暴露表面上，該添加物的分壓係受配置，使得隨著該基板之一間隙特徵部中的深度增加，該間隙特徵部中之該添加物的吸附減少； 在使該基板暴露至該第一反應物與該添加物之後，使該基板暴露至一第二反應物，該第二反應物係配置成與吸附的該第一反應物反應以形成一薄膜產物，該第二反應物係配置成與吸附的該添加物反應以從該基板之表面移除吸附的該添加物。
  2. 如申請專利範圍第1項之在基板上執行ALD的方法，其中該添加物係配置成與該第一反應物競爭該基板之該暴露表面上的可吸附位置，該第一反應物與該添加物係配置成吸附作為一自限制單層，其中該添加物的吸附防止在該基板之表面上該添加物吸附之位置之該薄膜產物的形成。
  3. 如申請專利範圍第2項之在基板上執行ALD的方法，其中該添加物的分壓明顯地小於該第一反應物的分壓。
  4. 如申請專利範圍第3項之在基板上執行ALD的方法， 其中該添加物的分壓係配置成防止該添加物對該間隙特徵部之一底部的擴散； 其中該第一反應物的分壓係配置成使該第一反應物對該間隙特徵部之該底部的擴散得以進行。
  5. 如申請專利範圍第4項之在基板上執行ALD的方法，其中該基板設置於其內的一製程腔室的一溫度係受控制以提供該第一反應物與該添加物的分壓。
  6. 如申請專利範圍第1項之在基板上執行ALD的方法，更包含： 將使該基板同時暴露至該第一反應物與該添加物、及使該基板暴露至該第二反應物的操作重複一預定義循環次數，以沉積複數層該薄膜產物，其中隨著該間隙特徵部中的深度增加，沿著該間隙特徵部之側壁之該薄膜產物的一沉積量增加。
  7. 如申請專利範圍第1項之在基板上執行ALD的方法， 其中使該基板暴露至該第一反應物與該添加物包括：脈衝該第一反應物與該添加物至一載體氣體流中，該載體氣體流係流至該基板設置於其中的一製程腔室內； 其中使該基板暴露至該第二反應物包括脈衝該第二反應物至該載體氣體流中。
  8. 如申請專利範圍第7項之在基板上執行ALD的方法， 其中在使該基板同時暴露至該第一反應物與該添加物之後，執行一第一沖洗操作以從該製程腔室移除未反應量的該第一反應物與該添加物； 其中在使該基板暴露至該第二反應物之後，執行一第二沖洗操作以從該製程腔室移除未反應量的該第二反應物、與已從該基板之表面移除之量的沉積之該添加物。
  9. 如申請專利範圍第8項之在基板上執行ALD的方法， 其中執行該第一沖洗操作包括持續通過該製程腔室之該載體氣體流的流動及抽空該製程腔室，以從該製程腔室移除該未反應量的該第一反應物與該添加物； 其中執行該第二沖洗操作包括持續通過該製程腔室之該載體氣體流的流動及抽空該製程腔室，以從該製程腔室移除該未反應量的該第二反應物、與已從該基板表面移除之量的沉積之該添加物。
  10. 如申請專利範圍第1項之在基板上執行ALD的方法， 其中該薄膜產物為一矽的氧化物；及 其中該第一反應物為一含矽前驅物。
  11. 如申請專利範圍第10項之在基板上執行ALD的方法，其中該第一反應物為二異丙基氨基矽烷(DIPAS)、二(二乙胺)矽烷(BDEAS)或二(三級丁胺)矽烷(BTBAS)。
  12. 如申請專利範圍第11項之在基板上執行ALD的方法，其中該添加物為一醇類。
  13. 如申請專利範圍第11項之在基板上執行ALD的方法，其中該添加物為一有機胺類。
  14. 一種在基板上執行原子層沉積(ALD)的方法，包含： 使該基板同時暴露至一第一反應物與一添加物，該第一反應物與該添加物係配置成吸附在該基板的暴露表面上，該添加物的分壓係配置使得隨著該基板之一間隙特徵部中的深度增加，該間隙特徵部中之該添加物的吸附減少，其中該第一反應物為二異丙基氨基矽烷(DIPAS)或二(二乙胺)矽烷(BDEAS)，且其中該添加物為一醇類或一有機胺類； 執行一第一沖洗操作； 在使該基板暴露至該第一反應物與該添加物之後，使該基板暴露至一第二反應物，該第二反應物係配置成與吸附的該第一反應物反應以形成一薄膜產物，該薄膜產物為二氧化矽，該第二反應物係配置成與吸附的該添加物反應以從該基板之表面移除吸附的該添加物； 執行一第二沖洗操作； 將使該基板同時暴露至該第一反應物與該添加物、執行該第一沖洗步驟、將該基板暴露至該第二反應物、及執行該第二沖洗操作的操作重複一預定義循環數，以沉積複數層該薄膜產物，其中隨著該間隙特徵部中的深度增加，沿著該間隙特徵部側壁之該薄膜產物的一沉積量增加。
  15. 如申請專利範圍第14項之在基板上執行ALD的方法，其中該添加物係配置成與該第一反應物競爭該基板之該暴露表面上的可吸附位置，該第一反應物與該添加物係配置成吸附作為一自限制單層，其中該添加物的吸附防止在該基板之表面上該添加物吸附之位置之該薄膜產物的形成。
  16. 如申請專利範圍第15項之在基板上執行ALD的方法，其中該第一反應物的分壓在大約0.1至25Torr的範圍內，且其中該添加物的分壓在大約0.001至15Torr的範圍內。
  17. 如申請專利範圍第16項之在基板上執行ALD的方法， 其中該添加物的分壓係配置成防止該添加物對該間隙特徵部之一底部的擴散； 其中該第一反應物的分壓係配置成使該第一反應物對該間隙特徵部之該底部的擴散得以進行。
TW106127211A 2016-08-12 2017-08-11 間隙特徵部中原子層沉積輪廓調整用添加物 TW201825706A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/235,549 2016-08-12
US15/235,549 US10246774B2 (en) 2016-08-12 2016-08-12 Additive for ALD deposition profile tuning in gap features

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201825706A true TW201825706A (zh) 2018-07-16

Family

ID=61158624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106127211A TW201825706A (zh) 2016-08-12 2017-08-11 間隙特徵部中原子層沉積輪廓調整用添加物

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10246774B2 (zh)
KR (1) KR102339675B1 (zh)
CN (1) CN107731669B (zh)
TW (1) TW201825706A (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190390341A1 (en) * 2018-06-26 2019-12-26 Lam Research Corporation Deposition tool and method for depositing metal oxide films on organic materials
CN110556531A (zh) * 2019-11-04 2019-12-10 天目湖先进储能技术研究院有限公司 正极材料及其制备方法及包含该正极材料的锂离子电池
KR20210079767A (ko) 2019-12-20 2021-06-30 삼성전자주식회사 물질막 형성 방법과, 집적회로 소자 및 그 제조 방법
KR20220092104A (ko) 2020-12-24 2022-07-01 삼성전자주식회사 집적회로 소자

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100385947B1 (ko) * 2000-12-06 2003-06-02 삼성전자주식회사 원자층 증착 방법에 의한 박막 형성 방법
US6773507B2 (en) * 2001-12-06 2004-08-10 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for fast-cycle atomic layer deposition
US6846516B2 (en) * 2002-04-08 2005-01-25 Applied Materials, Inc. Multiple precursor cyclical deposition system
US7241686B2 (en) * 2004-07-20 2007-07-10 Applied Materials, Inc. Atomic layer deposition of tantalum-containing materials using the tantalum precursor TAIMATA
US7160819B2 (en) 2005-04-25 2007-01-09 Sharp Laboratories Of America, Inc. Method to perform selective atomic layer deposition of zinc oxide
US7592254B2 (en) * 2005-11-01 2009-09-22 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Methods for coating and filling high aspect ratio recessed features
KR101491726B1 (ko) * 2008-10-08 2015-02-17 주성엔지니어링(주) 반도체 소자의 갭필 방법
US20100221426A1 (en) * 2009-03-02 2010-09-02 Fluens Corporation Web Substrate Deposition System
JP5616737B2 (ja) * 2009-11-20 2014-10-29 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
WO2011072143A2 (en) * 2009-12-09 2011-06-16 Novellus Systems, Inc. Novel gap fill integration
US8592005B2 (en) * 2011-04-26 2013-11-26 Asm Japan K.K. Atomic layer deposition for controlling vertical film growth
US9425078B2 (en) * 2014-02-26 2016-08-23 Lam Research Corporation Inhibitor plasma mediated atomic layer deposition for seamless feature fill
US9190489B1 (en) 2014-09-08 2015-11-17 Lam Research Corporation Sacrificial pre-metal dielectric for self-aligned contact scheme
US9564312B2 (en) * 2014-11-24 2017-02-07 Lam Research Corporation Selective inhibition in atomic layer deposition of silicon-containing films
JP7125343B2 (ja) * 2015-10-23 2022-08-24 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 表面毒化処理によるボトムアップ式間隙充填

Also Published As

Publication number Publication date
CN107731669A (zh) 2018-02-23
KR102339675B1 (ko) 2021-12-15
US10246774B2 (en) 2019-04-02
CN107731669B (zh) 2021-05-11
KR20180018372A (ko) 2018-02-21
US20180044790A1 (en) 2018-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI724998B (zh) 用於無空隙鈷間隙塡充的方法
KR102609125B1 (ko) 리모트 플라즈마 프로세스를 위한 챔버 컨디셔닝
CN108735675B (zh) 氧化硅的选择性沉积
US11170997B2 (en) Atomic layer deposition and etch for reducing roughness
JP6918460B2 (ja) カルコゲナイド材料を封止する方法
US10170324B2 (en) Technique to tune sidewall passivation deposition conformality for high aspect ratio cylinder etch
KR102646004B1 (ko) 상호접속 금속부에서 루테늄 층들의 증착
JP7561123B2 (ja) エッチングチャンバーにおける方向性堆積
JP2018142698A (ja) エアギャップの形成方法
US10283404B2 (en) Selective deposition of WCN barrier/adhesion layer for interconnect
CN112514052A (zh) 多层特征填充
TW201437414A (zh) 用以在敏感基板上沉積薄膜的方法
JP2015159282A (ja) コンフォーマルな窒化アルミニウムに関する高い成長速度のプロセス
US10418236B2 (en) Composite dielectric interface layers for interconnect structures
TW201825706A (zh) 間隙特徵部中原子層沉積輪廓調整用添加物
KR20170044014A (ko) 로우-k 알루미늄 함유 에칭 정지막들의 형성을 위한 방법들
CN111819659A (zh) 基于蚀刻残渣的抑制剂的选择性处理
KR102712239B1 (ko) 탄소 막들의 원자 층 증착
US12060639B2 (en) Rapid flush purging during atomic layer deposition
KR20240148932A (ko) 탄소 막들의 원자 층 증착
TW202436661A (zh) 低氟wn沉積的脈衝ald序列