TW202245082A - 用於填補間隙的方法和系統 - Google Patents

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埃琳娜 法姆
岩下伸也
查理斯 德茲拉
簡 威廉 梅斯
堤摩西 布朗卡特
蕾尼 亨里克斯 約瑟夫 維爾沃特
維爾傑米 波爾
維爾尼 吉賽佩 亞雷西歐
琦 謝
張仁頡
艾瑞克 詹姆斯 希羅
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荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司
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Abstract

所揭示者係用於填充一間隙的方法和系統。一例示性方法包含提供一基材至一反應室。該基材包含該間隙。該方法進一步包含用一間隙填充流體至少部分地填充該間隙。該等方法及系統在例如積體電路製造領域中係有用的。

Description

用於填補間隙的方法和系統
本揭露大致上係關於半導體處理方法及系統之領域，且係關於積體電路製造的領域。特定言之，揭示適於填充間隙之方法及系統。
半導體裝置（諸如，例如邏輯裝置及記憶體裝置）之縮放已導致積體電路之速度及密度的顯著改善。然而，習知的裝置縮放技術對未來技術節點而言卻面臨重大的挑戰。
例如，一個挑戰是找到用材料填充間隙而不形成任何間隙或空隙的合適方式，該等間隙諸如凹部、溝槽、通孔、及類似者。
本節提出之任何討論，包括問題及解決方案的討論，僅為了提供本揭露背景脈絡之目的而包括在本揭露中。此類討論不應視為承認任何或全部資訊在作成本發明時為已知或以其他方式構成先前技術。
本發明內容可用簡化形式來介紹下文進一步詳細描述的一系列概念。本發明內容並非意欲必然地鑑別所主張申請標的之關鍵特徵或基本特徵，亦非意欲用以限制所主張申請標的之範疇。
本揭露之各種實施例係關於填充一間隙之方法，關於使用此類方法形成之結構及裝置，以及關於用於進行該等方法及/或用於形成該等結構及/或裝置的設備。藉由如本文中所描述之方法所形成的材料可使用於各種應用中。例如，其等可用於積體電路製造領域。
因此，本文中描述一種填充一間隙之方法。該方法包含提供一基材至一反應室。該基材包含該間隙。該方法進一步包含使該基材暴露至一前驅物及一反應物。該前驅物及該反應物中之至少一者包含一金屬或一類金屬，且該前驅物及該反應物中之至少一者包含一鹵素。據此，允許該前驅物及該反應物形成一間隙填充流體。再者，該間隙係用該間隙填充流體至少部分地填充。應理解，該間隙填充流體包含該金屬或該類金屬。
本文中進一步描述一種系統。該系統包含一反應室及一前驅物氣體源。該前驅物氣體源包含一金屬前驅物。該系統進一步包含一沉積反應物氣體源。該沉積反應物氣體源包含一沉積反應物。該系統進一步包含一控制器。該控制器經組態以控制進入該反應室的氣體流動，以藉由如本文中所描述之方法在一基材上形成一層。
所屬技術領域中具有通常知識者從下列參照附圖之某些實施例的詳細描述將明白此等及其他實施例。本發明並未受限於任何所揭示特定實施例。
以下所提供之方法、結構、裝置及系統之例示性實施例的描述僅係例示性且僅係意欲用於闡釋之目的；下列描述並非意欲限制本揭露或申請專利範圍之範疇。此外，將具有所陳述特徵之多個實施例列舉不意欲排除具有額外特徵之其他實施例或併入所陳述特徵之不同組合的其他實施例。例如，各種實施例係提出作為例示性實施例，並可列舉於附屬項中。除非另有註明，例示性實施例或其組件/組分可組合或可彼此分開應用。
在本揭露中，「氣體(gas)」可包括在常溫及常壓(NTP)下為氣體、汽化固體及/或汽化液體之材料，並取決於上下文可由單一氣體或一氣體混合物構成。除了製程氣體以外的氣體（亦即不穿行通過氣體分配總成、其他氣體分配裝置、或類似者所引入的氣體）可用於例如密封反應空間，並可包括一密封氣體，諸如一稀有氣體。在一些情況下，用語「前驅物(precursor)」可指參與化學反應產生另一化合物之化合物，且特別是構成膜基質或膜的主要骨架之化合物；用語「反應物(reactant)」可與用語前驅物互換使用。
如本文中所使用，用語「基材(substrate)」可指可用以形成或在其上可形成裝置、電路、或膜之任何（多個）下伏材料。基材可包括塊材，諸如矽（例如單晶矽）、其他IV族材料（諸如鍺）、或其他半導體材料（諸如II-VI族或III-V族半導體材料），並可包括上覆或下伏於該塊材的一或多層。進一步言，基材可包括各種特徵，諸如形成在基材之一層的至少一部份之內或之上的凹部、突起部、及類似者。舉實例而言，基材可包括塊材半導體材料及上覆於該塊材半導體材料之至少一部份的一絕緣或介電材料層中之至少一者。
如本文中所使用，用語「膜(film)」及/或「層(layer)」可指任何連續或非連續的結構和材料，諸如由本文中揭示的方法沉積的材料。例如，膜及/或層可包括二維材料、三維材料、奈米粒子、部分或完整分子層、或部分或完整原子層、或原子及/或分子團簇。一膜或層可部分或全部由基材的表面上及/或嵌入基材中及/或嵌入在彼基材上所製造裝置中的複數個分散原子所組成。一膜或層可包含具有針孔及/或隔離島的材料或層。膜或層可係至少部分連續。膜或層可經圖案化，例如，經細分，且可包含於複數個半導體裝置中。
如本文所使用，「結構(structure)」可係或可包括如本文中所描述之基材。結構可包括上覆於基材之一或多層，諸如根據本文中所描述之方法所形成的一或多層。裝置部份可係或可包括結構。
如本文中所使用，用語「沉積製程(deposition process)」可指將前驅物（及/或反應物）引入至反應室中以在基材上方沉積層。「循環沉積製程(cyclical deposition process)」係「沉積製程」的實例。
如本文中所使用，用語「間隙填充流體(gap filling fluid)」亦稱為「可流動間隙填充物(flowable gap fill)」，可指在其形成條件下係液體或可形成液體的物質組成，且其具有在間隙中形成固體材料之能力。在一些實施例中，「間隙填充流體」可僅暫時處於可流動狀態，例如，當「間隙填充流體」在聚合反應期間通過從氣態單體形成液體寡聚體而暫時形成，且液體寡聚體繼續聚合以形成固體聚合材料時；或當間隙填充流體在冷卻之後固化時；或當間隙填充流體隨著經歷化學反應形成固體材料時。為便於參照，在一些實施例中，由間隙填充流體形成之固體材料可就稱為「間隙填充流體」。
如本文中所描述之方法可包含藉由循環沉積製程沉積一層。用語「循環沉積製程(cyclic deposition process/cyclical deposition process)」可指將多個前驅物（及/或反應物）依序引入至反應室中以在基材上方沉積一層，並包括處理技術，諸如原子層沉積(ALD)、循環化學氣相沉積（循環CVD）、及包括一ALD組分及一CVD組分之混合式循環沉積製程。
如本文中所描述之方法可包含藉由原子層沉積製程來沉積一層。用語「原子層沉積(atomic layer deposition)」可指氣相沉積製程，其中沉積循環（典型係複數個接續的沉積循環）係在製程室中實施。當使用（多個）前驅物/（多個）反應性氣體及（多個）沖洗（例如惰性載體）氣體的交替脈衝進行時，如本文中所使用之用語原子層沉積亦意指包括由相關用語指定的製程，諸如化學氣相原子層沉積、原子層磊晶(ALE)、分子束磊晶(MBE)、氣體源MBE、有機金屬MBE及化學束磊晶。
大致上，對ALD製程而言，在各循環期間，將前驅物引入至反應室且經化學吸附至沉積表面（例如，可包括來自先前ALD循環之先前經沉積材料或其他材料的基材表面），形成不易與額外前驅物起反應（亦即，自限式反應）的約一材料單層或次單層。其後，可後續將反應物（例如，另一前驅物或反應氣體）引入至製程室中，以用於在沉積表面上將經化學吸附之前驅物轉換為所欲材料。反應物可能夠進一步與前驅物起反應。在一或多個循環期間（例如在各循環的各步驟期間）可利用沖洗步驟，以從製程室移除任何過量的前驅物，及/或從反應室移除任何過量的反應物及/或反應副產物。
如本文中所使用，用語「沖洗(purge)」可指在彼此起反應之兩個氣體脈衝之間將一惰性或實質上惰性氣體提供至反應室的程序。例如，可在一前驅物脈衝與一反應物脈衝之間提供沖洗（例如使用稀有氣體），因此避免或至少將前驅物與反應物之間的氣相交互作用最小化。應理解，沖洗可依時間性或空間性或在兩者上施行。例如，在時間性沖洗的情況下，一沖洗步驟可例如以提供第一前驅物至反應室、提供沖洗氣體至反應室、及提供第二前驅物至反應室的時間序列來使用，其中沉積層於之上的基材不移動。例如，在空間性沖洗之情況下，一沖洗步驟可採取下列形式：通過一沖洗氣體幕，將基材從連續供應第一前驅物的第一地點移動到連續供應第二前驅物的第二地點。
如本文中所使用，「前驅物(precursor)」包括氣體或材料，其可變為氣態，且其可由包括可在如本文中描述之沉積製程期間併入之元素的化學式來表示。
用語「氧反應物(oxygen reactant)」可指氣體或材料，其可變為氣態且其可由包括氧的化學式來表示。在一些情況下，化學式包括氧及氫。
用語「氮反應物(nitrogen reactant)」可指氣體或材料，其可變為氣態且其可由包括氮的化學式來表示。在一些情況下，化學式包括氮及氫。
進一步言，在本揭露中，變量之任兩個數字可構成變量之可工作範圍，且所指示之任何範圍可包括或排除端點。額外地，所指示的變量之任何數值可指精確值或近似值並包括等效值，且可指平均值、中間值、代表值、多數值、或類似者。
進一步言，應理解用語「包含(comprising)」在指某些特徵時指示包括了彼等特徵，但不排除存在其他特徵，只要其他特徵不使相對應的實施例無法運作即可。應理解的是，用語「包含(comprising)」的意義包括有「由...組成(consisting of)」的含意。用語「由......所組成」指示除了跟隨於此措辭之後的特徵，無進一步特徵存在於相對應實施例中。用語「包含(comprising)」包括了用語「實質上由......所組成(substantially consisting)」之意義。用語「實質上由......所組成(substantially consisting)」指示相對應實施例中除了跟隨於此措辭之後的特徵，不存在進一步特徵，除非彼等進一步特徵對相對應實施例之性質或功能不具有任何實質效應。
應理解，間隙之遠側部份係指離基材表面相對遠離之間隙特徵的一部份，且間隙特徵之近側部份係指與間隙特徵之下部/較深部份相較更靠近基材表面的間隙特徵之部分。
在本揭露中，在一些實施例中任何所界定意義不必然排除尋常及慣用的意義。
本文中描述一種填充一間隙之方法。該方法包含提供一基材至一反應室。單晶矽晶圓可係合適的基材。其他基材可亦合適，例如單晶鍺晶圓、砷化鎵晶圓、石英、藍寶石、玻璃、鋼、鋁、絕緣體上矽基材、塑膠等。
應理解，基材包含間隙。使該基材暴露至前驅物及反應物。前驅物及反應物中之至少一者包含金屬或類金屬。在一些實施例中，前驅物及反應物中之至少一者包含金屬。在一些實施例中，前驅物及反應物中之至少一者包含類金屬。此外，前驅物及反應物中之至少一者包含鹵素。因此，在一些實施例中，前驅物包含一化合物，該化合物包含金屬中心及一或多個包含鹵素的配位子。額外或替代地，且在一些實施例中，反應物包含元素鹵素或包含鹵素之化合物。
因此，前驅物及反應物被允許形成一包含金屬或類金屬的間隙填充流體。在一些實施例中，間隙填充流體進一步包含鹵素。
當然，且在一些實施例中，前驅物或反應物可包含多於一個金屬或類金屬。因此，在一些實施例中，前驅物包含兩個或更多個金屬。額外或替代地，前驅物可包含兩個或更多個類金屬。或者，前驅物可包含至少一金屬及至少一類金屬。在一些實施例中，反應物包含兩個或更多個金屬。額外或替代地，反應物可包含兩個或更多個類金屬。或者，反應物可包含至少一金屬及至少一類金屬。
在一些實施例中，間隙填充流體包含在氣態前驅物聚合時經歷鏈生長的寡聚體。據此，在一些實施例中，可將可流動含寡聚體之間隙填充流體暫時形成於基材表面上，其在寡聚體經歷鏈生長時固化。因此，即使在低於藉由如本文中所揭示之方法形成之經轉換層之主體熔點的溫度，仍可獲得可流動間隙填充流體。
在一些實施例中，本文描述的方法亦可在超過藉由本文描述方法所形成之間隙填充流體的主體熔點之溫度使用。
在一些實施例中，即使在正常不預期主體間隙填充流體會以液體狀態存在的製程條件下（例如，在主體間隙填充流體的露點(dew point)以上，或在主體間隙填充流體的臨界壓力以下），間隙填充流體可形成。在此類情況下，間隙填充流體可通過表面張力及毛細效應形成於間隙中，表面張力及毛細效應局部地降低液體及氣體處於平衡的蒸氣壓。在此類情況下，在一些實施例中，間隙填充流體可藉由使基材冷卻來固化。
間隙填充流體可形成於整個基材表面上方，包括間隙外部及基材中所包含的間隙內部。當於間隙外部及間隙內部兩者均形成間隙填充流體時，間隙填充流體在一些例示性操作模式下可被毛細力、表面張力、及重力中之至少一者汲取至間隙中。
根據本文方法所形成的材料可有利地在積體電路製造領域中使用。
例示性間隙包括凹部、接觸孔、通孔、溝槽、及類似者。在一些實施例中，間隙具有的深度係至少5 nm到至多500 nm、或至少10 nm到至多250 nm、或從至少20 nm到至多200 nm、或從至少50 nm到至多150 nm、或從至少100 nm到至多150 nm。
在一些實施例中，間隙具有的寬度係至少10nm至至多10000nm、或至少20nm至至多5000nm、或從至少40nm至至多2500nm、或從至少80nm至至多1000nm、或從至少100nm至至多500nm、或從至少150nm至至多400nm、或從至少200nm至至多300nm。
在一些實施例中，間隙具有的長度係至少10 nm到至多10000 nm、或至少20 nm到至多5000 nm、或從至少40 nm到至多2500 nm、或從至少80 nm到至多1000 nm、或從至少100 nm到至多500 nm、或從至少150 nm到至多400 nm、或從至少200 nm到至多300 nm。
在一些實施例中，前驅物及反應物熱形成間隙填充流體。換言之，且在一些實施例中，間隙填充流體藉由在前驅物與反應物之間的熱反應來形成。應理解，熱製程係指一製程，在彼製程中用於熱反應之活化能量實質上由熱能提供。因此，不需要用於引發反應進行的額外能量源，諸如電漿或能量輻射，諸如紫外輻射。
在一些實施例中，前驅物包含一元素，該元素選自由以下所組成的列表：W、Ge、Sb、Te、Nb、Ta、V、Ti、Zr、Hf、Rh、Fe、Cr、Mo、Au、Pt、Ag、Ni、Cu、Co、Zn、Al、In、Sn、及Bi。當然，且在一些實施例中，前驅物可包含多於一個金屬、多於一個類金屬、或至少一金屬及至少一類金屬。
在一些實施例中，前驅物包含一繼而包含經烷基取代之苯環的配位子。此類前驅物之實例包括了包含金屬中心及一或多個甲基苯配位子、乙基苯配位子、或丙基苯配位子之前驅物。此種類的一例示性前驅物係雙(乙苯)鉬。包含經烷基取代之苯環的前驅物（諸如雙(乙苯)鉬）可有利地與鹵代烷反應物（諸如1,2-二碘乙烷）一起使用。因此，在一些實施例中，前驅物包含雙(乙苯)鉬，且反應物包含1,2-二碘乙烷。
在一些實施例中，前驅物包含金屬鹵化物，例如金屬氟化物、金屬氯化物、金屬溴化物、或金屬碘化物。例示性金屬鹵化物係四氯化釩。一金屬鹵化物前驅物（諸如四氯化釩）可有利地與氧反應物（諸如水）一起使用，以形成一含金屬及氧的間隙填充流體（諸如，含釩及氧的間隙填充流體，例如美國臨時申請案第 63/155,382號中所描述者）。
例如，反應物包含一鍵，該鍵選自X-X鍵、H-X鍵、C-X鍵、P-X鍵、N-X鍵、及S-X鍵；其中X係鹵素。
在一些實施例中，反應物包含元素鹵素及鹵化氫中之至少一者。合適的元素鹵素包括F 2、Cl 2、Br 2、及I 2。合適的鹵化氫包括HF、HCl、HBr、及HI。
在一些實施例中，反應物包含烷基鹵化物。合適的烷基鹵化物可具有C nH 2n+2-mX m的化學式，其中n及m係從1至4的整數，且X為鹵素，諸如F、Cl、Br、及I。例示性烷基鹵化物為1,2-二碘乙烷。
當前驅物包含鹵素時，反應物不必然包含鹵素。不包含鹵素之合適反應物包括氧反應物、氮反應物。合適的氧反應物包括O 2、O 3、H 2O 2、及H 2O。合適的氮反應物包括NH 3及N 2H 2。
在一些實施例中，使基材暴露至前驅物及反應物包含一或多個沉積循環。一沉積循環包含一前驅物脈衝及一反應物脈衝。前驅物脈衝包含將基材暴露至前驅物。反應物脈衝包含將基材暴露至反應物。
在一些實施例中，沉積循環進一步包含氮反應物脈衝。氮反應物脈衝包含將基材暴露至氮反應物。
氮反應物脈衝可例如在前驅物脈衝之後、在反應物脈衝之後、或在跟隨前驅物脈衝或反應物脈衝的沖洗步驟之後執行。
在一些實施例中，沉積循環包含在執行反應物脈衝之前或之後，依序執行複數個後續前驅物脈衝及氮反應物脈衝。因此，在一些實施例中，Y個沉積循環之序列可由下式表示：((P + N)*X + R)*Y，其中P標註前驅物脈衝，N標註氮反應物脈衝，X係整數，R標註反應物脈衝，且Y係另一整數。在一些實施例中，X等於Y。在一些實施例中，X及Y係不同的。因此，一沉積循環可包含執行包含X個前驅物脈衝及氮反應物脈衝的序列，並由反應物脈衝跟隨。
在一些實施例中，前驅物及反應物同時形成襯件及間隙填充流體。換言之，且在一些實施例中，當前驅物及反應物被允許形成間隙填充流體時，前驅物及反應物同時反應以在間隙中形成保形襯件。此類製程之實施例包括造成鉬保形襯件及含鉬間隙填充流體之製程，如本文中所描述。
應理解，用語「保形襯件(conformal liner)」可指橫跨晶圓表面具有實質上恆定厚度的層，無論襯件是否形成於平面表面上或在凹部或間隙中。例如，保形襯件可具有在一誤差範圍內均勻的厚度，該誤差範圍例如50%、或20%、或10%、或5%。儘管如此，在一些實施例中，保形襯件可具有與在間隙外部的基材表面相較，在間隙之遠側端處較高的厚度，例如高出至少1%到至多5%、或高出至少5%到至多10%、或高出至少10%到至多20%、或高出至少20%到至多50%、或高出至少1%到至多50%。相較於在間隙外部之基材表面，在間隙之遠側端處展現較高的生長速率之保形襯件可合適地被採用於填充間隙。
同時形成間隙填充流體及保形襯件可包含執行循環沉積製程。循環沉積製程可包括循環CVD、ALD、或混合式循環CVD/ALD製程。例如，在一些實施例中，特定ALD製程的生長速率與CVD製程相較可係低的。一個增加生長速率的方式可係在較高於典型於ALD製程中採用的沉積溫度操作，造成一些部份的化學氣相沉積製程（亦即非自限式表面及氣相反應中之至少一者），但仍然受惠於反應物之依序引入。此一製程可稱為循環CVD。在一些實施例中，循環CVD製程可包含將兩個或更多個前驅物或反應物引入至反應室中，其中在反應室中該兩個或更多個前驅物或反應物之間可有重疊時間段，造成兼具沉積的ALD組分及沉積的CVD組分。此稱為混合式製程。依據進一步實例，一循環沉積製程可包含進入反應室的一反應物或前驅物的連續流動和第二反應物或前驅物的週期性脈衝。
在一些實施例中，保形襯件可具有一厚度，該厚度在基材之表面上方係恆定，包括在間隙、凹部、及類似者中，例如在50%、20%、10%、5%、2%、1%、0.5%、或0.1%之誤差範圍內。
在一些實施例中，保形襯件係藉由沉積方法沉積，該沉積方法在間隙之遠側端處取得之生長速率高於間隙外部之生長速率。在一些實施例中，間隙之遠側端處的生長速率係從至少200%到至多500%、或從至少100%到至多200%、或從至少50%到至多100%、或從至少20%到至多50%、或從至少10%到至多20%、或從至少5%到至多10%、或從至少2%到至多5%、或從至少1%到至多2%高於間隙外部的生長速率。在本文描述方法之一些實施例中發現此行為，例如當含鉬間隙填充流體與含金屬性鉬保形襯件一起被形成時。當期望以高品質材料填充間隙而不形成接縫或空隙時，此行為係高度有利的。
在一些實施例中，保形襯件係至少部分金屬性。在一些實施例中，保形襯件包含金屬合金。因此，且在一些實施例中，可轉換層包含元素金屬，諸如鉬，例如，具有小於10原子百分比、小於5原子百分比、小於2原子百分比、或小於1原子百分比之雜質含量的元素金屬。
在一些實施例中，如本文中所描述之方法包含使基材暴露至轉化處理之步驟。換言之，且在一些實施例中，如本文中所描述之方法進一步包含固化間隙填充流體之步驟。在一些實施例中，固化可在已形成所有間隙填充流體之後進行。替代地，可循環地完成固化。
藉由如本文中所描述之方法形成的任何間隙填充流體可合適地經受一轉化處理。在一些實施例中，使含鉬間隙填充流體經受轉化處理。額外或替代地，可使含釩間隙填充流體經受轉化處理。
轉化處理合適地包含使基材經受一能量形式，例如熱能、輻射、及粒子中之至少一者。例示性處理包含使基材暴露至UV輻射。額外或替代地，轉化處理可包含使基材暴露至直接電漿，例如稀有氣體電漿，諸如氬電漿。額外或替代地，轉化處理可包含使基材暴露至一或多個反應性物種，諸如在遠端電漿中生成的離子及/或自由基，例如遠端稀有氣體電漿，諸如遠端氬電漿。額外或替代地，轉化處理可包含使基材暴露至光子，例如，UV光子、可見光譜中光子、IR光子、及微波光譜中光子中之至少一者。額外或替代地，轉化處理可包含將基材加熱。
在一些實施例中，轉化處理包含使基材暴露至電漿。合適的電漿包括直接電漿、遠端電漿、及微波電漿。電漿處理可合適地以循環方式執行，例如在超循環中之沉積步驟之後。額外或替代地，電漿處理可作為沉積後處理進行。
在一些實施例中，使基材暴露至電漿係採用藉由電漿氣體生成電漿，該電漿氣體包含氧化劑、氮化劑、還原劑、及惰性氣體中之至少一者。
採用包含氧化劑之電漿氣體可造成氧化物在基材中所包含的間隙中形成。例如，此可通過含金屬及鹵素之間隙填充流體的氧化而發生。合適的氧化劑包括O 2、H 2O、H 2O 2、及N 2O。
採用包含氮化劑之電漿氣體可造成氮化物在基材中所包含的間隙中形成。例如，此可通過含金屬及鹵素之間隙填充流體的氮化而發生。合適的氮化劑包括NH 3、N 2H 2、及包含N 2及H 2的氣體混合物。
採用包含還原劑之電漿氣體或實質上由一或多種稀有氣體所組成之電漿氣體可造成金屬性物質在基材中所包含之間隙中形成。例如，此可通過在含金屬及鹵素的間隙填充流體中所含有的鹵素之揮發而發生。合適的惰性氛圍包括實質上由稀有氣體所組成的氛圍。合適的還原氛圍包括H 2。
在一些實施例中，轉化處理包含使基材暴露至自由基及離子中之至少一者。例如，直接電漿處理可包含使基材暴露至自由基及離子。例如，遠端電漿處理可包含僅使基材暴露至自由基。
在一些實施例中，轉化處理包含使基材暴露至熱退火。合適的退火在所屬技術領域本身係已知，且包括尖波退火、快速熱退火(RTA)、及浸漬退火。熱退火可合適地以循環方式執行，例如在超循環中的沉積步驟之後。額外或替代地，退火可作為沉積後處理進行。
在一些實施例中，熱退火包含使基材暴露至氧化劑、氮化劑、還原劑、及惰性氣體中之至少一者。
在熱退火期間使基材暴露至氧化劑可造成氧化物在基材中所包含的間隙中形成。例如，此可通過含金屬及鹵素之間隙填充流體的氧化而發生。合適的氧化劑包括O 2、H 2O、H 2O 2、及N 2O。
在熱退火期間使基材暴露至氮化劑可造成氮化物在基材中所包含的間隙中形成。例如，此可通過含金屬及鹵素之間隙填充流體的氮化而發生。合適的氮化劑包括NH 3、N 2H 2、及包含N 2及H 2的氣體混合物。
在熱退火期間使基材暴露至還原劑或惰性氛圍可造成金屬性物質在基材中所包含之間隙中形成。例如，此可通過在含金屬及鹵素的間隙填充流體中所含有的鹵素之揮發而發生。合適的惰性氛圍包括實質上由稀有氣體所組成的氛圍。合適的還原氛圍包括H 2。
在一些實施例中，轉化處理包含使基材暴露至紫外輻射。例如，使基材暴露至紫外輻射可例如在使基材暴露至氧化劑、氮化劑、還原劑、及惰性氣體中之至少一者時發生。使基材暴露至紫外輻射可合適地造成具有較高穿透深度之處理，藉此影響更多材料。在一些實施例中，使基材暴露至紫外輻射可比使基材暴露至熱處理更有效率。
在一些實施例中，使基材暴露至紫外輻射包含使基材暴露至氧化劑、氮化劑、還原劑、及惰性氣體中之至少一者。
在使基材暴露至紫外輻射時使基材暴露至氧化劑可造成氧化物在基材中所包含的間隙中形成。例如，此可通過含金屬及鹵素之間隙填充流體的氧化而發生。合適的氧化劑包括O 2、H 2O、H 2O 2、及N 2O。
在使基材暴露至紫外輻射時使基材暴露至氮化劑可造成氮化物在基材中所包含的間隙中形成。例如，此可通過含金屬及鹵素之間隙填充流體的氮化而發生。合適的氮化劑包括NH 3、N 2H 2、及包含N 2及H 2的氣體混合物。
在使基材暴露至紫外輻射時使基材暴露至還原劑或惰性氛圍可造成金屬性物質在基材中所包含之間隙中形成。例如，此可通過在含金屬及鹵素的間隙填充流體中所含有的鹵素之揮發而發生。合適的惰性氛圍包括實質上由稀有氣體所組成的氛圍。合適的還原氛圍包括H 2。
在一些實施例中，轉化處理包含使基材暴露至還原步驟及氧化步驟。在一些實施例中，還原步驟先於氧化步驟。替代地，氧化步驟可先於還原步驟。在一些實施例中，還原步驟包含使基材暴露至氫電漿。在一些實施例中，氧化步驟包含使基材暴露至氧電漿。
在一些實施例中，轉化間隙填充流體包含使基材暴露至還原步驟及氮化步驟。應理解，氮化步驟係指將材料轉換成氮化物的步驟。在一些實施例中，還原步驟先於氮化步驟。替代地，氮化步驟可先於還原步驟。在一些實施例中，還原步驟包含使基材暴露至氫電漿。在一些實施例中，氮化步驟包含將基材暴露至氮電漿。合適的氮電漿包括其中電漿氣體包含N 2、NH 3、及N 2H 2中之至少一者的電漿。
在一些實施例中，使基材暴露至轉化處理達一持續時間，該持續時間係至少0.1秒到至多1000秒、或至少0.2秒到至多500秒、或至少0.5秒到至多200秒、或至少1.0秒到至多100秒、或至少2秒到至多50秒、或至少5秒到至多20秒。
在一些實施例中，可在間隙已被填充之後實行一次轉化處理，或其可實行多次，亦即可交替且循環地實行間隙填充步驟及轉化步驟，以便用經轉化材料填充間隙。因此，在一些實施例中，如本文中所描述的方法包含複數個超循環。超循環包含用間隙填充流體至少部份地填充基材中所包含的間隙之步驟，以及使基材暴露至轉化處理之步驟。例如，如本文中所描述之方法可包含的超循環係從至少2到至多5個、或從至少5到至多10個、或從至少10到至多20個、或從至少20到至多50個、或從至少50到至多100個。
在一些實施例中，超循環可包含複數個含鹵素之前驅物脈衝、反應物脈衝、及氮反應物脈衝。例如，且在一些實施例中，超循環包含在執行氮反應物脈衝之前或之後，依序執行複數個後續前驅物脈衝及反應物脈衝。因此，在一些實施例中，Y個超循環之序列可由下式表示：((P + R)*X + N)*Y，其中P標註前驅物脈衝，N標註氮反應物脈衝，X係整數，R標註反應物脈衝，且Y係另一整數。在一些實施例中，X等於Y。在一些實施例中，X及Y係不同的。因此，一超循環可包含執行包含前驅物脈衝及反應物脈衝的X個序列，並由氮反應物脈衝跟隨。在一些實施例中，X係從至少1到至多100、或從至少2到至多50、或從至少5到至多20。在一些實施例中，Y係從至少1到至多100、或從至少2到至多50、或從至少5到至多20。
在例示性實施例中，前驅物包含一含鉬前驅物，諸如(CpEt) 2Mo，反應物包含一含鹵素反應物，諸如CH 2I-CH 2I，且氮反應物包含一含氮及氫化合物，諸如NH3。
在進一步例示性實施例中，前驅物包含一含釩前驅物，諸如VCl 4，反應物包含一含氧化合物，諸如H 2O，且氮反應物包含一含氮化合物，諸如NH 3。此一製程描述於美國臨時申請案第 63/155,388號中。
在一些實施例中，在形成間隙填充流體和轉化處理期間之至少一者期間，基材維持在至少-25 °C到至多400 °C的溫度、或在至少0 °C到至多200 °C的溫度、或在至少25 °C到至多150 °C的溫度、或在至少50 °C到至多100 °C的溫度。
在一些實施例中，且在間隙填充流體被轉化成經轉化材料時，基材維持之溫度係小於800 °C、或至少-25 °C到至多800 °C、或至少0 °C到至多700 °C、或至少25 °C到至多600 °C、或至少50 °C到至少400°C、或至少75 °C到至少200°C、或至少100 °C到至多150 °C。在一些實施例中，在形成間隙填充流體時所維持之基材溫度等於在將間隙填充流體轉化成經轉化材料時所維持之基材溫度。
在一些實施例中，本文所描述的方法之實行壓力在小於760托、或至少0.2托到至多760托、或至少1托到至多100托、或至少1托到至多10托。在一些實施例中，沉積可轉換層係在至多10.0托的壓力、或在至多5.0托的壓力、或在至多3.0托的壓力、或在至多2.0托的壓力、或在至多1.0托的壓力、或在至多0.1托的壓力、或在至多10 -2托的壓力、或在至多10 -3托的壓力、或在至多10 -4托的壓力、或在至多10 -5托的壓力、或在至少0.1托到至多10托的壓力、或在至少0.2托到至多5托的壓力、或在至少0.5托到至多2.0托的壓力。
在一些實施例中，前驅物包含選自Ge、Sb、及Te之元素。
合適地，當前驅物Ge時，反應物可含有一含氟氣體或蒸氣。因此，可形成包含GeF 2及GeF 4中之至少一者的間隙填充流體。
合適地，當前驅物包含Sb時，反應物可含有一含氟氣體或蒸氣。因此，可形成包含SbF 3及SbF 5中之至少一者的間隙填充流體。
合適地，當前驅物包含Te時，反應物可含有一含溴氣體或蒸氣。因此，可形成包含Te 2Br之間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物可包含選自Nb、Ta、V、Ti、Zr、及Hf之元素。
在一些實施例中，前驅物可包含鈮(Nb)。在此類實施例中，反應物可合適地包含氯及碘中之至少一者。據此，可形成包含NbCl 4及NbI 5中之至少一者的間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物可包含鉭(Ta)。在此類實施例中，反應物可合適地包含氟、氯、溴、及碘中之一者。據此，可形成包含TaCl 5、TaI 5、TaF 5、及TaBr 5中之至少一者的間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物可包含釩(V)。在此類實施例中，反應物可合適地包含氟及溴中之一者。據此，可形成包含VF 4、VF 5、VBr 3中之至少一者的間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物可包含鈦(Ti)。在此類實施例中，反應物可合適地包含氟。據此，可形成包含TiF 4之間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物可包含鋯(Zr)。在此類實施例中，反應物可合適地包含氯、溴、及碘中之一者。據此，可形成包含ZrI 4、ZrCl 4、及ZrBr 4中之至少一者的間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物可包含鉿(Hf)。在此類實施例中，反應物可合適地包含氯及碘中之一者。據此，可形成包含HfCl 4及HfI 4中之至少一者的間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物可包含銠(Rh)。在此類實施例中，反應物可合適地包含溴。據此，可形成包含RhBr 3之間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物可包含鐵(Fe)。在此類實施例中，反應物可合適地包含溴。據此，可形成包含FeBr 3及FeBr 2中之至少一者的間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物可包含鉻(Cr)。在此類實施例中，反應物可合適地包含氟。據此，可形成包含CrF 5之間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物可包含鉬(Mo)。在此類實施例中，反應物可合適地包含氯、溴、或碘。據此，可形成包含Mo 6Cl 12、MoCl 4、MoI 3、及MoBr 3中之至少一者的間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物包含金(Au)。在此類實施例中，反應物可合適地包含氟或溴。據此，可形成包含AuF 3及AuBr中之至少一者的間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物包含銀(Ag)。在此類實施例中，反應物可合適地包含氟。據此，可形成包含AgF 3之間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物包含鉑(Pt)。在此類實施例中，反應物可合適地包含溴。據此，可形成包含PtBr 4之間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物包含鎳(Ni)。在此類實施例中，反應物可合適地包含溴。據此，可形成包含NiBr 2之間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物包含銅(Cu)。在此類實施例中，反應物可合適地包含溴。據此，可形成包含CuBr 2之間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物包含鈷(Co)。在此類實施例中，反應物可合適地包含碘。據此，可形成包含CoI之間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物包含鋅(Zn)，例如金屬性Zn或無機Zn化合物。在此類實施例中，反應物可合適地包含氯及碘中之至少一者。據此，可形成包含ZnCl 2及ZnI 2中之至少一者的間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物可包含鋁(Al)。在此類實施例中，反應物可合適地包含氯或碘。據此，可形成包含AlCl 3及AlI 3中之至少一者的間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物可包含銦(In)。在此類實施例中，反應物可合適地包含溴。據此，可形成包含InBr 3之間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物包含錫(Sn)。在此類實施例中，反應物可合適地包含氯及溴中之至少一者。據此，可形成包含SnCl 2及SnBr 2中之至少一者的間隙填充流體。
在一些實施例中，前驅物可包含鉍(Bi)。在此類實施例中，反應物可合適地包含氟。據此，可形成包含BiF 5之間隙填充流體。
本文中描述一種系統，其包含反應室、前驅物氣體源、沉積反應物氣體源、及控制器。該前驅物氣體源包含一金屬前驅物。該沉積反應物氣體源包含一沉積反應物。該控制器經組態以控制進入該反應室的氣體流動，以藉由如本文中所描述之方法在一基材上形成一層。
可選地，系統進一步包含活性物種源及轉化反應物源中之一或多者。若存在，活性物種源係經配置用於提供活性物種至反應室。若存在，轉化反應物源係經配置用於提供轉換反應物至反應室。
在一些實施例中，系統包含兩個相異的（亦即分開的）反應室：第一反應室及第二反應室。第一反應室經組態用於在基材上形成間隙填充流體。第二反應室經構造且配置成用於將間隙填充流體轉換成經轉化材料。在一些實施例中，第一反應室維持在第一反應室溫度，且第二反應室維持在第二反應室溫度。在一些實施例中，第一反應室溫度係低於第二反應室溫度，例如從低於至少10°C到低於至多100°C。在一些實施例中，第一反應室溫度係高於第二反應室溫度，例如從高於至少10°C到高於至多100°C。在一些實施例中，第一反應室溫度等於第二反應室溫度，例如在10°C、20°C、30°C、或40°C之範圍內。
依據本揭露的尚有額外實施例，可使用如本文中所描述的方法及/或結構來形成一裝置或其部份。裝置可包括基材、一或多個絕緣層、一或多個金屬性層、及一或多個半導電層。裝置進一步包含使用如本文中所揭示之方法填充之間隙。
進一步描述一種場效電晶體，其包含一閘極接觸件，該閘極接觸件包含根據如本文中所描述之方法所形成的一層。
進一步描述一種金屬接觸件，其包含藉由如本文中所描述的方法而沉積的一層。
本文中進一步提供一種金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器，其包含一電極，該電極包含藉由如本文中所描述之方法形成之材料。
圖1顯示如本文中所描述之方法的實施例之示意性表示。可使用該方法以便例如形成半導體裝置中的電極。然而，除非另有註明，本文所描述方法不受限於此類應用。方法包含將基材定位於基材支撐件上之步驟(111)。基材支撐件定位於反應室中。合適的基材支撐件包括底座、基座、及類似者。方法進一步包含用間隙填充流體填充在基材中所包含的間隙(112)。合適間隙填充流體及其等之形成方法在本文中其他地方描述。可選地，然後沖洗反應室。當在間隙中已形成足量的間隙填充流體時，方法終止(113)。
沖洗可藉由使基材暴露至沖洗氣體來完成，另一方面可例如藉由提供沖洗氣體至反應室來完成。例示性沖洗氣體包括稀有氣體。例示性稀有氣體包括He、Ne、Ar、Xe、及Kr。替代地，沖洗可包含將基材傳送通過沖洗氣體幕。在沖洗期間，可在使基材經受下一步驟之前，自基材表面或反應室移除過剩的化學品及反應副產物（若有的話），諸如藉由沖洗反應空間或藉由移動基材。
圖2示意性顯示如本文中所描述之方法的另一實施例。圖2之方法係類似於圖1者，因其亦包含將基材定位於基材支撐件上(211)，以及用間隙填充流體填充間隙(212)。圖2之方法不同於圖1之方法，因其進一步包含轉化間隙填充流體(213)以形成經轉化材料之步驟。可選地，在轉化間隙填充流體(213)之步驟之後實行沖洗。轉化間隙填充流體(213)的步驟可包含例如使基材暴露至直接電漿，諸如直接氧電漿或直接氮電漿。可選地，圖2之方法包含複數個超循環(214)，其中用間隙填充流體填充間隙(212)及轉化間隙填充流體(213)之步驟被重複一或多次。在已將預定量的經轉換材料形成於基材上之後，圖2之方法終止(215)。
圖3繪示依據本揭露的尚有額外例示性實施例的系統(300)。系統(300)可用以進行如本文中所描述之方法及/或形成如本文中所描述之結構或裝置部份，例如在積體電路中。
在所繪示實例中，系統(300)包括一或多個反應室(302)、前驅物氣體源(304)、反應物氣體源(306)、沖洗氣體源(308)、排氣件(310)、及控制器(312)。
反應室(302)可包括任何合適的反應室，諸如ALD或CVD反應室。在一些實施例中，反應室包含噴淋頭注入器及基材支撐件（未示出）。
前驅物氣體源(304)可包括一容器及如本文中所描述的一或多個前驅物（單獨或與一或多個載體（例如稀有）氣體混合）。反應物氣體源(306)可包括容器及如本文中所描述之一或多個反應物（單獨或與一或多個載體氣體混合）。沖洗氣體源(308)可包括一或多個如本文中所描述之惰性氣體。雖然繪示有四個氣體源(304至308)，系統(300)可包括任何合適數目之氣體源。氣體源(304至308)可經由管線(314至318)耦接至反應室(302)，該等管線可各自包括流動控制器、閥、加熱器、及類似者。排氣件(310)可包括一或多個真空泵。
控制器(312)包括電子電路系統及軟體，以選擇性操作閥、歧管、加熱器、泵、及其他包括在系統(300)中的組件。此類電路系統及組件操作以從各別源(304至308)引入前驅物、反應物、及沖洗氣體。控制器(312)可控制氣體脈衝序列的時序、基材及/或反應室的溫度、反應室內的壓力、及各種其他操作，以提供系統(300)的合宜操作。控制器(312)可包括控制軟體，以電氣控制或氣動控制閥，而控制前驅物、反應物及沖洗氣體進出反應室(302)的流動。控制器(312)可包括進行某些任務之模組，諸如軟體或硬體組件，例如FPGA或ASIC。模組可有利地經組態以常駐在控制系統之可定址儲存媒體上，並經組態以執行一或多個製程。
包括不同數目及種類之前驅物及反應物源及沖洗氣體源的系統(300)之其他配置係可行的。進一步言，將可瞭解，閥、導管、前驅物源及沖洗氣體源有許多可用以實現將氣體選擇性饋入至反應室(402)中之目標的配置。進一步言，作為系統的示意性表示，許多組件為了繪示簡明已省略，且此類組件可包括例如各種閥、歧管、純化器、加熱器、貯器、通氣孔及/或旁路。
在系統(300)的操作期間，諸如半導體晶圓（未繪示）的基材從例如基材搬運系統轉移到反應室(302)。一旦此類（多個）基材轉移到反應室(302)，來自氣體源(304至308)的一或多個氣體（諸如前驅物、反應物、載體氣體、及/或沖洗氣體）被引入至反應室(302)中。
圖4以非寫實方式顯示如本文中所描述之系統(400)的另一實施例。圖4之系統(400)與圖3者相同。系統包含兩個相異的反應室：第一反應室(410)及第二反應室(420)。第一反應室(410)經配置用於以間隙填充流體填充間隙。第二反應室(420)經配置用於將間隙填充流體轉化成經轉化材料。
圖5顯示包含間隙(510)之基材(500)的示意性表示。間隙(510)包含側壁(511)及遠側端(512)。基材進一步包含近側表面(520)。在一些實施例中，側壁(511)、遠側端(512)包含相同材料。在一些實施例中，側壁(511)及遠側端中之至少一者包含介電質，諸如含矽介電質，諸如氧化矽、氮化矽、碳化矽、及其混合物。在一些具體例中，氣體包含氫。在一些實施例中，側壁(511)及遠側端(512)中之至少一者包含金屬，諸如過渡金屬、後過渡金屬、及稀土金屬。在一些實施例中，金屬包含Cu、Co、W、Ru、Mo、Al、或其合金。
在一些實施例中，側壁(511)及遠側端(512)具有一樣或實質上一樣的組成。在一些實施例中，側壁(511)及遠側端(512)具有不同組成。在一些實施例中，側壁及遠側端(512)包含介電質。在一些實施例中，側壁(511)及遠側端(512)包含金屬。在一些實施例中，側壁(511)包含金屬，且遠側端(512)包含介電質。在一些實施例中，側壁(511)包含介電質，且遠側端包含金屬。
在一些實施例中，近側表面(520)具有與側壁(511)相同的組成。在一些實施例中，近側表面(520)具有與側壁(511)不同的組成。在一些實施例中，近側表面(520)具有與遠側端(512)不同的組成。在一些實施例中，近側表面(520)具有與遠側端(512)相同的組成。
在一些實施例中，近側表面(520)、側壁(511)、及遠側端(512)包含相同材料。在一些實施例中，近側表面(520)、側壁(511)、及遠側端(512)包含介電質。在一些實施例中，近側表面(520)、側壁(511)、及遠側端(512)包含金屬。在一些實施例中，近側表面(520)、側壁(511)、及遠側端(512)包含半導體。
在一具體實施例中，如本文中所描述之方法包含使基材同時在一方面暴露至鉬前驅物並暴露至催化劑（諸如吡啶(pyridine)）。可合適地使基材暴露至包含一對一比率的前驅物及催化劑的氣體混合物。合適的基座溫度係200 °C或更小，且基材所暴露之氣體混合物的合適壓力係1000 Pa或更多。因此，間隙可填充有含鉬物質，諸如Mo 6Cl 12或MoCl 5。
在進一步實施例中，參照圖6。圖6顯示實驗資料，特定言之係掃描穿透式電子顯微鏡(STEM)影像，其在包含藉由如本文中所描述的方法所形成的間隙填充流體之結構上獲得。特定言之，使用雙(乙苯)鉬(Mo(EtBz) 2)作為前驅物，及將1,2-二碘乙烷作為反應物。依序使基材以前驅物脈衝暴露至前驅物，且以反應物脈衝暴露至反應物。此製程造成在平面基材上形成金屬性鉬膜。出乎意料地，相同製程造成兩個相異材料在間隙(610)中形成。一方面，形成包含金屬性鉬之襯件(620)。另一方面，亦形成間隙填充流體(630)。藉由X射線光電子能譜(XPS)量測來確認鉬襯件(620)之金屬性性質，以及鉬在間隙填充流體(630)中之存在。
圖6所示之樣品，區塊a)及b)在至少325 °C到至多325 °C之基材溫度經歷循環沉積製程。使用12秒之前驅物脈衝時間。在前驅物脈衝之後，使用10秒之沖洗時間。使用10秒之反應物脈衝時間。在反應物脈衝之後，使用10秒之沖洗時間。區塊a)之樣品經受75個沉積循環，其造成襯件形成(620)，且造成間隙填充流體(630)部分填充間隙(610)。區塊b)之樣品經受110個沉積循環。此出乎意料地造成間隙(630)之完整填充而不形成接縫。
圖6所示之樣品，區塊c)在至少325 °C到至多350 °C之基材溫度經歷循環沉積製程。脈衝及沖洗時間與用於圖7所示之樣品，區塊a)及b)的相同。區塊c)之樣品經受55個沉積循環，其造成襯件形成(620)且造成用間隙填充流體(630)部分填充間隙(610)。
在進一步例示性實施例中，參照圖7、圖8、圖9、及圖10。
圖7之區塊a)及b)顯示具有30 nm之臨界尺寸的間隙(710)，該等間隙已藉由如本文中所描述之方法之實施例部分填充。結果顯示於區塊a)中的製程主要造成保形襯件(720)之形成，且較低程度地造成間隙填充流體(730)之形成。結果顯示於區塊b)中的製程主要造成間隙填充流體(730)之形成，且較低程度地造成襯件(720)之形成。
特定言之，圖7之區塊a)顯示使用包含78個沉積循環之熱ALD製程所填充之間隙。一沉積循環依給定的順序包含前驅物脈衝、反應物脈衝、及氮反應物脈衝。所使用的前驅物係雙(乙苯)鉬，反應物係1,2-二碘乙烷，且氮反應物為氨。前驅物脈衝持續10秒，且跟隨著5秒沖洗。反應物脈衝持續0.5秒，且跟隨著5秒沖洗。氮反應物脈衝持續8秒，且跟隨著5秒沖洗。製程在350 °C的基座溫度和5托之壓力實行。
圖7之區塊b)顯示使用包含10個沉積循環之熱ALD製程所填充之間隙。各沉積循環包含10個子循環之一序列，且由反應物脈衝跟隨。一子循環包含一前驅物脈衝及一氮反應物脈衝。所使用的前驅物係雙(乙苯)鉬，反應物係1,2-二碘乙烷，且氮反應物為氨。前驅物脈衝持續10秒，且跟隨著5秒沖洗。氮反應物脈衝持續8秒，且跟隨著5秒沖洗。反應物脈衝持續0.5秒，且跟隨著5秒沖洗。製程在350 °C的基座溫度和5托之壓力實行。
圖8之區塊a)及b)顯示具有20 nm之臨界尺寸且因此小於圖7中所示之間隙的間隙。
圖8之區塊a)顯示間隙(810)，該等間隙使用與用於填充圖7之區塊a)中所示間隙(710)之製程相同的製程來填充。由於圖8之區塊a)之間隙(810)的大小較小，此等間隙(810)用保形襯件(720)完整地填充。在保形襯件(820)的頂部上僅微量間隙填充流體(830)係可見。出乎意料且有利地，無實質上的接縫或空隙被形成。
圖8之區塊b)顯示間隙(810)，該等間隙使用與用於填充圖7之區塊b)中所示間隙(710)之製程相同的製程來填充。薄保形襯件(820)及一間隙填充流體(830)係可見。
圖9顯示在包含藉由如本文中所描述之方法所填充之間隙的樣品上獲得之穿透式電子顯微鏡電子色散光譜(TEM-EDS)影像。特定而之，區塊a)顯示若干個元素圖的覆蓋。區塊b)顯示積分強度高角度環形暗場掃描穿透式電子顯微鏡影像。區塊c)顯示碳的空間分布。區塊d)顯示碘的空間分布。區塊c)顯示Mo的空間分布。區塊d)顯示N之空間分布。區塊e)顯示O之空間分布。區塊f)顯示Si的空間分布。
圖10顯示包含藉由如本文中所描述之方法所填充之間隙的樣品之TEM-EDS線掃描。區塊a)、區塊b)、及區塊c)顯示通過不含有間隙填充流體的間隙之上部部分的線掃描。區塊d)、區塊e)、及區塊f)顯示通過含有間隙填充流體的間隙之下部部分的線掃描。
TEM及EDS量測顯示，金屬性鉬襯件及含鉬間隙填充流體可藉由本文中所描述之方法同時形成。該襯件主要由金屬性Mo所組成，且包含一些碳、碘、及氮作為雜質。間隙填充流體填充間隙之部分，且含有鉬及氮。間隙填充流體中未偵測到碳或碘。然而，此可能是量測的假象：碳和碘可能在沉積與量測之間的空氣暴露期間被從樣品中移除。例如，間隙填充流體可包含碘化鉬(III)，其然後在空氣中氧化以形成氧化鉬。
有利地，本文方法允許用金屬性鉬或用其他含鉬化合物填充間隙，而不形成任何空隙或接縫。方法可甚至應用於具有小臨界尺寸之高深寬比間隙及/或毛細間隙，例如，在10至20 nm或更低之數量級。
111:基材定位於基材支撐件上之步驟 112:填充在基材中所包含的間隙 113:終止 211:將基材定位於基材支撐件上 212:用間隙填充流體填充間隙 213:轉化間隙填充流體 214:超循環 215:終止 300:系統 302:反應室 304:前驅物氣體源 305:氣體源 306:反應物氣體源 308:沖洗氣體源 310:排氣件 312:控制器 314:管線 315:管線 316:管線 318:管線 400:系統 410:第一反應室 420:第二反應室 500:基材 510:間隙 511:側壁 512:遠側端 520:近側表面 610:間隙 620:襯件 630:間隙填充流體 710:間隙 720:保形襯件 730:間隙填充流體 810:間隙 820:保形襯件 830:間隙填充流體
當連同下列闡釋性圖式考慮時，可藉由參照實施方式及申請專利範圍而對本揭露之實施例衍生更完整的理解。 圖1繪示如本文中所揭示之方法的實施例。 圖2繪示如本文中所揭示之方法的實施例。 圖3繪示依據本揭露之尚有額外例示性實施例的系統(300)之實施例。 圖4以非寫實方式顯示如本文中所描述之系統(400)的另一實施例。 圖5顯示包含間隙(510)的基材(500)之非寫實表示。 圖6至圖10顯示從間隙所獲得的實驗數據，該等間隙依據本揭露之實施例用間隙填充流體填充。 應瞭解，圖式中的元件是為了簡單與清楚而繪示，且不必然按比例繪製。舉例而言，圖式中之一些元件的尺寸可能相對於其他元件而特別放大，以幫助改善對所繪示本揭露實施例的理解。
111:基材定位於基材支撐件上之步驟
112:填充在基材中所包含的間隙
113:終止

Claims (20)

  1. 一種填充一間隙之方法，該方法包含 提供一基材至一反應室，該基材包含該間隙； 使該基材暴露至一前驅物及一反應物，該前驅物及該反應物中之至少一者包含一金屬或一類金屬，且該前驅物及該反應物中之至少一者包含一鹵素； 藉此允許該前驅物及該反應物形成一間隙填充流體；及 藉此用一間隙填充流體至少部份地填充該間隙，該間隙填充流體包含該金屬或該類金屬。
  2. 如請求項1之方法，其中該間隙填充流體包含該金屬或類金屬、以及該鹵素。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該前驅物及該反應物熱形成該間隙填充流體。
  4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該金屬或類金屬包含一元素，該元素選自W、Ge、Sb、Te、Nb、Ta、V、Ti、Zr、Rh、Fe、Cr、Mo、Au、Pt、Ag、Ni、Cu、Co、Zn、Al、In、Sn、及Bi。
  5. 如請求項1至4中任一項之方法，其中該前驅物包含一經烷基取代苯環。
  6. 如請求項1至5中任一項之方法，其中該反應物包含一鍵，該鍵選自X-X鍵、H-X鍵、C-X鍵、P-X鍵、N-X鍵、及S-X鍵；其中X係一鹵素。
  7. 如請求項6之方法，其中該反應物包含一烷基鹵化物。
  8. 如請求項1至7中任一項之方法，其中該前驅物包含雙(乙基苯)鉬，且其中該反應物包含1,2-二碘乙烷。
  9. 如請求項1至8中任一項之方法，其中使該基材暴露至一前驅物及一反應物包含一或多個沉積循環，一沉積循環包含一前驅物脈衝及一反應物脈衝； - 其中該前驅物脈衝包含使該基材暴露至該前驅物；及 - 其中該反應物脈衝包含使該基材暴露至該反應物。
  10. 如請求項9之方法，其中一沉積循環進一步包含一氮反應物脈衝，且其中該氮反應物脈衝包含使該基材暴露至該氮反應物。
  11. 如請求項10之方法，其中一沉積循環包含在執行一反應物脈衝之前或之後依序執行複數個後續前驅物脈衝及氮反應物脈衝。
  12. 如請求項9至11中任一項之方法，其中當前驅物及該反應物被允許形成一間隙填充流體時，該前驅物及該反應物同時反應以在該間隙中形成一保形襯件。
  13. 如請求項1至12中任一項之方法，其包含使該基材暴露至一轉化處理之一步驟。
  14. 如請求項13之方法，其包含複數個超循環，一超循環包含使該基材暴露至一前驅物及一反應物的一步驟，及使該基材暴露至一轉化處理之該步驟。
  15. 如請求項13或14之方法，其中該轉化處理包含使該基材暴露至一電漿。
  16. 如請求項13至15中任一項之方法，其中該轉化處理包含使該基材暴露至自由基及離子中之至少一者。
  17. 如請求項13至16中任一項之方法，其中該轉化處理包含使該基材暴露至一熱退火，該熱退火包含使該基材暴露至一氧化劑、一氮化劑、一還原劑、及一惰性氣體中之至少一者。
  18. 如請求項13至17中任一項之方法，其中該轉化處理包含使該基材暴露至紫外輻射。
  19. 如請求項1至18中任一項之方法，其中該間隙包含一遠側端及一側壁，且其中該遠側端及該側壁包含相同材料。
  20. 一種系統，其包含： 一反應室； 一前驅物氣體源，其包含一金屬前驅物； 一沉積反應物氣體源，其包含一沉積反應物；及 一控制器，其中該控制器經組態以控制進入該反應室的氣體流動，以藉由如請求項1至19中任一項之方法填充在一基材中所包含的一間隙。
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