鎢特征填充的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了以鎢來填充特征的方法以及相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備。這些方法包括由里朝外填充技術(shù)以及特征內(nèi)的保形沉積。由里朝外填充技術(shù)可包括在特征內(nèi)的蝕刻過的鎢層上的選擇性沉積。根據(jù)各種實(shí)施例可使用保形與非保形蝕刻技術(shù)。本發(fā)明所述的這些方法可用于填充例如鎢通孔的垂直特征、以及例如垂直NAND(VNAND)字線的水平特征。應(yīng)用的實(shí)例包括邏輯和內(nèi)存接點(diǎn)填充、DRAM埋入式字線填充、垂直集成內(nèi)存柵極/字線填充以及具有硅通孔(TSVs)的3-D集成。
【專利說明】鎢特征填充 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0001] 本申請(qǐng)根據(jù)35USC§ 119(e)主張于2012年3月27日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第 61/616, 377號(hào)的優(yōu)先權(quán)，為所有的目的，該專利申請(qǐng)的整體內(nèi)容通過引用的方式并入本申 請(qǐng)中。

【背景技術(shù)】
[0002] 使用化學(xué)氣相沉積（CVD)技術(shù)的含鎢材料的沉積是許多半導(dǎo)體制造過程不可或 缺的部分。這些材料可用于水平互連、鄰接金屬層之間的通孔、第一金屬層與硅襯底上的裝 置之間的接點(diǎn)、以及高深寬比特征。在常規(guī)沉積過程中，在沉積腔室中將襯底加熱到預(yù)定的 工藝溫度，并且沉積作為晶種或成核層的含鎢材料薄層。然后，將含鎢材料的其余部分（主 體層）沉積在此成核層上。按照慣例，含鎢材料是通過六氟化鎢（WF 6)與氫（H2)的還原反 應(yīng)而形成。將含鎢材料沉積在包括特征與場(chǎng)區(qū)域的整個(gè)襯底暴露表面區(qū)域上方。
[0003] 將含鎢材料沉積到小并且具高深寬比的特征內(nèi)可能會(huì)在已填充的特征內(nèi)部引起 接縫與空隙的形成。大的接縫可能會(huì)導(dǎo)致高電阻、污染、所填充的材料的損失，并且以其他 方式使集成電路的性能降低。例如，接縫可能在填充過程之后延伸靠近場(chǎng)區(qū)域，然后在化學(xué) 機(jī)械研磨期間打開。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在本發(fā)明所述主題的一方面可以在以鎢來填充特征的方法中實(shí)施，所述方法包 括：在特征內(nèi)保形地沉積鎢以用第一主體（bulk)鎢層來填充特征，去除一部分的第一主體 鎢層以在特征內(nèi)留下蝕刻過的鎢層；以及將第二主體鎢層選擇性地沉積在蝕刻過的鎢層 上。根據(jù)各種實(shí)施例，第二主體鎢層可填充特征，或者可選擇性或保形地沉積一個(gè)或多個(gè)額 外鎢層以完成特征填充。在某些實(shí)施例中，第二主體鎢層可部分地填充特征，而特征的剩余 部分則維持未填充。
[0005] 根據(jù)各種實(shí)施例，以第一主體鎢層保形地填充特征可包括使一個(gè)或多個(gè)空隙和/ 或接縫形成在特征內(nèi)。當(dāng)去除一部分的沉積鎢層時(shí)，可去除或打開這些接縫和/或空隙中 的一個(gè)或多個(gè)。
[0006] 選擇地沉積第二主體鎢層可包括在特征內(nèi)不形成成核層的情況下直接在蝕刻過 的鎢層上進(jìn)行沉積。在某些實(shí)施例中，第二主體鎢層中的晶粒生長(zhǎng)的方向和/或長(zhǎng)度不同 于第一主體鶴層。
[0007] 根據(jù)各種實(shí)施例，特征可以參照襯底的平面而垂直定向或水平定向。在某些實(shí)施 例中，特征可包括一個(gè)或多個(gè)收縮部或突出部，和/或具有內(nèi)凹輪廓。收縮部的實(shí)例包括 3-D結(jié)構(gòu)中的支柱收縮部。去除一部分的第一主體鎢層可包括蝕刻通過收縮部或突出部。
[0008] 可將第一主體鎢層沉積在特征表面上，包括在介電表面上、在加襯于特征的底層 上、或在事先沉積的鎢成核層或主體鎢層上。底層的實(shí)例包括鈦（Ti)、氮化鈦（TiN)、氮化 鎢（WN)、無氟鎢（FFW)、以及TiAl (鈦鋁）。
[0009] 去除一部分的第一主體鎢層可包括使該層暴露于在等離子體產(chǎn)生器中所產(chǎn)生的 活化物質(zhì)，包括在遠(yuǎn)程產(chǎn)生和/或原位產(chǎn)生的等離子體中所產(chǎn)生的活化物質(zhì)?？梢允褂玫?等離子體產(chǎn)生器的實(shí)例包括電容耦合等離子體（CCP)產(chǎn)生器、感應(yīng)耦合等離子體（ICP)產(chǎn) 生器、變壓器耦合等離子體（TCP)產(chǎn)生器、電子回旋共振（ECR)產(chǎn)生器、以及螺旋波等離子 體產(chǎn)生器?；罨镔|(zhì)的實(shí)例可包括離子、自由基以及原子物質(zhì)。在某些實(shí)施例中，這些方法 可包括使鎢暴露于自由基與原子物質(zhì)，而實(shí)質(zhì)上不存在離子物質(zhì)。在某些其他實(shí)施例中，這 些方法可包括使鎢暴露于離子物質(zhì)。
[0010] 在某些實(shí)施例中，以具有超過1〇〇 %的階梯覆蓋率的鎢來填充特征。在某些實(shí)施例 中，第二主體鎢層可以對(duì)特征不保形。
[0011] 本文所述的主題的另一方面可以在以鎢來填充特征的方法中實(shí)施，所述方法包 括：提供包括特征的襯底，此特征具有一個(gè)或多個(gè)特征開口、特征側(cè)壁、特征內(nèi)部、以及沿著 特征的長(zhǎng)度延伸的特征軸，在特征內(nèi)沉積鎢以用第一主體鎢層來填充特征，其中晶粒生長(zhǎng) 與特征軸實(shí)質(zhì)上正交；去除一部分的第一主體鎢層而在特征內(nèi)留下蝕刻過的鎢層；以及將 第二主體鎢層選擇性地沉積在蝕刻過的鎢層上，其中晶粒生長(zhǎng)實(shí)質(zhì)上平行于特征軸。
[0012] 本文所述的主題的另一方面可以在包含以下步驟的方法中實(shí)施：在特征內(nèi)保形沉 積鎢以用第一主體鎢層來填充特征，在去除一部分的鎢之后接收襯底，所接收的特征包括 蝕刻過的鎢層；以及在蝕刻過的鎢層上選擇性地沉積第二主體鎢層。在某些實(shí)施例中，第二 主體鎢層可以對(duì)特征不保形。
[0013] 本文所述的主題的另一方面可以在包含以下步驟的方法中實(shí)施：接收包括特征的 襯底，此特征具有特征開口、特征側(cè)壁、以及封閉的特征末端，特征以包括空隙和/或接縫 的保形主體鎢層來填充，此空隙和/或接縫形成在保形主體鎢層中；以及蝕刻一部分的保 形主體鎢層，包括從特征的側(cè)壁去除鎢，以使鎢實(shí)質(zhì)上僅留在特征的封閉末端。
[0014] 本文所述的主題的另一方面可以在包含以下步驟的方法中實(shí)施：接收包括特征的 襯底，此特征具有特征開口、特征側(cè)壁、以及封閉的特征末端，特征以包括空隙和/或接縫 的保形主體鎢層來填充，此空隙和/或接縫形成在保形主體鎢層中；以及蝕刻一部分的保 形主體鎢層，包括從特征的側(cè)壁去除鎢，以使鎢實(shí)質(zhì)上僅留在特征內(nèi)部中。
[0015] 本文所述的主題的另一方面可以在包含以下步驟的方法中實(shí)施：提供包括特征的 襯底，此特征具有一個(gè)或多個(gè)特征開口、特征側(cè)壁、以及特征內(nèi)部，在特征內(nèi)沉積第一主體 鎢層；蝕刻第一主體鎢層以形成蝕刻過的鎢層，其中蝕刻第一主體鎢層包括去除在特征內(nèi) 達(dá)到從一個(gè)或多個(gè)特征開口延伸的凹槽深度的實(shí)質(zhì)上所有的鎢；以及在特征內(nèi)沉積第二主 體鶴層。
[0016] 根據(jù)各種實(shí)施例，第一主體層可完全或部分地填充特征。在某些實(shí)施例中，可在第 一主體層中形成空隙或接縫。在某些實(shí)施例中，蝕刻第一主體層包括第一主體層的至少一 區(qū)域的橫向蝕刻?？稍谔卣鲀?nèi)選擇性地或保形地沉積第二主體層。
[0017] 本文所述的主題的另一方面可以在包含以下步驟的方法中實(shí)施：在特征內(nèi)保形地 沉積硼層；使特征內(nèi)的一部分硼層轉(zhuǎn)變成鎢，剩余硼層留在特征內(nèi)；選擇性地蝕刻鎢而不 蝕刻剩余硼層；以及使剩余硼層轉(zhuǎn)變成鎢。
[0018] 本文所述的主題的另一方面可以在包含以下步驟的方法中實(shí)施：在特征內(nèi)保形地 沉積硼層，此硼層具有至少約5nm的厚度；使硼層特征的整個(gè)厚度轉(zhuǎn)變成鎢，以使特征的已 填充部分經(jīng)歷體積膨脹；以及重復(fù)保形沉積的轉(zhuǎn)變操作一次或多次而部分或完全地以鎢來 填充特征。
[0019] 本文所述的主題的另一方面可以在包含以下步驟的方法中實(shí)施：在特征內(nèi)保形地 沉積無氟的氮化鎢層；以及使氟氮化鎢層轉(zhuǎn)變成無氟的鎢層。
[0020] 本文所述的主題的又一方面可以在包含以下步驟的方法中實(shí)施：使用含鹵素還原 劑在特征內(nèi)保形地沉積鎢層；抽出含鹵素副產(chǎn)物；以及在保形鎢層上沉積無氟含鎢。
[0021] 另外的方面可以在被配置成用于實(shí)現(xiàn)本文所述的方法的設(shè)備中實(shí)施。
[0022] 參照附圖進(jìn)一步說明這些和其他方面。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1A至圖1G示出了根據(jù)本文所述的過程能夠以含鎢材料進(jìn)行填充的各種結(jié)構(gòu)的 實(shí)例。
[0024] 圖2和圖2A是說明在用鎢由里朝外地填充特征的方法中的某些操作的過程流程 圖。
[0025] 圖3A至圖4B是在由里朝外特征填充的各種階段的特征的示意圖。
[0026] 圖5A至圖?是說明在各種溫度下的鎢（W)、鈦（Ti)以及氮化鈦（TiN)的蝕刻率 和蝕刻選擇性的圖表。
[0027] 圖6是包括凹槽蝕刻過的鎢層的特征的示意圖。
[0028] 圖7是在凹槽蝕刻的各種階段的特征的示意圖。
[0029] 圖8是在使用凹槽蝕刻的特征填充的各種階段的特征的示意圖。
[0030] 圖9A是用于說明蝕刻保形性調(diào)變的在蝕刻的各種階段的特征的示意圖。
[0031] 圖9B示出了對(duì)于不同蝕刻劑流量的作為蝕刻溫度函數(shù)的鎢蝕刻率的圖表。
[0032] 圖10是在使用非保形蝕刻的特征填充的各種階段的特征的示意圖。
[0033] 圖11是在使用鎢成核的選擇性抑制的特征填充的各種階段的特征的示意圖。
[0034] 圖12示出了關(guān)于在高與低功率蝕刻之后所沉積的膜的時(shí)間主體層生長(zhǎng)延遲的圖 表。
[0035] 圖13A是在使用硼轉(zhuǎn)變成為鎢的特征填充的各種階段的特征的示意圖。
[0036] 圖13B是說明在使用硼部分轉(zhuǎn)變成為鎢來填充特征的方法中的某些操作的過程 流程圖。
[0037] 圖13C和圖13D是說明在使用無氟含鎢層來填充特征的方法中的某些操作的過程 流程圖。
[0038] 圖14至圖23是在特征填充的各種階段的三維垂直NAND (3-D VNAND)特征的示意 圖。
[0039] 圖24至圖25B示出了適用于實(shí)施本文所述的方法的設(shè)備的實(shí)例的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0040] 在下列說明中，為了提供對(duì)本發(fā)明的徹底了解而提出許多具體細(xì)節(jié)。本發(fā)明可在 不具有部分或所有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其他情況下，為了不對(duì)本發(fā)明造成不必 要的混淆，不詳述眾所周知的過程操作。雖然本發(fā)明將結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)行說明，但應(yīng)當(dāng) 理解的是，這并非旨在將本發(fā)明限制于這些實(shí)施例。
[0041] 本文描述了以鎢來填充特征的方法以及相關(guān)的系統(tǒng)和設(shè)備。應(yīng)用的實(shí)例包括邏 輯與內(nèi)存接點(diǎn)填充、DRAM埋入式字線填充、垂直集成內(nèi)存柵極/字線填充、以及具有硅通孔 (TSV)的3-D集成。本文所述的這些方法可以用于填充例如在鎢通孔中的垂直特征、以及例 如垂直NAND(VNAND)字線的水平特征。這些方法可用于保形的且由下而上或由里朝外的填 充。
[0042] 根據(jù)各種實(shí)施例，這些特征可以表征為窄和/或內(nèi)凹開口、此特征內(nèi)的收縮部、以 及高深寬比中的一個(gè)或多個(gè)?？杀惶畛涞奶卣鞯膶?shí)例如圖1A-1C所示。圖1A示出了有待 以鎢填充的垂直特征101的橫截面圖的實(shí)例。此特征可包括位于襯底103中的特征孔105。 此襯底可以是例如200mm晶片、300mm晶片、或450mm晶片之類的娃晶片，包括其上沉積有一 層或多層材料（例如介電、導(dǎo)電、或半導(dǎo)電材料）的晶片。此特征可形成在這些層中的一個(gè) 或多個(gè)中。例如，此特征可至少部分地形成在介電層中。在某些實(shí)施例中，特征孔105可具 有至少約2 :1、至少約4 :1、至少約6 :1或更高的深寬比。特征孔105在開口附近也可以具 有介于約l〇nm到500nm的尺寸（例如開口直徑或線寬），例如介于約25nm到300nm。特征 孔105可以被稱為未填充特征或僅稱為特征。特征101、以及任何特征可部分地表征為延伸 穿過此特征的長(zhǎng)度的軸118,而垂直定向特征具有垂直軸并且水平定向特征具有水平軸。
[0043] 圖1B示出了具有內(nèi)凹輪廓的特征101的實(shí)例。內(nèi)凹輪廓為從特征的底部、封閉端、 或內(nèi)部往特征開口變窄的輪廓。根據(jù)各種實(shí)施例，此輪廓可逐漸變窄并且/或者在特征開 口處包括突出部。圖1B示出了后者的實(shí)例，底層113加襯于特征孔105的側(cè)壁或內(nèi)部表面。 底層113可以是例如擴(kuò)散屏障層、粘合層、成核層、其組合、或任何其他能適用材料。底層的 非限制性實(shí)例可包括介電層與導(dǎo)電層，例如硅氧化物、硅氮化物、硅碳化物、金屬氧化物、金 屬氮化物、金屬碳化物、以及金屬層。在特定實(shí)施例中，底層可為Ti、TiN、WN、TiAl、以及W 中的一個(gè)或多個(gè)。底層113形成突出部115,以使底層113在特征101的開口處附近比在特 征101內(nèi)部更厚。
[0044] 在某些實(shí)施例中，可填充在特征內(nèi)具有一個(gè)或多個(gè)收縮部的特征。圖1C示出了具 有收縮部的各種已填充特征的視圖的實(shí)例。圖1C中的每一個(gè)實(shí)例（a)、(b)以及（c)在此特 征內(nèi)的中點(diǎn)處都包括收縮部109。收縮部109的寬度例如在約15nm至20nm之間。在使用 常規(guī)技術(shù)在特征中沉積鎢的期間，收縮部可能會(huì)引起夾止（pinch-off)，在特征的部分被填 充之前，所沉積的鎢會(huì)妨礙通過收縮部的進(jìn)一步的沉積，從而在特征中造成空隙。實(shí)例（b) 在特征開口處進(jìn)一步包括襯墊/屏障突出部115。這種突出部也可能是潛在的夾止點(diǎn)。實(shí) 例（c)包括收縮部112,其比實(shí)例（b)中的突出部115更遠(yuǎn)離場(chǎng)區(qū)域。如進(jìn)一步在下文中所 述，本文所述的方法可進(jìn)行如圖1C所示的無空隙填充。
[0045] 也可以填充例如3-D內(nèi)存結(jié)構(gòu)的水平特征。圖1D示出了包括收縮部151的水平 特征150的實(shí)例。例如，水平特征150可以是VNAND結(jié)構(gòu)中的字線。
[0046] 在某些實(shí)施例中，可能會(huì)因?yàn)樵赩NAND或其他結(jié)構(gòu)中存在有支柱而引起收縮部。 例如，圖1E示出了 VNAND或垂直集成內(nèi)存（VIM)結(jié)構(gòu)148中的支柱125的平面圖，而圖1F 則示出了支柱125的橫截面簡(jiǎn)化示意圖。圖1E中的箭頭代表沉積材料；當(dāng)支柱125配置在 區(qū)域127與氣體入口或其他沉積源之間時(shí)，鄰接的支柱可能會(huì)造成收縮部151，這些收縮部 會(huì)對(duì)區(qū)域127的無空隙填充提出挑戰(zhàn)。
[0047] 例如，可以通過在襯底100上沉積交替的層間介電層129與犧牲層（未圖示）的 堆棧并且選擇性蝕刻犧牲層而形成結(jié)構(gòu)148。例如，這些層間介電層可以是氧化硅和/或氮 化硅層，并且這些犧牲層可以是用蝕刻劑選擇性蝕刻的材料。在此之后，可進(jìn)行蝕刻與沉積 過程以形成支柱125,其可包括已完成的內(nèi)存裝置的信道區(qū)域。
[0048] 襯底100的主表面可在X與y方向上延伸，而支柱125朝z方向。在圖1E與1F 的實(shí)例中，支柱125以偏移方式進(jìn)行排列，以使在X方向上緊鄰的支柱125在y方向上互相 偏移，反之亦然。根據(jù)各種實(shí)施例，可以用許多方式來排列這些支柱（以及因鄰接支柱所形 成的對(duì)應(yīng)收縮部）。此外，支柱125可以是包括圓形、方形等的任何形狀。支柱125可包括 環(huán)狀半導(dǎo)電材料，或圓形（或方形）半導(dǎo)電材料。柵極介電質(zhì)可包圍此半導(dǎo)電材料。可以 以鎢來填充每個(gè)層間介電層129之間的區(qū)域；因此，結(jié)構(gòu)148具有多個(gè)待填充的堆棧的水平 定向特征，這些水平定向特征在X和/或y方向上延伸。
[0049] 圖1G提供例如包括支柱收縮部151的VNAND或其他結(jié)構(gòu)的水平視角特征的另一 實(shí)例。圖1G的實(shí)例為開放式，待沉積的材料能夠如箭頭所示水平地從兩端進(jìn)入。（應(yīng)注意 到圖1G的實(shí)例可被視為這種結(jié)構(gòu)的3-D特征的2-D繪圖，且圖1G為待填充區(qū)域的橫截面 圖，并且此圖中所示的支柱收縮部表示可在平面圖而非橫截面圖觀看到的收縮部。）在某些 實(shí)施例中，3-D結(jié)構(gòu)可利用沿著二或三維空間（例如在圖1F的實(shí)例中在X與y或X、y與z 方向上）延伸的待填充區(qū)域來表征，并且可能會(huì)提出比填充沿著一維或二維空間延伸的孔 洞或溝槽更多的填充挑戰(zhàn)。例如，當(dāng)沉積氣體可從多個(gè)維度進(jìn)入特征時(shí)，控制3-D結(jié)構(gòu)的填 充會(huì)具有挑戰(zhàn)性。
[0050] 以含鎢材料來填充特征可能會(huì)在已填充的特征內(nèi)部引起空隙與接縫的形成?？障?是特征內(nèi)未被填充的區(qū)域。例如當(dāng)所沉積的材料在特征內(nèi)形成夾止點(diǎn)時(shí)可能會(huì)形成空隙， 以密封住特征內(nèi)的未填充空間而妨礙反應(yīng)物進(jìn)入并沉積。
[0051] 存在關(guān)于空隙和接縫形成的多個(gè)潛在起因。其中之一是在沉積含鎢材料或者更典 型地沉積例如擴(kuò)散屏障層或成核層之類的其他材料期間形成在特征開口附近的突出部。圖 1B示出了實(shí)例。
[0052] 未在圖1B中說明但可能會(huì)導(dǎo)致接縫形成或?qū)е路糯蠼涌p的空隙或接縫形成的另 一個(gè)起因是彎曲（或弓狀）特征孔側(cè)壁，也被稱為弓狀特征。在弓狀特征中，位于開口附近 的空穴的橫截面尺寸小于此特征內(nèi)部的橫截面尺寸。在弓狀特征內(nèi)的這些較窄開口的影響 與上述突出部的問題有幾分相似。例如圖1C、1D以及1G所示的特征內(nèi)的收縮部也會(huì)對(duì)于 幾乎不具有或不具有空隙與接縫的鎢填充提出挑戰(zhàn)。
[0053] 即使實(shí)現(xiàn)了無空隙填充，特征內(nèi)的鎢仍可能包括貫通通孔、溝槽、線或其他特征的 軸或中間的接縫。這是因?yàn)殒u生長(zhǎng)可在側(cè)壁處開始并且持續(xù)直到晶粒與從相對(duì)側(cè)壁生長(zhǎng)的 鎢會(huì)合為止。此接縫可能會(huì)使包括含氟化合物（例如氫氟酸（HF))的雜質(zhì)被困住。在化學(xué) 機(jī)械研磨（CMP)期間，成核現(xiàn)象也可能從接縫傳播開來。根據(jù)各種實(shí)施例，本文所述的方法 可減少或消除空隙與接縫形成。本文所述的方法也可解決下列事項(xiàng)中的一或多者：
[0054] 1)極具挑戰(zhàn)性的輪廓：在大部分內(nèi)凹特征中可使用如美國(guó)專利申請(qǐng)第 13/351，970號(hào)（其是通過引用的方式并入本文中）所述的沉積-蝕刻-沉積循環(huán)來獲得 無空隙填充。然而，根據(jù)尺寸與幾何形狀，可能會(huì)需要多個(gè)沉積-蝕刻循環(huán)來獲得無空隙 填充。此可能會(huì)影響過程穩(wěn)定性與產(chǎn)量。本文所述的實(shí)施例可提供具有較少或不具有沉 積-蝕刻-沉積循環(huán)的特征填充。
[0055] 2)小特征與襯墊/屏障影響：在特征尺寸為極小的情況下，調(diào)整蝕刻過程而不影 響底層襯墊/屏障的完整性可能非常困難。在某些情況下，可能會(huì)在W-選擇性蝕刻期間發(fā) 生間歇性Ti侵蝕，這可能起因于在蝕刻期間形成鈍化TiFx層。
[0056] 3)在W晶粒邊界處的散射：在特征內(nèi)部存在多個(gè)W晶粒可能會(huì)因?yàn)榫Я＿吔缟⑸?而造成電子損失。因此，相比于理論預(yù)測(cè)與覆蓋（blanket)晶片結(jié)果，實(shí)際裝置性能將會(huì)被 降低。
[0057] 4)用于W填充的減小的通孔容積：特別是在較小與較新的特征中，金屬接點(diǎn)的明 顯部分被W屏障（TiN、WN等等）耗盡。這些膜一般具有比W更高的電阻系數(shù)并且會(huì)負(fù)面地 沖擊像是接觸電阻等等電特性。
[0058] 本文提供了以鎢來填充特征的各種方法，這些方法減少或消除空隙與接縫形成。 這些方法可用于特征的包括垂直和水平定向在內(nèi)的任何定向的特征填充。在某些實(shí)施例 中，這些方法可用于填充相對(duì)于襯底的平面而具有傾斜定向的特征。在某些實(shí)施例中，這些 方法可用于填充具有多個(gè)定向的特征。這種特征的實(shí)例包括3-D特征，在其中沉積氣體可 垂直和橫向地進(jìn)入特征。另外，在某些實(shí)施例中，這些方法可用于填充在單個(gè)襯底上具有不 同定向的多個(gè)特征。
[0059] 以下說明水平定向和垂直定向特征的特征填充的實(shí)例。應(yīng)注意到在大部分情況 下，這些實(shí)例可應(yīng)用在水平定向或垂直定向特征兩者。此外，還應(yīng)注意到在以下說明中，"橫 向"一詞可用于指代大體上與特征軸正交的方向，而"垂直"一詞則指代大體上沿著特征軸 的方向。
[0060] 盡管以下描述集中在鎢特征填充，但是本發(fā)明的多個(gè)方面也可以在使用其他材料 填充特征中實(shí)施。例如，使用由里朝外特征填充、蝕刻保形性調(diào)變、還原劑轉(zhuǎn)換、使用作為蝕 刻停止劑的未轉(zhuǎn)換的還原劑的部分還原劑轉(zhuǎn)換以及無鹵素填充中的一種或多種上述技術(shù) 的特征填充可以用于使用其他材料填充特征，其他材料包括其他含鎢材料（例如，氮化鎢 (WN)和碳化鎢（WC))、含鈦材料（例如，鈦（Ti)、氮化鈦（TiN)、硅化鈦（TiSi)、碳化鈦（TiC) 和鋁化鈦（TiAl)、含鉭材料（例如，鉭（Ta)和氮化鉭（TaN))和含鎳材料（例如，鎳（Ni)和 硅化鎳（NiSi))。
[0061] 由里朝外（inside-out)填充
[0062] 在內(nèi)凹特征內(nèi)的常規(guī)鎢沉積從側(cè)壁表面開始并且橫向地進(jìn)行（即正交于側(cè)壁表 面與特征軸）直到此特征被夾止為止。就本文所述的由里朝外填充而言，鎢生長(zhǎng)從特征垂 直地（即沿著特征軸）進(jìn)行。在某些實(shí)施例中，消除或延遲從特征側(cè)壁的鎢生長(zhǎng)，以允許鎢 由里朝外生長(zhǎng)。這可能造成：大鎢晶粒以及較低電阻系數(shù)、沿著特征軸無接縫產(chǎn)生以及在化 學(xué)機(jī)械研磨（CMP)期間降低成核現(xiàn)象、消除并減少特征內(nèi)的空隙。
[0063] 本文所述的實(shí)施例可包括特征內(nèi)的鎢沉積，隨后進(jìn)行蝕刻以去除沉積在側(cè)壁上的 鎢的所有或部分，同時(shí)留下的鎢還位于此特征的里面，例如，在特征的封閉端（如在垂直定 向特征的底部上或在水平定向特征的封閉端）、或在具有多個(gè)開口的水平定向特征的內(nèi)部 中。初始的沉積物可以對(duì)從該特征的所有可進(jìn)入表面均勻生長(zhǎng)的鎢保形。然后，后續(xù)的沉積 可以是"選擇性的"，因?yàn)殒u優(yōu)先在此特征內(nèi)留下的鎢上而不是在底層或襯底結(jié)構(gòu)上生長(zhǎng)。 在某些實(shí)施例中，整個(gè)沉積過程（例如保形沉積-蝕刻-選擇性沉積）可以表征為由里朝 外而非保形。由里朝外填充是指從特征內(nèi)部發(fā)生的生長(zhǎng)，并且對(duì)于例如圖1A與1B中的垂 直封閉式結(jié)構(gòu)可被稱為"由下而上"填充。
[0064] 圖2是說明由里朝外填充的方法的某些操作的過程流程圖。此方法可起始于在方 框201中，在特征內(nèi)保形地沉積鎢。在某些實(shí)施例中，方框201可包括鎢成核層的沉積，然 后進(jìn)行主體沉積。以下進(jìn)一步說明鎢成核層沉積與主體沉積技術(shù)。在某些實(shí)施例中，若例 如特征包括支持鶴沉積的底層，則方框201可僅包括主體沉積。在包括收縮部或其他易被 夾止的特征內(nèi)，可執(zhí)行方框201至少直到特征被夾止為止。在保形沉積中，沉積從每個(gè)表面 開始并且以大體上與此表面正交的生長(zhǎng)方式進(jìn)行。特征內(nèi)的鎢生長(zhǎng)起始于每個(gè)側(cè)壁并且進(jìn) 行直到此生長(zhǎng)將特征夾止為止。在某些實(shí)施例中，在方框201中所沉積的鎢的量可基于最 窄特征尺寸來決定。例如，若最窄尺寸為50nm，則可允許方框201中的CVD反應(yīng)進(jìn)行得足夠 長(zhǎng)以在每個(gè)表面上沉積25nm，此時(shí)，所沉積的鎢會(huì)妨礙反應(yīng)物進(jìn)一步擴(kuò)散到此特征內(nèi)。這通 常可在此反應(yīng)之前基于反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、鎢成核層厚度等等來決定。在某些實(shí)施例中，方框201 可包括如美國(guó)專利申請(qǐng)第13/016, 656號(hào)（其通過引用的方式并入本申請(qǐng)中）所述的多個(gè) 沉積-蝕刻-沉積循環(huán)。在某些實(shí)施例中，方框201不包括任何蝕刻操作，而只有直到至少 此特征被夾止為止的沉積操作。方框201可在單個(gè)腔室、多站的單一站或單一站腔室內(nèi)、在 多站設(shè)備的多個(gè)站內(nèi)、或在多個(gè)腔室內(nèi)發(fā)生。例如，方框201可包括位于腔室的一個(gè)站內(nèi)的 鎢成核層沉積，然后是位于此腔室的另一個(gè)站內(nèi)的主體沉積。
[0065] 此過程可在方框203中繼續(xù)，在其中進(jìn)行鎢的部分蝕刻。部分的鎢留在特征內(nèi)，但 該蝕刻使鎢從特征的至少部分側(cè)壁去除。方框203通常包括利用例如含氟物質(zhì)或其他蝕刻 劑物質(zhì)的化學(xué)蝕刻。在某些實(shí)施例中，可使用活化物質(zhì)?；罨镔|(zhì)可包括原子物質(zhì)、自由基 物質(zhì)、以及離子物質(zhì)。為了這些應(yīng)用目的，將活化物質(zhì)與再結(jié)合物質(zhì)以及最初進(jìn)給到等離子 體產(chǎn)生器內(nèi)的氣體予以區(qū)別開來。例如，部分蝕刻所沉積的鎢可包括對(duì)在遠(yuǎn)程或原位等離 子體產(chǎn)生器內(nèi)所產(chǎn)生的蝕刻劑物質(zhì)的暴露。在某些實(shí)施例中，可相繼或同時(shí)使用遠(yuǎn)程產(chǎn)生 的等離子體物質(zhì)與原位產(chǎn)生的等離子體物質(zhì)兩者。在某些實(shí)施例中，使用F 2、CF3C1、或其他 蝕刻劑化學(xué)品的非等離子體化學(xué)蝕刻可被使用。方框203可與方框201在相同的腔室內(nèi)發(fā) 生或者在不同的腔室內(nèi)發(fā)生。以下進(jìn)一步說明在特征內(nèi)蝕刻鎢的方法。根據(jù)特征結(jié)構(gòu)，蝕 刻可保形或非保形。另外，回蝕刻大體上可橫向地（與特征軸正交）和/或垂直地（沿著 特征軸）進(jìn)行。
[0066] 根據(jù)各種實(shí)施例，蝕刻可以對(duì)底層優(yōu)先或不優(yōu)先。例如，蝕刻可以對(duì)W優(yōu)先，而例 如Ti或TiN底層作為蝕刻中止層。在某些實(shí)施例中，此蝕刻可對(duì)W和Ti或TiN進(jìn)行蝕刻， 而底層介電層作為蝕刻中止層。
[0067] 該過程接著在方框205繼續(xù)，其中在剩余的鎢上進(jìn)行選擇性沉積。選擇性沉積指 相對(duì)于鎢被去除的側(cè)壁或其他表面而在鎢表面的優(yōu)先沉積。在某些實(shí)施例中，選擇性沉積 過程可實(shí)質(zhì)不將鎢沉積在側(cè)壁表面上。在某些實(shí)施例中，選擇性沉積過程仍可將少量的鎢 沉積在側(cè)壁表面上，但生長(zhǎng)速率明顯慢于鎢表面上的沉積。例如，側(cè)壁表面上的生長(zhǎng)速率與 所沉積的厚度可以是在鎢表面上的一半或比其一半更少。在某些實(shí)施例中，它可以是十分 之一或甚至百分之一。
[0068] 在某些實(shí)施例中，方框205可不進(jìn)行成核層的沉積。這可允許僅在特征內(nèi)的剩余 鎢上進(jìn)行選擇性沉積。在許多實(shí)施例中，方框201可包括成核層的沉積以獲得保形沉積，而 方框205在不進(jìn)行中間成核層沉積的情況下在蝕刻過的鎢層上進(jìn)行沉積。在某些實(shí)施例 中，可將成核層沉積在特征的期望進(jìn)一步生長(zhǎng)的至少一部分上。若在方框205中將成核層 沉積在不期望進(jìn)行后續(xù)沉積的側(cè)壁或其他表面上，可選擇性地抑制這些表面上的鎢成核。 抑制在特征內(nèi)的鎢成核的方法詳見于美國(guó)專利申請(qǐng)第13/774, 350號(hào)，其通過引用的方式 并入本申請(qǐng)中。
[0069] 圖2A說明在根據(jù)圖2的由里朝外填充的實(shí)例中的某些操作的過程流程。此過程 可起始于順序地給含鎢前體和一種或多種還原劑施加脈沖，以通過原子層沉積（ALD)或脈 沖成核層（PNL)過程來形成鎢成核層（201a)。形成可維持后續(xù)主體沉積的薄保形成核層。 以下提供成核層沉積的進(jìn)一步沉積。接著，同時(shí)將含鎢前體和還原劑導(dǎo)入到容納特征的腔 室（201b)。這導(dǎo)致在方框201a中所形成的鎢成核層上通過化學(xué)氣相沉積（CVD)進(jìn)行的主 體鎢層的沉積。就保形沉積而言，此主體鎢層沿著下層鎢成核層的輪廓延伸，此下層鎢成核 層沿著特征的輪廓延伸。如以上參考圖2所述，然后對(duì)鎢進(jìn)行部分蝕刻（203)。此過程繼續(xù) 再次同時(shí)導(dǎo)入含鎢前體和還原劑，以通過CVD來沉積另一主體層（205a)。在圖2A的實(shí)例 中，在方框205a中所沉積的主體鎢層直接沉積在蝕刻鎢上而不進(jìn)行另一成核層的形成。
[0070] 在某些實(shí)施例中，特征填充可包括用于填充特征的保形鎢沉積，而甚至允許此沉 積在特征內(nèi)形成空隙或接縫的情況下進(jìn)行，然后通過深蝕刻以打開特征，以及在特征內(nèi)選 擇性沉積。根據(jù)各種實(shí)施例，這種用于填充特征的保形沉積可包括達(dá)到特征的頂部的填充 或者僅通過收縮部或夾止點(diǎn)之間的填充。在任一種情況下，包括接縫和/或空隙的特征的 部分在深蝕刻之前可能會(huì)封閉而防止進(jìn)一步的沉積。
[0071] 先前的方案在第一沉積操作期間包括部分填充，使得通孔或其他特征打開而不被 封閉。在后續(xù)蝕刻步驟期間，在這些方案中，針對(duì)該場(chǎng)中和夾止點(diǎn)中的鎢去除的后續(xù)蝕刻可 能會(huì)具有去除通孔或其他特征內(nèi)部的鎢的不良副作用。然后，后續(xù)沉積步驟可在通孔或其 他特征內(nèi)部以及在夾止點(diǎn)處使鎢以相同的速率重新生長(zhǎng)，以造成與只沉積的特征填充相同 的鑰孔空隙。相比之下，本文所述的方法可在特征內(nèi)留下部分生長(zhǎng)物，而此部分生長(zhǎng)物會(huì)造 成后續(xù)沉積操作中的選擇性沉積。例如，過程可包括蝕刻已夾止的通孔，以從此場(chǎng)與夾止點(diǎn) 將鎢完全去除，而使通孔內(nèi)部的部分鎢生長(zhǎng)物完整無缺。后續(xù)鎢沉積可在通孔內(nèi)部的既有 鎢層上進(jìn)行鎢的重新生長(zhǎng)，且同時(shí)此場(chǎng)內(nèi)的顯著生長(zhǎng)延遲可在進(jìn)行最終通孔填充時(shí)防止夾 止與空隙。如上所述，此顯著生長(zhǎng)延遲可至少部分歸因于維持鎢生長(zhǎng)的表面的去除。在某些 實(shí)施例中，相對(duì)于底層，可以優(yōu)先蝕刻鎢。例如，包括TiN/W (氮化鈦底層/鎢層）雙層的特 征可進(jìn)行鎢優(yōu)先的蝕刻。此優(yōu)先蝕刻（也被稱為選擇性蝕刻）可從場(chǎng)和夾止點(diǎn)將鎢去除， 而不蝕刻穿過在場(chǎng)和夾止點(diǎn)的TiN。后續(xù)沉積可在特征的內(nèi)部而非在場(chǎng)上或夾止點(diǎn)的側(cè)壁 上進(jìn)行鎢的重新生長(zhǎng)。因此，此生長(zhǎng)由里朝外（例如由下而上）而非保形。以下就圖3A、 3B、4A以及4B來說明各種實(shí)施例。
[0072] 在某些實(shí)施例中，特征填充可以涉及：1)用于夾止特征的沉積；2)用于通過夾止 點(diǎn)去除鎢的深蝕刻；3)位于夾止點(diǎn)下方通過選擇性沉積的填充；以及4)特征的其余部分的 填充。在某些實(shí)施例中，（2)涉及對(duì)TiN、Ti或其他底層上方的鎢具有選擇性（即，鎢優(yōu)先） 的蝕刻條件。圖3A示出了使用這種方法的特征填充的橫截面示意圖的實(shí)例。首先，在操作 310,使用保形沉積技術(shù)來填充包括夾止點(diǎn)351以及TiN底層313的特征301。允許持續(xù)沉 積，以使此特征被夾止并且也使鎢沉積在場(chǎng)區(qū)域317上。此操作中的沉積物大體上對(duì)于此 特征可為保形，而在已填充的特征301內(nèi)留下空隙312。圖3C示意性地示出了保形沉積的 實(shí)例，圖中圖示了在特征301內(nèi)的鎢生長(zhǎng)階段350、360和370。例如，階段350、360和370 可表示在特征301內(nèi)沉積鎢的CVD工藝的進(jìn)行階段。在階段350,鎢層302保形地加襯于特 征301。如階段360所示，鎢生長(zhǎng)持續(xù)以正交方式從特征表面通過大體均勻生長(zhǎng)的方式進(jìn) 行。在階段370,在夾止點(diǎn)351處來自側(cè)壁表面的生長(zhǎng)封閉了特征301而留下空隙312。返 回圖3A，在某些實(shí)施例中，在310的填充可為完全保形。在某些其他實(shí)施例中，此填充物可 以大體上保形，具有某些非保形方面。例如，在夾止點(diǎn)351可抑制鎢成核，以延遲封閉特征 301。在任一情況下，空隙312在操作310之后出現(xiàn)。
[0073] 在操作320,以對(duì)鎢具有選擇性的蝕刻來打開特征301。也就是說，使用蝕刻化學(xué) 品來蝕刻特征301，此蝕刻化學(xué)品可蝕刻鎢而不明顯蝕刻底層313。在圖3A的實(shí)例中蝕刻 鎢而不蝕刻氮化鈦。允許進(jìn)行此蝕刻直到清除夾止點(diǎn)351的鎢為止。特征301可維持封閉 直到蝕刻過程結(jié)束為止，以使位于此夾止點(diǎn)下方的鎢保持完整無缺。在同時(shí)，對(duì)在場(chǎng)內(nèi)以及 位于夾止點(diǎn)處或夾止點(diǎn)上方的鎢進(jìn)行過度蝕刻，從而露出底層。因?yàn)槭褂眠x擇性蝕刻，所以 氮化鈦層313會(huì)留在此場(chǎng)區(qū)域與夾止點(diǎn)351的側(cè)壁上。因此，在夾止點(diǎn)351下方的特征301 內(nèi)存在鎢303,而沿著位在夾止點(diǎn)351以及在夾止點(diǎn)351上方的側(cè)壁幾乎不具有鎢。若有 的話，任何留下來的鎢通常也都不足以維持在側(cè)壁的高質(zhì)量一致生長(zhǎng)。例如，在一些實(shí)施例 中，其可以是不連續(xù)膜。
[0074] 在操作330,將鎢選擇性地沉積在特征301內(nèi)的剩余鎢303上。因?yàn)殒u僅存在于夾 止點(diǎn)351下方，所以將鎢選擇性地沉積在夾止點(diǎn)351下方。此操作中的填充可表征為由下 而上。
[0075] 在某些實(shí)施例中，可在操作320之后直接執(zhí)行操作330。因?yàn)橄啾扔谠趭A止點(diǎn)351 以及在此夾止點(diǎn)上方露出的底層313上的緩慢鎢生長(zhǎng)，在特征301內(nèi)的既有鎢303上存在 較快速的重新生長(zhǎng)，所以沉積為具有選擇性。在某些實(shí)施例中，在操作330之前可抑制夾止 點(diǎn)351上的鎢成核。雖然圖未示出，但在某些實(shí)施例中，可重復(fù)操作320和330 -次或多 次。例如，若當(dāng)所執(zhí)行的操作330導(dǎo)致形成接縫時(shí)，可在另一選擇性沉積操作之前執(zhí)行蝕刻 以去除此接縫。以下參考圖3B來說明去除接縫。
[0076] 接著可允許填充繼續(xù)以完全填充特征301。在某些實(shí)施例中，特征內(nèi)的選擇性較快 重新生長(zhǎng)可允許在頂部夾止之前進(jìn)行完全填充（未圖示）。在某些實(shí)施例中，可重復(fù)蝕刻 和選擇性填充過程一次或多次以實(shí)現(xiàn)完全填充。若特征在操作320和330的一次或多次重 復(fù)之后未被完全填充，則在某些實(shí)施例中，可執(zhí)行操作340,在其中執(zhí)行保形填充以完成特 征301的填充。在某些實(shí)施例中，操作340可包括在夾止點(diǎn)351的側(cè)壁上的鎢成核層的沉 積。在某些實(shí)施例中，可在操作340減少在夾止點(diǎn)的先前選擇性抑制處理的作用，以允許不 具有成核層沉積的保形填充。
[0077] 在某些實(shí)施例中，特征填充可包括：1)用于填充特征的沉積；2)用于通過接縫形 成處去除鎢的深蝕刻；3)通過選擇性沉積進(jìn)行的填充；以及4)特征的剩余部分的填充。圖 3B示出了使用這種方法的特征填充的橫截面示意圖的實(shí)例。首先，在操作315中，使用保 形沉積技術(shù)來填充包括氮化鈦底層313的特征。在此實(shí)例中，特征301具有實(shí)質(zhì)垂直的側(cè) 壁且不具有收縮部，因此在特征301內(nèi)不會(huì)形成空隙。然而，接縫314會(huì)沿著特征301的軸 形成，從每一側(cè)壁的生長(zhǎng)會(huì)在此軸會(huì)合。當(dāng)生長(zhǎng)也從特征301的底部發(fā)生時(shí)，接縫形成會(huì)在 特征底部上方的點(diǎn)352開始。沉積會(huì)在接縫形成開始之后的某一點(diǎn)被終止；因?yàn)樘卣鲀?nèi)的 標(biāo)準(zhǔn)CVD-W過程的保形本質(zhì)，也就是說通常涉及在操作315中完全填充特征，如圖3B的實(shí) 例所示。此終點(diǎn)可在沉積之前基于特征尺寸與鎢沉積速率來決定。在某些實(shí)施例中，在操 作315中可使用成核抑制和/或一次或多次非保形蝕刻來修改特征輪廓，以使特征在接縫 形成處僅被部分地蝕刻。
[0078] 接著，在操作325,以對(duì)鎢具有選擇性的蝕刻來打開特征，而氮化鈦（或其他底 層）313作為蝕刻中止層。允許蝕刻進(jìn)行至少到達(dá)接縫形成點(diǎn)352,而在接縫形成點(diǎn)352或 其下方留下層303。應(yīng)注意到在操作325中所執(zhí)行的蝕刻在某些方面可不同于在參考圖3A 所述的操作320中所執(zhí)行的蝕刻。在操作325中，執(zhí)行保形蝕刻以均勻去除位于特征內(nèi)的 鎢直至到達(dá)此接縫形成點(diǎn)為止。以下進(jìn)一步說明控制蝕刻保形性的方法。相比之下，在操 作320中，蝕刻僅去除在特征的頂部附近的鎢并且較為非保形。然而，應(yīng)注意到在操作320 期間，用于非保形蝕刻的條件可以是不必要的，因?yàn)榉忾]夾止點(diǎn)351的存在會(huì)防止蝕刻劑 擴(kuò)散到空隙312內(nèi)。
[0079] 返回圖3B，在場(chǎng)內(nèi)以及在此接縫形成點(diǎn)上方的鎢被過度蝕刻，由此露出底層313。 因?yàn)槭褂眠x擇性蝕刻，所以氮化鈦層313會(huì)留在場(chǎng)區(qū)域上以及特征301的側(cè)壁上。因此，在 接縫形成點(diǎn)下方的特征301內(nèi)存在有鎢303,而沿著在接縫形成點(diǎn)352處以及在此接縫形成 點(diǎn)上方的側(cè)壁幾乎不具有鎢。
[0080] 接著，隨后在操作335,利用由位于特征底部中的鎢層303上的較快生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)所 引起的選擇性來執(zhí)行造成由下而上的選擇性沉積。如同在參考圖3A所述的實(shí)例中，在某些 實(shí)施例中，選擇性可進(jìn)一步通過在蝕刻操作325之后且在沉積操作335之前在特征301內(nèi) 的鎢成核的選擇性抑制引起。使用選擇性抑制的由下而上填充法詳見于美國(guó)專利申請(qǐng)第 13/774, 350號(hào)中，其通過引用的方式并入本申請(qǐng)。在某些實(shí)施例中，可執(zhí)行操作335直到對(duì) 特征進(jìn)行填充而達(dá)到特征的頂部為止。在某些其他實(shí)施例中，尤其是如果部分側(cè)壁生長(zhǎng)發(fā) 生而形成另一接縫的話，則特征填充可在到達(dá)特征頂部之前的某一點(diǎn)被停止。在圖3B所示 的實(shí)例中，在特征301的完全或部分填充之后，執(zhí)行第二蝕刻操作326以再次從側(cè)壁將鎢去 除。在此蝕刻操作中去除此接縫。然后執(zhí)行選擇性沉積336以填充此特征?？芍貜?fù)這些選 擇性蝕刻和沉積操作一次或多次以填充此特征。
[0081] 根據(jù)各種實(shí)施例，上述方法也可以用于水平定向特征的由里朝外填充。此外，雖然 以上就圖3A與3B所述的方法是使用去除鎢并同時(shí)使底層完整無缺的選擇性蝕刻，但在某 些實(shí)施例中，在蝕刻期間可去除屏障層或其他底層。
[0082] 圖4A示出了由里朝外填充的另一實(shí)例，在其中填充包括收縮部451的例如字線 (WL)之類的水平定向特征401。特征401包括介電質(zhì)419與氮化鈦413底層。（應(yīng)注意到 在某些實(shí)施例中，如果圖像410為側(cè)視圖，則收縮部451例如可表示位于延伸到頁面內(nèi)的平 面上的收縮區(qū)域，其是由3-D結(jié)構(gòu)中的支柱布置所引起。）頂部圖像410示出了使用標(biāo)準(zhǔn) CVD的WL填充，其中在氮化鈦層413上的特征內(nèi)保形地沉積鎢成核層，然后在此鎢成核層上 進(jìn)行CVD沉積。鎢402填充此特征，而明顯的空隙412存在于通過收縮部451的WL中。此 夕卜，接縫414存在于通過收縮部451到特征401的開口的鎢填充物中。
[0083] 在此處所述的方法中，填充可起始于操作420,用于部分填充特征的保形沉積包括 夾止空隙412。操作420可包括在氮化鈦413上進(jìn)行保形鎢成核層沉積，然后進(jìn)行CVD沉積 直到填充此收縮部為止，由此夾止空隙412。如上所述，可基于收縮部451的尺寸以及鎢沉 積速率來決定沉積終點(diǎn)。
[0084] 在操作430執(zhí)行鎢和氮化鈦的保形蝕刻，以去除沉積在收縮部451與特征401的 開口間的鎢與氮化鈦。在某些實(shí)施例中，蝕刻溫度可以相當(dāng)高，以增大蝕刻非選擇率。介電 層419可作為蝕刻中止層。此蝕刻可被視為"橫向"或者在與特征軸正交的方向上。此蝕刻 可在操作440繼續(xù)，在其中蝕刻通過收縮部451，以去除鎢與氮化鈦直到空隙被去除為止， 而僅留下鎢底層403。此時(shí)，此蝕刻可被視為"垂直"或者在與特征軸平行的方向上。（應(yīng) 注意到從操作430到440,蝕刻條件不一定要改變；蝕刻的方向可因?yàn)榇コ某练e鎢的厚 度與位置而改變。）層403可作為用于后續(xù)選擇性沉積的底部鎢晶種層。接著在操作450 執(zhí)行選擇性由里朝外填充。僅將鎢選擇性地沉積在已有鎢晶種層403上而不沉積在介電質(zhì) 419上。與上述方法一樣，在某些實(shí)施例中，可重復(fù)蝕刻和選擇性沉積操作一次或多次。此 結(jié)果是無空隙、無接縫層404,其具有比在410所示出的以常規(guī)CVD進(jìn)行填充的層402較大 的晶粒以及較少的晶粒邊界。此外，TiN底層413僅存在于此特征的底部?？刹恍枰挥?鎢層404與介電層419之間的屏障層；鎢與氮化鈦的非選擇性蝕刻可允許較多的WL容積被 鎢層404所占據(jù)。
[0085] 在某些實(shí)施例中，為了改善由里朝外填充的鎢對(duì)襯底的粘著性，可在選擇性沉積 期間將粘合層沉積在特征內(nèi)，和/或在特征的由里朝外填充之前、期間或之后將粘合層沉 積在場(chǎng)區(qū)域上。例如，在圖4A中，操作450中的由里朝外生長(zhǎng)可在某一點(diǎn)被終止，然后進(jìn)行 粘合層沉積，然后繼續(xù)進(jìn)行鎢沉積。以下在圖4B中示出了實(shí)例。
[0086] 在某些實(shí)施例中，這些方法可包括以適當(dāng)覆蓋厚度來填充特征的鎢沉積。在某些 情況下，如以上所參照的美國(guó)專利申請(qǐng)第13/016, 656號(hào)所述的沉積-蝕刻-沉積順序可用 于實(shí)現(xiàn)無空隙填充。在填充特征之后，可在使特征內(nèi)的鎢形成凹槽的情況下蝕刻特征，并且 在同時(shí)去除位于場(chǎng)以及沿著側(cè)壁到達(dá)凹槽深度平面的任何底層，例如11隊(duì)11、1隊(duì)或無氟鎢 (FFW)中的一種或多種。根據(jù)各種實(shí)施例，可以去除或不去除底層介電質(zhì)。在進(jìn)行凹槽蝕刻 之后，可以以沿著特征的軸的由里朝外（由下而上）生長(zhǎng)方式來進(jìn)行主體鎢沉積。在某些 實(shí)施例中，若去除襯墊層、屏障層、或粘合層或其他底層，則可在進(jìn)行場(chǎng)內(nèi)的鎢沉積以及進(jìn) 行CMP之前，在場(chǎng)內(nèi)和/或沿著特征側(cè)壁沉積另一底層。
[0087] 在圖4B中提供在凹槽蝕刻后進(jìn)行由里朝外填充的方法的實(shí)例中的特征401的橫 截面圖。首先，在460,以鎢402來填充特征401。特征401包括底層461與463,其可例如 為Ti、TiN、WN、TiAl等中的任何一種。接縫414存在于特征401內(nèi)。在462,執(zhí)行凹槽蝕 亥IJ，以去除鎢402、以及底層461與463而到達(dá)凹槽深度平面，留下蝕刻過的鎢層403。在替 代實(shí)施例中，可以通過選擇性蝕刻來留下底層461或底層461和463。凹槽蝕刻去除在特征 401的凹陷容積內(nèi)的接縫414,此有助于防止在后續(xù)CMP操作期間的成核現(xiàn)象。因此，可至 少在某種程度上基于離特征開口夠遠(yuǎn)以使接縫414將不影響CMP的距離而選擇凹槽深度。 以下進(jìn)一步說明用于執(zhí)行凹槽蝕刻的方法。然后在464,在由里朝外填充操作中以鎢來填充 特征。如上所述，由里朝外填充包括在留在特征401內(nèi)的蝕刻過的鎢403上進(jìn)行選擇性沉 積。這得到具有大、垂直定向晶粒生長(zhǎng)的由里朝外填充鎢層404。在466,終止由里朝外生 長(zhǎng)并且在特征401之上沉積一個(gè)或多個(gè)層465。層465可以例如是粘合層或屏障層。實(shí)例 包括Ti、TiN、Ti/TiN、以及WN。然后可根據(jù)鎢在一個(gè)或多個(gè)層465的暴露表面上如何合適 地生長(zhǎng)，而將鶴成核層沉積在一個(gè)或多個(gè)層465上。在某些實(shí)施例中，層465為鶴成核層。 接著在468沉積覆蓋鎢層405。雖然可能不用由下而上的生長(zhǎng)方式來沉積覆蓋層405,但其 將在CMP期間被去除，所以可以不引起對(duì)于成核現(xiàn)象的擔(dān)憂。在470描述了在CMP之后的 特征401。除了不在CMP期間引起成核風(fēng)險(xiǎn)的鎢層404以外，層404的大晶粒以及被層404 所填充的較大容積還提供改善的電特性。
[0088] 參考圖2、圖2A、圖3A、圖3B、圖4A以及圖4B所述的方法具有各種優(yōu)點(diǎn)。例如， 雖然在大部分內(nèi)凹特征內(nèi)可根據(jù)尺寸與幾何形狀而使用如以上所參照的美國(guó)專利申請(qǐng)第 13/351，970號(hào)所述的部分沉積-蝕刻-沉積循環(huán)來實(shí)現(xiàn)無空隙填充，但可能會(huì)需要多個(gè)沉 積-蝕刻循環(huán)來實(shí)現(xiàn)無空隙填充。這可能會(huì)影響過程穩(wěn)定性與產(chǎn)量。本文中例如就圖3A 所述的實(shí)施例能夠以較少的循環(huán)來提供內(nèi)凹特征的特征填充。
[0089] 即使實(shí)現(xiàn)無空隙填充，特征內(nèi)的鎢仍可能包括貫通通孔的軸、溝槽的中間、或其他 特征軸的接縫。這是因?yàn)殒u生長(zhǎng)是在側(cè)壁處開始并且持續(xù)直到晶粒與從相對(duì)側(cè)壁生長(zhǎng)的鎢 會(huì)合為止。此接縫可能會(huì)使像氫氟酸（HF)這樣的雜質(zhì)被困住，以及CMP成核現(xiàn)象也可能從 此接縫傳播開來。如圖3B、圖4A、以及圖4B所示，本文所述的由里朝外填充法可消除或減 少接縫。不像一般從側(cè)壁的鎢生長(zhǎng)，由里朝外填充法可促進(jìn)從底部或內(nèi)部鎢晶種層的垂直 鎢生長(zhǎng)（即，沿著特征的軸的生長(zhǎng)）。因此，可避免接縫的形成，以提供下列優(yōu)點(diǎn)：例如不沿 著接縫困住CMP漿料、不使像HF這樣的氣體雜質(zhì)困在接縫內(nèi)、以及使在裝置內(nèi)的接縫處的 電子傳輸損失降至最低。
[0090] 特征內(nèi)部的多個(gè)W晶粒的存在可能會(huì)因?yàn)榫Я＿吔缟⑸涠斐呻娮訐p失。相比于 理論預(yù)測(cè)與綜合晶片結(jié)果，實(shí)際裝置性能將會(huì)被降低。參考圖2、圖2A、圖3A、圖3B、圖4A 以及圖4B所述的方法可產(chǎn)生較少的晶粒邊界，以降低電阻并且改善性能。例如，參考圖3B， 消除了在接縫314處的晶粒邊界。在某些實(shí)施例中，存在于層303中的垂直定向晶粒可在 后續(xù)選擇性沉積操作中持續(xù)生長(zhǎng)，以減少晶粒邊界的數(shù)量。
[0091] 在特征尺寸為極小的情況下，調(diào)整蝕刻過程而不影響底層襯墊/屏障的完整性可 能非常困難。在某些情況下，可能會(huì)在W選擇性蝕刻期間發(fā)生間歇性鈦侵蝕，這可能起因于 在蝕刻期間的鈍化TiFx層的形成。因此，不依靠選擇性蝕刻的方法可避免間歇性鈦侵蝕以 及選擇性蝕刻小特征的挑戰(zhàn)。在某些實(shí)施例中，例如圖4A與4B所示的方法，去除例如鎢屏 障與襯墊等底層。這樣，不必為了避免危及襯墊/屏障完整性而嚴(yán)格控制鎢蝕刻量。這對(duì) 于具有非常薄的鎢膜的極小特征可以是有用的。例如，在襯墊為鈦的情況下，即使蝕刻過程 是對(duì)鈦或氮化鈦極具選擇性的蝕刻，仍可能會(huì)發(fā)生鈦膜的氟侵蝕。通過將鈦去除，可防止氟 對(duì)鈦膜的侵蝕。
[0092] 另外，若金屬接點(diǎn)的有效部分被鎢屏障或其他底層（TiN、WN等等）耗盡，這可能會(huì) 使電阻增加。這是因?yàn)檫@些膜具有比鎢更高的電阻系數(shù)。這可能會(huì)對(duì)像是接觸電阻之類的 電特性造成負(fù)面影響。例如，在像是2x與lx nm接點(diǎn)之類的極小特征中，此接點(diǎn)的有效部 分可被具有比鎢要高得多的電阻系數(shù)的屏障材料（TiN、WN等等）耗盡。通過蝕刻此屏障并 且使用此容積來生長(zhǎng)鎢，可預(yù)期有改善的電性能。
[0093] 在某些實(shí)施例中，由里朝外填充法可包括改善的過程控制與再現(xiàn)性，因?yàn)槠淇墒?用保形蝕刻過程，而不使用在特征開口處優(yōu)先進(jìn)行蝕刻的微調(diào)蝕刻過程。在某些工藝條件 下，可在通孔、溝槽-線、以及其他特征內(nèi)部生長(zhǎng)單晶粒、無接縫、以及由里朝外的鎢。以下 參考圖15、圖16、圖17以及圖19來說明由里朝外填充法的進(jìn)一步實(shí)例與優(yōu)點(diǎn)。
[0094] 根據(jù)各種實(shí)施例，本文所述的方法可包括使用選擇性或非選擇性的蝕刻。這些方 法可使用調(diào)整蝕刻選擇率以使相對(duì)于各種底層，蝕刻W優(yōu)先或非優(yōu)先的方法。例如，這些方 法可使用相對(duì)于TiN與Ti，蝕刻W優(yōu)先、或相對(duì)于W，蝕刻TiN與Ti優(yōu)先、或非優(yōu)先。
[0095] 在某些實(shí)施例中，蝕刻特征填充材料包括下游（遠(yuǎn)程產(chǎn)生的）以F為基礎(chǔ)的等離 子體。圖5A與圖5B示出了在供應(yīng)至遠(yuǎn)程等離子體源的2〇SCCm三氟化氮（NF3)下作為溫 度函數(shù)的鎢（W)、氮化鈦（TiN)以及鈦（Ti)的蝕刻速率以及W:Ti及W:TiN的蝕刻選擇率。 如在這些附圖中所觀察到的，可通過控制溫度來調(diào)整W :TiN與W :Ti的蝕刻選擇率，隨著溫 度降低，蝕刻會(huì)變成對(duì)W優(yōu)先。增加溫度也可以提供相對(duì)于W，TiN和Ti優(yōu)先的蝕刻。圖5C 與圖示出了在5〇SCCm下的溫度效果。這些圖表示出了可調(diào)節(jié)溫度與流率而調(diào)整蝕刻選 擇率。進(jìn)一步信息詳見于2012年7月28日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第13/536, 095號(hào)，該專利 申請(qǐng)通過引用的方式并入本申請(qǐng)中。如在此所述，可控制溫度、蝕刻劑流率、以及其他參數(shù) 而提供范圍從〈0. 5 :1到>100 :1的W:TiN與W:Ti的蝕刻選擇率。例如，可在小于100°C 或75°C的溫度下使用遠(yuǎn)程產(chǎn)生的氟自由基來執(zhí)行相對(duì)于TiN對(duì)W具有選擇性的蝕刻。同樣 地，可在較高的溫度下執(zhí)行非選擇性蝕刻。
[0096] 凹槽蝕刻與蝕刻階梯覆蓋率調(diào)變
[0097] 在某些實(shí)施例中，本文所述的方法是提供在已填充的特征內(nèi)將隨同垂直凹槽蝕刻 一起的橫向蝕刻與期望程度的保形性相結(jié)合的能力。對(duì)于像埋入式字線（bWL)以及一體柱 狀儲(chǔ)存器（0CS)這樣的某些新技術(shù)與應(yīng)用，可僅對(duì)特征的下部分填充鎢，而就上部分來說， 開放容積則允許以不同的材料來填充。圖6示出了具有凹陷鎢層603的特征601的實(shí)例。 凹陷層603從開口 602凹陷，凹陷深度D實(shí)質(zhì)上均勻跨過特征601。由于標(biāo)準(zhǔn)W-CVD為保形 沉積過程并且鎢橫向地從側(cè)壁生長(zhǎng)到特征內(nèi)，所以這種輪廓難以使用標(biāo)準(zhǔn)W-CVD工藝來加 以獲得。在某些實(shí)施例中，可以用另一種材料來填充開放容積605。除了其中僅特征的下 部分以鎢填充的bWL與0CS應(yīng)用以外，凹陷鎢層還可以用作特征內(nèi)的由里朝外填充的晶種。 以上就圖4B來說明實(shí)例。
[0098] 在像是3-D NAND和垂直集成內(nèi)存（VIM)裝置的情況下，預(yù)期鎢填充在夾止點(diǎn)位置 處以及在夾止點(diǎn)位置外。在這種應(yīng)用中，例如起因于WF 6與H2分子或其他反應(yīng)物間的反應(yīng)的 橫向鎢生長(zhǎng)在夾止點(diǎn)位置防止WF6與H 2擴(kuò)散到夾止點(diǎn)外的較廣區(qū)域而造成空隙化。本文所 提供的方法可克服這種空隙化。在某些實(shí)施例中，兩種方法之一或兩者可被一起或分開使 用。一種方法涉及使空隙能形成，然后用對(duì)底層可以具有或不具有選擇性的蝕刻過程進(jìn)行 垂直蝕穿，打開空隙并且以鎢進(jìn)行重新填充。另一方法涉及部分鎢沉積，然后謹(jǐn)慎地調(diào)整蝕 刻條件以獲得期望程度的蝕刻保形性，以使鎢在夾止點(diǎn)處比在夾止點(diǎn)外被蝕刻掉更多。圖 1C示出了可能的引入（incoming)輪廓與導(dǎo)致的鎢填充的某些實(shí)例。這兩種方法的任一者 或兩者可以與以上就圖2至圖4B所述的由里朝外填充法一起使用。例如，圖3A與圖4A描 繪其中空隙被打開以及以鎢重新填充特征的方法。在另一實(shí)例中，圖3B和圖4B描繪可使 用部分沉積-蝕刻-沉積方法的初始無空隙保形填充。此外，在任何由里朝外填充法中的 選擇性沉積可包括沉積-蝕刻-沉積技術(shù)，在其中調(diào)整蝕刻保形性以塑造出由里朝外鎢生 長(zhǎng)?？筛鶕?jù)既有空隙、晶粒定位以及特征幾何形狀而在特征內(nèi)垂直地（沿著特征軸）或橫 向地（與特征軸正交，朝向側(cè)壁）進(jìn)行凹槽形成。
[0099] 如上所述，W-CVD生長(zhǎng)在相對(duì)于側(cè)壁的橫向方向上。為了獲得如圖6所示的最終 輪廓，在某些實(shí)施例中，此結(jié)構(gòu)完全以W-CVD所填充且然后進(jìn)行垂直蝕刻以產(chǎn)生凹槽或開 放容積的結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，蝕刻條件可以具有選擇性，以僅對(duì)W進(jìn)行蝕刻而避免對(duì)底 層材料進(jìn)行蝕刻。例如，圖7示出了使用標(biāo)準(zhǔn)CVD-W過程以鎢702所填充的特征701。執(zhí) 行凹槽蝕刻以形成凹陷鎢層703與開放容積705。例如，可通過WN或其他材料來填充開放 容積705。在某些實(shí)施例中，可以在一個(gè)、二個(gè)、或更多個(gè)蝕刻操作中執(zhí)行凹槽蝕刻。例如， 在第一操作中，進(jìn)行快速的過程以去除在場(chǎng)區(qū)域720內(nèi)的鎢，然后進(jìn)行受到較精細(xì)控制的 過程以在區(qū)域722內(nèi)進(jìn)行蝕刻并且控制凹槽深度。在一實(shí)例中，可使用較高的溫度、較高的 蝕刻劑流率以及（針對(duì)以等離子體為基礎(chǔ)的蝕刻而言）較高的等離子體功率來執(zhí)行較快速 的過程。對(duì)于較快速的蝕刻，示例的蝕刻率可介于丨0A/S-50A/S之間。可使用較低的蝕刻 劑流量、以及（針對(duì)以等離子體為基礎(chǔ)的蝕刻而言）較低的等離子體功率來完成較慢、更受 控制的過程。根據(jù)關(guān)于底層的期望蝕刻選擇率，在受控制的蝕刻期間的溫度可以低于或不 低于在較快速的蝕刻期間的溫度。對(duì)于受控制的蝕刻，示例的蝕刻率可介于3人/s-20人/S或 3A/s-1〇A./s 之間。
[0100] 在某些實(shí)施例中，類似的凹槽蝕刻可有助于在像圖1C所示的結(jié)構(gòu)之類的結(jié)構(gòu)內(nèi) 實(shí)現(xiàn)填充。對(duì)于在圖1C的圖像（a)中的最簡(jiǎn)單情況，收縮部109將會(huì)在特征的下部分119 內(nèi)引起嚴(yán)重的空隙化。在某些實(shí)施例中，克服這種空隙化包括進(jìn)行深蝕刻直到空隙被打開 而允許以W-CVD重新填充空隙為止。在某些情況下，因?yàn)樘卣鞒叽纾陨钗g刻對(duì)于此結(jié)構(gòu) 的頂部分121可以是橫向（朝向側(cè)壁）以及在收縮部109內(nèi)可以是垂直的（在特征軸的方 向上）。在某些實(shí)施例中，多個(gè)沉積-蝕刻循環(huán)可以用于在整體上獲得完整的填充結(jié)果。圖 8說明了可能的順序。
[0101] 圖8示出了對(duì)包括收縮部851的特征801進(jìn)行填充的順序。應(yīng)注意到特征801可 以是水平定向特征（例如圖4A中的字線特征401)或垂直定向特征。特征801包括底層813 與819。在810,示出了使用標(biāo)準(zhǔn)CVD-W的特征填充。注意到這類似于圖4B所示的使用標(biāo) 準(zhǔn)CVD-W的特征401的填充；鎢802填充具有明顯空隙812的特征，此空隙存在于特征801 內(nèi)并且通過收縮部851。
[0102] 在如本文所述的方法中，填充可起始于操作820,進(jìn)行保形沉積以部分地填充特 征，這包括將空隙812夾止。操作820可包括在底層813上進(jìn)行保形鎢成核層沉積，然后進(jìn) 行CVD沉積直到收縮部851被填充為止，由此將空隙812夾止。如上所述，可基于收縮部 851的尺寸以及鎢沉積速率來決定沉積終點(diǎn)。在此階段，此方法類似于在圖4A中所述的方 法。接著，在操作830執(zhí)行對(duì)鎢的蝕刻，以去除沉積在收縮部851與特征801的開口之間的 鎢。不像圖4A的實(shí)例所述的方法，本實(shí)例中的蝕刻相對(duì)于底層813對(duì)鎢具有選擇性，以使 底層813作為蝕刻中止層。在某些實(shí)施例中，在830所執(zhí)行的蝕刻為如上所述的凹槽蝕刻， 凹槽深度用849來標(biāo)示。此蝕刻可在操作840繼續(xù)，在其中蝕刻通過收縮部851，以去除位 于特征的下部分852內(nèi)的鎢直到空隙被重新打開為止。在某些實(shí)施例中，包括剩余鎢層803 的特征尺寸可使得后續(xù)保形填充被執(zhí)行而不在操作850中形成空隙。假使例如這些尺寸可 使得收縮部851大約等于或?qū)捰谔卣?01的下部分852內(nèi)的最窄尺寸，則后續(xù)保形沉積可 用于無空隙填充。
[0103] 在某些實(shí)施例中，在操作840中，從收縮部851完全將鎢去除而不進(jìn)行后續(xù)成核層 的沉積，以進(jìn)一步在后續(xù)操作中促進(jìn)特征的下部分852的無空隙填充。在此情況下，鎢可選 擇性地沉積在特征的下部分內(nèi)的剩余鎢803上。不像圖4B中的操作450,特征的下部分852 內(nèi)的選擇性沉積可在特征的下部分852內(nèi)產(chǎn)生保形填充?？蓤?zhí)行在收縮部?jī)?nèi)以及在某些實(shí) 施例中在特征的上部分854內(nèi)的鎢成核的選擇性抑制，以促進(jìn)在特征的下部分852內(nèi)的選 擇性沉積。
[0104] 在某些實(shí)施例中，在操作840之后，為了改善填充，可執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)額外沉 積-蝕刻循環(huán)。若執(zhí)行的話，一個(gè)或多個(gè)額外沉積 -蝕刻循環(huán)可包括重復(fù)操作820-840 - 次或多次。在某些其他實(shí)施例中，可以執(zhí)行以下進(jìn)一步描述的非保形蝕刻，以修改后續(xù)沉積 的特征輪廓。
[0105] 在圖8的實(shí)例中，在850,執(zhí)行保形沉積以完成無空隙特征填充。這可以包括鎢成 核層保形沉積，隨后CVD沉積主體鎢層，并且如上所述，這可以在操作820至840的一次重 復(fù)之后或在一個(gè)或多個(gè)額外蝕刻及或沉積操作之后直接執(zhí)行。
[0106] 在更為復(fù)雜的幾何形狀中，頂部分的輪廓可以像圖1C的圖像（b)與（c)所示的實(shí) 例一樣為內(nèi)凹的。因?yàn)楦鞣N原因，內(nèi)凹區(qū)段可靠近于表面/場(chǎng)（參見例如圖像（b)中的突 出部115)或位于特征內(nèi)部的更深處（參見例如圖像（c)中的收縮部112)。在這些情況下， 可遵循如圖8所示的相同順序直至達(dá)到倒數(shù)第二個(gè)步驟。然后可執(zhí)行非保形蝕刻而在很少 或不對(duì)下方進(jìn)行蝕刻的情況下以僅在夾止區(qū)段處優(yōu)先進(jìn)行蝕刻。
[0107] 非保形蝕刻的方面詳見于美國(guó)專利申請(qǐng)第13/351,970號(hào)（該專利申請(qǐng)通過引用 的方式并入本申請(qǐng)中），在其中以鎢來對(duì)通孔進(jìn)行部分填充，然后對(duì)鎢進(jìn)行以氟為基礎(chǔ)的蝕 亥IJ，以使鎢在開口附近比在特征的更內(nèi)部處被蝕刻掉更多。此后可以是用于填充特征的鎢 沉積。（應(yīng)注意到因?yàn)樵谔卣鞯哪承┪恢帽仍谄渌恢糜懈嗟牟牧媳蝗コ氖聦?shí)，所以 適當(dāng)?shù)貙⒚绹?guó)專利申請(qǐng)第13/351,970號(hào)中的非保形蝕刻稱為"選擇性去除"。如其中所述 的選擇性去除與上述相對(duì)于另一種材料而對(duì)一種材料的選擇性蝕刻有所區(qū)別。）非保形蝕 刻也可以被稱為優(yōu)先或低階梯覆蓋率蝕刻。為了獲得優(yōu)先（或低階梯覆蓋率）蝕刻，謹(jǐn)慎 地設(shè)計(jì)蝕刻工藝條件。合適的蝕刻溫度、蝕刻劑流量以及蝕刻壓力的組合可有助于獲得期 望的保形性。若對(duì)每一類型的內(nèi)凹結(jié)構(gòu)未正確地調(diào)整蝕刻保形性，那么這就可能甚至在沉 積-蝕刻-沉積順序之后造成低質(zhì)量的填充。
[0108] 階梯覆蓋率與（可用于反應(yīng)的反應(yīng)物物質(zhì)V(反應(yīng)速率）成比例。對(duì)于本文所述 的特征蝕刻的部分實(shí)施例而言，主要蝕刻劑為原子氟，這可被簡(jiǎn)化為： 鎢階梯覆蓋率?（原子F的濃度）八蝕刻率） 因此，為了獲得特定的鎢蝕刻階梯覆蓋率（或期望的蝕刻保形性或蝕刻非保形性），NF3 流率（或其他含氟流率）與蝕刻溫度為關(guān)鍵參數(shù)，因其會(huì)直接影響原子氟的濃度與蝕刻率。 像蝕刻壓力以及載氣流量這樣的其他變量也帶有一些重要影響。
[0109] 在較高的溫度下，引入的氟原子在特征入口處立即反應(yīng)并且進(jìn)行蝕刻，以產(chǎn)生較 為非保形的蝕刻；在較低的溫度下，引入的氟原子能夠擴(kuò)散并且蝕刻到特征的更內(nèi)部，以產(chǎn) 生較為保形的蝕刻。較高的蝕刻劑流率將會(huì)造成較多的氟原子產(chǎn)生，以使較多的氟原子擴(kuò) 散并且蝕刻到特征之中，以產(chǎn)生較為保形的蝕刻。較低的蝕刻劑流率將會(huì)造成較少的氟原 子產(chǎn)生，其將會(huì)傾向于在特征入口處反應(yīng)與蝕刻，以產(chǎn)生較為非保形的蝕刻。較高的壓力將 會(huì)引起較多的氟自由基再結(jié)合以形成分子氟。分子氟具有比氟自由基低的黏附系數(shù)，因此 在蝕刻鎢之前更輕易地?cái)U(kuò)散到特征內(nèi)，從而造成較為保形的蝕刻。圖9A示出了在具有不同 輪廓的特征901與902內(nèi)的部分沉積與蝕刻的橫截面示意圖。特征901包括位于此特征中 間的收縮部951 ;而特征902則包括靠近特征開口的突出部915。標(biāo)準(zhǔn)CVD-W會(huì)分別因?yàn)槭?縮部951與突出部915所引起的夾止而在特征內(nèi)產(chǎn)生空隙。在較低溫度和/或較多蝕刻劑 物質(zhì)（在此實(shí)例中為氟自由基（F*))下，特征901的蝕刻是較為保形的蝕刻，以允許蝕刻劑 物質(zhì)擴(kuò)散到特征的更內(nèi)部。在較高溫度和/或較小蝕刻劑濃度下，特征902的蝕刻是較為 非保形的蝕刻。
[0110] 圖9B是不同NF3流量的作為蝕刻溫度函數(shù)的蝕刻率的圖表?？梢酝ㄟ^設(shè)計(jì)出具 有高NF 3流率的低蝕刻率過程而增加蝕刻保形性。在一個(gè)實(shí)例中，標(biāo)為"高度選擇性與高度 保形蝕刻"的區(qū)域示出了蝕刻（對(duì)Ti或TiN上方的W)具有選擇性并且對(duì)此特征整體為高 度保形的工藝條件。雖然所測(cè)試的最低蝕刻溫度與最高NF 3流量分別為25°C與lOOsccm， 但可通過降低蝕刻溫度以及增加 NF3流量（更多的原子F自由基）而達(dá)到反應(yīng)速率限制體 系以實(shí)現(xiàn)甚至更高的保形性。相反地，可通過在以低NF 3流量（較少的原子F自由基）獲 得高蝕刻率的質(zhì)量傳送限制體系中進(jìn)行運(yùn)作而增加蝕刻非保形性。例如，參見標(biāo)示"輕度選 擇性與高度非保形蝕刻"的區(qū)域。以下提供在質(zhì)量傳送限制與反應(yīng)速率限制體系中進(jìn)行運(yùn) 作的進(jìn)一步討論。
[0111] 在某些實(shí)施例中，保形蝕刻可包括下列工藝條件中的一個(gè)或多個(gè)：低于約25°c的 溫度、高于約5〇 SCCm的蝕刻劑流量、以及大于約0. 5托的壓強(qiáng)。在某些實(shí)施例中，非保形蝕 刻可包括下列工藝條件的其中之一：高于約25°C的溫度、低于約5〇SCCm的蝕刻劑流量、以 及大于小于約2托的壓強(qiáng)。期望等級(jí)的階梯覆蓋率（例如60%階梯覆蓋率）可包括調(diào)整這 些工藝條件中的一個(gè)或多個(gè)而使此過程約為保形。
[0112] 可根據(jù)在特征內(nèi)夾止的位置來修改蝕刻過程而獲得期望的蝕刻階梯覆蓋率。如進(jìn) 一步在下文中說明的圖10所述，可將非保形蝕刻過程加入圖8的順序中。埋入式字線、一 體柱狀儲(chǔ)存器、VNAND以及其他3D裝置是其中傳統(tǒng)W填充過程可能為不足而本文所述的方 法能夠獲得期望鎢輪廓的應(yīng)用。另外，通過調(diào)整工藝條件而修改蝕刻階梯覆蓋率的能力對(duì) 于在不同輪廓內(nèi)獲得良好填充是有用的。在以自由基為基礎(chǔ)的蝕刻中，低溫蝕刻體系使再 結(jié)合物質(zhì)（例如F 2物質(zhì)）的作用降至最低，并且以流量控制可使自由基（例如F自由基） 能用于非保形與保形蝕刻兩種情況。僅自由基的蝕刻也更具表面限制性，因?yàn)橄啾扔谠俳Y(jié) 合物質(zhì)，自由基不太可能擴(kuò)散通過并打開小接縫、或穿透針孔。這可以使一系列新方法能用 于蝕刻：例如不依靠部分填充，可封閉接縫，以及可深蝕刻覆蓋層。在另一實(shí)例中，可對(duì)埋入 式字線（bWL)中的鎢頂層進(jìn)行蝕刻而不重新打開接縫。這些方法可對(duì)各種操作提供在不同 工藝條件下的不同類型的蝕刻功能。
[0113] 雖然在上文中在以自由基為基礎(chǔ)的蝕刻的背景下描述蝕刻保形性調(diào)變，但也可以 使用其他類型的蝕刻來調(diào)變蝕刻保形性。例如，溫度、壓力、流率以及蝕刻劑物質(zhì)可以用于 控制非等離子體化學(xué)蝕刻。應(yīng)用在襯底的這些參數(shù)與任何偏置可以用于控制以離子為基礎(chǔ) 的蝕刻。在一個(gè)實(shí)例中，較高的功率偏置可以用于蝕刻到垂直定向特征的更內(nèi)部。
[0114] 在某些實(shí)施例中，非保形蝕刻可以用于在以上就圖2至圖8所述的方法中的各種 階段的沉積之前使鎢輪廓成型。圖10是一個(gè)方法的實(shí)例，在其中在特征1001的下部分1052 內(nèi)實(shí)現(xiàn)無空隙填充之后，非保形蝕刻可被用在特征1001的上部分1054內(nèi)的沉積。在1010， 描述了在橫向與垂直蝕刻循環(huán)后的鎢沉積之后的包括收縮部區(qū)域1051、位于收縮部區(qū)域 1051上方的上部分1054、以及位于收縮部區(qū)域1051下方的下部分1052的特征1001。特 征1001的位于收縮部區(qū)域1051下方的下部分1052為無空隙并且例如使用如圖8所述的 過程以鎢進(jìn)行填充。然而，空隙1012會(huì)因?yàn)槭湛s部1053的存在而存在于上部分1054內(nèi)。
[0115] 在某些實(shí)施例中，不進(jìn)行如1010所述的特征1001的填充，而是填充可先包括在操 作1020所執(zhí)行的部分填充，以及上部分1054的在收縮部1053下方的區(qū)域被夾止之前終止 沉積?？赏ㄟ^上述任何方法來完成下部分1052內(nèi)的無空隙填充。在保形沉積過程中以鎢 來部分填充上部分1054。接著在1030執(zhí)行非保形蝕刻以僅在收縮部1053以及在此收縮部 1053上方進(jìn)行蝕刻，以消除內(nèi)凹輪廓。然后可使用保形沉積1040來完成無空隙特征填充。
[0116] 因此，用于填充具有兩個(gè)位于不同特征深度的收縮部的特征的一種可能順序可以 是：（1)鎢成核+直到在下收縮部處夾止以及在下收縮部下方形成空隙為止的CVD主體沉 積（參見例如圖8的操作820) ; (2)用于去除下收縮部上方以及穿過下收縮部的所有鎢并 且重新打開空隙的保形蝕刻（參見例如圖8的操作830至840) ; (3)鎢成核+用于下收縮 部下方與在下收縮部處的無空隙填充以及下收縮部上方的部分填充的CVD主體沉積（參見 例如圖10的操作1020) ; (4)用于使鎢輪廓在下收縮部上方成型的下收縮部上方的非保形 蝕刻（參見例如圖10的操作1030);以及（5)用于完成無空隙特征填充的保形沉積（參見 例如圖10的操作1040)。所述的順序是如何可以在特征填充期間的不同時(shí)刻使用蝕刻保形 性調(diào)變以實(shí)現(xiàn)無空隙填充的實(shí)例，而根據(jù)特征輪廓可能具有其他順序。除了蝕刻保形性調(diào) 變以外，也可以在特征填充期間的不同時(shí)刻使用選擇性沉積與保形沉積，以控制沉積輪廓 并且實(shí)現(xiàn)無空隙填充。
[0117] 又如上所述，在某些實(shí)施例中，特征的選擇性鈍化可以用于控制特征填充。例如， 選擇性鈍化詳見于美國(guó)專利申請(qǐng)第13/351，970號(hào)和第13/774, 350號(hào)（這兩份專利申請(qǐng)通 過引用的方式并入本申請(qǐng)中），并且以下參考圖11和圖12作進(jìn)一步描述。
[0118] 利用硼轉(zhuǎn)變的特征填充
[0119] 在某些實(shí)施例中，特征填充可包括保形硼沉積，然后通過硼進(jìn)行含鎢前體（例如 wf6)的還原以形成鎢層。實(shí)例的反應(yīng)為： WF6 (g) +2B (s) ^ ff (s) +BF 3 (g) 圖13A示出了說明在這種填充特征的方法中的某些操作的流程圖。首先，在操作1310 中，將薄保形硼層1325沉積在特征1301內(nèi)的氮化鈦層1313上方。在操作1320中，例如通 過以上所提出的反應(yīng)而使薄保形硼層1325轉(zhuǎn)變成鎢層1327。在1330與1340重復(fù)硼沉積 與轉(zhuǎn)變操作以形成另一保形硼層1325,其隨后轉(zhuǎn)變成鎢，以使鎢層1327生長(zhǎng)?？芍貜?fù)沉積 與轉(zhuǎn)變反應(yīng)直到以鎢1327完全填充此特征為止。使用沉積極為保形的小晶粒和更為平滑 的鎢的薄保形硼（或另一還原性材料）和轉(zhuǎn)變成鎢的多個(gè)循環(huán)，可以減少可能另外使用造 成大或不均勻的晶粒生長(zhǎng)的CVD法而形成的接縫。在某些實(shí)施例中，每一個(gè)循環(huán)可形成具 有高達(dá)約10nm厚度的鎢層?？赡艽嬖谂c從硼轉(zhuǎn)變成鎢相關(guān)的體積增加。
[0120] 可分解或反應(yīng)以形成能夠使含鎢前體還原而產(chǎn)生元素鎢的層的任何含硼化合物 可以用于操作1310以及后續(xù)硼沉積操作。實(shí)例包括硼烷，硼烷包括B nHn+4、BnHn+6、BnH n+8、BnHm， 其中η為從1到10的整數(shù)，以及m為不同于η的整數(shù)。也可以使用其他含硼化合物，例如 烷基硼烷、烷基硼、胺基硼烷（CH3) 2NB (CH2) 2、例如C2BnHn+2之類的碳硼烷、以及例如B 2F4之類 的硼烷鹵化物。
[0121] 在某些實(shí)施例中，層1325可以是能夠使鎢前體還原包括硅或含硅材料、磷或含磷 材料、鍺或含鍺材料和氫的任何材料?？捎糜谛纬蛇@種層的示例的前體包括SiH 4、Si2H6、 PH3、SiH2Cl2、以及GeH4。以下參考圖18來說明在鎢特征填充中使用硼轉(zhuǎn)變的另一實(shí)例。
[0122] 參考圖13A所述的方法不同于使用二硼烷或其他還原劑的常規(guī)ALD過程。這是因 為所沉積的保形硼（或其他還原劑層）與形成的鎢層明顯厚于在常規(guī)ALD法中所沉積的。 例如，每一硼層1325的示例的厚度可從約1. 5nm分布至10nm，或在某些實(shí)施例中為3nm到 10nm,或 5nm 至丨J 10nm〇
[0123] 可通過能夠在各種工藝條件下轉(zhuǎn)變成鎢的最大厚度來決定厚度的上限。對(duì)于在 300°C到400°C以及40托下使用WF 6的轉(zhuǎn)變，發(fā)現(xiàn)約10nm的限度。最大厚度可根據(jù)溫度、 壓力、固體還原劑、以及鎢前體的變化而變化。例如，使用較高的壓力和/或溫度可使上至 lOOnm的還原劑層轉(zhuǎn)變。在某些實(shí)施例中，每一個(gè)硼（或其他還原劑）層的厚度可介于約 5nm 到 50nm 或 10nm 到 50nm 之間。
[0124] 在某些實(shí)施例中，在轉(zhuǎn)變成鎢時(shí)所發(fā)生的體積膨脹特別有助于填充。例如，從還原 劑轉(zhuǎn)變成鎢的每一個(gè)層可比還原劑層增加約5%的厚度。
[0125] 在某些實(shí)施例中，可使用硼作為蝕刻中止層而執(zhí)行鎢填充。在某些實(shí)施例中，成為 鎢的轉(zhuǎn)變可被限制在約l〇nm，這可以允許部分成為鎢的轉(zhuǎn)變，然后進(jìn)行相對(duì)于硼，對(duì)鎢具有 選擇性的蝕刻，以修改特征填充。圖13B說明在將硼層部分轉(zhuǎn)變成鎢并且使用作為蝕刻中 止層的方法的實(shí)例中的操作的流程圖。此方法起始于在特征內(nèi)進(jìn)行保形硼沉積（1352)。根 據(jù)各種實(shí)施例，保形硼沉積可在特征內(nèi)的初始鎢沉積之前或之后發(fā)生。在各種實(shí)施例中，例 如，使硼形成在屏障或襯墊層表面、鎢表面、或這些表面的組合上。方框1352可包括使特征 暴露于含硼化合物。在某些實(shí)施例中，含硼化合物經(jīng)歷熱分解而在特征表面上形成元素硼 (B)或含硼層。此硼層也可以通過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)來沉積。上文中提出了示例的含硼化合 物。
[0126] 若使用熱分解來沉積硼（或其他保形材料），那么方框1352中的溫度高于分解點(diǎn)。 例如，對(duì)于B 2H6而言，此溫度大于250°C。作為實(shí)例，已成功地在300°C、375°C、及395°C與 40托下，以45〇 SCCm的流量將B2H6用于保形硼沉積，然而也可以使用不同于此的流率、溫度、 以及壓強(qiáng)。方框1352可包括使含硼化合物持續(xù)流動(dòng)或脈沖式輸送含硼化合物直到形成期 望的硼厚度為止。
[0127] 接著，使所沉積的硼部分轉(zhuǎn)變成鎢而留下一部分的硼膜剩余物（1304)。方框1304 通常包括使硼層暴露于含鎢前體蒸氣，其將與該前體蒸氣反應(yīng)而留下元素鎢。上文中提出 了六氟化鎢氣體與固體硼之間的反應(yīng)的實(shí)例。溫度將使得自發(fā)反應(yīng)發(fā)生。舉例來說，已成 功地在例如40托、300°C及395°C下、以400sccm的流率將六氟化鎢用于成為鎢的轉(zhuǎn)變。被 轉(zhuǎn)變的硼的量可取決于流率、壓強(qiáng)、溫度以及含鎢前體的流動(dòng)持續(xù)時(shí)間。然而，成為鎢的轉(zhuǎn) 變可被限制在約l〇nm。因此，在某些實(shí)施例中，若在方框1352中形成大于10nm的硼，則僅 大約高達(dá)最多l(xiāng)〇nm的硼被轉(zhuǎn)變成鎢而留下硼-鎢雙層。
[0128] 接著，相對(duì)于硼而對(duì)鎢進(jìn)行選擇性蝕刻（1306)。在某些實(shí)施例中，硼作為蝕刻中止 層。以此方式，可修改特征填充。例如，硼層可類似用于圖3A、圖3B、圖8以及圖10所示的 作為特征填充中的蝕刻中止層的底層。不像這些底層，在某些實(shí)施例中，剩余的硼可在蝕刻 過程之后被轉(zhuǎn)變成鎢（1308)。以此方式，更多的特征會(huì)被較低電阻系數(shù)的材料占據(jù)。在某 些實(shí)施例中，在方框1302中使硼形成不大于約20nm的厚度，以使其可在兩個(gè)轉(zhuǎn)變操作中完 全被轉(zhuǎn)變成鎢，每一個(gè)轉(zhuǎn)變操作將上至約l〇nm厚的硼層轉(zhuǎn)變成鎢。同樣地，在某些其他實(shí) 施例中，可使硼形成不大于nX 10nm的厚度，其中η為待執(zhí)行的蝕刻操作的次數(shù)。以下參考 圖19來說明如參考圖13Β所述的過程的實(shí)例。
[0129] 控制蝕刻選擇率以使用硼來作為蝕刻中止層可包括調(diào)整溫度、流率以及例如上述 關(guān)于W :Ti與W :TiN的蝕刻選擇率的其他參數(shù)。在一個(gè)實(shí)例中，硼作為使用25°C以F為基 礎(chǔ)的遠(yuǎn)程等離子體蝕刻的蝕刻中止層，此蝕刻使用NF 3 - NFX+F*化學(xué)過程。在此溫度下，W 選擇性蝕刻得比B更快，這可能與B+3F* - BF3vs. W+6F* - WF6反應(yīng)的熱力學(xué)有關(guān)?？梢哉{(diào) 變其他類型的蝕刻與蝕刻化學(xué)性質(zhì)。
[0130] 替代硼或除硼以外，圖13B所述的方法也可以與其他固體層一起使用。舉例而言， 如以上就圖13A所述，硅或含硅材料、磷或含磷材料、鍺或含鍺材料可被沉積并且經(jīng)由與含 鎢前體的反應(yīng)而被部分轉(zhuǎn)變成鎢。應(yīng)注意到雖然對(duì)于使用特定工藝條件的WF 6已觀察到約 lOnm的轉(zhuǎn)變限度，但對(duì)于其他含鎢化合物和/或其他還原劑則可根據(jù)實(shí)驗(yàn)或理論來決定轉(zhuǎn) 變限度。因此，可調(diào)整本文所述的方法，以在還原劑部分地轉(zhuǎn)變成鎢之前沉積更多或更少的 還原劑。
[0131] 利用無氟鎢（FFW)以及無氟的氮化鎢（FFWN)的特征填充
[0132] 圖13C與13D示出了在特征填充中使用無氟層的實(shí)例中的某些操作的流程圖。鎢 與鎢前體中的氟（F)可能會(huì)在進(jìn)一步集成操作期間反應(yīng)而形成高度反應(yīng)性的氫氟酸（HF)。 例如，HF可侵蝕氧化物堆棧中的氧化物，或者以其他方式負(fù)面地影響集成。
[0133] 圖13C示出了在其中無氟的氮化鎢層可被沉積在特征內(nèi)然后轉(zhuǎn)變成無氟的鎢層 的一個(gè)實(shí)例。首先，在特征內(nèi)沉積無氟的氮化鎢層（1352)。在某些實(shí)施例中，通過熱ALD或 PNL工藝來沉積此氮化鎢層，在其中（以各種順序）給還原劑、含鎢前體、以及含氮反應(yīng)物施 加脈沖，以在特征上形成保形氮化鎢層。用于沉積氮化鎢膜的ALD與PNL工藝的實(shí)例詳見 于在美國(guó)專利申請(qǐng)第7, 005, 372號(hào)以及美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/676, 123號(hào)中，兩者都通過 引用的方式并入本文中。
[0134] 為了沉積無氟層，通常所有的反應(yīng)物都是無氟。在某些實(shí)施例中，此含氮化合物作 為還原劑，如此則可以使用或不使用另外的還原劑。在某些實(shí)施例中，含鎢前體也可以包括 氮，如此則可以使用或不使用另外的含氮化合物。
[0135] 可使用的無氟鎢前體的實(shí)例包括W(C0)6與有機(jī)鎢前體，例如W2(匪e 2)6、 W(0Et)6、W(0nPr)6、（tBuN = )2W(Mfe2)2、（tBuN = )2W(NEtMe)2、W(Cp)2H2、W(NEt 2)2(NEt)2、 W(iPrCp)2H2、（tBuN = )2W(HNMe)2、W(EtCp)2H2及其衍生物。進(jìn)一步的實(shí)例則包括乙基環(huán)戊 二烯基-二羰基亞硝?；?鎢（EDN0W)、甲基環(huán)戊二烯基-二羰基亞硝?；?鎢（MDN0W)、 以及（乙基環(huán)戊二烯基）三羰基氫化鎢（ETHW)，可得自Praxair，以及包括具有下列結(jié)構(gòu)的 雙（烷基亞氨基）雙（烷基氨基）鎢（化合物：

【權(quán)利要求】
1. 一種方法，其包括： 提供包括特征的襯底，所述特征具有一個(gè)或多個(gè)特征開口、特征側(cè)壁和特征內(nèi)部； 在所述特征內(nèi)保形地沉積鎢以用第一主體鎢層填充所述特征； 去除所述第一主體鎢層的一部分以在所述特征內(nèi)留下蝕刻過的鎢層，包括從一個(gè)或多 個(gè)側(cè)壁去除鎢；并且 在所述蝕刻過的鎢層上選擇性地沉積第二主體鎢層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述保形地沉積鎢包括允許空隙形成在所述第一 主體鎢層內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中去除所述第一主體鎢層的一部分包括打開所述空 隙。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述保形地沉積鎢包括允許在所 述第一主體鶴層中形成沿著所述特征的軸延伸的接縫。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中去除所述第一主體鎢層的一部分包括將所述第一 主體鎢層蝕刻到接縫形成點(diǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述蝕刻過的鎢層上選擇性地 沉積第二主體鎢層包括在不形成中間成核層的情況下，在所述蝕刻過的鎢層上沉積所述第 -主體鶴層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述特征相對(duì)于所述襯底的平面 垂直定向。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述特征相對(duì)于所述襯底的平面 水平定向。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的方法，其中去除所述第一主體鎢層的一部分 包括使所述第一主體鎢層暴露于自由基物質(zhì)，而實(shí)質(zhì)上不暴露于離子物質(zhì)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的方法，其中去除所述第一主體鎢層的一部分 包括使所述第一主體鎢層暴露于遠(yuǎn)程產(chǎn)生的等離子體。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的方法，其中去除所述第一主體鎢層的一部分 包括使所述第一主體鎢層暴露于原位等離子體。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的方法，其中去除所述第一主體鎢層的一部 分包括使所述第一主體鎢層暴露于使用電容耦合等離子體（CCP)產(chǎn)生器、感應(yīng)耦合等離子 體（ICP)產(chǎn)生器、變壓器耦合等離子體（TCP)產(chǎn)生器、電子回旋共振（ECR)產(chǎn)生器、或螺旋 波等離子體產(chǎn)生器所產(chǎn)生的等離子體。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項(xiàng)所述的方法，其中去除所述第一主體鎢層的一部 分包括所述第一主體鎢層的非保形蝕刻。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項(xiàng)所述的方法，其中去除所述第一主體鎢層的一部 分包括所述第一主體鎢層的保形蝕刻。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中的任一項(xiàng)所述的方法，其中去除所述第一主體鎢層的一部 分包括相對(duì)于底層選擇性地蝕刻鎢，所述底層加襯于所述特征，所述第一主體鎢層沉積在 所述特征上。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中的任一項(xiàng)所述的方法，其中去除所述第一主體鎢層的一部 分包括相對(duì)于底層非選擇性地蝕刻鎢，所述底層加襯于所述特征，所述第一主體鎢層沉積 在所述特征上。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至16中的任一項(xiàng)所述的方法，包括在所述第二主體鎢層上沉積薄 層，所述薄層選自粘合層、襯墊層以及屏障層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，包括在所述薄層上沉積第三主體鎢層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1至18中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第二主體鎢層相對(duì)所述特 征不保形。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1至18中的任一項(xiàng)所述的方法，其中以具有大于100 %的階梯覆蓋 率的鎢來填充所述特征。
21. -種方法，其包括： 提供包括特征的襯底，所述特征具有一個(gè)或多個(gè)特征開口、特征側(cè)壁、特征內(nèi)部和沿著 所述特征的長(zhǎng)度延伸的特征軸； 在所述特征內(nèi)沉積鎢以用第一主體鎢層來填充所述特征，其中晶粒生長(zhǎng)實(shí)質(zhì)上正交于 所述特征軸； 去除所述第一主體鎢層的一部分，以在所述特征內(nèi)留下蝕刻過的鎢層；并且 在所述蝕刻過的鎢層上選擇性地沉積第二主體鎢層，其中晶粒生長(zhǎng)實(shí)質(zhì)上平行于所述 特征軸。
22. -種方法，其包括： 提供包括特征的襯底，所述特征具有一個(gè)或多個(gè)特征開口、特征側(cè)壁和特征內(nèi)部； 在所述特征內(nèi)保形地沉積鎢以用第一主體鎢層來填充所述特征； 在去除所述鎢的一部分之后接收所述襯底，所述接收的特征包括蝕刻過的鎢層；并且 在所述蝕刻過的鎢層上選擇性地沉積第二主體鎢層，其中所述第二主體鎢層相對(duì)所述 特征不保形。
23. -種方法，包括： 接收包括特征的襯底，所述特征具有特征開口、特征側(cè)壁和封閉的特征末端，所述特征 填充有包括空隙和/或接縫的保形主體鎢層，所述空隙和/或接縫形成在所述保形主體鎢 層中；并且 蝕刻所述保形主體鎢層的一部分，包括從所述特征的所述側(cè)壁去除鎢，以使鎢實(shí)質(zhì)上 僅留在所述封閉的特征末端。
24. -種方法，包括： 接收包括特征的襯底，所述特征具有兩個(gè)特征開口、特征側(cè)壁和特征內(nèi)部，所述特征填 充有包括空隙和/或接縫的保形主體鎢層，所述空隙和/或接縫形成在所述保形主體鎢層 中；并且 蝕刻所述保形主體鎢層的一部分，包括從在所述特征開口附近的所述特征的所述側(cè)壁 去除鎢，以使鎢實(shí)質(zhì)上僅留在所述特征內(nèi)部中。
25. -種方法，包括： 提供包括特征的襯底，所述特征具有一個(gè)或多個(gè)特征開口、特征側(cè)壁和特征內(nèi)部； 在所述特征內(nèi)沉積第一主體鎢層； 蝕刻所述第一主體鎢層以形成蝕刻過的鎢層，其中蝕刻所述第一主體鎢層包括去除在 所述特征內(nèi)達(dá)到從所述一個(gè)或多個(gè)特征開口延伸的凹槽深度的實(shí)質(zhì)上所有的鎢；并且 在所述特征內(nèi)沉積第二主體鎢層。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述第一主體層僅部分地填充所述特征。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中蝕刻所述第一主體層包括橫向蝕刻所述第一主 體層的至少一區(qū)域。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25至27中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第二主體鎢層選擇性地沉 積在所述蝕刻過的鎢層上。
29. 根據(jù)權(quán)利要求25至27中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第二主體鎢層保形地沉積 在所述特征內(nèi)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求25至29中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述特征包括收縮部，并且所 述凹槽深度延伸通過所述收縮部。
31. 根據(jù)權(quán)利要求25至30中的任一項(xiàng)所述的方法，其中蝕刻所述第一主體鎢層以形成 蝕刻過的鎢層包括打開形成在所述特征內(nèi)的空隙。
32. 根據(jù)權(quán)利要求25至31中的任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括重復(fù)所述蝕刻和沉積操 作一次或多次。
33. 根據(jù)權(quán)利要求25至32中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一主體鎢層相對(duì)于底層 而被選擇性地蝕刻，所述底層加襯于所述特征，所述第一主體鎢層沉積在所述特征上。
34. 根據(jù)權(quán)利要求25至32中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一主體鎢層相對(duì)于底層 而被非選擇性地蝕刻，所述底層加襯于所述特征，所述第一主體鎢層沉積在所述特征上。
35. 一種方法，包括： 提供包括特征的襯底，所述特征具有一個(gè)或多個(gè)特征開口、特征側(cè)壁和特征內(nèi)部； 在所述特征內(nèi)保形地沉積硼層； 使所述特征內(nèi)的一部分的所述硼層轉(zhuǎn)變成鎢，以在所述特征內(nèi)留下剩余硼層； 選擇性地蝕刻所述鎢而不蝕刻所述剩余硼層；并且 使所述剩余硼層轉(zhuǎn)變成鎢。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中使所述硼層沉積到10nm或更大的厚度。
37. -種方法，包括： 提供包括特征的襯底，所述特征具有一個(gè)或多個(gè)特征開口、特征側(cè)壁和特征內(nèi)部； 在所述特征內(nèi)保形地沉積硼層，所述硼層具有至少約5nm的厚度； 使所述硼層特征的整個(gè)厚度轉(zhuǎn)變成鎢，以使所述特征的已填充部分經(jīng)歷體積膨脹；并 且 重復(fù)所述保形沉積和轉(zhuǎn)變操作一次或多次而部分或完全地以鎢來填充所述特征。
38. 一種方法，包括： 提供包括特征的襯底，所述特征具有一個(gè)或多個(gè)特征開口、特征側(cè)壁和特征內(nèi)部； 在所述特征內(nèi)保形地沉積無氟的氮化鎢層；并且 使所述氟氮化鎢層轉(zhuǎn)變成無氟的鎢層。
39. 一種方法，包括： 提供包括特征的襯底，所述特征具有一個(gè)或多個(gè)特征開口、特征側(cè)壁和特征內(nèi)部； 使用含鹵素還原劑在所述特征內(nèi)保形地沉積鎢層； 抽出含鹵素副產(chǎn)物；并且 在所述保形鎢層上沉積無氟含鎢。
40. -種設(shè)備，包括： 一個(gè)或多個(gè)腔室，其被配置成支撐襯底； 等離子體產(chǎn)生器，其被配置成在一個(gè)或多個(gè)所述腔室中或者遠(yuǎn)離一個(gè)或多個(gè)所述腔室 產(chǎn)生等離子體； 氣體入口，其被配置成引導(dǎo)氣體進(jìn)入所述一個(gè)或多個(gè)腔室的每一個(gè)中；以及 控制器，其包括用于引入一種或多種氣體到所述一個(gè)或多個(gè)腔室中并且產(chǎn)生一種或多 種蝕刻劑等離子體的程序指令以執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至39中的任一項(xiàng)所述的方法。
【文檔編號(hào)】H01L21/205GK104272441SQ201380022693
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月27日
【發(fā)明者】阿南德·查德拉什卡, 愛思特·杰恩, 拉什納·胡馬雍, 邁克爾·達(dá)內(nèi)克, 高舉文, 王德齊 申請(qǐng)人:諾發(fā)系統(tǒng)公司