TWI847071B - 沉積膜的方法 - Google Patents

Abstract

描述了在基板上沉積含硼膜的方法。將基板曝露於硼前驅物和電漿，以形成含硼膜(如，元素硼、氧化硼、碳化硼、矽化硼、氮化硼)。曝露可為連續的或同時的。含硼膜選擇性地沉積在一種材料(如，SiN或Si)上，而不是另一種材料(如，氧化矽)上。

Description

沉積膜的方法

本揭露書的實施例關於半導體裝置製造。更具體地，本揭露書的實施例關於含硼膜的原位選擇性沉積。

含硼材料可具有廣泛的用途，包括在半導體工業中的用途。硼膜在半導體裝置的製造處理中具有多種應用。

隨著半導體裝置的特徵尺寸變得越來越小，特徵的臨界尺寸(CD)要求成為穩定和可重複的裝置性能的更重要的標準。基板上允許的CD變化也隨著特徵CD的縮放而縮放。隨著橫向尺寸比縱向尺寸縮放得更快(因為諸如裝置電容的問題)，高深寬比(HAR)現在在工業中很普遍。

需要提供含硼膜的沉積處理，含硼膜可展示具有高深寬比的三維結構的覆蓋。此外，需要相對於半導體裝置中的一種或多種其他材料展示有利蝕刻選擇性及/或乾蝕刻及/或濕蝕刻處理中的期望蝕刻速率的含硼膜。

因此，本領域存在選擇性沉積含硼膜的方法的需求。

本揭露書的一個或多個實施例涉及一種沉積膜的方法。在一個實施例中，一種沉積膜的方法包含以下步驟：將基板曝露於硼前驅物，以在基板上沉積膜，基板包含第一材料和第二材料，膜選擇性地形成在第二材料上而不是在第一材料上；及將基板曝露於電漿以與膜反應，以形成含硼膜。

本揭露書的一個或多個實施例涉及一種沉積膜的方法。在一個實施例中，一種沉積膜的方法包含以下步驟：在包含將基板順序曝露於硼前驅物和反應物的處理循環中形成含硼膜，基板包含第一材料和第二材料，含硼膜選擇性地形成在第二材料上而不是在第一材料上。

在描述本發明的幾個示例性實施例之前，應當理解本發明不限於以下描述中闡述的構造或處理步驟的細節。本發明能夠有其他實施例並且能夠以各種方式實踐或實施。

包含的膜可具有多種期望的性質，包括化學穩定性、機械強度以及熱和電性質。因此，這種膜在許多技術領域都有不同的應用，包括在半導體、醫療、軍事、太空和核工業中的應用。例如，硼碳膜作為中子偵測器使用、在半導體裝置製造和微機電系統（MEMS）製造中使用。它們可在MEMS部件的摩擦塗層中使用及/或作為半導體裝置製造處理中的犧牲膜使用。在一些實施例中，含硼膜可用作蓋層、蝕刻停止層、用作促進微影圖案化處理的層及/或用作摻雜層（如，用作硼摻雜劑源）。半導體領域之外的其他用途對於熟習此項技術者來說將是顯而易見的。

在一個或多個實施例中，揭露了包含硼的膜，以及製造這種膜的方法。在其他實施例中，含硼膜可為用於製造半導體裝置的處理的一部分。例如，含硼膜可在半導體裝置製造處理期間沉積在三維（3D）特徵上。在一個或多個實施例中，含硼膜可用作電晶體閘極特徵的間隔材料（如，作為諸如FinFET之類的多閘極電晶體中的閘極特徵的間隔材料），及/或用作半導體裝置製造處理中的犧牲層。

如於此所述，含硼膜在一些實施例中可用作半導體裝置製造處理中的摻雜劑膜。例如，含硼膜可為半導體基板（諸如矽基板）提供摻雜劑源。在一些實施例中，含硼膜可用作固態擴散（SSD）層，其中硼可用作摻雜劑。例如，含硼膜可沉積在基板上方，並且沉積的含硼膜可隨後經受退火處理，使得來自含硼膜的硼被驅入下面的基板中。

本揭露書的一個或多個實施例有利地提供相較於第一材料選擇性沉積含硼膜在第二材料上。例如，相較於氧化矽，選擇性地沉積硼在矽上有利地提供硼層而無需額外的蝕刻或微影步驟。

本揭露書的一個或多個實施例涉及提供在其上具有至少一個特徵的基板表面的處理方法。如在這方面所使用的，術語「提供」是指將基板放置在用於進一步處理的位置或環境中。參照第1A和1B圖，選擇性沉積還可在反應離子蝕刻（RIE）腔室中實現高選擇性和高深寬比蝕刻。在一個或多個實施例中，提供了半導體裝置100。裝置100包含基板102，在基板102的頂表面上具有第一材料104。在一些實施例中，裝置100包含至少一個特徵110。特徵可選自溝槽、通孔或柱的一種或多種。在一些實施例中，特徵110包含具有至少一個側壁112和底表面114的溝槽。

在一個或多個實施例中，第一材料104可包含熟習此項技術者已知的任何合適的材料。在一個或多個實施例中，第一材料104包含金屬氧化物。在一些實施例中，第一材料104包含氧化矽（SiO ₂）、氧化鋁（Al ₂O ₃）、氧化鋯（ZrO ₂）、氧化錫（SnO _x）、氧化鉿（HfO ₂）、氮化鈦（TiN）、氮化鉭（TaN）和碳（C）的一種或多種。在一個或多個實施例中，第二材料106形成在第一材料104的頂表面上。第二材料可包含熟習此項技術者已知的任何合適的材料。在一些實施例中，第二材料包含矽（Si）和氮化矽（SiN）的一種或多種。

在一個或多個實施例中，含硼層108選擇性地沉積在第二材料106的頂表面上並且不在第一材料104上形成。

在一個或多個實施例中，含硼膜的選擇性沉積可有利地減少間隔件蝕刻處理期間的停止層損失。參照第2A和2B圖，在一個或多個實施例中，提供了半導體裝置200。裝置200包含基板202，在基板202的頂表面上具有第二材料206。在一些實施例中，裝置200包含至少一個特徵220。特徵220可選自溝槽、通孔或柱的一種或多種。在一些實施例中，特徵220包含具有至少一個側壁222和頂表面224的柱。

在一個或多個實施例中，柱220包含被第一材料204圍繞的碳層210。在一些實施例中，特徵220是間隔件。

在一個或多個實施例中，第一材料204可包含熟習此項技術者已知的任何合適的材料。在一個或多個實施例中，第一材料204可包含金屬氧化物。在一些實施例中，第一材料204包含氧化矽（SiO ₂）、氧化鋁（Al ₂O ₃）、氧化鋯（ZrO ₂）、氧化錫（SnO _x）、氧化鉿（HfO ₂）、氮化鈦（TiN）和氮化鉭（TaN）的一種或多種。在一個或多個實施例中，第二材料206可包含熟習此項技術者已知的任何合適的材料。在一些實施例中，第二材料206包含矽（Si）和氮化矽（SiN）的一種或多種。

在一個或多個實施例中，含硼層208選擇性地沉積在第二材料206的頂表面上並且不在第一材料204上形成。

在一個或多個實施例中，可微調含硼膜以選擇性地僅沉積在硬遮罩的頂表面上，而不是在基板上的溝槽中。這種選擇性沉積可用以保護硬遮罩或頂部結構，以實現高深寬比結構中的選擇性蝕刻。參照第3A和3B圖，在一個或多個實施例中，提供了半導體裝置300。裝置300包含基板302，在基板302的頂表面上形成有碳層310。在碳層310的頂表面上形成第一硬遮罩層326，且在第一硬遮罩層326的頂表面上形成第二硬遮罩層328。第一硬遮罩層326和第二硬遮罩層328可包含熟習此項技術者已知的任何合適的材料。

在一些實施例中，裝置300包含至少一個特徵312。特徵可選自溝槽、通孔或柱的一種或多種。在一些實施例中，特徵312包含具有至少一個側壁314和底表面316的溝槽。在一個或多個實施例中，含硼層308形成在第二硬遮罩層328的頂表面上而不是形成在碳層310上。參照第3B圖，含硼膜308保護第二硬遮罩層328（和裝置300的頂部），使得在高深寬比結構中實現選擇性蝕刻，從而導致特徵318具有至少一個側壁320和底表面322。在一個或多個實施例中，特徵318的深度大於特徵312的深度。

在一個或多個實施例中，可實現自下而上的沉積，以在特徵的厚度與裝置的頂表面上的含硼層的厚度之間產生大的差異。參照第4A和4B圖，在一個或多個實施例中，提供了半導體裝置400。裝置400包含基板402，在基板402的頂表面上形成有碳層410。在碳層410的頂表面上形成第一硬遮罩層426，並在第一硬遮罩層426的頂表面上形成第二硬遮罩層428。第一硬遮罩層426和第二硬遮罩層428可包含熟習此項技術者已知的任何合適的材料。

在一些實施例中，裝置400包含至少一個特徵412。特徵可選自溝槽、通孔或柱的一種或多種。在一些實施例中，特徵412包含具有至少一個側壁414和底表面416的溝槽。參照第4B圖，在一個或多個實施例中，含硼層408形成在第二硬遮罩層428的頂表面上並且作為至少一個特徵412中的間隙填充材料。參照第4B圖，可實現含硼膜408的自下而上沉積，以在至少一個特徵412中和第二硬遮罩428的頂表面上的含硼膜408的厚度之間產生大的差異。

在一個或多個實施例中，在矽上的選擇性沉積或自下而上沉積改進了在孤立區/密集區（iso/dense）之間的負載。在開放區域中，沉積物稍厚。側壁沉積可減少高深寬比蝕刻中的彎曲。參照第5圖，在一個或多個實施例中，提供了半導體裝置500。裝置500包含基板502，在基板502的頂表面上形成有硬遮罩層510。硬遮罩層510可包含熟習此項技術者已知的任何合適的材料。

在一些實施例中，裝置500包含至少一個特徵512。特徵可選自溝槽、通孔或柱的一種或多種。在一些實施例中，特徵512包含具有至少一個側壁514和底表面516的溝槽。參照第5圖，在一個或多個實施例中，含硼層508形成在至少一個特徵512中而不是在硬遮罩層510上。

一個或多個實施例的含硼膜可用以保護特徵的側壁，以實現基本方形的間隔件和極好的臨界尺寸控制。參照第6A和6B圖，在一個或多個實施例中，提供了半導體裝置600。裝置600包含基板602，在基板602的頂表面上具有第一材料604。在一些實施例中，裝置600包含至少一個特徵620。特徵620可選自溝槽、通孔或柱的一種或多種。在一些實施例中，特徵620包含具有至少一個側壁622和頂表面624的柱。

在一個或多個實施例中，柱620包含被第二材料606圍繞的碳層610。在一些實施例中，特徵620是間隔件。

在一個或多個實施例中，第一材料604可包含熟習此項技術者已知的任何合適的材料。在一個或多個實施例中，第一材料604可包含金屬氧化物。在一些實施例中，第一材料604包含氧化矽（SiO ₂）、氧化鋁（Al ₂O ₃）、氧化鋯（ZrO ₂）、氧化錫（SnO _x）、氧化鉿（HfO ₂）、氮化鈦（TiN）、氮化鉭（TaN）和碳（C）的一種或多種。在一個或多個實施例中，第二材料606可包含熟習此項技術者已知的任何合適的材料。在一些實施例中，第二材料606包含矽（Si）和氮化矽（SiN）的一種或多種。

在一個或多個實施例中，含硼層608選擇性地沉積在第二材料606上並且不在第一材料604上形成。

如於此所用，「基板」是指在製造處理期間在其上執行膜處理的任何基板或形成在基板上的材料表面。例如，可在其上執行處理的基板表面包括諸如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽（SOI）、碳摻雜氧化矽、非晶矽、摻雜矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石的材料，以及諸如金屬、金屬氮化物、金屬合金和其他導電材料的任何其他材料，取決於應用。基板包括（但不限於）半導體晶圓。基板可曝露於預處置（pretreatment）處理以拋光、蝕刻、還原、氧化、羥基化、退火及/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的表面上進行膜處理外，在本發明中，還可在基板上形成的底層上執行所揭露的任何膜處理步驟，如下文更詳細揭露的，且術語「基板表面」旨在包括上下文所示的底層。因此，例如，當膜/層或部分膜/層已經沉積到基板表面上時，新沉積的膜/層的曝露表面成為基板表面。

根據一個或多個實施例，方法使用原子層沉積（ALD）處理。在這樣的實施例中，基板表面順序地或基本上順序地曝露於前驅物（或反應氣體）。如在整個說明書中所使用的，「基本上順序地」是指前驅物曝露的大部分持續時間不與對共同試劑（co-reagent）的曝露重疊，儘管可能存在一些重疊。

如在這份說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，術語「前驅物」、「反應物」、「反應氣體」及類似者可互換使用，以指代可與基板表面反應的任何氣態物種。

如於此所用，「原子層沉積」或「循環沉積」是指連續曝露兩種或更多種反應化合物，以在基板表面上沉積材料層。如在這份說明書和附隨的申請專利範圍中使用的，術語「反應化合物」、「反應氣體」、「反應物種」、「前驅物」、「處理氣體」及類似者可互換使用，以表示具有能夠在表面反應（如，化學吸附、氧化、還原）中與基板表面或基板表面上的材料反應的物種的物質。基板（或基板的一部分）順序地曝露於引入處理腔室的反應區的兩種或更多種反應化合物。在時域ALD處理中，每個反應化合物的曝露被時間延遲分開，以允許每個化合物在基板表面上黏附及/或反應。在空間ALD處理中，基板表面（或基板表面上的材料）的不同部分同時曝露於兩種或更多種反應化合物，使得基板上的任何給定點基本上不會同時曝露於超過一種反應化合物。如在這份說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，在這方面使用的術語「基本上」意味著如熟習此項技術者將理解的，存在基板的一小部分可能由於擴散而同時曝露於多重反應氣體的可能性，並且同時曝露是無意的。

在時域ALD處理的一個態樣中，第一反應氣體（亦即，第一前驅物或化合物A）被脈衝到反應區中，隨後是第一時間延遲。接下來，將第二前驅物或化合物B脈衝到反應區中，隨後是第二延遲。在每一時間延遲期間，將吹掃氣體（諸如氬氣）引入處理腔室中以吹掃反應區或以其他方式從反應區移除任何殘留的反應化合物或副產物。替代地，吹掃氣體可在整個沉積處理中連續流動，使得在反應化合物的脈衝之間的時間延遲期間僅吹掃氣體流動。交替地脈衝反應化合物直到在基板表面上形成期望的膜或膜厚度。在任一情況下，脈衝化合物A、吹掃氣體、化合物B和吹掃氣體的ALD處理是一循環。循環可從化合物A或化合物B開始，並繼續循環的相應順序，直到獲得具有期望厚度的膜。

對於許多應用來說，硼（B）可藉由原子層沉積或化學氣相沉積生長。本揭露書的一個或多個實施例有利地提供了用於原子層沉積或化學氣相沉積以形成含硼膜的處理。如在這份說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，術語「含硼膜」是指包含硼原子並具有大於或等於約1原子％的硼、大於或等於約2原子％的硼、大於或等於約3原子％的硼、大於或等於約4原子％的硼、大於或等於約5原子％的硼、大於或等於約10原子％的硼、大於或等於約15原子％的硼、大於或等於約20原子％的硼、大於或等於約25原子％的硼、大於或等於約30原子％的硼、大於或等於約35原子％的硼、大於或等於約40原子％的硼、大於或等於約45原子％的硼、大於或等於約50原子％的硼或大於或等於約60原子％的硼的膜。在一些實施例中，含硼膜包含硼金屬（元素硼）、硼碳（BC）或氮化硼（BN）的一種或多種。熟習此項技術者將認識到使用分子式如BN並不暗示元素之間的特定化學計量關係，而僅暗示膜的主要成分的同一性。例如，BN是指主要成分包含硼和氮原子的膜。在一些實施例中，特定膜的主要成分(亦即，特定原子的原子百分比的總和)以原子計為大於或等於膜的約95%、98%、99%或99.5%。

參照第7圖，本揭露書的一個或多個實施例涉及沉積膜的方法700。第7圖所示的方法代表原子層沉積(ALD)處理，其中基板或基板表面以防止或最小化反應氣體的氣相反應的方式順序地曝露於反應氣體。在一些實施例中，方法包含化學氣相沉積(CVD)處理，其中反應氣體在處理腔室中混合，以允許反應氣體的氣相反應和薄膜的沉積。

在一些實施例中，方法700包括預處置操作705。預處置可為熟習此項技術者已知的任何合適的預處置。合適的預處置包括(但不限於)預熱、清潔、浸泡、天然氧化物移除或黏附層(如，氮化鈦(TiN))的沉積。在一個或多個實施例中，在操作705處沉積黏附層，諸如氮化鈦。

在沉積操作710處，執行處理以在基板(或基板表面)上沉積含硼膜。沉積處理可包括在基板上形成膜的一種或多種操作。在操作712中，基板(或基板表面)曝露於硼前驅物，以在基板(或基板表面)上沉積膜。硼前驅物可為任何合適的含硼化合物，其可與基板表面反應(亦即，吸附或化學吸附到基板表面上)，以在基板表面上留下含硼物種。在一些實施例中，操作712包括氣相吸 附。在一些實施例中，操作712是電漿增強處理，因此包括電漿。

在一個或多個實施例中，硼前驅物包含鹵化硼。如於此所用，術語「鹵化物」是指二元相，其中一部分是鹵素原子，而另一部分是電負性小於鹵素的元素或基團，以製備氟化物、氯化物、溴化物、碘化物，或砈化物。鹵離子是帶負電荷的鹵素原子。如熟習此項技術者已知的，鹵素陰離子包括氟離子(F-)、氯離子(Cl-)、溴離子(Br-)、碘離子(I-)和砈離子(At-)。

在一個或多個實施例中，鹵化硼選自由三氯化硼(BCl₃)、三氟化硼(BF₃)和三溴化硼(BBr₃)所組成的群組。

如於此所用，「基板表面」是指可在其上形成層的任何基板表面。基板表面可具有形成於其中的一個或多個特徵、形成於其上的一個或多個層、以及它們的組合。可在沉積含硼層之前(例如)藉由拋光、蝕刻、還原、氧化、鹵化、羥基化、退火、烘烤或類似者而預處置基板(或基板表面)。

基板可為能夠在其上沉積材料的任何基板，諸如矽基板、III-V族化合物基板、矽鍺(SiGe)基板、磊晶基板、絕緣體上矽(SOI))基板、顯示基板(諸如液晶顯示器(LCD)、電漿顯示器、電致發光(EL)燈顯示器)、太陽能陣列、太陽能板、發光二極體(LED)基板、半導體晶圓，或類似者。在一些實施例中，一個或多 個附加層可設置在基板上，使得含硼層可至少部分地形成在其上。例如，在一些實施例中，包含金屬、氮化物、氧化物或類似者或其組合的層可設置在基板上並且可具有在這樣的一個或多個層上形成的含硼層。

在操作714處，可選地吹掃處理腔室以移除未反應的硼前驅物、反應產物和副產物。以這種方式使用時，術語「處理腔室」還包括處理腔室的與基板表面相鄰的部分而不包括處理腔室的整個內部容積。例如，在空間分離的處理腔室的區段中，藉由任何合適的技術包括(但不限於)將基板移動通過氣幕到處理腔室的不包含或基本上不包含硼前驅物的一部分或區段而吹掃處理腔室的與基板表面相鄰的部分的硼前驅物。在一些實施例中，吹掃處理腔室包含使吹掃氣體流過基板上方。在一些實施例中，處理腔室的部分是指處理腔室內的微體積或小體積處理站。關於基板表面的術語「相鄰」是指靠近基板的表面的物理空間，其可為發生表面反應(如，前驅物吸附)提供足夠的空間。在一個或多個實施例中，吹掃氣體選自氮氣(N₂)、氦氣(He)和氬氣(Ar)的一種或多種。

在操作716處，基板(或基板表面)曝露於電漿，以在基板上形成一種或多種含硼膜。反應物可與基板表面上的含硼物種反應以形成含硼膜。在一個或多個實施例中，電漿包含氮(N₂)、氬(Ar)、氦(He)、氫(H₂)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和 氨(NH₃)的一種或多種。在一些實施例中，電漿是遠端電漿。在其他實施例中，電漿是直接電漿。

在一個或多個實施例中，電漿可遠端地產生或在處理腔室內產生。在一個或多個實施例中，電漿是電感耦合電漿(ICP)或導電耦合電漿(CCP)。取決於(例如)反應物或其他處理條件，可使用任何合適的功率。在一些實施例中，以約10W至約3000W的範圍中的電漿功率產生電漿。在一些實施例中，以小於或等於約3000W、小於或等於約2000W、小於或等於約1000W、小於或等於約500W或小於或等於約250W的電漿功率產生電漿。

在操作718處，處理腔室在曝露於電漿之後可選地被吹掃。在操作718中吹掃處理腔室可為與操作714中的吹掃相同的處理或不同的處理。吹掃處理腔室、處理腔室的一部分、鄰近基板表面的區域等，從基板表面相鄰的區域移除了未反應的反應物、反應產物和副產物。

在決定720處，考慮所沉積的含硼膜的厚度，或硼前驅物和電漿的循環數。若所沉積的含硼膜已達到預定厚度或已執行預定數量的處理循環，則方法700移至可選的後處理操作730。若所沉積膜的厚度或處理循環次數尚未達到預定閾值，則方法700返回到操作710以在操作712中再次將基板表面曝露於硼前驅物，並繼續。

可選的後處理操作730可為(例如)改質膜性質的處理(如，退火)或進一步的膜沉積處理(如，額外的ALD或CVD處理)，以生長額外的膜。在一些實施例中， 可選的後處理操作730可為改質所沉積的膜的性質的處理。在一些實施例中，可選的後處理操作730包含退火所沉積的膜。在一些實施例中，在約300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃或1000℃的範圍中的溫度下進行退火。一些實施例的退火環境包含惰性氣體(如，分子氮(N₂)、氬(Ar))或還原氣體(如，分子氫(H₂)或氨(NH₃))的一種或多種或氧化劑(諸如(但不限於)氧氣(O₂)、臭氧(O₃)或過氧化物)。退火可執行任何合適的時間長度。在一些實施例中，將膜退火約15秒至約90分鐘的範圍中或約1分鐘至約60分鐘的範圍中的預定時間。在一些實施例中，退火所沉積的膜增加了密度、降低電阻率及/或增加膜的純度。

方法700可在任何合適的溫度下執行，取決於(例如)硼前驅物、反應物或裝置的熱預算。在一個或多個實施例中，高溫處理的使用對於溫度敏感基板(諸如邏輯裝置)可能是非期望的。在一些實施例中，曝露於硼前驅物(操作712)和電漿(操作716)在相同溫度下發生。在一些實施例中，基板維持在約20℃至約400℃或約50℃至約650℃的範圍中的溫度下。

在一些實施例中，曝露於硼前驅物(操作712)發生在與曝露於電漿(操作716)不同的溫度下。在一些實施例中，基板維持在約20℃至約400℃或約50℃至約650℃的範圍中的第一溫度下，用於曝露於硼前驅物，並 維持在約20℃至約400℃或約50℃至約650℃的範圍中的第二溫度下，用於曝露於反應物。

在第7圖所示的實施例中，在沉積操作710處，基板(或基板表面)順序地曝露於硼前驅物和電漿。在另一個未顯示的實施例中，基板(或基板表面)在CVD反應中同時曝露於硼前驅物和電漿。在CVD反應中，基板(或基板表面)可曝露於硼前驅物和反應物的氣態混合物，以沉積具有預定厚度的含硼膜。在CVD反應中，含硼膜可在一次曝露於混合反應氣體中沉積，或者可多次曝露於混合反應氣體並在其間進行吹掃。

在一些實施例中，所形成的含硼膜包含元素硼。換言之，在一些實施例中，含硼膜包含了包含硼的金屬膜。在一些實施例中，金屬膜基本上由硼組成。如以這種方式使用的，術語「基本上由硼組成」是指含硼膜以原子計為大於或等於約80%、85%、90%、95%、98%、99%或99.5%的硼。含硼膜的組成的測量是指膜的主體部分，不包括可能發生元素從相鄰膜擴散的界面區域。

在其他實施例中，含硼膜包含碳含量以原子計大於或等於約5%、7.5%、10%、12.5或15%的硼碳(BC)。在一些實施例中，含硼膜包含以原子計約2%至約30%的範圍中，或約3%至約25%的範圍中，或約4%至約20%範圍中的碳含量。

在其他實施例中，含硼膜包含氮含量以原子計大於或等於約5%、7.5%、10%、12.5或15%的氮化硼 (BN)。在一些實施例中，含硼膜包含以原子計約2%至約30%的範圍中，或約3%至約25%的範圍中，或約4%至約20%的範圍中的氮含量。

可重複沉積操作710以形成具有預定厚度的硼膜、硼碳膜和氮化硼膜的一種或多種。在一些實施例中，重複沉積操作710以提供厚度在約0.3nm至約100nm的範圍中或在約1nm至約15nm的範圍中的硼膜、硼碳膜和氮化硼膜的一種或多種。

本揭露書的一個或多個實施例涉及在高深寬比特徵中沉積含硼膜的方法。高深寬比特徵是具有大於或等於約10、20、或50或更多的高度：寬度比的溝槽、通孔或柱。在一些實施例中，含硼膜共形地沉積在高深寬比特徵上。以此方式使用時，共形膜在特徵的頂部附近的厚度在特徵的底部處的厚度的約80-120%的範圍中。

本揭露書的一些實施例涉及用於特徵的自下而上間隙填充的方法。自下而上的間隙填充處理從底部填充特徵，而保形處理則從底部和側面填充特徵。在一些實施例中，特徵在底部處具有第一材料(如，氧化矽)並且在頂表面具有第二材料(如，氮化矽)。含硼膜相對於第一材料選擇性地沉積在第二材料上，使得硼膜以自下而上的方式填充特徵。

根據一個或多個實施例，在形成層之前及/或之後令基板經受處理。這種處理可在同一腔室中或在一個或多個單獨的處理腔室中執行。在一些實施例中，基板從第 一腔室移動到單獨的第二腔室以進行進一步處理。基板可直接從第一腔室移動到單獨的處理腔室，或者可從第一腔室移動到一個或多個傳送腔室，並接著移動到單獨的處理腔室。因此，處理設備可包含與傳送站連通的多個腔室。這種設備可被稱為「群集工具」或「群集系統」及類似者。

大體上，群集工具是包含多個腔室的模組化系統，這些腔室執行各種功能，包括基板中心尋找和定向、脫氣、退火、沉積及/或蝕刻。根據一個或多個實施例，群集工具包括至少第一腔室和中央傳送腔室。中央傳送腔室可容納機器人，機器人可在處理腔室和負載鎖定腔室之間來回傳送基板。傳送腔室通常維持在真空條件下並提供用於將基板從一個腔室穿梭到另一個腔室及/或穿梭到位於群集工具的前端的負載鎖定腔室的中間階段。可適用於本揭露書的兩種眾所周知的群集工具是Centura®和Endura®，兩者均可從加州聖克拉拉市的應用材料公司獲得。然而，可改變腔室的確切佈置和組合用於執行如於此所述的處理的特定步驟。可使用的其他處理腔室包括(但不限於)循環層沉積(CLD)、原子層沉積(ALD)、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、預清潔、化學清潔、熱處置(諸如RTP)、電漿氮化、脫氣、定向、羥基化和其他基板處理。藉由在群集工具上的腔室中實施處理，可避免大氣雜質對基板的表面污染，而不會在沉積後續膜之前發生氧化。

根據一個或多個實施例，當從一個腔室移動到下一個腔室時，基板連續地處於真空或「負載鎖定」條件下，並且不曝露於環境空氣。傳送腔室因此處於真空下並且在真空壓力下被「抽空」。惰性氣體可存在於處理腔室或傳送腔室中。在一些實施例中，惰性氣體用作吹掃氣體以移除一些或所有反應物(如，反應物)。根據一個或多個實施例，在沉積腔室的出口處注入吹掃氣體以防止反應物(如，反應物)從沉積腔室移動到傳送腔室及/或附加處理腔室。因此，惰性氣體流在腔室的出口處形成幕。

可在單個基板沉積腔室中處理基板，該單個基板沉積腔室中裝載、處理和卸載單個基板然後處理另一個基板。基板也可以類似於傳送系統的連續方式進行處理，其中多個基板被單獨裝載到腔室的第一部分中，移動穿過腔室並從腔室的第二部分卸載。腔室和相關聯的傳送系統的形狀可形成直線路徑或彎曲路徑。此外，處理腔室可為轉盤，其中多個基板圍繞中心軸線移動並且在轉盤路徑中曝露於沉積、蝕刻、退火、清潔等處理。

在處理期間，可加熱或冷卻基板。這種加熱或冷卻可藉由任何合適的手段來完成，包括(但不限於)改變基板支撐件的溫度和使加熱或冷卻的氣體流到基板表面。在一些實施例中，基板支撐件包括加熱器/冷卻器，其可被控制以傳導方式改變基板溫度。在一個或多個實施例中，所採用的氣體(反應氣體或惰性氣體)被加熱或冷 卻以局部改變基板溫度。在一些實施例中，加熱器/冷卻器位於腔室內鄰近基板表面，以對流方式改變基板溫度。

在處理期間，基板也可為靜止的或旋轉的。旋轉的基板可連續地或以離散的步驟(繞著基板軸線)旋轉。例如，基板可在整個處理中旋轉，或者基板可在曝露於不同反應氣體或吹掃氣體之間少量旋轉。在處理期間(連續地或分步驟地)旋轉基板可藉由最小化(例如)氣流幾何形狀的局部變化的影響而幫助產生更均勻的沉積或蝕刻。

現在參考以下示例描述本揭露書。在描述本揭露書的若干示例性實施例之前，應當理解本揭露書不限於以下描述中闡述的構造或處理步驟的細節。本揭露書能夠有其他實施例並且能夠以各種方式實踐或實施。

示例

示例1：含硼膜的原子層沉積

一般程序：將在矽上具有氧化矽層和在氧化矽上具有氮化矽層的矽基板放置於處理腔室中。硼前驅物(BCl₃)在稀釋氣體(諸如氦(He)或氬(Ar))的大氣中流到處理腔室中，在矽基板上方留下硼前驅物終止表面。未反應的前驅物和副產物被接著吹掃出腔室。接下來，電漿(N₂)接著引入腔室中，與表面結合的硼物種發生反應。同樣，多餘的電漿和副產物從腔室移除。基板上的所得材料是含硼膜。

為了易於描述，空間相關術語(諸如「下方(beneath)」、「下方(below)」、「下(lower)」、 「上方(above)」、「上(upper)」及類似者)可於此使用，以描述如圖式中所示的一個元件或特徵與(多個)另一元件或(多個)特徵的關係。將理解，除了圖式中描繪的定向之外，空間相對術語旨在涵蓋使用或操作中的裝置的不同定向。例如，若圖式中的裝置被翻轉，則描述為「在」其他元件或特徵「下方(below)」或「下方(beneath)」的元件將被定向為「在」其他元件或特徵「上方(above)」。因此，示例性術語「下方」可涵蓋上方和下方的定向。裝置可以其他方式定向(旋轉90度或以其他定向)，並且相應地解釋於此使用的空間相對描述詞。

在描述於此討論的材料和方法的上下文中(特別是在以下申請專利範圍的上下文中)，術語「一(a)」和「一(an)」和「該(the)」以及類似指代的使用被解釋為涵蓋單數和複數兩者，除非於此另有說明或與上下文明顯矛盾。除非於此另有說明，否則於此對數值範圍的引用僅旨在作為單獨提及落入該範圍內的每個單獨值的速記方法，並且將每個單獨值併入說明書中，就好像其於此單獨引用一樣。除非於此另有說明或與上下文明顯矛盾，於此所述的所有方法都可以任何合適的順序執行。除非另有聲明，否則於此提供的任何和所有示例或示例性語言(如，「諸如」)的使用僅旨在更好地說明材料和方法，並且不對範圍構成限制。說明書中的任何語言都不應被解 釋為表明任何未要求保護的元件對於所揭露的材料和方法的實踐是不可少的。

貫穿這份說明書對「一個實施例」、「某些實施例」、「一個或多個實施例」或「一實施例」的引用意味著結合實施例描述的特定特徵、結構、材料或特性被包括在本揭露書的至少一個實施例中。因此，在這份說明書的各個地方出現諸如「在一個或多個實施例中」、「在某些實施例中」、「在一個實施例中」或「在一實施例中」之類的短語不一定指代本揭露書的相同實施例。在一個或多個實施例中，特定特徵、結構、材料或特性以任何合適的方式結合。

儘管已經參考特定實施例描述了於此的揭露書，但是應當理解，這些實施例僅是對本揭露書的原理和應用的說明。對於熟習此項技術者來說顯而易見的是，在不背離本揭露書的精神和範圍的情況下，可對本揭露書的方法和設備進行各種修改和變化。因此，本揭露書旨在包括在附隨的申請專利範圍及其等效元件的範圍內的修改和變化。

100:裝置

102:基板

104:第一材料

106:第二材料

108:含硼層

110:特徵

112:側壁

114:底表面

200:裝置

202:基板

204:第一材料

206:第二材料

208:含硼層

210:碳層

220:特徵/柱

222:側壁

224:頂表面

300:裝置

302:基板

308:含硼層/含硼膜

310:碳層

312:特徵

314:側壁

316:底表面

318:特徵

320:側壁

322:底表面

326:第一硬遮罩層

328:第二硬遮罩層

400:裝置

402:基板

408:含硼層/含硼膜

410:碳層

412:特徵

414:側壁

416:底表面

426:第一硬遮罩層

428:第二硬遮罩層

502:基板

508:含硼層

510:硬遮罩層

512:特徵

514:側壁

516:底表面

600:裝置

602:基板

604:第一材料

606:第二材料

608:含硼層

610:碳層

620:特徵/柱

622:側壁

624:頂表面

700:方法

705:操作

710:操作

712:操作

714:操作

716:操作

718:操作

720:決定

730:操作

為了能夠詳細理解本揭露書的上述特徵的方式，可藉由參考實施例獲得上面簡要概括的本揭露書的更具體的描述，其中一些實施例顯示在附隨的圖式中。然而，應當注意，附隨的圖式僅顯示了本揭露書的典型實施例並且因此不應被視為對其範圍的限制，因為本揭露書可允許其他等效的實施例。

第1A和1B圖顯示了根據一個或多個實施例的基板的橫截面圖；

第2A和2B圖顯示了根據一個或多個實施例的基板的橫截面圖；

第3A和3B圖顯示了根據一個或多個實施例的基板的橫截面圖；

第4A和4B圖顯示了根據一個或多個實施例的基板的橫截面圖；

第5圖顯示了根據一個或多個實施例的基板的橫截面圖；

第6A和6B圖顯示了根據一個或多個實施例的基板的橫截面圖；及

第7圖顯示了根據本揭露書的一個或多個實施例的方法的處理流程圖。

100:裝置

102:基板

104:第一材料

106:第二材料

108:含硼層

110:特徵

112:側壁

114:底表面

Claims (17)

1. 一種沉積一膜的方法，該方法包含以下步驟：將一基板曝露於一硼前驅物，以在該基板上沉積一膜，該基板包含位於該基板之頂表面上的一第一材料、具有至少一側壁的至少一特徵結構、以及位於該第一材料之頂表面上的一第二材料，該膜選擇性地形成在該第二材料上而不是在該第一材料上；及將該基板曝露於一電漿以與該膜反應，以形成一含硼膜，其中該含硼膜係選自一氮化硼膜及一硼碳膜之一或更多者。
2. 如請求項1所述之方法，其中該硼前驅物包含一鹵化硼。
3. 如請求項2所述之方法，其中該鹵化硼選自由三氯化硼(BCl₃)、三氟化硼(BF₃)和三溴化硼(BBr₃)所組成的群組。
4. 如請求項1所述之方法，其中該第一材料包含一含氧化合物、一金屬氧化物、碳和一氮化物的一種或多種。
5. 如請求項4所述之方法，其中該第一材料包含氧化矽(SiO₂)、氧化鋁(Al₂O₃)、氧化鋯(ZrO₂)、氧化錫(SnO_x)、氧化鉿(HfO₂)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)和碳(C)的一種或多種。
6. 如請求項1所述之方法，其中該第二材料包 含矽(Si)和氮化矽(SiN)的一種或多種。
7. 如請求項1所述之方法，其中該電漿選自氮(N₂)、氬(Ar)、氦(He)、氫(H₂)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氨(NH₃)的一種或多種。
8. 如請求項1所述之方法，其中該含硼膜具有在約0.3nm至約100nm的一範圍中的一厚度。
9. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：在將該基板曝露於該電漿之前吹掃該基板的該硼前驅物。
10. 如請求項9所述之方法，其中該吹掃該基板包含以下步驟：使吹掃氣體流過該基板上方。
11. 一種沉積一膜的方法，該方法包含以下步驟：在包含將一基板順序曝露於一硼前驅物和一電漿的一處理循環中形成一含硼膜，該基板包含位於該基板之頂表面上的一第一材料、具有至少一側壁的至少一特徵結構、以及位於該第一材料之頂表面上的一第二材料，該含硼膜選擇性地形成在該第二材料上而不是在該第一材料上，其中該含硼膜係選自一氮化硼膜及一硼碳膜之一或更多者。
12. 如請求項11所述之方法，其中該硼前驅物包含一鹵化硼。
13. 如請求項12所述之方法，其中該鹵化硼選 自由三氯化硼(BCl₃)、三氟化硼(BF₃)和三溴化硼(BBr₃)所組成的群組。
14. 如請求項11所述之方法，其中該第一材料包含氧化矽(SiO₂)、氧化鋁(Al₂O₃)、氧化鋯(ZrO₂)、氧化錫(SnO_x)、氧化鉿(HfO₂)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)和碳(C)的一種或多種。
15. 如請求項11所述之方法，其中該第二材料包含矽(Si)和氮化矽(SiN)的一種或多種。
16. 如請求項11所述之方法，其中該電漿選自氮(N₂)、氬(Ar)、氦(He)、氫(H₂)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氨(NH₃)的一種或多種。
17. 如請求項11所述之方法，其中該含硼膜具有在約0.3nm至約100nm的一範圍中的一厚度。