[发明专利]用于在穿孔中选择性沉积钨的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求了2011年09月23日提交的美国申请号为13/242,160的优先权，以及2010年09月27日提交的美国临时申请第61/386,791号的权益。上述申请的整个公开内容在此全部引用作为参考

技术领域

本申请涉及使用选择性钨沉积，由下至上地填充穿孔的系统和方法。

背景技术

此处提供的背景说明，是为了概括地介绍本发明的内容，现在被称作发明人的作品，在某种程度上在背景部分中被描述了，与本申请的说明书的其他方面一样在提交时并不作为现有技术，既非明示也非默认为是与本发明相对的现有技术。

半导体基板通常包含诸如用导电材料填充以允许导电层互连的穿孔之类的特征。例如，一些可包含设置在钨层之上的夹层介电层（ILD:interlayer dielectric）。穿孔可限定于该ILD中，从而允许连接于该钨层。该穿孔需要诸如钨等导电材料进行填充，从而允许连接至该钨层。通常，具有低电阻的连接对于降低能耗与热量是很重要的。

可采用共形填充法填充该穿孔。该方法在该穿孔的双侧面上生长钨膜。由于所述侧面之间的尺寸收缩，该钨晶粒的生长受到限制。结果，该膜的电阻率受到限制。同时，在该穿孔的中部产生缝隙，该缝隙限制钨的填充量并且损害穿孔电阻。

发明内容

本部分提供本发明的概括性简介，并且不是完整公开所有范围或其所有特征。

一种用于处理基板的方法包括：提供基板，该基板包括金属层、设置在该金属层上的介电层、以及形成在该介电层中的穿孔和沟槽中的至少一种；在第一沉积周期内，使用化学气相沉积法（CVD：chemical vapor deposition）来沉积金属，其中该第一沉积周期长于将金属沉积在金属层之上所需的第一核化周期；在第二核化延迟周期前，停止该第一沉积周期，其中第二核化周期是金属沉积在介电层上所需要的；执行该沉积和停止步骤N次，其中N是大于或等于1的整数；以及在执行步骤之后，在比该第二核化延迟周期长的第二沉积周期内，使用CVD来沉积该金属。

在其他特征中，所述金属包含钨。所述金属层包含钨。所述方法包括在该第一沉积周期前沉积核化层。该核化层包含无氟钨层以及钨/氮化钨层中的一种。该核化层具有介于2埃到30埃之间的厚度。

在其他特征中，该方法包括，在停止步骤之后，并在所述N次中的另一次与该第二核化沉积周期两者中的至少一者之前，执行生长中断处理，以中断该金属在该介电层上的生长。该生长中断处理包括在浸泡周期内执行氨浸泡。可选的是，该生长中断处理包括在浸泡周期内执行氟浸泡。

在其他特征中，该方法包括在第一沉积周期之前沉积核化层。该方法包括在该第一沉积周期之前执行溅射蚀刻处理，以在接头底部的该穿孔中至少部分地去除该核化层。

一种用以处理基板的方法包括：提供基板，该基板包括金属层、设置在该金属层上的介电层、以及形成在该介电层中的穿孔和沟槽中的至少一种；使用物理气相沉积（PVD:physical vapor deposition）来沉积金属；在第二沉积周期内，使用化学气相沉积（CVD:chemical vapor deposition）来沉积金属，其中该第二沉积周期长于金属沉积在该金属层上所需要的第一核化周期；在第二核化延迟周期之前，停止该第二沉积周期，其中该第二核化延迟周期是该金属沉积在该介电层上所必须的；执行该CVD沉积步骤以及该停止步骤N次，其中N是大于或等于1的整数；以及在该执行步骤之后，在比第二核化延迟周期长的第三沉积周期内，使用CVD沉积该金属。

在其他特征中，所述金属包含钨。所述金属层包含钨。所述方法包括在该第一沉积周期前沉积核化层。该核化层包含无氟钨层和钨/氮化钨层中的一种。该核化层具有介于2埃到30埃之间的厚度。

在其他特征中，该方法包括：在停止步骤之后，并在该N次中的另一次和该第三沉积周期两者中的至少一者之前，执行生长中断处理，以中断该金属在该介电层上的生长。该生长中断处理包括在浸泡周期内执行氨浸泡。可选的是，该生长中断处理包含浸泡周期内执行氟浸泡。

在其他特征中，该PVD包括定向PVD。可选的是，该PVD包括不定向PVD。所述方法包括在第一沉积周期前沉积核化层。所述方法包括在第二沉积周期以及第三沉积周期之前，执行溅射蚀刻处理以从该穿孔的侧壁蚀刻该金属。所述方法包括在第一沉积周期前沉积核化层。所述方法包括在该第二沉积周期以及第三沉积周期之前，执行溅射蚀刻处理以从该基板的场域，该沟槽与该穿孔的侧壁来蚀刻该金属。