拓扑选择性氮化物沉积方法和使用该方法形成的结构与流程

1.本公开总体上涉及包括在基板表面上选择性形成材料的方法。更具体地，本公开涉及形成包括拓扑选择性氮化物沉积材料的结构的方法。


背景技术：

2.在装置，例如，半导体装置，形成期间，通常期望在基板表面上形成图案化特征。典型地，为了形成图案化特征，沉积一层材料(例如，硅或其他氮化物)，然后被沉积的层使用例如光刻技术被图案化，然后膜被蚀刻，以形成包括该材料的特征。
3.随着装置特征尺寸的不断减小，越来越难以图案化并蚀刻氮化物层，以形成所需尺寸的特征。并且，光刻和蚀刻步骤会增加与装置制造相关的成本并增加装置制造所需的时间量。此外，在某些情况下，可能期望形成拓扑选择性(拓扑选择性)交叠特征的材料。例如，可能希望在结构的顶部和/或底部形成拓扑选择性材料。在这种情况下，典型的沉积、图案化和蚀刻技术可能不太适合，尤其是在特征的尺寸继续减少时不太适合。
4.因此，期望用于材料的拓扑选择性形成的改进方法。


技术实现要素：

5.本公开的各种实施例涉及拓扑选择沉积方法、使用该方法形成的结构以及用于执行该方法的系统。尽管本公开的各种实施例解决现有方法和结构的缺点的方式将在下面更详细地讨论，大体上来说，本公开的实施例提供了包括沉积氮化物层的改进的拓扑选择性方法，例如，在基板表面上的图案化结构的顶部、底部或顶部及底部选择性地形成氮化物材料。
6.根据本公开的示例性实施例，一种拓扑选择性沉积方法包括：提供在基板的表面上包括图案化结构的所述基板，所述图案化结构的每个包括顶表面、底表面以及所述顶表面和所述底表面之间的侧壁表面；提供包含第一含氮气体的抑制剂，以在所述顶表面、所述底表面和所述侧壁表面之一或多个上形成抑制表面；提供包括第二含氮气体的沉积促进剂，以在所述顶表面、所述底表面和所述侧壁表面之一或多个上相对于所述顶表面、所述底表面和所述侧壁表面中的其他表面的一个或多个上形成激活表面；提供前体以与所述激活表面反应；以及在所述激活表面上选择性地形成包含氮化物的材料，其中所述第一含氮气体和所述第二含氮气体不同。第一含氮气体和第二含氮气体之一或多个可以使用直接、间接或远程等离子体设备或模块之一或多个被激活，以从各自的含氮气体形成激活物质。提供所述抑制剂的步骤可以包括使用所述第一含氮气体形成等离子体和/或热激活第一含氮气体。根据本公开的进一步示例，提供沉积促进剂的步骤包括使用第二含氮气体形成等离子体。根据本公开的进一步实例，第一和第二含氮气体之一包括氢气，第一和第二含氮气体中的另一个不包括氢气。根据本公开的进一步示例，第一和第二含氮气体之一或分别由其形成的物质与表面反应，以产生悬挂键，并且第一和第二含氮气体中的另一种或者分别由其形成的物质与表面反应，以产生-nh端键。根据进一步的示例，材料相对于底表面和侧壁
选择性地形成在顶表面上。根据进一步的示例，材料相对于顶表面和侧壁选择性地形成在底表面上。根据另外的示例，材料相对于侧壁选择性地形成在底表面和顶表面上。
7.根据本公开的附加实施例，结构包括拓扑选择性氮化物材料层。拓扑选择性氮化物材料可以使用如本文所述的方法沉积。拓扑选择性氮化物材料可以是或包括，例如，氮化硅、氮化钛(tin)、氮化钼(mon)、氮化镓(gan)、氮化铪(hfn)、氮化锆(zrn)、氮化钨(wn)等。
8.根据本公开的进一步示例，提供了一种系统。该系统可被配置为执行本文所述的方法和/或形成如本文所述的结构。
9.根据以下参考附图对某些实施例的详细描述，这些和其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见；本发明不必须限于所公开的任何特定实施例。
附图说明
10.更全面地理解本公开的示例性实施例可以通过参考结合以下说明性附图而考虑的详细描述和权利要求来获得。
11.图1示出了根据本公开的至少一个实施例的拓扑选择性沉积方法。
12.图2示出了适用于图1所示的方法的时序。
13.图3-7示出了根据本公开示例的结构。
14.图8示出了适用于图1所示的方法的另一时序。
15.图9示出了适用于图1所示的方法的另一时序。
16.图10-15示出了根据本公开的附加示例的结构。
17.图16示出了根据本公开又一示例的系统。
18.图17-19示出了根据本公开示例形成的结构的扫描透射电子显微照片。
19.应理解的是，图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。例如，图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以有助于改进理解本公开的图示实施例。
具体实施方式
20.尽管下面公开了某些实施例和示例，但是本领域的技术人员可以理解，本发明超出了本发明的这些具体公开的实施例和/或用途及其明显的修改和等同物。因此，意图是所公开的本发明的范围不应受下文描述的具体公开的实施例。
21.本公开总体上涉及拓扑选择性沉积方法、使用该方法形成的结构以及可用于实施该方法和/或形成该结构的系统。如下文更详细描述的，示例性方法可以用于形成适于形成电子装置的装置结构。例如，示例性方法可用于形成包括适合于用作例如蚀刻停止层的拓扑选择性沉积氮化物材料的特征。除非另有说明，本公开的示例不一定限于这样的应用。
22.在本公开中，气体可以包括在常温常压下为气体的材料、气化的固体和/或气化的液体，并且可以由单一气体或混合气体构成，具体取决于上下文。工艺气体以外的气体，例如无需通过气体分配组件，例如喷淋件、其他气体分配装置或类似装置而被引入的气体可用于例如密封反应空间，并且可以包括密封气体，例如稀有气体或其他惰性气体。术语惰性气体是指在明显的程度上不参与化学反应的气体。在某些情况下，术语前体和反应物可以互换使用。
23.如本文所用，术语基板可以指任何下层材料或可用于形成或在其上形成装置、电路或膜的材料。基板可以包括体材料，例如硅(例如单晶硅)、其他iv族材料，例如锗，或复合半导体材料，例如gaas，并且可以包括一个或多个在体材料上方或下方的层。此外，基板可以包括在基板的层的至少一部分上或者之内形成的各种结构，例如凹陷、通孔、导线等。
24.如本文所用，术语循环沉积可以指连续的将前体/反应物引入反应室以在基板上沉积层并且包括诸如原子层沉积和循环化学气相沉积的处理技术。
25.如本文所用，术语原子层沉积(ald)可指蒸气沉积工艺，其中沉积循环，通常是多次连续沉积循环在处理室中进行。通常，在每个循环中，前体化学吸附到沉积表面(例如，在活化地点上)，形成不容易与额外的前体反应(即，自限制反应)的约单层或亚单层的材料。此后，在一些情况下，反应物(例如，另一前体或反应气体)可以随后被引入处理室，用于将在沉积表面上化学吸附的前体转化成期望的材料和/或形成额外的活化地点。此外，在每个循环期间也可以利用净化步骤在化学吸附的前体转化后来从处理室中去除过量的前体和/或从处理室中去除过量的反应物和/或反应副产物。术语原子层沉积，如这里所使用的，也意指包括由相关术语指定的工艺，例如化学气相原子层沉积、原子层外延(ale)、分子束外延(mbe)、气体源mbe或有机金属mbe，以及化学束外延，以前体/反应气体和清扫气体的交替脉冲所实施。
26.如本文所用，术语循环化学气相沉积可指其中基板顺序暴露于两种或多种挥发性前体的任何工艺，该两种或多种挥发性前体在基板上反应和/或分解，以产生期望沉积。
27.在一些实施例中，膜是指沿垂直于厚度方向的方向延伸的层，以覆盖整个目标或所关注的表面，或仅指覆盖目标或所关注的表面的层。在一些实施例中，层是指在膜或非膜结构的表面或表面的同义词上形成的具有一定厚度的结构。层可以是连续的或不连续的。在某些情况下，层可以指已经被拓扑选择性地形成或沉积的材料的区域。在某些情况下，层可能是或包括悬挂键或端部官能团。膜或层可由离散的单膜或具有某些特性的层或多个膜或层构成，相邻的膜或层之间的边界可以清晰或者可以不清晰，可以基于或者可以不基于物理、化学和/或任何其他特征、形成工艺或顺序，和/或相邻膜或层的功能或用途而建立。可以互换使用术语膜和层。
28.在本公开中，连续可以指没有中断一空白、作为时间线没有中断、没有任何材料介于之间的步骤、没有改变处理条件，紧随其后为下一步骤的一个或多个，或在某些情况下，两个结构或层之间没有介入之间的离散的物理或化学结构或者或层。例如，反应物和/或稀有气体可以在方法的两个或更多步骤和/或沉积循环期间连续供应。
29.如本文所用，术语清扫可指其中惰性或基本上惰性的气体(即，在可观的程度上不参与化学反应的气体)在其他(例如，反应物或前体)气体的脉冲之间提供给反应器室。例如，可以在前体脉冲和反应物脉冲之间提供清扫，因此避免或至少减少前体和反应物之间的气相相互作用。应当理解，可以在时间上或在空间上或在两者上使得清扫(purge)有效。例如，在时间清扫的情况下，可以使用清扫步骤，例如，在时间(temporal)清扫的情况下，清扫步骤可以用在例如，向反应室提供第一前体、向反应室提供清扫气体以及向反应室提供第二前体的时间序列中，其中其上沉积有层的基板上不移动。在空间清扫的情况下，清扫步骤可以采用以下形式：移动基板从第一前体供应到的第一位置、通过清扫气帘、到第二前体/反应物/处理气体被供应的第二位置。
30.如本文所用，包含氮化物的材料是指包括氮的材料。包含氮化物的示例性材料包括氮化钛(tin)、氮化钼(mon)、氮化镓(gan)、氮化铪(hfn)、氮化锆(zrn)、氮化钨(wn)等、氮化硅碳和氮化硅。在某些情况下，氮化物可以不包括化学计量的氮化物材料。在某些情况下，氮化物可以包含其他元素，例如碳、氧、氢等。
31.如本文所用，氮化硅是指包括硅和氮的材料。氮化硅可用分子式si3n4表示。在某些情况下，氮化硅可以不包括化学计量的氮化硅。在某些情况下，氮化硅可以包括其他元素，例如碳、氢等。
32.氮化硅碳(sicn)可以指包括硅、碳和氮的材料。如本文所用，除非另有说明，sicn并非旨在限制、限定或定义键合或化学状态，例如si、c、n中任何的和/或膜中的任何其他元素的氧化态。在一些实施例中，sicn薄膜可以包括一种或多种除了si、c和n之外的元素，例如h。在一些实施例中，sicn膜可以包含si-c键和/或si-n键。在一些实施例中，除了si-c和/或si-n键之外，sicn膜可以包含si-h键。在一些实施例中，sicn膜可以包括以原子计从约0％至约50％的碳。在一些实施例中，sicn膜可包含以原子计从约0.1％至约40％、从约0.5％至约30％、从约1％至约30％，或从约5％至约20％的碳。在一些实施例中，sicn膜可包含以原子计从约0％至约70％的氮。在一些实施例中，sicn膜可包含以原子计从约10％至约70％、从约15％至约50％，或从约20％至约40％的氮。在一些实施例中，sicn膜可包含以原子计从约0％至约50％的硅。在一些实施例中，sicn膜可包含以原子计从约10％至约50％、从约15％至约40％，或从约20％至约35％的硅。在一些实施例中，sicn膜可包含以原子计从约0.1％至约40％、从约0.5％至约30％、从约1％至约30％，或从约5％至约20％的氢。在一些实施例中，sicn膜可以不包含氧。
33.如本文所用，术语重叠可以意味着关于时间的重合和在反应室内的重合。例如，关于气体脉冲周期，例如，前体脉冲周期和反应物脉冲周期，当来自各个脉冲周期的气体在反应室内或提供给反应室或提供给反应器一段时间时，两个或多个气体脉冲周期可以重叠。
34.在本公开中，变量的任意两个数字可以构成变量的可工作范围，并且指示的任何范围都可以包括或不包括端点。此外，指示的变量的任何值(无论是否用“约”指示或者不用“约”指示)可以指精确值或近似值，且在一些实施例中，包括等价物，也可指平均值、中位数、代表值、大部分等。此外，在本公开中，在一些实施例中，术语“包括”、“由
……
构成”和“具有”可以独立地指代“通常或广泛地包括”、“包含”、“基本上由
……
构成”或“由
……
组成”。根据本公开的方面，术语的任何定义的含义不必须排除这些术语的普通和习惯含义。
35.现在转向附图，图1示出根据本公开示例的拓扑选择性沉积方法100。方法100包括以下步骤：提供基板(步骤102)、提供抑制剂(步骤104)、提供沉积促进剂(步骤106)以及提供前体(步骤108)；可以重复步骤104-108，以形成拓扑选择性(topo-selective)材料(环110)。方法100还可以包括可选处理步骤(112)。尽管以特定的顺序进行了说明，但方法100的示例不限于这样的顺序。此外，如下所讨论，方法100的一个或多个步骤可以重叠。
36.图3-7示出了根据本公开的实施例在方法100期间形成的结构。图3-7示出的示例与顶表面拓扑选择性方法有关。底部拓扑选择方法和顶部及底部拓扑选择方法的其他示例将在下面进一步描述。
37.在步骤102期间，将基板提供到例如反应器的反应室中。根据本公开的示例，反应室可以形成循环沉积反应器，例如，原子层沉积(ald)反应器，特别是等离子体增强ald
(peald)反应器，的一部分。方法100的各个步骤可以在单个反应室或可以在多个反应室，例如，集群工具的反应室，中进行。任选地，包括反应室的反应器可以提供有加热器，以通过升高基板、反应室壁和/或反应物/前体中一个或多个的温度来激活反应。
38.在步骤102期间提供的示例性基板302在图3中示出。如图所示，基板302包括基板302的表面306上的图案化结构304。图案化结构304包括顶表面308、底表面310和二者之间的侧壁312。图案化结构304可以在线路或突起之间形成例如为通路，可以形成间隙或凹槽的形成部分等。因此，在某些情况下(例如，对于通路)，侧壁312可以跨越图案化结构304，并且在其他情况下，间隙(例如，线路或突起之间)可以包括多个侧壁312。
39.在步骤102中，基板可以达到对于步骤104期望的温度和压力。举例来说，反应室内(例如，基板或基板支撑)的温度可以在大约50℃到大约600℃之间，或者大约50℃到大约300℃或大约450℃到大约600℃之间。反应室内的压力可以为大约0.1至大约10托或者大约10至大约100托。
40.在步骤104期间，在反应室内提供抑制剂。抑制剂与表面306的至少一部分反应，以在顶表面、底表面和侧壁表面的一个或多个上形成抑制表面。图4示出了抑制剂与顶表面308、底表面310和侧壁表面312反应以形成抑制层402的示例。抑制层402的期望成分可以取决于在步骤108中使用的前体。在一些情况下，抑制层402包括-nh端键(例如，用于不容易与这种末端键反应的前体)。在其他情况下，抑制层402包括(例如，氮)悬挂键(例如，对于不容易与这种悬挂键反应的前体)。
41.根据这些示例，在步骤104期间，抑制剂包括第一含氮气体，该第一含氮气体提供给反应室或提供给等离子体设备，以形成提供给反应室的物质。示例性第一含氮气体包括氢气。在这些情况下，可以使用第一含氮气体，以形成-nh端键。包括氢气的示例性第一含氮气体包括氮气和氢气的混合物(例如，从大约1到大约75体积％的氢)、氨、肼、肼衍生物等。合适的肼衍生物可以由下面的通式表示，其中r1-r4的每个可以是独立地选自例如c1-c4烷基。
42.烷基肼的非限制性示例性实施例可以包含叔丁基肼(c4h9n2h3)、甲基肼(ch3nhnh2)和二甲基肼((ch3)2n2nh2)中的至少一种。
43.备选地，第一含氮气体不包括氢气，至少在任何可观的程度(appreciable extent)上。例如，第一含氮气体可以包含小于1、0.5、0.1、0.01或0.001体积百分比的氢气。这样的含氮气体的非限制性示例包括氮气(n2)，单独或与氦气和氩气中一种或多种组合。在这些情况下，第一种含氮气体可用于在表面306上形成悬挂键作为层402。
44.抑制剂可以被热激活和/或使用直接和/或远程等离子体设备被激活。在等离子体激活的情况下，步骤104包括使用抑制剂(即，第一种含氮气体)形成等离子体。在热激活的情况下，步骤104包括将基板加热到热激活温度，例如，这里提到的基板温度。示例性合适的等离子体设备和工艺条件描述如下。
45.在步骤106期间，提供沉积促进剂，例如，向在步骤104期间使用的相同的反应室或向等离子体设备，然后提供到反应室。反应室内的压力和温度可以如以上结合步骤104所描述的。
46.沉积促进剂包含第二含氮气体，以在顶表面、底表面和侧壁表面中一个或多个相对于顶表面、底表面和侧壁表面中其他的一个或多个形成激活表面(或者激活地点)。沉积
促进剂可以与表面306和/或层402的表面404反应，以提供在步骤106期间提供的前体的反应场所。
47.第二含氮气体可以是或包括以上结合第一含氮气体的任何含氮气体。然而，根据本公开的实例，第一含氮气体和第二含氮气体不同。在某些情况下，第二含氮气体可以通过形成-nh端键在表面上形成激活场所。在其他情况下，第二含氮气体可以通过形成悬挂键在表面上形成激活场所。根据本公开的示例，第二含氮气体不包括氢气。在其他情况下，第二含氮气体包括氢气。第二含氮气体是否包含氢气可以取决于第一含氮气体、前体和第二含氮气体的功能。
48.根据本公开的示例，步骤106包括使用沉积促进剂(即，第二含氮气体)形成等离子体。示例性的等离子体设备和条件如下所述。
49.图5示出了结构500，其包括相对于底表面310和侧壁312覆盖顶表面308的激活表面502。在其他情况下，激活表面可以形成为相对于顶表面308覆盖底表面310或者相对于侧壁312覆盖顶表面308和底表面310。
50.在步骤108期间，向反应室提供前体，例如，在步骤104或106期间使用的相同反应室中。前体与激活表面502反应，相对于非激活/被抑制表面(例如，表面404)，以拓扑选择性地形成材料。
51.示例性前体包括硅前体，如硅烷、甲硅烷基胺、卤代硅烷以及烷基和卤素取代的卤化物。
52.如上所述，一些前体可以优先与包括(例如氮)悬挂键的激活场所反应。与这种激活场所反应的示例性前体包括硅烷、硅烷胺和氨基硅烷。具体的示例包括硅烷(sih4)、乙硅烷(si2h6)、三硅烷(si3h8)、四硅烷(si4h
10
)、n(si2h5)3、三甲硅烷基胺n(sih3)3、n(sime3)(sihmenme2)2，2，2-二硅丙硅烷(si(sih3)4)，三二甲基氨基硅烷(sih(nme2)3)，双(二乙基氨基)硅烷(sih2(net2)2)(bedas)、双(叔丁基氨基)硅烷(sih2(nhtbu)2)(btbas)、二异丙基氨基硅烷(sih3(nipr2))(dipas)，其中me代表甲基，et代表乙基，tbu代表叔丁基，ipr代表异丙基。备选地，一些前体可以优先与包括-nh端键的激活场所反应。与这样的激活场所反应的示例性前体包括卤化硅化合物，这样的硅化合物包含cl和i中的一种或多种。具体的示例包括三氯乙硅烷(si2cl3h3)、五氯乙硅烷(si2cl5h)、六氯乙硅烷(si2cl6)、八氯三硅烷(si3cl8)、脱氯硅烷(sicl2h2)、二甲基二氯硅烷(sicl2me2)、四氯硅烷(sicl4)、四碘硅烷(sii4)、三碘硅烷(sii3h)和脱碘硅烷(sii2h2)。
53.图6示出了步骤108之后的结构600。结构600包括化学吸附或以其他方式沉积的材料602的层。在图示的示例中，在步骤108期间提供的前体与激活表面502反应以(拓扑-)选择性地形成包括氮化物的沉积材料602。
54.步骤104-108可重复多次(环110)，直至期望厚度的沉积材料602覆盖顶表面308被形成。循环的次数可以为从例如约1至约100，000或从约2至约50，000或从约1至大约10的范围。一旦达到期望的厚度和/或预定数量的循环被执行，沉积的材料可以被处理。
55.处理步骤112可用于增加沉积材料602的密度或致密化沉积材料602到所形成的结构700，包括处理过的材料702，如图7所示。处理步骤112可以包括等离子体增强工艺，并且可以在步骤104-110任意中使用的相同反应室中进行。在处理步骤112中使用的气体可以包括氮气和/或一种或多种稀有气体，例如氦气和氩气。
56.尽管未单独说明，示例性方法还可包括以下步骤：从侧壁去除一部分材料。这样的步骤可以使用湿和/或干蚀刻工艺来执行。
57.图2示出了根据本公开示例的时序200。方法100可以使用时序200来执行。在图示的示例中，时序200包括一个或多个沉积循环202。尽管图2中没有示出，采用序列200的方法可以包括处理步骤，例如处理步骤112或这里描述其他处理步骤。序列200可用于在结构的顶表面上拓扑选择性沉积材料。
58.在所示示例中，每个沉积循环202包括抑制段(segment)201、激活段203和前体供给段205。此外，每个沉积循环202包括抑制剂脉冲204、抑制等离子体功率脉冲206、沉积促进剂脉冲208、沉积促进等离子体功率脉冲210、以及前体供给脉冲212。沉积循环202可以与如上所述的步骤104-108相同或相似。
59.抑制剂脉冲204可与步骤104相同或相似。抑制剂脉冲204的持续时间可以是从约0.1至约60秒或从约60至约300秒。抑制剂脉冲204期间的抑制剂的流量可以是大约10至大约100或者大约100到大约3000sccm。在图示的示例中，抑制剂是在抑制等离子体功率脉冲206期间被激活的等离子体。
60.在抑制等离子体功率脉冲206期间，施加合适的功率以使用在脉冲204期间供应到反应室和/或等离子体设备的抑制剂形成等离子体。抑制等离子体功率脉冲206的持续时间可以是大约0.1至大约6s或者大约60到大约300秒。抑制等离子体功率脉冲206期间用于形成等离子体的功率可以是大约50到大约300或者大约300到大约1000w。
61.在一个或多个沉积循环202和任选的任何处理步骤期间，沉积促进剂脉冲208可以是连续的。沉积促进剂可在一个或多个清扫步骤214-218期间使用。在脉冲208期间沉积促进剂的流量可以是约10至约100或约100至约3000sccm。
62.在沉积促进等离子体功率脉冲210期间，施加合适的功率，以使用在脉冲208期间提供给反应室的沉积促进剂形成等离子体。沉积促进等离子体功率脉冲210的持续时间可以是大约0.1到大约60秒或大约60到大约300秒。抑制等离子体功率脉冲206期间用于形成等离子体的功率可以是约50至约300或约300至约1000w。
63.在前体脉冲212期间，前体，例如这里描述的前体，提供给反应室。前驱脉冲212的持续时间可以是大约0.01到大约5秒或大约5至大约60秒。前体脉冲212期间前体的流量可以是约50至约500或约500至约3000sccm。在图示的示例中，前体被热激活，也就是说，在脉冲212期间不施加等离子体功率。
64.序列200的示例性工艺条件如下表1所示。下面提到的条件仅仅是示例性的，并不意味着限制本发明的范围。
65.表1
[0066][0067]
图17-19示出了使用时序200形成的结构的显微照片。在图17中，使用热抑制工艺形成该结构，其中抑制剂是nh3。激活剂包括氮气，硅前体是硅烷，例如c1-c4硅烷，特别是硅烷。图18的结构是使用上面表1中列出的条件形成的。图19的结构是在与图18所示的结构类似的条件下形成的，除了抑制剂包括氢气和氮气的混合物之外。
[0068]
图8示出了根据本公开示例的另一个时序800。在所示示例中，时序800包括一个或多个沉积循环802和处理步骤804。
[0069]
沉积循环802可与上述的步骤104-108相同或相似。每个沉积循环802可以包括抑制剂脉冲806、沉积促进剂脉冲808、沉积促进等离子体功率脉冲810和前体脉冲812。此外，每个沉积循环802可以包括抑制段801、沉积促进段803和前体供给段805。
[0070]
抑制剂脉冲806可与步骤104相同或相似。抑制剂脉冲806的持续时间可以是约0.1至约60秒或约60至约300秒。抑制剂脉冲806期间抑制剂的流量可以是约10至约100或者大约100到大约3000sccm。在图示的示例中，抑制剂被热激活，即，在脉冲806期间不施加等离子体功率。
[0071]
如图所示，沉积促进剂脉冲808可在以下期间连续一个或多个沉积循环802和处理步骤804期间。沉积促进可在一个或多个清扫步骤818-824中使用试剂。沉积的流量在一个或多个净化步骤818-824期间的促进剂可以是约10至约100或约100到大约3000sccm。
[0072]
在沉积促进等离子体功率脉冲810期间，施加合适的功率，以使用沉积促进剂形成等离子体。沉积促进等离子体功率脉冲810的持续时间可以是约0.1至约60秒或约60至约300秒。在等离子体功率脉冲810期间用于形成等离子体的功率可以是大约50到大约300或者大约300到大约1000w。
[0073]
在前体脉冲812期间，前体，例如这里描述的前体，提供给反应室。前驱脉冲812的持续时间可以是大约0.01到大约5秒或大约5至大约60秒。前体脉冲812期间前体的流量可以为约50至约500或约500至约3000sccm。类似于时序200，在这个示例中，前体被热激活，也就是，在脉冲812期间不施加等离子体功率。
[0074]
一旦完成所需数量的沉积循环，处理气体在处理气脉冲816期间提供给反应室。处理气体脉冲816的持续时间可以是约0.1至约60秒或约60至约300秒。处理气脉冲816期间的处理气的流量可以是约10至约100或约100至大约3000sccm。如所示，处理气脉冲816可以在脉冲814之前开始，以在处理功率等离子体脉冲814之前允许反应室内的压力和/或处理气的流量稳定。
[0075]
在处理功率等离子体脉冲814期间，可施加等离子体功率，以使用在脉冲816期间提供的处理气以及在脉冲808期间提供的沉积促进剂产生等离子体。处理等离子体功率脉冲814的持续时间可以是约0.1至约60秒或约60至约300秒。在等离子体功率脉冲814期间用于形成等离子体的功率可以是约50至约300或约300至约1000w。
[0076]
使用各种抑制剂的时序800的示例性工艺条件(热和等离子体激活)在下面的表2中提供。
[0077]
表2
[0078][0079]
图9示出了根据本公开示例的又一时序900。时序900可以与方法100结合使用。在图示的示例中，时序900包括一个或多个沉积循环902和处理步骤904。图10-15示出了使用时序900形成的结构，其可用于在结构的底表面上选择性沉积材料。
[0080]
图10示出了基板1002，其可与基板302相同或相似。基板1002包括基板1002的表面1006上的图案化结构1004。图案化结构1004包括顶表面1008、底表面1010和二者之间的侧壁1012。
[0081]
沉积循环902可与以上描述的步骤104-108相同或相似。如图所示，每个沉积循环902包括沉积促进剂脉冲906、抑制剂脉冲908、沉积促进等离子体功率脉冲907、抑制等离子体功率脉冲912和前体供给脉冲914。此外，每个沉积循环可以包括激活段909、抑制段911以及前体供给段913。
[0082]
如图所示，沉积促进剂脉冲906可以在激活段909期间提供。沉积促进剂脉冲906可
以与上述步骤106相同或类似。脉冲906期间沉积促进剂的流量可以为约10至约100或约100至约3000sccm。沉积促进剂脉冲906的持续时间可以是约0.1至约60秒或约60至约300秒。
[0083]
在激活段909期间，沉积促进功率脉冲907可以在抑制剂和沉积促进剂流到反应室时进行。在沉积促进等离子体功率脉冲907期间，施加合适的功率以使用在脉冲908期间供应到反应室的抑制剂和在脉冲906期间供应的沉积促进剂形成等离子体。沉积促进等离子体功率脉冲907的持续时间可以是约0.1至约60秒或约60至约300秒。用于在沉积促进等离子体功率脉冲907期间形成等离子体的功率可以是大约50到大约300或者大约300到大约1000w。
[0084]
抑制剂脉冲908可以与步骤104相同或相似。抑制剂脉冲908期间抑制剂的流量可以是约10至约100或约100到大约3000sccm。
[0085]
参考图9和11，在激活段909中，激活表面1102、1104优选形成在顶表面1008和底表面1010上。
[0086]
在抑制段911期间，在抑制剂继续流动的同时可以执行抑制功率脉冲912。任选地，惰性气体可以在惰性气脉冲910期间被提供。在抑制等离子体功率脉冲912期间，施加合适的功率以使用脉冲204期间被供应到反应室抑制剂形成等离子体。抑制等离子体功率脉冲912的持续时间可以是大约0.1至大约60秒或大约60至大约300秒。在抑制等离子体功率脉冲912期间用于形成等离子体的功率可以是约50至约300或约300至约1000w。
[0087]
图12示出了抑制段911之后的结构1200。如图所示，相对于底表面1206，抑制段911可以被配置为优先或拓扑选择性地去活化顶表面1202和/或侧壁表面1204。因此，底表面1206保持活性，而顶表面1202和侧壁表面1204相对地非活化。
[0088]
在前体脉冲914/前体段913期间，前体，例如这里描述的前体，被提供给反应室。前体脉冲914可以与步骤108相同或相似。前体脉冲914的持续时间可以是大约0.1到大约60秒或大约60到300秒。在前体脉冲914期间，前体的流量可以是约50至约500或约500至约3000sccm。
[0089]
在脉冲914期间，前体可被吸收到激活表面上(例如，底表面1206)，以形成结构1300，包括拓扑选择性沉积的材料1302，如图13所示。沉积循环902可以重复多次，以形成结构1400，包括拓扑选择性氮化物材料1402，如图14所示。
[0090]
一旦期望量的氮化物材料被拓扑选择性沉积，则可以使用处理功率脉冲916结合持续抑制剂脉冲908来处理氮化物，以形成结构1500，包括处理后的材料1502，如图15所示。
[0091]
时序900所示方法的示例性工艺条件在下面的表3中提供。表3中提供的值仅仅是示例性的，且不旨在限制本技术的范围。
[0092]
表3
[0093][0094]
本文还描述了一种半导体处理设备或系统。系统包括反应室。反应室包括布置为支撑基板的基板支撑。基板包括例如，如本文所述的一个或多个结构。该系统还包括加热器，该加热器被构造和布置成加热反应室中的基板。该系统还包括等离子体模块。等离子体模块包括(例如，射频)电源，该电源被构造和布置成在反应室中产生等离子体。该系统还包括一个或多个材料前体源，例如一个或多个硅前体源，其通过一个或多个前体阀与反应室流体连接。该系统还包括控制器。该控制器被配置用于使该设备执行这里描述的方法。
[0095]
任选地，该系统被配置为利用载气向反应提供前体。合适的载气包括稀有气体。换句话说，在一些实施例中，该系统包括气体注入系统，该气体注入系统包括前体输送系统，该前体输送系统采用载气将材料前体携带到一个或多个反应室。
[0096]
目前提供的方法可以在任何合适的设备中执行，包括在图16所示的系统的实施例中，图16是等离子体增强原子层沉积(peald)设备1600的示意图，可用于本文描述的示例性方法的实施例中。在该图中，通过提供成对的导电平板电极2、4，在反应室3的内部11(反应区)平行且彼此面对，从电源25施加rf功率(例如，在100khz到2ghz之间或在13.56mhz和/或27mhz)到一侧，另一侧12电接地，可以在电极之间产生等离子体。当然，在一些实施例中，系统1600可以被配置成间歇地产生等离子体。例如，可能不需要半导体处理设备在前体被提供给反应室时的步骤期间或者在后续处理步骤之间的清扫期间产生等离子体，不需要在那些步骤或清扫期间向任何一个电极施加rf功率。温度调节器可以设置在下台2中，即，下电极2中。基板1被放置在其上，并且其温度可以被设置在期望的温度或者温度范围。上电极4也可以用作喷淋板，并且各种气体，例如等离子气、反应气和/或稀释气(如果有的话)以及前体气体分别可以通过第一气体管线21和第二气体管线22引入反应室3，并且通过喷淋板4。此外，在反应室3中，具有排气管线17的圆形导管13被提供，通过该导管13反应室3的内部11中的气体被排空。此外，传送室5设置在反应室3下方且设有气体密封管线24，以将密封气经由传送室5的内部16引入反应室3的内部11，其中用于分隔反应区和转移区的分离板14被提供。请注意，图中省略了通过其晶片可以被传输进入传送室5中或从传送室5中转移出的门阀。传送室还设置有排气管线6。在一些实施例中，材料的沉积和/或处理是在相同的反应空间进行，使得所有步骤都可以在不需要抽空反应室、对反应室抽气或暴露基板到空气的
任何中间步骤的情况下进行。
[0097]
上述公开的示例实施例并不限制本发明的范围，因为这些实施例仅仅是本发明实施例的示例，其由所附权利要求及其法律等同物来定义。任何的等同的实施例也在本发明的范围内。真正地，本公开的各种修改，除了在此示出和描述的那些之外，例如，所描述元件的备选有用组合，对本领域的技术人员来说从该说明书是显而易见的。这样的修改和实施例也旨在落入所附权利要求的范围内。