METHODS FOR SEAMLESS GAP FILLING USING GRADIENT OXIDATION

• Main Authors: LIN CHI CHOU, SRIRAM MANDYAM, WANG ZHIYONG, CHEN SHIH CHUNG, HSU CHIH HSUN, LIN YONGJING, GUNG TZA JING
• Format: Patent
• Language: English; Korean
• Published: 17.04.2023
• Subjects: BASIC ELECTRIC ELEMENTS; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ELECTRICITY; SEMICONDUCTOR DEVICES

Processing methods described herein comprise forming a metal gate film on a narrow feature and a wide feature and depositing a hard mask on the metal gate film. The hard mask forms on the metal gate film at a top, bottom and sidewalls of the wide feature and on a top of the narrow feature to cover the metal gate film. Some processing methods comprise oxidizing the metal gate film on the narrow feature to convert a portion of the metal gate film to a metal oxide film. Some processing methods comprise etching the metal oxide film from the narrow feature to leave a gradient etch profile. Some processing methods comprise filling the narrow feature and the wide feature with a gap fill material comprising one or more of a metal nitride, titanium nitride (TiN) or titanium oxynitride (TiON), the gap fill material substantially free of seams and voids. 본 명세서에 설명된 프로세싱(processing) 방법들은 좁은 피처(feature) 및 넓은 피처 상에 금속 게이트(gate) 막을 형성하는 단계, 및 금속 게이트 막 상에 하드 마스크(hard mask)를 증착하는 단계를 포함한다. 하드 마스크는 금속 게이트 막을 덮도록 넓은 피처의 최상부, 최하부 및 측벽들에서 그리고 좁은 피처의 최상부 상에서 금속 게이트 막 상에 형성된다. 일부 프로세싱 방법들은 금속 게이트 막의 일부를 금속 산화물 막으로 변환시키기 위해 좁은 피처 상의 금속 게이트 막을 산화시키는 단계를 포함한다. 일부 프로세싱 방법들은 구배 에칭 프로파일(gradient etch profile)을 남기기 위해 좁은 피처로부터 금속 산화물 막을 에칭하는 단계를 포함한다. 일부 프로세싱 방법들은 좁은 피처 및 넓은 피처를 금속 질화물, 티타늄 질화물(TiN) 또는 티타늄 산질화물(TiON) 중 하나 이상을 포함하는 갭(gap) 충전 재료로 충전하는 단계를 포함하고, 갭 충전 재료는 시임들(seams) 및 보이드들(voids)이 실질적으로 없다.