用于在沟槽内形成电介质层的方法技术

一种形成半导体结构的方法，其包括在大约１５０℃或更低的处理温度下使硅前体和原子氧前体反应，以便在基板之上形成氧化硅层。在含氧环境内紫外线（ＵＶ）固化该氧化硅层。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉参考本申请涉及共同受让的Nitin K. Ingle等人的名为"CHEMICAL VAPOR DEPOSITION OF HIGH QUALITY FLOW-LIKE SILICON DIOXIDE USING A SILICON CONTAINING PRECURSOR AND ATOMIC OXYGEN"的代理人巻 号为A010498/T69600的美国专利申请。本申请还涉及共同受让的2007年5 月29日提交的Lubomirsky等人的名为"PROCESS CHAMBER FOR D正LECTRIC GAPFILL"的美国专利申请No. 11/754,924。本申请还涉及共同受 让的Abjijit Basu Mallick等人的名为"HIGH QUALITY SILICON OXIDE FILMS BY REMOTE PLASMA CVD FROM DISILANE PRECURSORS"的代理 人巻号为016301/078800US的美国专利申请。为了所有目的，将相关申请的全 部内容通过引用引入本文。
技术介绍
本专利技术一般涉及用于形成半导体结构的方法，尤其涉及用于在沟槽中形成 电介质层的方法。由于集成电路上的器件密度持续提高，尺寸和器件结构之间的距离持续减 小。在这些形成中，结构的间隙以及结构之间的沟槽的更窄宽度增加了高度与 宽度的比值(即高宽比)。集成电路元件的持续小型化使这些元件内部及其之 间的水平宽度以比其垂直高度更快的速度缩小。虽然使器件结构不断增加高宽比的能力已经允许在半导体芯片基板的相 同表面区域上封装更多的结构(例如晶体管、电容、二极管等)，但是也产生 了制造问题。这些问题之一是难以完全填充在这些结构中的间隙和沟槽而不在 填充期间产生空隙或线缝。为了将邻近器件结构彼此电隔离，必须用如氧化硅 的电介质材料填充间隙和沟槽。如果留下空的间隙，对于器件，将存在太多的 电噪音和电流泄漏，而不能适当运行(或根本不能运行)。当间隙宽度较大(而且高宽比较小)时，可以由电介质材料的快速沉积而 相对容易地填充间隙。沉积材料将覆盖间隙的侧壁和底部，并持续地从底部向 上填充，直到完全填满裂缝或沟槽。然而，由于高宽比增大，将深的、窄的沟 槽填满而没有在填充体积中引起空隙或线缝的阻塞，变得更加困难。电介质层中的空隙和线缝在半导体器件制造期间和成品器件中均会产生 问题。空隙和线缝在电介质层中随机地形成，并且它们具有不可预知的尺寸、 形状、位置和群密度。这导致该层的诸如均匀蚀刻、抛光、退火等的后沉积处 理的不可预知和不一致。在成品器件中的空隙和线缝还产生器件结构中间隙和 沟槽的电介质性质的变化。而这由于器件元件内部和器件元件之间的电串扰、 电荷泄漏、甚至短路，可能导致不均匀的、及劣质的器件性能。已经开发出在高宽比高的结构上沉积电介质材料期间使空隙和线缝的形 成最小化的技术。这些技术包括减慢电介质材料的沉积速度，以便该电介质材 料更加对于沟槽的侧壁和底部保持更加保形。更加保形的沉积可以降低被沉积 材料阻塞在沟槽的顶部或中间及最终密封空隙顶部的程度。然而，减慢沉积速 度意味这增加沉积时间，这降低处理效率和生产率。用于控制空隙形成的另一种技术是提高沉积的电介质材料的流动性。具有 更高流动性的材料可以更加快速地填充空隙或线缝，并防止其变成填充体积中 的永久缺陷。提高氧化硅电介质材料的流动性通常包括向用于形成氧化物层的 前体混合物中添加水蒸气或过氧化物(例如11202)。水蒸气在沉积薄膜中产生更多的Si-OH键，该Si-OH键赋予该薄膜提高的流动性。然而，在氧化硅沉积期间湿度水平的增加还可以对沉积薄膜的性能产生不利影响，包括其密度(即增加的湿法蚀刻速度比(WERR))和介电性能(即增加的k值)。 专利技术概述根据示范实施例，用于形成半导体结构的方法包括在大约15(TC或更低的 处理温度下使硅前体和原子氧前体反应，以便在基板之上形成氧化硅层。在含 氧环境内紫外线(UV)固化固化氧化硅层。根据又一个示范实施例，该方法还包括在基板内至少形成一个沟槽，其中 该至少一个沟槽具有大约5:1或更高的高度与宽度的高宽比。根据另一个示范实施例，该方法还包括将该基板装入沉积室；在该沉积室外部产生原子氧前体；将该原子氧前体引入到该室中；以及将硅前体引入到该沉积室中，其中在该沉积室中混合硅前体和原子氧前体。根据替代示范实施例，产生原子氧前体包括从包括氩气的气体混合物形 成等离子体；以及将氧前体引入到该等离子体中，其中氧前体分解，以便形成原子氧。该氧前体可选自由分子氧、臭氧、及二氧化氮组成的组。根据示范实施例，硅前体选自由硅垸、二甲基硅垸、三甲基硅烷、四甲基硅烷、二乙基硅垸、四甲基原硅酸酯(TMOS)、四乙基原硅酸酯(TEOS)、 八甲基三硅氧烷(OMTS)、八甲基环四硅氧垸(OMCTS)、四甲基环四硅氧 烷(TOMCATS)、 DMDMOS、 DEMS、甲基三乙氧基硅烷(MTES)、苯基二 甲基硅烷、及苯基硅垸组成的组。根据又一个示范实施例，UV固化氧化硅层的处理温度在大约2(TC至大约 65(TC之间。根据另一个示范实施例，含氧环境包括臭氧和氧气的混合物。 根据替代示范实施例，臭氧的百分数为大约18%或更低。 根据示范实施例，UV固化氧化硅层的处理时间在大约1分钟至大约10 分钟之间。根据替代示范实施例，UV固化氧化硅层的UV波长在大约200纳米(nm) 至大约450nm之间。根据另一个示范实施例，用于形成半导体结构的方法包括在大约15(TC或 更低的处理温度下使含硅前体与至少一种自由基氮前体互相反应，以便在基板 之上形成含硅氮层，该含硅前体包括两个硅原子。在含氧环境内uv固化该含 硅氮层，以便形成氧化硅层。将在后续描述中部分地阐述本专利技术的其它实施例和特征，而对于本领域的 技术人员，通过分析说明书，其余部分将是显而易见的，或者能够从本专利技术的 实践中得到。依靠说明书中描述的手段、组合、及方法，可实现和获得本专利技术 的特征和优点。附图的简要描述参考本说明书的其余部分和附图，可能获得对某些示范实施例的本质的进 一步理解，在几个附图中使用相似参考数字表示相似成分。在某些示例中，与参考数字联合并跟随连字号的下标表示多个相似成分中的一个。当参考没有指 明存在下标的参考数字时，意图是指所有这种多个相似成分。附图说明图1是示出用于在基板之上形成氧化硅层的示范方法的流程图。图2A-2D是示出用于形成浅槽隔离(STI)结构的示范方法的示意横截面图。图3是示出用于在基板之上形成氧化硅薄膜的示范方法的简化流程图。 图4是示出将硅前体中的Si-Si键转换成Si-N(H)-Si键，然后扩展到转换 成Si-O-Si键的构型。专利技术的详细描述下面描述用于在含氧环境内uv固化之后形成具有预期薄膜密度、碳浓度 和/或湿法蚀刻速度比(WERR)的氧化硅层的示范方法。UV固化可如愿地提 高氧化硅层的密度和/或降低氧化硅层的湿法蚀刻速度比。某些示范方法包括在大约150。C或更低的处理温度下使硅前体与原子氧 前体互相反应，以便在基板之上形成氧化硅层。在含氧环境内uv固化该氧化 硅层。其它示范方法包括在大约15(TC或更低的处理温度下使含硅前体与至少 一种自由基氮前体互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成半导体结构的方法，其包括：　在大约１５０℃或更低的处理温度下使硅前体和原子氧前体反应，以在基板之上形成氧化硅层；以及　在含氧环境内紫外线（ＵＶ）固化所述氧化硅层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：梁静美，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]