氧化硅膜的选择性沉积制造技术

本说明书所述的实施例一般提供一种用于填充形成在基板上的特征的方法。在一个实施例中，提供了一种用于在基板上选择性地形成氧化硅层的方法。该方法包括将氧化硅层选择性地沉积于在基板表面上形成的图案化特征中，其中该图案化特征可包括沉积表面以及一或多个侧壁，该一或多个侧壁可包含氧化硅或氮化硅材料。沉积表面可本质上由硅构成，且选择性沉积的氧化硅层可通过使四乙氧基硅烷(TEOS)和臭氧在该图案化特征上流动而形成，其中该氧化硅层选择性地沉积在基板的沉积表面上。性地沉积在基板的沉积表面上。性地沉积在基板的沉积表面上。

【技术实现步骤摘要】
氧化硅膜的选择性沉积
本申请是申请日为2016年6月1日、申请号为201680028403.4、名称为“氧化硅膜的选择性沉积”的中国专利申请(PCT申请号为 PCT/US2016/035302)的分案申请。


[0001]本专利技术公开的实施例一般关于用于在半导体表面上形成膜的方法。

技术介绍

[0002]自从半导体器件数十年前引入以来，其几何性质在尺寸上已显著减小。现代半导体制造设备常规地生产具有45nm、32nm和28nm特征尺寸的器件，并且新设备发展且实施成使器件具有甚至更小的几何形状。减小器件尺寸导致结构特征具有减小的深宽比，或在形成的器件内特征的宽度相对于高度减小。随着特征在宽度上缩小，间隙填充和图案化变得更具挑战性。
[0003]由于孔隙的风险，填充具有较低深宽比的特征变得有挑战性。当沉积材料不只附着于特征的底部，也附着于侧壁，在特征被完全填充前，横跨特征生长时，孔隙出现。这些孔隙使得集成电路的可靠性降低。
[0004]氧化硅膜在其他介电膜上的选择性沉积对于自下而上的间隙填充和图案化应用是重要的。用于氧化硅膜的选择性沉积的一个有效方法包括在次大气压力(sub
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atmospheric pressure)下使四乙氧基硅烷(TEOS)和臭氧在基板上流动。使用这种方法，虽然氧化硅膜会在硅表面上生长，但其亦会在氮化硅或热氧化硅表面上生长。
[0005]因此，选择性地填充通过氮化硅和氧化硅层形成的图案化半导体结构的改进的方法是有需要的。

技术实现思路

[0006]本说明书所述实施例一般关于用于间隙填充的薄膜沉积和处理。更具体言之，本说明书所述实施例关于用于特征填充应用的氧化硅膜的选择性沉积。
[0007]本说明书的一个实施例提供一种用于在基板上选择性地形成氧化硅层的方法，其包括将氧化硅层选择性地沉积于在基板的表面上形成的图案化特征中，其中该图案化特征可包括沉积表面以及一或多个侧壁，该一或多个侧壁可包含氧化硅或氮化硅材料。沉积表面可本质上由硅构成，且选择性沉积的氧化硅层可通过使四乙氧基硅烷(TEOS)和臭氧在该图案化特征上流动而形成，其中该氧化硅层选择性地沉积在该基板的该沉积表面上。
[0008]本说明书的另一个实施例提供一种用于在基板上选择性地形成氧化硅层的方法，其包括将氧化硅层选择性地沉积于在基板的表面上形成的图案化特征中，其中该图案化特征可包括沉积表面以及一或多个侧壁，该一或多个侧壁可包含氧化硅或氮化硅材料。沉积表面可本质上由硅构成，且选择性沉积的氧化硅层可通过使四乙氧基硅烷(TEOS)和臭氧在该图案化特征上流动而形成，其中该氧化硅层选择性地沉积在该基板的该沉积表面上。该方法可进一步包括蚀刻该选择性沉积的氧化硅层，以及重复使四乙氧基硅烷(TEOS) 和臭
氧在该图案化特征上流动及蚀刻该选择性沉积的氧化硅层的步骤一或更多次。
[0009]本说明书的另一个实施例提供了一种用于在基板上选择性地形成氧化硅层的方法，其包括将氧化硅层选择性地沉积于在基板的表面上形成的图案化特征中，其中该图案化特征可包括沉积表面以及一或多个侧壁，其中所述侧壁中的每一个侧壁可具有基部和帽部，该一或多个侧壁的帽部可包含氮化硅材料。帽部的表面积可包含侧壁的表面积的至少三分之一。沉积表面可本质上由硅构成。选择性沉积的氧化硅层可通过使四乙氧基硅烷(TEOS)和臭氧在该图案化特征上流动而形成，其中该氧化硅层选择性地沉积在该基板的该沉积表面上。
附图说明
[0010]本专利技术公开的特征已简要概述于前，并在以下有更详尽的讨论，可以通过参考所附附图中描绘的本专利技术实施例以作了解。然而，值得注意的是，所附附图只描绘了本专利技术公开的典型实施例，而由于本专利技术可允许其他等效的实施例，因此所附附图并不会视为对本专利技术范围的限制。
[0011]图1是根据一个实施例的处理腔室的示意性截面图。
[0012]图2A是根据一个实施例选择性地沉积氧化硅层的方法的框图。
[0013]图2B
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2D是通过使用结合图2A所讨论的框而在基板的表面上形成的特征的侧视截面图。
[0014]图3是比较硅基板上湿法蚀刻速率与氮化硅基板上湿法蚀刻速率的直方图。
[0015]图4是根据一个实施例沉积的膜的示意性截面图。
[0016]图5是根据一个实施例的用于针对氧化硅的选择性沉积定向处理膜的方法。
[0017]图6是根据一个实施例用于选择性沉积的具有图案化特征的基板的示意性截面图。图7示出了孔隙，所述孔隙可能起因于特征的侧壁上的生长而非简单的自下而上的生长。
[0018]为便于理解，已在可能的情况下，使用相同的数字编号代表附图所共有的相同的要素。可以预期的是，一个实施例中的要素与特征可有利地用于其他实施例中而无需赘述。
具体实施方式
[0019]本说明书所述的实施例一般提供一种用于填充形成在基板上的特征的方法。具体言之，所述的实施例一般提供用于将氧化硅材料选择性地沉积于基板上的含电介质的图案化特征中。
[0020]图1是根据一个实施例用于选择性地沉积膜的处理腔室100的示意性截面图。在一个配置中，处理腔室100可包括一个生产者GT(Producer GT)腔室，其可从美国加州圣克拉拉的应用材料公司取得。一般来说，处理腔室100包括两个处理区域118、120。腔室主体102包括侧壁112、内壁114 和底壁116，侧壁112、内壁114和底壁116限定处理区域118、120。在各处理区域118、120中的底壁116限定至少两个通道122、124，加热器基座128 的杆(stem)126及晶片升举销组件的棒(rod)130穿过该至少两个通道122、 124而分别设置。
[0021]侧壁112和内壁114限定两个圆柱形环状处理区域118、120。周边泵送通道125形成
在限定处理区域118、120的腔室壁中，周边泵送通道 125用于将气体自处理区域118、120排出并控制各区域118、120内的压力。各处理区域118、120的泵送通道125优选地经由共享排气通道(未示出)和排出导管(未示出)连接到共享排气泵。各区域优选地经由泵而抽空至选定的压力且所连接的排气系统允许各区域内的压力均等化。操作期间在处理腔室中的压力可介于200Torr至700Torr之间。
[0022]各处理区域118、120优选地包括穿过腔室盖104设置的气体分配组件108以将气体传送至处理区域118、120中。各处理区域的气体分配组件108包括气体入口通道140，气体入口通道140将气体传送到喷头组件142 中。气源(未示出)连接到气体入口通道140且经配置以传送一或多种前体气体(如TEOS、臭氧、氨)和/或惰性气体(如氮)通过喷头组件142而至处理区域118和120。RF馈通(feedthrough)提供偏压电位给喷头组件142以利于在喷头组件142和加热器基座128之间产生等离子体。
[0023]加热器基座128通过杆126而可移本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在基板上选择性地形成氧化硅层的方法，包括以下步骤：将氧化硅层选择性地沉积于在基板的表面上形成的图案化特征中，其中所述图案化特征包括一个或多个侧壁以及在所述图案化特征的底部处的沉积表面，并且所述一个或多个侧壁中的每个侧壁具有基部和帽部，其中所述帽部包含氮化硅而所述基部包含氧化硅，并且所述帽部的第一表面积是所述侧壁的表面积的至少三分之一而所述基部的第二表面积是所述侧壁的表面积的至少一部分，其中所述沉积表面本质上由硅构成，并且所述选择性沉积的氧化硅层通过使所述图案化特征暴露于四乙氧基硅烷(TEOS)和臭氧而形成在所述沉积表面上从而从所述图案化特征的所述底部填充所述图案化特征，使得所述选择性沉积的氧化硅层邻近所述基部和所述帽部；以及将所述图案化特征内的所述选择性沉积的氧化硅层蚀刻到暴露每个侧壁的与每个相应帽部相对应的一个或多个部分的深度，并且使每个侧壁的与每个相应基部相对应的一个或多个部分不暴露。2.如权利要求1所述的方法，在所述将氧化硅层选择性地沉积于所述图案化特征中之前进一步包括以下步骤：预清洗所述基板；将含硅层沉积在所述基板上；以及图案化所述含硅层以形成所述图案化特征。3.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：在所述将氧化硅层选择性地沉积于所述图案化特征中之后，将所述选择性沉积的氧化硅层退火。4.如权利要求3所述的方法，其中将所述选择性沉积的氧化硅层退火期间的温度在300摄氏度与480摄氏度之间。5.如权利要求3所述的方法，进一步包括以下步骤：在将所述选择性沉积的氧化硅层退火之后，湿法蚀刻所述氧化硅层。6.如权利要求1所述的方法，其中所述四乙氧基硅烷(TEOS)以400mg/分钟与2g/分钟之间的速率流入300mm基板处理腔室，并且所述臭氧以质量百分比10％至18％的速率流入所述300mm基板处理腔室。7.如权利要求1所述的方法，其中所述TEOS和所述臭氧流入处理腔室，并且在操作期间所述处理腔室中的压力为200Torr至700Torr之间。8.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：在所述将氧化硅层选择性地沉积于图案化特征中之前，使所述图案化特征暴露于含氮等离子体，其中所述使所述图案化特征暴露于含氮等离子体的步骤包括以下步骤：用从所述含氮等离子体形成的离子束定向处理所述图案化特征。9.如权利要求8所述的方法，其中以相对于所述一个或多个侧壁的一角度用所述离子束定向处理所述图案化特征以用于遮蔽效应(shadowingeffect)。10.如权利要求9所述的方法，其中以相对于所述一个或多个侧壁的第二角度用所述离子束定向处理所述图案化特征。11.一种用于在基板上选择性地形成氧化硅层的方法，包括以下步骤：将氧化硅层选择性地沉积于在基板的表面上形成的图案化特征中，其中所述图案化特
征包括一个或多个侧壁以及在所述图案化特征的底部处的沉积表面，并且所述一个或多个侧壁中的每个侧壁具有基部和帽部，其中所述帽部包含氮化硅而所述基部包含氧化硅，所述沉积表面本质上由硅构成，并且所述选择性沉积的氧化硅层通过使四乙氧基硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：