沉积间隙填充流体的方法及相关系统和装置制造方法及图纸

用间隙填充流体至少部分地填充包含在衬底中的凹槽的方法和相关系统。间隙填充流体包括Si

【技术实现步骤摘要】
沉积间隙填充流体的方法及相关系统和装置


[0001]本公开总体涉及适于形成电子器件的方法和系统。更具体地，本公开涉及可用于改善沉积在间隙、沟槽等中的材料的方法和系统。

技术介绍

[0002]半导体器件的尺寸缩小已经导致集成电路的速度和密度显著提高。然而，随着大规模集成器件的布线间距的小型化，由于现有沉积过程的限制，高纵横比沟槽(例如纵横比为3或更高的沟槽)的无空隙填充变得越来越多。因此，仍需要有效填充高纵横比特征的过程，例如间隙，比如半导体衬底上的沟槽。
[0003]本部分中阐述的任何讨论(包括对问题和解决方案的讨论)已经包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景。这种讨论不应被认为是承认本专利技术的任何一个或全部是先前已知的或以其他方式构成现有技术。

技术实现思路

[0004]本公开的各种实施例涉及间隙填充方法、使用这种方法形成的结构和器件以及用于执行该方法和/或用于形成该结构和/或器件的装置。下面更详细地讨论本公开的各种实施例解决现有方法和系统的缺点的方式。
[0005]具体而言，本文描述了一种固化间隙填充流体的方法。该方法包括将设有间隙的衬底引入处理室中。间隙包括间隙填充流体。间隙填充流体包括Si
‑
N键。该方法还包括将衬底同时暴露于真空紫外辐射和环境气体。环境气体可以包括含氮和氢的气体或含氩的气体。因此，间隙填充流体被固化，并且在间隙中形成氮化硅。
[0006]本文还描述了一种填充间隙的方法。该方法包括将设置有间隙的衬底引入处理系统。该方法包括执行一个或多个循环。循环包括沉积步骤和固化步骤。沉积步骤包括提供前体。前体包括硅、氮和氢。该方法还包括提供反应物。反应物包括氮气、氢气和稀有气体中的一种或多种。该方法还包括产生等离子体。等离子体使前体和反应物反应以形成至少部分填充间隙的间隙填充流体。间隙填充流体包括Si
‑
N键。固化步骤包括同时将衬底暴露于真空紫外辐射和环境气体。环境气体可以包括含氮和氢的气体或含氩的气体。因此，间隙填充流体被固化，并且在间隙中形成氮化硅。
[0007]在一些实施例中，这里描述的方法包括执行多个循环。因此，间隙可以至少部分地被氮化硅填充。
[0008]在一些实施例中，含氮和氢的气体包括NH3。
[0009]在一些实施例中，间隙填充流体包括聚硅氮烷。
[0010]在一些实施例中，前体包括硅氮烷。
[0011]在一些实施例中，前体包括具有下式的化合物：
[0012][0013]应当理解，R1、R2和R3独立地选自SiH3、SiH2X、SiH2XY、SiX2Y和SiX3。还应该理解，X是第一卤素，Y是第二卤素。
[0014]在一些实施例中，R1、R2和R3是SiH3。
[0015]在一些实施例中，前体包括具有下式的化合物：
[0016][0017]应当理解，R4、R5、R6和R7独立地选自H、SiH3、SiH2X、SiHXY、SiX2Y和SiX3。还应该理解，X是第一卤素，Y是第二卤素。
[0018]在一些实施例中，前体包括具有下式的化合物：
[0019][0020]应当理解，R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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和R
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独立地选自H、X、Y、NH2、SiH3、SiH2X、SiHXY、SiX2Y和SiX3。在一些实施例中，X是第一卤素，Y是第二卤素。
[0021]在一些实施例中，沉积步骤和固化步骤在同一处理系统中进行，没有任何中间真空中断。
[0022]在一些实施例中，真空紫外辐射包括波长为至少150nm到至多200nm的电磁辐射。
[0023]在一些实施例中，沉积步骤在第一处理室中进行，固化步骤在第二处理室中进行。应当理解，第一处理室和第二处理室是包含在同一处理系统中的不同处理室。
[0024]在一些实施例中，沉积步骤在至多150℃的沉积温度下进行。
[0025]在一些实施例中，固化步骤在比沉积温度高至多20℃的固化温度下进行。
[0026]在一些实施例中，本文所述的方法还包括在退火温度下对衬底进行退火的步骤，退火温度高于沉积温度。
[0027]本文还描述了一种处理系统。该处理系统包括第一处理室、前体源、前体管线、氨源、氨管线和真空紫外光源。前体源包括前体。前体包括Si
‑
N键。前体管线布置用于从前体
源向第一处理室提供前体。氨管线布置用于从氨源向第一处理室提供氨。真空紫外光源布置用于产生真空紫外光。
[0028]在一些实施例中，处理系统还包括第二处理室和晶片处理系统。在这样的实施例中，真空紫外光源可以布置用于向第二处理室提供真空紫外光，并且晶片处理系统可以布置用于在第一处理室和第二处理室之间传送一个或多个晶片。
[0029]在一些实施例中，处理系统还包括控制器。该控制器布置用于使处理系统执行这里描述的方法。
[0030]通过参考附图对某些实施例的以下详细描述，这些及其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见。本专利技术不限于所公开的任何特定实施例。
附图说明
[0031]当结合以下说明性附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求，可以获得对本公开的实施例的更完整理解。
[0032]图1是等离子体增强原子层沉积(PEALD)设备的示意图，该设备适合于沉积结构和/或执行根据本公开的至少一个实施例的方法。
[0033]图2中的a)和b)示出了根据本公开的至少一个实施例使用可用的流过系统(FPS)的前体供应系统的示意图。
[0034]图3示出了直接等离子体系统300的实施例的示意图，该系统可操作或可控制以形成间隙填充流体。
[0035]图4示出了间接等离子体系统的另一实施例的示意图，该系统可操作或可控制以形成间隙填充流体。
[0036]图5示出了可操作或可控制以形成间隙填充流体的远程等离子体系统500的实施例的示意图。
[0037]图6示出了如本文所述的用于固化间隙填充流体的方法的示例性实施例。
[0038]图7示出了如本文所述的用于固化间隙填充流体的方法的另一示例性实施例。
[0039]图8中的a)至c)示出了在本文所述方法的一个或多个实施例中可用于形成间隙填充流体的示例性脉冲方案。
[0040]图9示出了可用于在本文所述方法的一个或多个实施例中形成间隙填充流体的另一示例性脉冲方案。
[0041]图10示意性地示出了根据本公开实施例的示例性系统的布局。
[0042]图11中的a)至d)示出了实验结果。
[0043]图12示出了如本文所述的用于固化间隙填充流体的方法的另一示例性实施例。
[0044]应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固化间隙填充流体的方法，该方法包括：在处理室中引入设置有间隙的衬底，该间隙包括间隙填充流体，该间隙填充流体包括Si
‑
N键；并且同时将衬底暴露于真空紫外辐射和环境气体；从而固化间隙填充流体并在间隙中形成氮化硅。2.一种填充间隙的方法，包括：将设置有间隙的衬底引入处理系统；执行一个或多个循环，循环包括沉积步骤和固化步骤，沉积步骤包括：提供前体，该前体包括硅、氮和氢；提供反应物，其中反应物包括氮气、氢气和稀有气体中的一种或多种；并且产生等离子体；由此等离子体导致前体和反应物反应以形成至少部分填充间隙的间隙填充流体，间隙填充流体包含Si
‑
N键；固化步骤包括：同时将衬底暴露于真空紫外辐射和环境气体，从而固化间隙填充流体并在间隙中形成氮化硅，其中环境气体是含氮和氢的气体或含氩的气体。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法包括执行多个循环，从而用氮化硅至少部分填充所述间隙。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述含氮和氢的气体包括NH3。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述间隙填充流体包括聚硅氮烷。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述前体包括硅氮烷。7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述前体包括具有下式的化合物：其中，R1、R2和R3独立地选自SiH3、SiH2X、SiH2XY、SiX2Y和SiX3，其中X是第一卤素，并且其中Y是第二卤素。8.根据权利要求7所述的方法，其中，R1、R2和R3是SiH3。9.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述前体包括具有下式的化合物：其中，R4、R5、R6和R7独立地选自H、SiH3、SiH2X、SiHXY、SiX2Y和SiX3，其中X是第一卤素，并且其中Y是第二卤素。10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述前体包括具有下式的化合物：
其中，R
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、R
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、R
14
、R
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：