本发明专利技术描述了一种形成氧化硅层的方法。所述方法首先通过自由基组分化学气相沉积（CVD）来沉积含硅-氮-氢（聚硅氮烷）的膜。通过在低基板温度下让聚硅氮烷膜暴露于湿气，将聚硅氮烷膜转换成氧化硅。还可把聚硅氮烷膜浸入具有氧与氢两者的液体（例如，水、过氧化氢和/或氢氧化铵）中。这些转换技术可单独或依序结合地使用。本文所述的转换技术加速了转换，产生了值得制造的膜，并且免除了对高温氧化处理的要求。臭氧处理可早于转换技术。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术描述了一种形成氧化硅层的方法。所述方法首先通过自由基组分化学气相沉积（CVD）来沉积含硅-氮-氢（聚硅氮烷）的膜。通过在低基板温度下让聚硅氮烷膜暴露于湿气，将聚硅氮烷膜转换成氧化硅。还可把聚硅氮烷膜浸入具有氧与氢两者的液体（例如，水、过氧化氢和/或氢氧化铵）中。这些转换技术可单独或依序结合地使用。本文所述的转换技术加速了转换，产生了值得制造的膜，并且免除了对高温氧化处理的要求。臭氧处理可早于转换技术。【专利说明】低温氧化硅转换相关申请的交叉引用本申请是2011年9月20日提交的名称为“低温氧化硅转换(LOW TEMPERATURESILICON OXIDE CONVERSION)”的美国专利申请第13/237，131号的PCT申请，并且涉及和要求2011年4月20日提交的名称为“低温氧化硅转换(LOW TEMPERATURE SILICON OXIDECONVERSION)”的美国临时专利申请第61/477，515号的权益，所述申请全文为所有目的以引用方式并入本文中。专利技术背景自数十年前引入半导体装置以来，半导体装置几何形状已大幅缩小。现代半导体制造设备例行地制造具有45纳米(nm)、32nm和28nm的特征尺寸的装置，并且开发和使用新设备来制造甚至更小几何形状的装置。减小的特征尺寸导致装置上的结构特征空间尺寸缩小。装置上的间隙与沟槽的宽度变窄至间隙深度与宽度的深宽比变得足够高，因而难以用介电材料填充间隙。沉积的介电材料易于在间隙完全填充之前堵塞顶部，以致在间隙中间产生孔隙或裂缝。多年来，已开发许多技术来避免介电材料堵塞间隙顶部或者“治愈”已形成的孔隙或裂缝。一种方法始于高流动性的前驱物材料，所述前驱物材料以液相形式涂抹于旋转基板表面(例如，SOG沉积技术)。这些流动性前驱物可流入和填充很小的基板间隙，而不形成孔隙或细缝。然而，一旦沉积这些高流动性材料，所述高流动性材料就硬化成固态介电材料。在许多情况下，硬化包括热处理以自沉积材料移除碳与羟基而留下固态电介质，例如氧化硅。不幸的是，分离的碳与羟基物质通常在硬化电介质内留下孔洞，所述孔洞降低了最终材料的质量。此外，硬化电介质的体积还易收缩，以致在电介质与周围基板的界面处留下裂痕与空间。在一些情况下，硬化电介质的体积减少40%或以上。旋涂式电介质(SOD)还用于流入图案化基板上的特征。所述材料通常从含硅、氮与氢的硅氮烷型膜转换成氧化硅。含硅、氮与氢的膜通常在高温、在含氧环境下转换成氧化娃。来自环境中的氧取代氮与氢以产生氧化娃膜。对于一些电路架构，高温暴露于氧环境会破坏下方的膜。所述考虑导致在制造工艺流程期间需要保留在“热预算”内。热预算考虑大大使SOD限制在并入下方氮化硅层的工艺流程(例如，DRAM应用)，所述氮化硅层可保护下方特征不被氧化。因此，需要新沉积工艺和材料以在结构基板上形成介电材料，而无需在含氧环境中进行高温处理。在本申请中满足了上述和其它需求。
技术实现思路
描述了一种形成氧化硅层的方法。所述方法首先通过自由基组分化学气相沉积(CVD)来沉积含硅-氮-氢(聚硅氮烷)的膜。通过在低基板温度下让聚硅氮烷膜暴露于湿气,将聚硅氮烷膜转换成氧化硅。还可把聚硅氮烷膜浸入具有氧与氢两者的液体(例如，水、过氧化氢和/或氢氧化铵)中。这些转换技术可单独或依序结合地使用。本文所述的转换技术加速了转换、产生了值得制造的膜，并且免除了对高温氧化处理的要求。臭氧处理可早于转换技术。本专利技术实施例包括在基板上形成氧化硅层的方法。所述方法包括:形成含硅-氮-氢的层。形成含硅-氮-氢的层包括:使未激发前驱物流入远程等离子体区，以产生自由基前驱物；在无等离子体基板处理区中，结合含硅前驱物与自由基前驱物；以及在基板上沉积含娃-氮-氢的层。所述方法进一步包括:在含臭氧气氛中，固化含娃-氮-氢的层，以将含娃-氮-氢的层转换成含娃-氧的层。所述方法进一步包括让含娃-氧的层暴露于相对湿度为至少50%的潮湿气氛，以将含硅-氧的层转换成氧化硅层。本专利技术实施例包括在基板上形成氧化硅层的方法。所述方法包括:形成含硅-氮-氢的层。形成含硅-氮-氢的层包括:使未激发前驱物流入远程等离子体区，以产生自由基前驱物；在无等离子体基板处理区中，结合含硅前驱物与自由基前驱物；以及在基板上沉积含娃-氮-氢的层。所述方法进一步包括:在含臭氧气氛中，固化含娃-氮-氢的层，以将含娃-氮-氢的层转换成含娃-氧的层。所述方法进一步包括:把含娃-氧的层浸入包含氧与氢的液体溶液中，以将含硅-氧的层转换成氧化硅层。附加实施例和特征在以下的【具体实施方式】中部分地进行了阐述，并且所述附加实施例和特征在本领域技术人员审阅说明书之后变得显而易见或者可通过实践本专利技术来知晓。借助于说明书所述的工具、组合和方法，可实现和获得本专利技术的特征和优点。【专利附图】【附图说明】藉由参照说明书的其余部分和附图，可进一步了解本专利技术的本质和优点，其中在各个附图中相同的附图标记用于指代相似的部件。在一些情况下，子标记与附图标记有关且接在连字号后面，以表示多个类似部件之一。当引用附图标记而不指明现有子标记时，拟指代所有此类多个类似部件。图1为图示根据本专利技术实施例的用于制造氧化硅膜的选定步骤的流程图。图2为图示根据本专利技术实施例的用于在基板间隙中形成氧化硅膜的选定步骤的另一流程图。图3图示根据本专利技术实施例的基板处理系统。图4A图示根据本专利技术实施例的基板处理腔室。图4B图示根据本专利技术实施例的气体分配喷洒头。【具体实施方式】描述了一种形成氧化硅层的方法。所述方法首先通过自由基组分化学气相沉积(CVD)来沉积含硅-氮-氢(聚硅氮烷)的膜。通过在低基板温度下让聚硅氮烷膜暴露于湿气,将聚硅氮烷膜转换成氧化硅。还可把聚硅氮烷膜浸入具有氧与氢两者的液体(例如，水、过氧化氢和/或氢氧化铵)中。所述转换技术可单独或依序结合地使用。本文所述的转换技术加速了转换、产生了值得制造的膜，并且免除了对高温氧化处理的要求。臭氧处理可早于转换技术。已发现让自由基组分CVD的含硅-氮-氢的膜暴露于潮湿气氛加速氧化硅转换的完成，如由傅立叶变换红外线光谱(FTIR)确定的。当未暴露于潮湿气氛时，所述膜的性质和化学计量会随时间变化。改变膜性质使制造工艺复杂化。已发现由如FTIR确定的本质上无氮含量表征，如本文所述的让膜暴露于湿气可快速且可再现地使膜性质进入稳态。已进一步发现使用除自由基组分CVD以外的方法沉积的聚硅氮烷膜无法实现稳态氧化硅膜。所述观察结果可能因相对更空旷的网络(network)所致，所述网络通过如藉由混合自由基前驱物与含硅前驱物来沉积含硅-氮的膜而制得。空旷网络容许湿气穿透到膜内更深处。如此可扩大在基板方向上的氧化物转换。已发现在不借助相对较高温的氧气气氛处理的情况下，让硅氮烷膜暴露于湿气可产生氧化硅。避免高温氧处理预期可保留在氧化预算内，进而增进装置产量和性能。还发现让含硅-氮-氢的膜暴露于含氧与氢的液体中可在低温下使膜转换成氧化硅。已发现依据本文所包含的方法转换成氧化硅的许多自由基组分CVD膜呈现出当基板暴露于典型的洁净室气氛时不会析出(evolve)的性质。现在将描述与形成氧化娃层的方法和系统相关的额外细节。示例性氧化硅形成工艺图1为图示根据本专利技术实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·梁，N·K·英格尔，S·洪，A·M·帕特尔，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：
国别省市：
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