可流动含硅膜的沉积制造技术

技术编号:20595433 阅读:31 留言:0更新日期:2019-03-16 11:08
描述了用于无缝间隙填充的方法,包括通过将基板表面暴露于含硅前驱物和共反应物来形成可流动膜。所述含硅前驱物具有至少一个烯基或炔基。可通过任何合适的固化工艺固化所述可流动膜,以形成无缝间隙填充。

Deposition of flowable silicon-containing films

A method for seamless gap filling is described, including the formation of a flowable film by exposing the substrate surface to silicon-containing precursors and co-reactants. The silicon-containing precursor has at least one alkenyl or alkynyl group. The flowable film can be cured by any suitable curing process to form seamless gap filling.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可流动含硅膜的沉积
本公开总的来说涉及沉积薄膜的方法。具体地,本公开文本涉及用于利用可流动含硅膜来填充窄沟槽的工艺。
技术介绍
在微电子器件制造中,对于许多应用而言,需要填充具有大于10∶1的深宽比(AR)的窄沟槽而无空隙。一种应用用于浅沟槽隔离(STI)。对于这种应用,膜需要在整个沟槽上是高质量的(具有例如小于2的湿法蚀刻速率比率)而很少泄漏。随着结构尺寸的减小和深宽比的增加,经沉积的可流动膜的后固化方法变得困难。导致在整个被填充的沟槽上具有不同组分的膜。介电膜的常规等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在窄沟槽的顶部形成“蘑菇形”的膜。这是因为等离子体不能渗透到深沟槽中。这就导致从顶部夹住窄沟槽;在沟槽的底部形成空隙。另外,诸如SiCO、SiCON、SiCN之类的含硅膜被广泛用于半导体器件的制造。例如,这些含碳间隙填充膜可以用于图案化应用。由于存在高碳水平,与氧化物膜和氮化物膜相比,这些膜通常显示出高蚀刻选择性。蚀刻选择性对于要用于图案化应用的间隙填充膜是重要的。因此,需要用于沉积含硅膜的前驱物和方法。
技术实现思路
本公开文本的一个或多个实施方式针对的是处理方法,所述处理方法包括将基板表面暴露于含硅前驱物和共反应物来沉积可流动膜。所述含硅前驱物具有至少一个烯基或炔基。本公开文本的附加实施方式针对的是处理方法,所述处理方法包括提供基板表面,在所述基板表面上具有至少一个特征。所述至少一个特征从所述基板表面向底表面延伸一定深度,并且具有由第一侧壁和第二侧壁限定的宽度。将所述基板表面暴露于含硅前驱物和共反应物来在所述基板表面和所述至少一个特征的所述第一侧壁、所述第二侧壁和所述底表面上形成可流动膜。所述可流动膜填充所述特征而基本上不形成接缝。所述含硅前驱物包括具有结构I-V中的任何结构的化合物:其中,R1-R6中的每个独立地选自由以下组成的群组:CR′CR″2、CCR′、H、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、NR′2和OR′,其中R′和R″独立地选自由以下组成的群组:H、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基,R1-R6中的至少一个选自由以下组成的群组:CR′CR″2或CCR′。所述共反应物包括氨等离子体。固化所述可流动膜以凝固所述膜并形成基本上无缝的间隙填充。本公开的进一步的实施方式针对的是处理方法,所述处理方法包括提供基板表面,在所述基板表面上具有至少一个特征。所述至少一个特征从所述基板表面向底表面延伸一定深度,并且具有由第一侧壁和第二侧壁限定的宽度。将所述基板表面暴露于含硅前驱物和共反应物来在所述基板表面和所述至少一个特征的所述第一侧壁、所述第二侧壁和所述底表面上形成可流动膜。所述可流动膜填充所述特征而基本上不形成接缝。所述含硅前驱物包括四乙烯基硅烷(Si(CHCH2)4)或四乙炔基硅烷(tetraacetalide)(Si(CCH)4)中的一种或多种,并且所述共反应物包括氨等离子体。固化所述可流动膜以凝固所述膜并形成基本上无缝的间隙填充。附图简述为了能够详细地理解本专利技术的上述特征,可以参考实施方式对在上文简要概述的本专利技术作更具体的描述,所述实施方式中的一些实施方式在附图中示出。然而,需要注意的是,附图仅示出了本专利技术的典型实施方式,并且因此不应被视为对本专利技术范围做出限制,因为本专利技术可允许其它等效实施方式。图1示出了根据本公开文本的一个或多个实施方式的基板特征的剖视图;图2示出了图1的基板特征的剖视图,在所述基板特征上具有可流动膜;和图3示出了根据本公开文本的一个或多个实施方式沉积的膜的SEM图像。具体实施方式在描述本专利技术的数个示例性实施方式前,需要理解的是,本专利技术不限于以下描述中阐述的构造或工艺步骤的细节。本专利技术也能够具有其它实施方式并能够以各种方式来实践或实施。如本文所使用的“基板”是指任何基板或在制造工艺期间在其上执行膜处理的基板上形成的材料表面。例如,可在其上执行处理的基板表面包括诸如硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(SOI)、碳掺杂氧化硅、非晶硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石之类的材料,以及任何其它材料(诸如金属、金属氮化物、金属合金和其它导电材料),具体取决于应用。基板包括但不限于半导体晶片。可以将基板暴露于预处理工艺以对基板表面进行抛光、蚀刻、还原、氧化、羟化、退火、UV固化、E束固化和/或烘烤。除了直接地在基板本身的表面上进行膜处理之外,在本专利技术中,所公开的膜处理步骤中的任何步骤也可以在形成于基板上的下层上执行,如以下更详细所公开地,并且术语“基板表面”旨在包括如上下文所指示的此类下层。因此,例如,在膜/层或部分膜/层已经沉积在基板表面上的情况下,新沉积的膜/层的暴露表面就会变成基板表面。本公开文本的实施方式提供了在具有小尺寸的高深宽比(AR)结构中沉积间隙填充膜(例如,SiC、SiCO、SiCN、SiCON)的方法。一些实施方式有利地提供了涉及可在群集工具环境中执行的循环沉积-处理工艺的方法。一些实施方式有利地提供了无缝高质量含硅膜以填满具有小尺寸的高AR沟槽。一些实施方式有利地提供了含有高碳含量的膜。在一个或多个实施方式中,高碳含量的膜可以有利地用于硬掩模和低k可流动应用中。本公开文本的一个或多个实施方式针对的是如下工艺:沉积可流动含硅膜,所述可流动含硅膜能够填充高深宽比结构(例如,AR>8∶1)。本公开文本的实施方式提供了新的前驱物,以使用F-CVD(可流动式化学气相沉积)来产生SiC、SiOC、SiCN、SiOCN、SiO和SiN可流动膜以用于间隙填充应用中。各种实施方式的前驱物包括烯基(乙烯基)和/或炔基。在一个或多个实施方式中,将前驱物暴露于反应自由基以在沉积腔室中引发由自由基诱导的聚合。所沉积的可流动膜通常不稳定,并且在暴露于大气条件下时老化。一些实施方式的可流动膜通过例如将NH3/O2的含硅前驱物和自由基形式作为共反应物进行沉积。然后通过臭氧/UV/蒸气退火/NH3退火等将这些膜固化,以得到固化膜。出于描述的目的,描述了用于间隙填充应用的可流动CVD膜的沉积。然而,本领域的技术人员将理解,所描述的前驱物和方法不限于间隙填充应用,并且可用于任何含硅膜。图1示出了具有特征110的基板100的部分剖视图。出于说明目的,附图示出了具有单个特征的基板;然而,本领域的技术人员将理解,可以存在多于一个特征。特征110的形状可以是任何合适的形状,包括但不限于沟槽和圆柱形的过孔。如就此所用的,术语特征摂表示任何有意的表面不规则处。合适的特征示例包括但不限于:具有顶部、两个侧壁和底部的沟槽;具有顶部和两个侧壁的峰部。特征可以具有任何合适的深宽比(特征的深度与特征的宽度的比率)。在一些实施方式中,所述深宽比大于或等于约5∶1、10∶1、15∶1、20∶1、25∶1、30∶1、35∶1或40∶1。基板100具有基板表面120。所述至少一个特征110在基板表面120中形成开口。特征110从基板表面120向底表面112延伸深度D。特征110具有第一侧壁114和第二侧壁116,二者限定特征110的宽度W。由侧壁和底部形成的敞开区域也被称为间隙。本公开文本的一个或多个实施方式针对的是处理方法,在所述处理方法中提供基板表面,在所述基板表面上具有至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理方法,包括将基板表面暴露于含硅前驱物和共反应物以沉积可流动膜,所述含硅前驱物具有至少一个烯基或炔基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.19 US 62/364,2731.一种处理方法,包括将基板表面暴露于含硅前驱物和共反应物以沉积可流动膜,所述含硅前驱物具有至少一个烯基或炔基。2.如权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述共反应物包括包含等离子体气体的等离子体。3.如权利要求2所述的处理方法,其特征在于,所述含硅前驱物包括具有结构I-V中的任何结构的化合物,其中R1-R6中的每个独立地选自由以下组成的群组:CR′CR″2、CCR′、H、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、NR′2和OR′,其中R′和R″独立地选自由以下组成的群组:H、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基,其中R1-R6中的至少一个选自由以下组成的群组:CR′CR″2或CCR′。4.如权利要求3所述的处理方法,其特征在于,所述含硅前驱物的R1-R6中的一个或多个是CR′CR″2。5.如权利要求4所述的处理方法,其特征在于,所述含硅前驱物的R1-R6全都包括CR′CR″2。6.如权利要求5所述的处理方法,其特征在于,所述含硅前驱物...

【专利技术属性】
技术研发人员:L·卡鲁塔拉格M·萨利D·汤普森A·B·玛里克T·阿肖克P·曼纳
申请(专利权)人:应用材料公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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