共形且间隙填充非晶硅薄膜的沉积制造技术

用于沉积膜的方法，包括将基材表面循环暴露至前体与除气环境，以移除从膜释出的气体。一些实施例进一步包括：并入毒化特征的顶部，以抑制特征的顶部处的膜生长。一些实施例进一步包括：在循环之间蚀刻在特征的顶部沉积的该膜的一部分，以增加间隙填充均匀度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】共形且间隙填充非晶硅薄膜的沉积
本公开大体上关于沉积薄膜的方法。尤其，本公开关于用于沉积包含非晶硅的膜的工艺。
技术介绍
非晶硅广泛地用于半导体器件、平板显示器、与太阳能电池中。对于在高深宽比特征中有共形度(即良好阶梯覆盖率)或间隙填充表现的非晶硅沉积工艺的开发而言，仍有关键的技术挑战。常规的LPCVD工艺受限于高温(大于摄氏550度)及低压，且因此呈现不良的阶梯覆盖率和/或间隙填充表现；PECVD工艺亦无法给予良好的阶梯覆盖率和/或间隙填充表现。用于非晶硅的常规的CVD工艺以连续的方式发生。当沉积速率高时，从膜形成反应产生的氢气聚集且转为陷入膜中。此陷入导致膜中形成气泡。为了缓和此问题，LPCVD工艺通常在高温下发生，以确保刚沉积的膜中的低氢含量，且LPCVD工艺通过降低前体分压而在低沉积速率下发生，因而不会发生此类陷入。本领域中需要以良好共形度及产率沉积非晶硅膜的方法。
技术实现思路
本公开的一或多个实施例涉及处理方法，处理方法包括，将基材表面暴露至硅前体以形成非晶硅膜，该非晶硅膜具有可脱气的(outgassable)物种，该可脱气的物种包含氢。该非晶硅膜暴露至惰性除气(degas)环境，以从该非晶硅膜移除可脱气的物种，而形成经除气的非晶硅膜。本公开的额外实施例涉及处理方法，处理方法包括，将基材表面定位在处理腔室中。该基材表面上具有至少一个特征。该至少一个特征产生间隙且具有底部、顶部、与侧壁。该基材表面暴露至硅前体，以在该至少一个特征上形成非晶膜，该非晶膜具有可脱气的物种，该可脱气的物种包含氢。该基材表面暴露至惰性除气环境，以从该非晶膜移除可脱气的物种，而形成经除气的非晶膜。重复暴露至该前体与该惰性除气环境，以将该经除气的非晶膜生长至预定厚度。本公开的进一步实施例涉及处理方法，处理方法包括，将基材放置到处理腔室中，该基材具有基材表面，该处理腔室包括多个区段。该处理腔室的每一区段通过气帘与相邻区段分开。该基材表面的至少一部分暴露至该处理腔室的第一区段中的第一处理条件(processcondition)。该第一处理条件包含乙硅烷，以将非晶硅膜沉积至该基材表面上，该非晶硅膜具有可脱气的物种，该可脱气的物种包含氢。该基材表面侧向移动通过气帘至该处理腔室的第二区段。该基材表面暴露至该处理腔室的第二区段中的第二处理条件。该第二处理条件使该非晶硅膜除气，以移除该可脱气的物种，而形成经除气的非晶硅膜。该基材表面侧向移动通过气帘至该处理腔室的第三区段。重复包括侧向移动该基材表面的对该第一区段与第二区段的暴露，以形成预定厚度的经除气的非晶硅膜。附图说明可通过参考实施例(其中一些实施例描绘于附图中)，可得到上文简要总结的本专利技术的更详细的叙述，如此可得到详细地了解本专利技术的上述特征的方式。然而，应注意附图所说明的仅为本专利技术的典型实施例，因此不应被视为限制本专利技术的范围，因为本专利技术可允许其他等效实施例。图1显示根据本公开的一或多个实施例的批处理腔室的剖面视图；图2显示根据本公开的一或多个实施例的批处理腔室的部分剖面视图；图3显示根据本公开的一或多个实施例的批处理腔室的示意性视图；图4显示根据本公开的一或多个实施例的用在批处理腔室中的楔形气体分配组件的一部分的示意性视图；图5显示根据本公开的一或多个实施例的批处理腔室的示意性视图；图6A至图6C显示根据本公开的一或多个实施例的间隙填充工艺；以及图7A至图7F显示根据本公开的一或多个实施例的间隙填充工艺。具体实施方式描述本专利技术的数个示范性实施例之前，应了解本专利技术不限于下文叙述中提出的构造或处理步骤的细节。本专利技术能有其他实施例，且可以各种方式实行或执行。如在本文中所用的“基材”是指制造工艺期间在上面执行膜处理的任何基材或基材上形成的材料表面。例如，上面可执行处理的基材表面包括诸如下述的材料：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，以及任何其他诸如金属、金属氮化物、金属合金、与其他导电材料之类的材料，这视应用而定。基材包括但不限于半导体晶片。基材可暴露至预处理工艺，以研磨、蚀刻、还原、氧化、羟化、退火和/或烘烤基材表面。除了直接在基材本身的表面上的膜处理之外，在本专利技术中，亦可在基材上形成的下层上执行所公开的膜处理步骤的任一个(在下文中更详细公开)，且希望用语“基材表面”包括上下文所指的该下层。因此，例如，只要膜/层或部分的膜/层已沉积在基材表面上，则新沉积的膜/层的暴露表面变成基材表面。如在此说明书及所附的权利要求中所用，可交换使用用语“前体”、“反应物”、“反应性气体”与类似用语，以指可与基材表面反应的任何气态物种。本公开的实施例涉及使用脉冲沉积模式的非晶硅膜的沉积。脉冲沉积模式将前体暴露几秒，以使膜沉积。基材随后移动至惰性环境，而使该膜完全除气。除气后，该基材移动回到前体环境以进行下一次的暴露。因为所沉积的膜在每一次暴露中非常地薄，所以可使H2释放而不形成气泡。在此脉冲工艺模式下，可于大范围的温度与压力下沉积膜却不形成气泡。可在比典型非晶硅沉积更低的温度下执行所公开的工艺的一或多个实施例。一些实施例产生高共形度(大于90％)的膜。各种实施例的方法允许形成连续和/或无缺陷/无气泡的膜。因为每一暴露之后的净化(purge)-泵送会包括许多虚耗的时间，所以产率可能受到影响。为了减轻对产率的影响，已开发特别的CVD工艺。本公开的一些实施例涉及使用空间式CVD工艺，其中膜是在前体脉冲模式下沉积。空间式CVD工艺与硬件对整体工艺的产率无显著影响。基材处理腔室的第一部分流动硅前体(例如乙硅烷、丙硅烷、丁硅烷、异丁硅烷、新戊硅烷、环戊硅烷、环己硅烷、或一般地SixHy，x＝2或更大)。处理腔室的第二部分流动惰性气体(例如Ar、He、N2)或能够调控沉积工艺的其他反应性气体(例如H2)。常规CVD腔室中，当沉积开始，前体压力一开始处于零，且斜坡变化(ramp)至目标压力。斜坡变化部分期间沉积的膜不会拥有目标压力下沉积的膜的性质。各种实施例的空间式CVD工艺可将基材移动到处理腔室(或处理腔室的区域)中，该处理腔室(或处理腔室的区域)于目标压力下预先稳定，以避开工艺的斜坡变化部分。尽管针对非晶硅的沉积描述各种实施例的工艺，但本领域技术人员会了解本公开的范围并非如此受限。本公开的实施例可用于形成其他材料，诸如但不限于Ge、W、Al、Co、与Cu的沉积。一些实施例中，阶梯覆盖率与间隙填充性质使用表面毒化(poison)来改善。沟槽/柱体(亦称表面特征)的顶部通过表面毒化而选择性改变。表面毒化的方法包括但不限于远程/直接等离子体处理及化学改性，所述化学改性诸如表面的硅烷化(silylation)/氢硅烷化(hydrosilylation)。表面毒化可降低特征顶部上的沉积速率或延长培养(incubation)延迟，且达成沟槽中有比特征顶部更多的沉积。可多次重复此表面毒化-沉积顺序，直到沟槽被填充为止。一些实施例中，阶梯覆盖率与间隙填充性质使用沉积-蚀刻工艺改善。在特征上共形沉积非晶硅后，通过调整蚀刻工艺而从特征顶部选择性移除材料。此举可使沟槽中比特征顶部上沉积有更多材料。可多次重复此沉积-蚀刻顺序，直到沟槽被填充为止。本公开的一或多个实施例涉及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理方法，包括下述步骤：将基材表面暴露至前体，以形成非晶硅膜，所述非晶硅膜具有可脱气的物种，所述可脱气的物种包括氢；以及将所述非晶硅膜暴露至惰性除气环境，以从所述非晶硅膜移除所述可脱气的物种，而形成经除气的非晶硅膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.22 US 62/244,8341.一种处理方法，包括下述步骤：将基材表面暴露至前体，以形成非晶硅膜，所述非晶硅膜具有可脱气的物种，所述可脱气的物种包括氢；以及将所述非晶硅膜暴露至惰性除气环境，以从所述非晶硅膜移除所述可脱气的物种，而形成经除气的非晶硅膜。2.一种处理方法，包括下述步骤：将基材表面定位在处理腔室中，所述基材表面上具有至少一个特征，所述至少一个特征产生间隙且具有底部、顶部、与侧壁；将所述基材表面暴露至前体，以在所述至少一个特征上形成非晶膜，所述非晶膜具有可脱气的物种，所述可脱气的物种包含氢；将所述基材表面暴露至惰性除气环境，以从所述非晶膜移除可脱气的物种，而形成经除气的非晶膜；以及重复暴露至所述前体与所述惰性除气环境，以将所述经除气的非晶膜生长至预定厚度。3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述前体包括聚硅烷。4.如权利要求3所述的方法，其中所述聚硅烷包括下述的一或多者：乙硅烷、丙硅烷、丁硅烷、异丁硅烷、新戊硅烷、环戊硅烷、己硅烷或环己硅烷。5.如权利要求3所述的方法，其中所述前体包含实质上仅乙硅烷。6.如权利要求1或2所述的方法，其中所述除气环境基本上由惰性气体构成。7.如权利要求6所述的方法，其中所述惰性气体包括氩、氦、与氮中的一或多者。8.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括下述步骤：使所述基材表面在暴露至所述硅前体与所述除气环境之间暴露至反应物，所述反应物修改所述非晶硅膜的性质。9.如权利要求1或2所述的方法，其中暴露至所述前体与所述除气环境的各者发生在约50...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈一宏，程睿，P·曼纳，K·陈，K·杰纳基拉曼，A·B·玛里克，S·冈迪科塔，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US