形成氧化硅层的方法技术

公开了一种形成氧化硅层及半导体结构的方法。所述形成氧化硅层的方法包括以下步骤。提供含硅前体、含氧前体以及氧自由基，以形成含有水的氧化硅层。对所述氧化硅层执行热工艺以使所述水扩散入所述氧化硅层中并利用所述水作为氧化剂来氧化所述氧化硅层。

【技术实现步骤摘要】
形成氧化硅层的方法
技术介绍
一般来说，使用浅沟槽隔离(shallowtrenchisolation，STI)将半导体晶片上的有源区域彼此分离并隔离。目前通过以下方法形成该些浅沟槽隔离：对沟槽(有时被称为间隙)进行蚀刻，利用例如氧化物等介电质对所述沟槽进行过填充，然后利用例如化学机械抛光(chemicalmechanicalpolishing，CMP)或蚀刻等工艺移除任何过量的介电质以移除位于所述沟槽外部的介电质。此介电质有助于使有源区域彼此电隔离。然而，随着电路密度持续增大，该些间隙的宽度减小，从而增大了间隙高宽比，所述间隙高宽比通常被定义为间隙高度除以间隙宽度。因此，十分难以利用间隙填充介电材料完全地填充该些窄且深的间隙。不完全的填充会导致在间隙填充介电材料中产生不期望的空隙以及不连续性以及包含不期望的材料。该些空隙以及包含不期望材料导致在有源区域之间不充分的隔离。隔离不充分的装置的电效能不良且装置良率降低。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，一种形成氧化硅层的方法包括以下步骤。提供含硅前体、含氧前体以及氧自由基以形成含有水的氧化硅层。对所述氧化硅层执行热工艺以使所述水扩散入所述氧化硅层中并利用所述水作为氧化剂来氧化所述氧化硅层。附图说明结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本公开的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。图1是根据本公开的一些实施例，一种形成氧化硅层的方法的流程图。图2示出根据本公开的一些实施例，一种形成氧化硅层的方法的时序图。图3A到图3D是根据一些实施例，一种形成半导体结构的方法沿第一方向的剖视图。图4是根据一些实施例，一种半导体结构沿与第一方向垂直的第二方向的剖视图。具体实施方式以下公开内容提供用于实施所提供主题的不同特征的许多不同的实施例或实例。以下阐述组件及排列的具体实例以简化本公开内容。当然，这些仅为实例且不旨在进行限制。举例来说，以下说明中将第二特征形成在第一特征“上方”或第二特征“上”可包括其中第二特征及第一特征被形成为直接接触的实施例，且也可包括其中第二特征与第一特征之间可形成有附加特征、进而使得所述第二特征与所述第一特征可能不直接接触的实施例。另外，本公开内容可能在各种实例中重复使用参考编号及/或字母。这种重复使用是出于简洁及清晰的目的，而不是自身表示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。另外，在本文中为便于说明，可使用例如“在…下面(beneath)”、“在…之下(below)”、“下方的(lower)”、“在…上(on)”、“在…上方(over)”、“位于…上方(overlying)”、“在…之上(above)”、“上方的(upper)”等空间相对关系用语来阐述图中所示的一个元件或特征与另一(其他)元件或特征的关系。所述空间相对关系用语旨在除图中所绘示的取向以外还包括装置在使用或操作中的不同取向。所述设备可具有其他取向(旋转90度或其他取向)，且本文中所用的空间相对关系描述语可同样相应地进行解释。鳍可通过任意适当的方法被图案化。举例来说，鳍可利用包括双重图案化或多重图案化工艺的一个或多个光刻工艺而被图案化。一般来说，双重图案化或多重图案化工艺将光刻工艺与自对准工艺相组合，从而使得能够生成具有例如小于利用单一、直接光刻工艺所能获得的图案的节距的图案。举例来说，在一个实施例中，在衬底之上形成牺牲层并利用光刻工艺将所述牺牲层图案化。利用自对准工艺在经图案化的牺牲层旁边形成间隔件。然后移除所述牺牲层，且然后可使用剩余的间隔件来对鳍进行图案化。图1是根据本公开的一些实施例，一种形成氧化硅层的方法的流程图。参照图1，在步骤S10处，向处理区提供含硅前体以及氧自由基以在沉积室中沉积可流动的氧化硅层。在一些实施例中，处理区是衬底或晶片。在一些实施例中，含硅前体是Si核心前体(即，Si原子在结构中是中心原子)、N核心前体(即，N原子在结构中是中心原子)、具有N-Si-N骨架的前体或其组合。在一些实施例中，Si核心前体可被写为化学式SiHx(R1)y(R2)z，其中R1是SiH3，R2是NH2、N(CH3)2或N(C2H5)2，且x+y+z＝4、x≥0、y≥0且z≥0。在一些实施例中，举例来说，Si核心前体是三甲基烷基胺(TSA)(SiH(SiH3)3)或过氢聚硅氨烷(SiH3(NH2))。在一些实施例中，N核心前体可被写为化学式N(SiH3)xRyHz，其中R是CH3或C2H5，且x+y+z＝3，x≥1。在一些实施例中，举例来说，N核心前体是二硅烷胺(DSA)(NH(SiH3)2)。在一些实施例中，具有N-Si-N骨架的前体可被写为化学式Si(NR)xHy，其中R是H、CH3或C2H5，且x+y＝4，x≥2。在一些实施例中，举例来说，具有N-Si-N骨架的前体是SiH2(NC2H5)2。在一些实施例中，氧自由基是在沉积室外部的远端等离子体系统(remoteplasmasystem，RPS)中产生并被输送到沉积室的处理区中。氧自由基可自含氧反应气体(例如，分子氧(O2)、臭氧(O3)、水蒸气(H2O)或双氧水(H2O2))产生。在一些实施例中，可提供无氧反应气体，且所述无氧反应气体包括NH3、N2、H2等或其组合。在一些实施例中，无氧反应气体包括氮(例如NH3或N2)以及H2。在一些实施例中，无氧反应气体流经位于沉积室外部的远端等离子体系统(RPS)且其自由基被产生并输送到沉积室的处理区中。也可包括一种或多种运载气体。所述运载气体可包括氦气(He)、氩气(Ar)、氮气(N2)等或其组合。在一些实施例中，沉积温度为40℃到150℃，例如50℃到100℃或60℃到120℃。接下来，在步骤S20处，提供含氧前体以与沉积室的处理区中的氧自由基反应，从而在可流动的氧化硅层中形成水。在一些实施例中，含氧前体不含氮。在一些实施例中，含氧前体可为氧基硅烷、烷氧基硅烷等或其组合。在一些实施例中，氧基硅烷可被写为化学式Si(OR)x(OH)yHz，其中R为CH3、C2H5或C3H7，且x+y+z＝4，x≥1。在一些实施例中，氧基硅烷为Si(OCH3)4或Si(OC2H5)4。在一些实施例中，氧基硅烷也可为环形，例如(SiO)xH2x，其中4≦x≦8，例如(SiO)4H8。在一些实施例中，烷氧基硅烷可被写为化学式Si(CH3)x(OR)yHz，其中R是CH3、C2H5或C3H7，且x+y+z＝4，x≥1，y≥1。在一些实施例中，烷氧基硅烷是SiH(CH3)(OC2H5)2。在一些实施例中，烷氧基硅烷可也为环形，(SiO)xHy(CH3)z，其中3≦x≦8，y+z＝2x，例如即(SiO)3(CH3)。当含氧前体(例如，Si-O-R)与氧自由基反应时，水为副产物。详细来说，反应机制包括如以下所示的烃类氧化、自缩合及/或醇缩合。Si-O-R+O或H2O→Si-OH+R’O(烃类氧化)Si-OH+Si-OH→Si-O-Si+H2O(自缩合)Si-O-R+Si-OH→Si-O-Si+ROHROH+O→CO2+H2O(醇缩合)在处理区中，含硅前体在存在于处理区中的衬底或晶片上沉积可流动的氧化硅层，且然后含氧前体与氧自由基反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成氧化硅层的方法，其特征在于，包括：提供含硅前体、含氧前体以及氧自由基，以形成含有水的氧化硅层；以及对所述氧化硅层执行热工艺以使所述水扩散入所述氧化硅层中并利用所述水作为氧化剂来氧化所述氧化硅层。

【技术特征摘要】
2017.11.08 US 62/582,959;2018.06.29 US 16/022,7011....

【专利技术属性】
技术研发人员：彭羽筠，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71