用于填充介电质间隙的处理室制造技术

本发明专利技术是揭露一种用于自介电前体的等离子而在基材上形成介电层的系统（１００）。该系统（１００）包括：一沉积室（２０１）；一位于沉积室（２０１）中以支托基材的基材座；以及一耦合至沉积室（２０１）的远程等离子产生系统，其中该等离子产生系统是用以产生包括一或多种反应性自由基的一介电前体。该系统（７００）亦包括一前体分配系统（７００），包括位于该基材座上方的双通道喷洒头（７００）。喷洒头（７００）具有面板（８０２），面板（８０２）包括第一组开孔（８０４），反应性自由基介电前体通过第一组开孔（８０４）进入沉积室（２０１），面板（８０２）还包括第二组开孔（８０６），第二介电前体通过第二组开孔（８０６）进入沉积室（２０１）。亦可包括一原位（ｉｎ－ｓｉｔｕ）等离子产生系统，以在沉积室（２０１）中由供应至沉积室（２０１）的介电前体而产生等离子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于填充介电质间隙的处理室。
技术介绍
集成电路的芯片制造商是持续增加各个芯片上的电路组件的密度，因 此填充用以分隔该些组件的间隙变得更具挑战性。电路组件密度的增加是 使得相邻组件之间的宽度必要性地变短。当该些间隙的宽度的缩减较其高 度来得快速时，高度相对于宽度的比例(已知为深宽比；aspect ratio)是6成比例地增加。相对于浅及宽的间隙(即，低深宽比间隙)，较不易在高 且窄的间隙(即，高深宽比间隙)中填充均 一 的介电材料膜层。填充高深宽比间隙常见的难处在于空隙(void)的形成。在高深宽比 间隙中，填充间隙的介电材料是倾向于以较快的速率沉积在间隙的顶端附 近，因此，通常在完全填充间隙之前，介电材料会封闭住间隙的顶端而产 生空隙。即使间隙的顶端并未提早被封闭，在间隙的侧壁上的介电膜层的 不均勻生长速率会造成在间隙填充之中间处产生脆弱的接缝，而这些接缝 接着会造成不利于组件的实质完整性及介电特性的裂痕。用于避免在间隙填充介电层中形成空隙及脆弱接缝的一技术是于较低 的沉积速率下填充间隙。较4氐的沉积速率提供介电物质更多的时间来重新 分布于间隙的内表面，以降低过度的顶部生长机会。较低的沉积速率亦可 能是与介电层沉积同时进行的增强的蚀刻或溅镀操作的结果。举例来说，在间隙的顶端角落的HDPCVD介电材料的蚀刻速率大于在间隙侧壁及底部部分的材料的蚀刻速率。此会增加间隙顶端仍然为开启状态的机会，因 此间隙的侧壁及底部可完全填充有介电材料。然而，降低介电材料的沉积速率亦会造成完成沉积的时间较长。较长 的沉积时间则会使得通过沉积室处理基材晶片的速率，进而导致处理室的 效率降低。另 一个用于避免形成空隙及脆弱接缝的 一技术为增进用于填充间隙的 介电材料的可流动性。具可流动性的介电材料可轻易地随着侧壁往下移动， 并且填充位于间隙中央处的空隙(通常称的为使空隙「愈合」)。氧化硅 介电材料通常通过增加介电材料中的羟基基团浓度而变得更具流动性。然 而，对于在将该些基团加入氧化物并自其移除而不会对介电材料的最终品 质造成不良影响上仍具有挑战。因此，需要一种以无空隙介电膜层填充短宽度及高深宽比的间隙的改 良系统及方法。该些及其它问题是由本专利技术的系统及方法而可解决的。
技术实现思路
本专利技术的实施例是包括一种用于自介电前体的等离子而在基材上形成介电层的系统。该系统包括 一沉积室；'一基材座，是位于沉积室中以支 托基材；以及一远程等离子产生系统，是用以产生包括一或多个反应性自由基的一介电前体。该系统更包括一前体分配系统，其包括至少一顶端入 口以及数个側边入口，用以将介电前体导入沉积室中。顶端入口可设置于 基材座上方，侧边入口是径向分布于基材座的周围。反应性自由基前体是通过顶端入口而供应至沉积室。亦可包括一原位(iri-situ)等离子产生系 统，以在沉积室中由供应至沉积室的介电前体而产生等离子。本专利技术的实施例亦包括一种用以在基材上形成二氧化硅层的额外系 统。该系统包括一沉积室以及一位于沉积室中以支托基材的基材座，其中 基材座在氧化硅层形成的过程中会使基材旋转。该系统更包括一远程等离 子产生系统，其是耦接至沉积室，其中该等离子产生系统是用以产生原子 氧前体。该系统又更包括一前体分配系统，其具有(i)至少一顶端入口， 其是设置于基材座上方，且原子氧前体是通过顶端入口而供应至沉积室； 以及(ii)数个侧边入口 ，用以将一或多个含硅前体供应至沉积室，其中侧 边入口是径向分布于基材座的周围。本专利技术的实施例更包括一种用于自介电前体的等离子而在基材上形成 介电层的系统。该系统包括 一沉积室，包括由一半透明材料制成的顶侧； 一基材座，是位于沉积室中以支托基材；以及一远程等离子产生系统，是 耦合至沉积室，其中等离子产生系统是用以产生包括一反应性自由基的一 介电前体。该系统更包4舌一照射加热系统，是用以加热基材，加热系统包 括至少一光源，其中由光源所发射出的至少部分光线在到达基材之前，是 行经沉积室的顶侧。另外，该系统可包括一前体分配系统，其具有至少一 顶端入口以及数个侧边入口 ，用以将介电前体导入沉积室中。顶端入口是 耦接至沉积室的顶侧并位于基材座的上方。侧边入口是径向分布于基材座 的周围。反应性自由基前体是通过顶端入口而供应至沉积室。本专利技术的实施例又更包括一种用于自介电前体的等离子而在基材上形 成介电层的额外系统。该系统包括 一沉积室； 一基材座，是位于沉积室 中以支托基材；以及一远程等离子产生系统，是耦合至沉积室，其中等离 子产生系统是用以产生包括一或多个反应性自由基的第一介电前体。该系8统更包括 一 前体分配系统，其包括 一 设置于基材座上方的双通道喷洒头， 该喷洒头包括一面板，且面板是具有一第一组开孔及一第二组开孔，反应 性自由基前体是通过第一组开孔而进入沉积室中，第二介电前体则通过第 二组开孔而进入沉积室中，且该些前体在进入沉积室之前并未混合。本专利技术的实施例亦可包括一种用于自介电前体的等离子而在基材上形成介电层的额外系统。该系统包括 一沉积室； 一基材座，是位于沉积室 中以支托基材；以及一远程等离子产生系统，是耦合至沉积室。等离子产 生系统是用以产生包括一反应性自由基的介电前体。该系统可更包括一前 体分配系统，其包括至少 一顶端入口 、 一穿孔板及数个侧边入口 ，而用以 将介电前体导入沉积室。穿孔板是设置于顶端入口及侧边入口之间，而侧 边入口是径向分布于基材座的周围。反应性自由基前体是穿过穿孔板中的 数个开孔而分布于沉积室中。另外，亦可利用一原位等离子产生系统，以 在沉积室中由供应至沉积室的介电前体而产生等离子。本专利技术的实施例可再包括一种用于在基材上形成介电层的系统。该系 统包括 一沉积室； 一基材座，是位于沉积室中以支托基材；以及一远程 等离子产生系统，是耦合至沉积室。等离子产生系统是用以产生包括一反 应性自由基的第一介电前体。该系统可更包括一前体分配系统，其包括数 个側边喷嘴，以将额外的介电前体导入沉积室中。侧边喷嘴可径向设置于 基材座的周围，且各个喷嘴可具有数个侧壁开孔，则额外的介电前体可通 过该些开孔而进入沉积室中并与第一介电前体混合。本专利技术的实施例可另包括一种用于在基材上形成介电层的额外系统。 该系统包括 一沉积室； 一基材座，是位于沉积室中以支托基材；以及一 远程等离子产生系统，是耦合至沉积室。等离子产生系统是用以产生包括一反应性自由基的第一介电前体。该系统亦包括一前体分配系统，其具有 一径向前体歧管，是用以将额外的介电前体导入沉积室中。该歧管可包括数个径向分布的导管，其是设置于基材座上方并沿着基材座周围而轴向对 齐。该些导管可包括数个侧壁开孔，额外的介电前体则通过该些开孔而进 入沉积室中以与第 一介电前体混合。其它的实施例及特征是部分在下方的说明中提出，且部分是对于熟悉此项技艺人士在阅读本专利技术之后为明显的，或是可通过实施本专利技术而习得。 本专利技术的特征及优点是通过本说明书中所述的手段、组合及方法而了解并 获得。附图说明图1，绘示根据本专利技术的实施例的工艺系统的简要示意图2A，绘示根据本专利技术的实施例的示范性工艺系统的剖面视图2B，绘示根据本专利技术的另一实施例的示范性工艺系统的剖面视图2C，绘示图2B所示的工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自介电前体的一等离子而在一基材上形成一介电层的系统，该系统包括：　一沉积室；　一基材座，是位于该沉积室中以支托该基材；　一远程等离子产生系统，是耦合至该沉积室，其中该等离子产生系统是用以产生包括一反应性自由基的一第 一介电前体；以及　一前体分配系统，包括一设置于该基材座上方的双通道喷洒头，其中该喷洒头包括一面板，该面板具有一第一开孔组及一第二开孔组，该反应性自由基前体是通过该第一开孔组而进入该沉积室中，一第二介电前体则通过该第二开孔组而进入该沉积 室中，且其中该些前体在进入该沉积室之前并未混合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-5-30 60/803,499;US 2007-5-29 11/754,9161. 一种用于自介电前体的一等离子而在一基材上形成一介电层的系统，该系统包括一沉积室；一基材座，是位于该沉积室中以支托该基材；一远程等离子产生系统，是耦合至该沉积室，其中该等离子产生系统是用以产生包括一反应性自由基的一第一介电前体；以及一前体分配系统，包括一设置于该基材座上方的双通道喷洒头，其中该喷洒头包括一面板，该面板具有一第一开孔组及一第二开孔组，该反应性自由基前体是通过该第一开孔组而进入该沉积室中，一第二介电前体则通过该第二开孔组而进入该沉积室中，且其中该些前体在进入该沉积室之前并未混合。2. 如权利要求1所述的系统，其中该第一开孔组为圆形，该第二开孔 组为环形。3. 如权利要求1所述的系统，其中各个该些第二开孔是沿着该些第一 开孔其中之一者的周围而同中心对齐。4. 如权利要求1所述的系统，其中该前体分配系统更包括数个侧边喷 嘴，是用以将一或多个额外的介电前体导引至该沉积室。5. 如权利要求4所述的系统，其中该些额外的介电前体是包括该第二 介电前体。6. 如权利要求4所述的系统，其中该些额外的介电前体是包括一不同 于该第一及第二介电前体的第三介电前体。7. 如权利要求4所述的系统，其中该些喷嘴的至少二者是具有不同长度。8. 如权利要求1所述的系统，其中在形成该介电层的过程中，该基材座是旋转该基材。9. 如权利要求1所述的系统，其中在形成该介电层的过程中，该基材 座可升高或降低。10. 如权利要求1所迷的系统，其中该系统包括一基材座温度控制系 统，以控制该基材座的温度。11. 如权利要求1所迷的系统，其中该系统包括一原位等离子产生系 统，该产生系统在该沉积室中由供应至该沉积室的该些介电前体而产生一 等离子。12. 如权利要求1所述的系统，其中该系统包括一照射加热系统。13. 如权利要求1所述的系统，其中该第一介电前体包括一 自由基原 子氧。14. 如权利要求1所述的系统，其中该第二介电前体包括一含硅前体。15. 如权利要求14所述的系统，其中该含硅前体是选自由硅烷、二 曱基硅烷、三甲基硅烷、四曱基硅烷、二乙基硅烷、四甲基正硅酸盐(TMOS)、四乙基正硅酸盐(T...

【专利技术属性】
技术研发人员：D卢博米尔斯基，梁奇伟，朴书南，祝基恩，叶怡利，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]