本文描述沉积氧化硅层于基材上的方法。该方法可包括提供基材至沉积室、在沉积室外产生氧原子前驱物以及将氧原子前驱物引至沉积室中的多个步骤。该方法亦可包括引进硅前驱物至沉积室中，其中硅前驱物和氧原子前驱物先在沉积室内混合。硅前驱物与氧原子前驱物反应而形成氧化硅层于基材上，所沉积的氧化硅层可经退火处理。本文亦描述用来沉积氧化硅层于基材上的系统。
【技术实现步骤摘要】
本文是有关于沉积氧化硅层于基材上的方法以及用来沉积氧化硅层于基材上的 系统。
技术介绍
随着集成电路上的组件密度不断提高，组件结构的尺寸与间距亦不断缩小。结构 间隙和沟渠的宽度变窄会提高这些结构的高度对宽度的比例(即深宽比)。换言的，集成电 路组件持续微型化对于缩小组件的横向宽度的幅度大于缩小纵向高度的幅度。虽然提高组件结构的深宽比可在半导体芯片基材的相同表面积上放置更多的结 构，但也会引起制造上的问题。问题之一在于，进行填入制程时难以在不产生空隙(void) 或裂缝(seam)的情况下完全填满这些结构中的间隙和沟渠。对于电气隔绝邻近的组件结 构来说，以介电材料(如氧化硅)填入间隙和沟渠中是必要步骤。若间隙未填入介电材料， 则将有太多电噪声和(或)影响适当操作组件的漏电流。当间隙宽度较大时(深宽比较小)，较易快速沉积介电材料来填入间隙。沉积材 料将覆盖间隙的侧面与底部，并持续由下往上填入，直到填满裂缝或沟渠。然随着深宽比增 加，要填满既深且窄的沟渠但又不会在沟渠中形成空隙或裂缝变得越来越困难。介电层中的空隙与裂缝会引发半导体组件制作与完成组件性质的问题。任意形成 在介电层中的空隙与裂缝具有无法预测的大小、形状、位置和分布密度。这将会导致例如蚀 刻、研磨、退火等沉积后(post-d印osition)处理制程产生不可预期且不一致的处理效果。 成品组件中的空隙与裂缝亦会造成组件结构之间隙和沟渠中的介电品质差异。因此组件间 将产生电性相互干扰、漏电、甚至短路，以致组件性质不稳且较差。已开发出多种技术，用来减少于高深宽比结构上沉积介电材料时形成空隙与裂缝 的问题。该些技术包括减慢沉积介电材料的速率，使介电材料能更加共形地沉积于沟渠的 侧壁与底面。更共形地沉积可减少因沉积材料累积在沟渠的顶部或中间处导致最后封住空 隙顶端的情形。然而，减慢沉积速率代表沉积时间增长，因而降低处理效率和生产速率。另一种控制空隙形成的技术为增进所沉积的介电材料的流动性。流动性较佳的 材料可较快填入空隙或裂缝，且可避免其变成填入空间中的永久性缺陷。增进氧化硅介电 材料的流动性通常涉及在用来形成氧化层的前驱物混合物中添加水蒸气或过氧化物，例如 过氧化氢(H202)。水蒸气会于沉积层中形成较多的Si-OH键，使得膜层的流动性提高。然 而，不幸的是，于氧化硅沉积过程中增加水气可能对沉积层的性质造成不良影响，包括密度 (即提高湿蚀刻速率比(WERR))和介电性质(即增加k值)。因此，目前仍需要能在间隙、沟渠和其它高深宽比组件结构中沉积无空隙、无裂缝的介电层的介电沉积系统及方法。也需要可快速沉积具流动性的介电材料的系统及方法， 且不会恶化填充结构的品质。本专利技术将提出这些与其它介电层沉积制程的态样。
技术实现思路
本发的实施例包括数种沉积氧化硅层于基材上的方法。该些 方法可包括多个步 骤提供基材至沉积室中、在沉积室外产生氧原子前驱物(atomicoxygen precursor)以及 引进氧原子前驱物至沉积室中。该些方法还可包括引进硅前驱物至沉积室中，其中硅前驱 物和氧原子前驱物先在沉积室内混合。硅前驱物与氧原子前驱物反应而形成氧化硅层于基 材上。该些方法亦可包括退火处理所沉积的氧化硅层。本专利技术实施例还包括数种形成氧化硅层于基材上的方法。该些方法可包括提供硅 晶片基材至反应室以及在高密度氩等离子体中解离氧分子而产生氧原子前驱物。氧原子前 驱物可由位于反应室外的远程等离子体产生室产生。该些方法还可包括在反应室中混合氧 原子前驱物与硅前驱物，其中氧原子前驱物与硅前驱物在进入反应室前尚未混合。沉积在 基材上的氧化硅层包括氧原子与硅前驱物反应的产物。本专利技术实施例更包括沉积氧化硅层于基材上的系统。该系统可包括一沉积室以及 一连接沉积室的远程等离子体产生系统，其中该沉积室中可撑托基材，并且该等离子体产 生系统是用来产生氧原子前驱物。该系统还可包括一供应硅前驱物至沉积室的硅前驱物源 以及一前驱物操作系统(precursor handling system)，用以引导氧原子前驱物与硅前驱 物流入沉积室。前驱物操作系统可用来防止氧原子前驱物与硅前驱物进入沉积室前先行混I=I ο其它实施例和特征将部分说明于下，且其在熟谙此技艺者检阅说明书或实践本发 明后将变得明显易懂。由说明书所述的手段、组合和方法可理解及达到本专利技术的特征与优点ο附图说明本专利技术的本质和优点在参阅说明书其余部分与所附图式后将更明显易懂，其中， 各图式中相同的组件符号表示类似的组件。在某些例子中，与组件符号相连的下标与连字 号代表多个类似组件的其中一个。若文中指出的组件符号，但没有特定指出下标时，则表示 其是指所有此类的类似组件。图1为一流程图，其显示根据本专利技术实施例形成氧化层于基材上的方法的步骤；图2绘示根据本专利技术另一实施例形成氧化层的方法的步骤；图3绘示根据本专利技术实施例形成氧化层的方法的步骤，其使用不同的反应室来沉 积和固化膜层；图4为根据本专利技术实施例利用不含Si-C键的硅前驱物来形成氧化层的步骤流程 图；图5为根据本专利技术实施例利用含Si-C键的硅前驱物来形成氧化层的步骤流程 图；图6A绘示根据本专利技术实施例，可用来形成氧化硅层的基材处理系统的垂直剖面； 以及图6B为根据本专利技术实施例的基材处理系统中系统监测器/控制器组件的示意图。主要组件符号说明7气体源8管线9混合系统10系统11歧管12基座12a平面12b顶针 13a面板13b穿孔14虚线/处理位置15真空室/处理室15a室壁15b室盖组件16狭长孔17空间19内衬20室盖21延伸部23通道24关闭阀25出口26 开口32 马达34控制器36线路37处理器38存储器42阻挡盘44功率供应器50a屏幕50b光笔60等离子体产生器64转接器66隔绝件70混合装置72插入件74狭缝77三向阀100、200、300、400、500 方法102、104、106、108、110、112、114、202、204、206、208、210、212、214、216、218、220、 222、302、304、306、308、310、312、402、404、406、408、410、502、504、506、508、510、512 步骤具体实施例方式本文描述沉积高流动性的氧化硅层的系统及方法，并且该氧化硅层随后经固化 (即退火处理)成高品质的氧化层或填充层。最初形成的氧化物具高流动性而能填满高深 宽比之间隙和沟渠(如深宽比大于5 1)，且不会形成空隙或裂缝。随后执行固化步骤来 驱除水气而留下致密的氧化层，该致密氧化层的湿蚀刻速率比(WERR)接近氧化硅层的实 际极限值，例如WERR降为约1. 8至约 1. 4。以含碳的硅前驱物所制得的膜层而言，也可形成 最初高流动性与固化后具有高品质的低k氧化层。本专利技术的方法包括在沉积室/反应室外的远程处产生反应性氧原子。氧原子先在 沉积室内与硅前驱物混合，在此即使是在低温与低压下，二者仍会快速反应并沉积氧化硅 至基材上。所形成的氧化物富含与硅(Si)键结的氢氧(OH)基，使得该氧化物具高流动性。 于填充间隙或沟渠期间，一旦沉积该氧化物，其即便在低温下仍可快速流动而填入初生成 的空隙与裂缝。沉积后，固化步骤将许多Si-OH基转化成纯本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种沉积氧化硅层于一基材上的系统，该系统至少包含： 一沉积室，其内撑托该基材； 一远程等离子体产生系统，其连接至该沉积室，其中该等离子体产生系统是用来产生一氧原子前驱物； 一硅前驱物源，用以供应一硅前驱物至该沉积室；以及 一前驱物操作系统，用以引导该氧原子前驱物与该硅前驱物流入该沉积室，其中该前驱物操作系统防止该氧原子前驱物与该硅前驱物进入该沉积室前先行混合。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：NK英格尔，Z袁，P基，K萨普瑞，
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]
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