后平坦化致密化制造技术

本发明专利技术描述用以在一图案化基材上形成高密度间隙填充氧化硅的处理。此处理增加间隙填充氧化硅的密度，尤其是在窄沟槽中的浓度。也可增加宽沟槽与凹陷开放区域中的密度。在处理后，窄沟槽与宽沟槽/开放区域中的间隙填充氧化硅的密度变得更近似，这容许蚀刻速率更密切地匹配的。此效应也可被描述成图案负载效应的减少。此处理涉及了形成且接着平坦化氧化硅。平坦化暴露了更靠近窄沟槽的新介电质界面。新暴露的界面可通过退火和/或将经平坦化的表面暴露给等离子体来促进致密化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于后平坦化致密化。
技术介绍
自从数十年前引进了半导体组件，半导体组件几何形态的尺寸已经显著地减小。现代半导体制造设备常规地制造具有45nm、32nm与28nm特征尺寸的组件，正在发展且实现 新设备以制造具有甚至更小几何形态的组件。减小的特征尺寸致使组件上的结构特征具有减小的空间尺寸。组件上的间隙与沟槽的宽度窄到一程度，其中间隙的深宽比(深度对宽度的比值)变得高到足以使以介电质材料来填充间隙更富有挑战性。沉积的介电质材料倾向于在间隙完全被填满之前在顶部堵塞，而在间隙中间产生了空隙或缝隙。数年来，已经发展许多技术来避免使介电材料堵塞间隙的顶部，或来“密封”已经形成的空隙或缝隙。典型地，一类方式涉及各自的沉积及回蚀处理。这造成了沉积-蚀刻-沉积顺序，该顺序可能对沉积和蚀刻均赋予更严格的处理规格。另一种方式以高可流动的前驱物材料来开始，高可流动前驱物材料可在液相中应用到旋转的基材表面(例如SOG沉积技术)。这些可流动的前驱物可流动到非常小的基材间隙内且将间隙填满，而不会形成空隙或弱缝隙。然而，一旦这些高可流动的材料被沉积了，该材料可能需要被固化且被硬化成固体介电质材料。存在有通过改变沉积处理与(或)后续处理来制造具有较小应力的替代性间隙填充膜的需求。也存在有使这些工艺顺序可制造在窄沟槽和宽沟槽中具有类似性质的膜的需求。本专利技术满足了这种和其它需求。
技术实现思路
本专利技术描述用以在一图案化基材上形成高密度间隙填充氧化硅的处理。此处理增加间隙填充氧化硅(尤其是窄沟槽中)的密度。也可增加宽沟槽和凹陷开放区域中的密度。在处理后，窄沟槽与宽沟槽/开放区域中的间隙填充氧化硅的密度变得更近似，这容许蚀刻速率更密切地匹配的。此效应也可被描述成图案负载效应的减少。此处理涉及形成且接着平坦化氧化硅。平坦化暴露了更靠近窄沟槽的新介电质界面。新暴露的界面可通过退火与(或)将经平坦化的表面暴露给等离子体来促进致密化处理。本专利技术的实施例包括一种处理一图案化基材上的一含娃与氧层的方法，该图案化基材具有一窄沟槽与一凹陷开放区域。该方法包括在该图案化基材上形成一含娃与氧层，包括在该窄沟槽中与在该凹陷开放区域中。该方法包括平坦化该含硅与氧层，而在该窄沟槽中留下一窄间隙填充部分且在该凹陷开放区域中留下一宽间隙填充部分。平坦化该含硅与氧层的步骤包括移除该窄沟槽上方的该含硅与氧层的一部分及暴露一后平坦化介电质界面，其中该后平坦化介电质界面比一相应的预平坦化介电质界面更靠近该窄沟槽。该方法还包括在该平坦化操作后，处理该基材，以增加该窄间隙填充部分的密度。在处理期间，更靠近该窄沟槽的该后平坦化介电质界面容许该窄间隙填充部分变得比该基材在该平坦化操作前被处理更致密。额外的实施例与特征部分地揭示在以下说明中，且部分地对于熟知此技术的人士在参阅说明书时变得明显或可通过实施所揭示的实施例而了解。所揭示的实施例的特征与优点可通过描述在说明书中的装置、组合和方法来了解和获得。附图说明可通过参照说明书和附图的剩余部分来进一步了解本专利技术的本质和优点，其中附图里使用类似的代表符号来表示类似的组件。在一些情况中，次标关联到代表符号且跟随 在连字号后，以表示多个类似组件的一个。当参照代表符号而没有指定次标时，欲意指所有这样的多个类似组件。图I为一流程图，表示根据所揭示实施例的处理一含硅膜的经选择的步骤。图2为一经蚀刻的氧化硅膜与根据所揭示实施例的一所制备的经蚀刻的氧化硅膜的剖视图。图3为另一流程图，表示根据所揭示实施例的处理一氧化硅间隙填充膜的经选择的步骤。图4显示根据所揭示实施例的基材处理系统。图5A显示根据所揭示实施例的基材处理腔室。图5B显示根据所揭示实施例的基材处理腔室的喷头。具体实施例方式描述用以在一图案化基材上形成高密度间隙填充氧化硅的处理工艺。处理工艺增加间隙填充氧化硅的密度，尤其是在窄沟槽中。在宽沟槽与凹陷的开放区域中，密度也增加了。在处理之后，窄与宽沟槽/开放区域中的间隙填充氧化硅的密度变得更近似，以容许蚀刻速率更密切地匹配。此效果也可被描述成图案负载效应的减少。接着，此处理涉及形成并然后平坦化氧化硅。平坦化暴露了新的介电质界面，该介电质界面更靠近窄沟槽。新暴露的界面可促进通过退火与(或)将平坦化表面暴露给等离子体的致密化处理。沟槽内的介电质可具有不同于开放区域(或宽沟槽)内的介电质的性质。这可能是由于，相较于宽沟槽，窄沟槽内的更受限的几何形态。在平坦化步骤(例如平坦化蚀刻或化学机械研磨-CMP)后，额外暴露给周遭环境提供了处理膜堆栈的能力，藉此增加间隙填充材料的密度且使得窄沟槽内与宽沟槽(或凹陷开放区域)内的材料的性质更类似。受益自热处理的介电质膜包括相对不致密的膜，诸如以PECVD、APCVD, FCVD, SOG等来沉积的氧化硅。方法可对在沉积期间(例如在流体CVD (FCVD)与旋涂玻璃(SOG)期间)为可流动的膜提供特别的应用。窄沟槽内与外的性质的差异可通过比较包含例如氟化氢的湿蚀刻中的湿蚀刻速率来评估。在说明书中，氧化硅将被用来意谓着含硅与氧层且包括诸如碳氧化硅与氮氧化硅的膜的代表称法。不想限制权利要求的范畴到假设的处理机构，在平坦化后加热膜堆栈被认为是将介电质内的网络再建构，造成了湿缓冲氧化蚀刻(buttered oxide etch ；B0E)速率的减小，特别是在沟槽中。已经发现在高温下退火介电质膜可将一膜从伸张的应力转变成压缩的应力。从介电质移除诸如氢的材料是另一可行的机制，并且可发生在和再建构相同的时间点。发现窄沟槽内的区域比宽沟槽和开放区域内的区域受益更多。氧化硅是介电质的一实例，该介电质受益于后CMP退火。受限的几何形态(诸如窄沟槽)内的氧化硅的密度在后CMP退火期间增加，这会使湿蚀刻速率(wet etch rate ；WER)减小。基材的实体弯曲度，整体而言，也可通过形成膜期间及后续处理期间压缩层的存在而减轻。已经发现将经平坦化的介电质表面暴露给等离子体可提供和将间隙填充介电质予以致密化类似的优点。经平坦化的表面在等离子体激发环境中的离子轰击似乎可增加间隙填充介电质的密度。在一些情况中，通过供应氧(该氧被并入到氧化硅中)，增加氧到由 等离子体激发的环境有助于进一步增加密度。氧可被并入到存在于相对多孔的间隙填充介电质中的空隙内，与(或)取代较不致密的构成物(该构成物也可能更弱地黏接到间隙填充介电质中的材料)。添加氢以及氧也可因湿气含量的增加而有助于增加间隙填充介电质的密度。将在描述一些示范性方法的过程中提供额外的细节。图I为一流程图，显示根据本专利技术实施例的制造氧化硅膜的方法100中经选择的步骤。方法100包括将具有窄间隙或沟槽与凹陷开放区域的图案化基材传送到反应腔室内102。在不同的实施例中，凹陷开放区域可以是宽度大于50nm、100nm、200nm、500nm或IOOOnm的宽沟槽。在不同的实施例中，窄沟槽可具有小于100鹽、70鹽、50鹽、3511111、2511111或2011111的宽度。窄沟槽可具有高度和宽度，定义高度对宽度(即H/W)的深宽比(aspect ratio ;AR)，其中深宽比显著地大于I 1(例如5 I或更大、6 I或更大、7 I或更大、8 I或更大、9 I或更大、10 I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.05 US 61/248,693;2010.05.26 US 12/787,7911.一种处理一图案化基材上的一含硅与氧层的方法，所述图案化基材具有一窄沟槽与一凹陷开放区域，所述方法包含下列步骤 在所述图案化基材上形成一含硅与氧层，包括在所述窄沟槽中与在所述凹陷开放区域中形成一含娃与氧层； 平坦化所述含硅与氧层，而在所述窄沟槽中留下一窄间隙填充部分以及与在所述凹陷开放区域中留下一宽间隙填充部分，其中平坦化所述含硅与氧层的步骤包含移除所述窄沟槽上方的所述含硅与氧层的一部分及暴露一后平坦化介电质界面，其中所述后平坦化介电质界面比一相应的预平坦化介电质界面更靠近所述窄沟槽；及 在所述平坦化操作后，处理所述基材，以增加所述窄间隙填充部分的密度，其中更靠近所述窄沟槽的所述后平坦化介电质界面容许所述窄间隙填充部分变得比所述基材在所述平坦化操作前被处理更致密。2.如权利要求I所述的方法，其中形成所述含硅与氧层的步骤包含下列步骤 使一等离子体前驱物流动到一远程等离子体区域中，以形成等离子体流出物； 使所述些等离子体流出物在一基材处理区域中与一含硅前驱物的流动结合，其中所述含硅前驱物的流动尚未被一等离子体所激发；及 在一含臭氧环境中固化含娃与氮层，以将所述含娃与氮层转换成一含娃与氧层。3.如权利要求I所述的方法，其中所述开放区域是一宽沟槽，所述宽沟槽具有大于50nm、100nm、200nm、500nm 或 IOOOnm 中之一的宽度。4.如权利要求I所述的方法，其中所述窄沟槽具有小于100nm、70nm、50nm、35nm、25nm、或20nm中之一的宽度。5.如权利要求I所述的方法，其中在处理所述基材以增加密度后，所述宽间隙填充部分的蚀刻速率是在所述窄间隙填充部分的蚀刻速率的20%、...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁静美，妮琴·K·英吉，尚卡·文卡塔拉曼，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：