[发明专利]固化无碳可流动CVD膜

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2010年9月28日提交的名为“固化无碳可流动CVD膜(CURING NON-CARBON FLOWABLE CVD FILMS)”的美国专利申请第12/891,937号的PCT申请，要求Jingmei Liang等人在2009年11月12日提交的名为“固化无碳可流动CVD膜(CURING NON-CARBON FLOWABLE CVD FILMS)”的美国临时专利申请第61/260,568号的权益,这些文献全文都参考结合入本文中。

发明背景

自从半导体装置引进数十年以来，其几何尺寸已经显著减小。现代半导体制造设备经常制造特征尺寸为45纳米、32纳米和28纳米的装置，人们正在开发新的设备，用来制造具有更小几何结构的装置，并且将这些新的设备投入使用。特征尺寸的减小导致装置上的结构特征的空间尺度减小。所述装置上的间隙和沟槽的宽度减小到了一定的程度，使得间隙深度和宽度的纵横比高到足以使得用介电材料填充间隙造成困难。在沉积介电材料的时候，容易在间隙被完全填充之前，在顶部造成堵塞，在间隙的中部产生空隙或缝隙。

这些年来，人们开发了许多技术来避免介电材料堵塞间隙顶部,或者“修复”已经形成的空隙或缝隙。一种方法是使用高流动性的前体材料，将液相状态的所述材料施加于旋转的基材表面(例如SOG沉积技术)。这些可流动的前体能够流入极小的基材间隙中并填充这些间隙，同时不会形成空隙或者不牢固的缝隙。但是，一旦这些高流动性的材料沉积，则必须使其硬化，形成固体介电材料。

在许多的情况下,所述硬化过程包括采用热处理从沉积的材料中除去碳和羟基，留下固体电介质如氧化硅。不幸的是，碳和羟基的除去经常会在硬化的电介质中留下孔穴，所述孔穴会降低最终材料的质量。另外，所述硬化电介质操作还容易造成体积收缩，会在电介质与周围基材之间的界面处留下裂纹和空间。在一些情况下，所述硬化电介质的体积可以减小40％或者更多。

因此，人们需要新的沉积方法和材料，在结构化基材上形成介电材料，同时不会在基材的间隙和沟槽中形成空隙和/或缝隙。人们还需要用来对可流动的介电材料进行硬化的材料和方法，同时产生更少的孔穴，并且体积的减小程度更小。本发明解决这些需求以及其它需求。

发明概述

本发明描述了一种用来形成氧化硅层的方法。所述方法可以包括以下步骤：将无碳的含硅前体与自由基-氮-和/或-氢前体混合，并在基材上沉积含硅-氮-和-氢的层。然后通过在含臭氧的气氛中进行低温退火(“固化”)来引发所述含硅-氮-和-氢的层向含硅和氧的层转化。所述在含臭氧气氛中进行的硅和氮膜向氧化硅的转化可能是不完全的，在含氧气氛中补充进行较高温度的退火。

本发明的实施方式包括在基材加工室的无等离子体基材加工区之内，在基材上形成含硅和氧的层的方法。所述方法包括在所述基材上沉积无碳的含硅-氮-和-氢的层。所述方法还包括在含臭氧的气氛中，使得所述含硅-氮-和-氢-的层固化，使得所述含硅-氮-和-氢的层转化为氧化硅层。

在下文中列出了本发明的一部分实施方式和特征,另外，本领域技术人员通过阅读说明书或者实施本发明，可以了解到本发明的另外一部分实施方式和特征。通过说明书中所述的手段、组合和方法能够实现和获得本发明的特征和优点。

附图简要说明

通过参考说明书的剩余部分和附图，可以进一步了解本发明的性质和优点，在图中，相同的编号表示类似的对象。在一些情况下，编号包括用连字号相连的下标，用来表示多种类似的对象。当描述没有下标的编号的时候，表示所有的多种类似的对象。

图1是根据本发明一些实施方式用来制造氧化硅膜的选定步骤的流程图。

图2是根据本发明一些实施方式用来在基材间隙中形成氧化硅膜的选定步骤的另一流程图。

图3是根据本发明一些实施方式用来使得旋涂介电膜固化的选定步骤的另一流程图。

图4显示根据本发明实施方式的基材加工系统。

图5A显示根据本发明实施方式的基材加工室。

图5B显示根据本发明实施方式的气体分布莲蓬头。

具体实施方式