[发明专利]高质量流动式化学气相沉积膜的先进工艺流程

说明书

本文所述实施方式涉及用于形成流动式化学气相沉积(FCVD)膜的方法，该方法适于高深宽比缝隙填充应用。所述多种处理流程包括处理沉积的FCVD膜以改善介电膜密度与材料组成而使用的离子注入工艺。可用多种次序组合来应用离子注入工艺、固化工艺与退火工艺以在器件材料热收支内的温度下形成具有改良密度的介电膜。改善膜质量特性包括与传统FCVD膜形成工艺相比降低的膜应力与减少的膜收缩。

背景

技术领域

本公开内容的实施方式一般涉及用于形成介电材料于基板上的方法。更特定而言，本文提供的实施方式形成高质量流动式化学气相沉积(FCVD)膜的处理流程。

背景技术

在半导体处理中，以持续降低的特征尺寸制造器件。通常，用于在这些先进技术节点处制造组件的特征包括高深宽比结构，且通常必须以绝缘材料填充高深宽比结构间的缝隙。缝隙填充应用中使用绝缘材料的实例包括浅槽隔离、金属间介电层、钝化层、图案化应用等等。由于器件几何形状缩小且热收支(thermal budgets)降低，由现有沉积工艺的限制所致的无孔隙填充高深宽比空间变得越来越困难。

FCVD膜可被用于高深宽比缝隙填充应用，因为FCVD膜呈现良好的共形性、阶梯覆盖与充分填充高深宽比(HAR)空间(HAR>10：1)的能力。然而，与热沉积的氧化物相比，沉积的FCVD膜通常呈现低密度。再者，高于约500℃(例如，高于约1000℃)的温度下的高温退火工艺时常被用于传统FCVD工艺中以改善膜密度。上述温度经常超出器件材料的热收支且可能不适合用于期望应用。此外，高温退火工艺会造成膜收缩并在膜中产生不期望的拉伸应力，这会造成器件缺陷。最后，当期望主要包含氧化物的介电膜时，传统FCVD工艺常常会有等待时间低效的问题。

因此，需要形成FCVD膜的改良工艺。

发明内容

在一个实施方式中，提供形成流动式CVD膜的方法。方法包括通过在约100℃或小于100℃的温度下且在约0.5托与约10托之间的压力下于处理腔室中反应含硅前驱物、含氮前驱物与含氧前驱物而形成介电膜于基板上。方法依序包括在离子注入工艺中通过暴露介电膜至一或多个离子类型来处理介电膜，并接着暴露介电膜至氧自由基(radical)以固化介电膜。可通过在小于约500℃的温度下暴露介电膜至水蒸汽来退火经固化的介电膜。

在另一个实施方式中，提供形成流动式CVD膜的方法。方法包括通过在约100℃或小于100℃的温度下且在约0.5托与约10托之间的压力下于处理腔室中反应含硅前驱物、含氮前驱物与含氧前驱物而形成介电膜于基板上。可将形成的介电膜暴露至氧自由基以固化介电膜，并接着在离子注入工艺中通过暴露介电膜至一或多个离子类型而处理介电膜。可通过在小于约500℃的温度下暴露介电膜至水蒸汽来退火经处理的介电膜。

在又另一实施方式中，提供形成流动式CVD膜的方法。方法包括通过在约100℃或小于100℃的温度下且在约0.5托与约10托之间的压力下于处理腔室中反应含硅前驱物、含氮前驱物与含氧前驱物而形成介电膜于基板上。可将形成的介电膜暴露至氧自由基以固化介电膜，并接着通过在小于约500℃的温度下暴露介电膜至水蒸汽来退火介电膜。可通过在离子注入工艺中将介电膜暴露至一或多个离子类型来处理经退火的介电膜。

附图说明

以上简要概述的本公开内容的上述详述特征能够被具体理解的方式、以及本公开内容的更特定描述，可以通过参照实施方式获得，实施方式中的一些实施方式绘示于附图中。然而，应注意，附图仅绘示本公开内容的示例性实施方式，因而不应视为对本公开内容的范围的限制，因为本公开内容可允许其他等同有效实施方式。

图1图解根据本文所述一个实施方式的形成FCVD膜方法的操作。

图2图解根据本文所述一个实施方式的形成FCVD膜方法的操作。