[发明专利]用于用非晶硅膜对高深宽比沟槽进行间隙填充的两步工艺

说明书

提供了用于用非晶硅膜对半导体器件特征(诸如高深宽比沟槽)进行间隙填充的方法。首先，将基板定位在处理腔室中，所述基板具有形成在所述基板的第一表面中的特征。然后执行保形沉积工艺，以在所述特征的侧壁和所述基板的处于所述特征之间的暴露的第一表面上沉积保形硅衬垫层。然后执行可流动沉积工艺以在所述保形硅衬垫层之上沉积可流动硅层。然后执行固化工艺以增大所述可流动硅层的硅密度。本文所述的方法一般通过所述保形硅沉积和所述可流动硅沉积两步工艺来改进整体蚀刻选择性，以用高品质非晶硅膜来实现特征之间的无缝间隙填充。

背景技术

技术领域

本公开的示例总体涉及半导体制造工艺，更具体地，涉及用非晶硅膜对半导体器件的高深宽比沟槽进行间隙填充的方法，以及由此形成的器件。

相关技术的描述

对于许多半导体器件制造工艺，需要填充具有大于例如10∶1的高深宽比的窄沟槽，而没有空隙。这种工艺的一个示例是浅沟槽隔离(STI)，其中膜需要具有高品质并在整个沟槽中具有很少的泄漏。随着半导体器件结构的尺寸持续减小而深宽比持续增大，后固化工艺变得越来越困难并产生在整个被填充的沟槽中的具有不同组成的膜。

常规地，已经将非晶硅(a-Si)用在半导体制造工艺中，因为a-Si一般相对于其它膜(诸如氧化硅(SiO)和非晶碳(a-C))提供了良好的蚀刻选择性。然而，常规的a-Si沉积方法(诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和保形沉积)不能用于对高深宽比沟槽进行间隙填充，因为高深宽比沟槽中形成了缝隙。缝隙包括侧壁之间的沟槽中形成的间隙，其在后固化工艺期间进一步打开并最终导致产量降低或甚至半导体器件失效。此外，a-Si的PECVD一般也导致在沟槽的底部处的空隙，这也可导致器件性能降低或甚至失效。

因此，需要可以提供无缝膜生长的用于对半导体器件的高深宽比沟槽进行间隙填充的方法。

发明内容

提供了用于用非晶硅膜对半导体器件特征(诸如高深宽比沟槽)进行间隙填充的方法。首先，将基板定位在处理腔室中，所述基板具有形成在所述基板的第一表面中的特征。然后执行保形沉积工艺，以在所述特征的侧壁和所述基板的处于所述特征之间的暴露的第一表面上沉积保形硅衬垫层。然后执行可流动沉积工艺以在所述保形硅衬垫层之上沉积可流动硅层。然后执行固化工艺以增大所述可流动硅层的硅密度。本文所述的方法一般通过所述保形硅沉积和所述可流动硅沉积两步工艺来改进整体蚀刻选择性，以用高品质非晶硅膜来实现在特征之间的无缝间隙填充。

在一个示例中，公开了一种用于制造半导体器件的方法。所述方法包括：提供基板，所述基板具有形成在所述基板的表面中的至少一个特征，所述至少一个特征具有侧壁和底表面；在所述基板表面、所述至少一个特征的所述侧壁和所述底表面之上保形地沉积硅衬垫层；用可流动硅膜来填充所述至少一个特征；以及将所述硅衬垫层和所述可流动硅膜固化以使所述硅衬垫层和所述可流动硅膜凝固并且形成基本上无缝的间隙填充物。

在另一个示例中，公开了一种用于制造半导体器件的方法。所述方法包括：提供基板，所述基板具有形成在所述基板的表面中的至少一个特征，所述至少一个特征具有侧壁和底表面；在所述基板表面以及所述至少一个特征的所述侧壁和所述底表面之上保形地沉积硅衬垫层，所述硅衬垫层具有小于约5％的氢浓度；用可流动硅膜来填充所述至少一个特征，所述可流动硅膜具有大于约30％的氢浓度；以及将所述硅衬垫层和所述可流动硅膜固化以使所述硅衬垫层和所述可流动硅膜凝固并且形成基本上无缝的间隙填充物，所述基本上无缝的间隙填充物具有在约10％与15％之间的氢浓度。

在又一个示例中，公开了一种半导体器件。所述半导体器件包括：基板，所述基板具有形成在所述基板的表面中的至少一个特征，所述至少一个特征具有侧壁和底表面；保形硅衬垫层，所述保形硅衬垫层设置在所述基板表面以及所述至少一个特征的所述侧壁和所述底表面之上，所述硅衬垫层具有小于约5％的氢浓度；以及可流动硅膜，所述可流动硅膜设置在所述保形硅衬垫层之上，所述可流动硅膜具有大于约30％的氢浓度。

附图说明