[发明专利]用于硅间隙填充的循环保形沉积/退火/蚀刻

说明书

提供了用于无接缝和空隙的间隙填充方法，诸如用非晶硅对高纵横比的沟槽进行间隙填充。一种方法通常包括：在其上具有一个或多个特征的半导体器件上沉积非晶硅；将所述沉积的非晶硅退火以使所述一个或多个特征之间的所述沉积的非晶硅中的一个或多个接缝修复；以及蚀刻所述经退火的非晶硅以去除所述一个或多个特征之间的所述经退火的非晶硅中的一个或多个空隙。通常，将沉积、退火和蚀刻工艺重复任何合适的次数以实现非晶硅间隙填充，而在一个或多个特征之间没有任何接缝或空隙。

背景技术

技术领域

本公开内容的实施方式总的来说涉及半导体制造工艺，并且更具体地涉及用于用非晶硅膜对半导体器件的高纵横比沟槽进行间隙填充并且以形成无接缝或空隙的半导体器件的方法。

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的高纵横比的窄沟槽。此类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非常低的泄漏。随着半导体器件结构尺寸的不断减小和纵横比的增大，后固化工艺变得越来越困难，并且导致在整个经填充的沟槽中膜具有变化的成分。

常规上，已将非晶硅(a-Si)用于半导体制造工艺中，因为a-Si通常相对于诸如氧化硅(SiO)和非晶碳(aC)等的其他膜提供良好的蚀刻选择性。然而，诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和保形沉积等的常规a-Si沉积方法不能用于对高纵横比沟槽进行间隙填充，常规a-Si沉积方法的沉积速率通常朝向沟槽顶部较高并且朝向沟槽底部较低，并且由于沉积速率不均匀，在高纵横比沟槽之间形成接缝。接缝在后固化工艺中进一步打开，并最终导致降低的产量，或者甚至半导体器件故障。接缝常规地通过热退火来修复。然而，热退火通常导致沟槽内部沉积的ids的收缩。

因此，需要用于对半导体器件的高纵横比沟槽进行间隙填充的方法，所述方法可提供无接缝和空隙的膜生长。

发明内容

提供了用于无接缝和空隙的间隙填充的方法，诸如用非晶硅对高纵横比的沟槽进行间隙填充。一种方法通常包括：在其上具有一个或多个特征的半导体器件上沉积非晶硅；将所述沉积的非晶硅退火以使所述一个或多个特征之间的所述沉积的非晶硅中的一个或多个接缝修复；以及蚀刻所述经退火的非晶硅以去除所述一个或多个特征之间的所述经退火的非晶硅中的一个或多个空隙。通常，将沉积、退火和蚀刻工艺重复任何合适的次数以实现非晶硅间隙填充，而在一个或多个特征之间没有任何接缝或空隙。

在一个实施方式中，公开了一种用于制造半导体器件的方法。所述方法包括：将基板定位在工艺腔室中，所述基板具有形成在所述基板的表面中的一个或多个特征，所述一个或多个特征中的每一个具有侧壁和底表面；在具有一个或多个特征的所述基板上沉积非晶硅膜；对所述非晶硅膜进行退火；以及蚀刻所述非晶硅膜的一部分。

在另一个实施方式中，公开了一种用于制造半导体器件的方法。所述方法包括：将基板定位在高压腔室中，所述基板具有形成在所述基板的表面中的一个或多个高纵横比沟槽，所述一个或多个高纵横比沟槽中的每一个具有侧壁和底表面；在所述一个或多个高纵横比沟槽中沉积非晶硅膜；对所述非晶硅膜进行退火以使形成在所述一个或多个高纵横比沟槽中的一个或多个接缝修复；以及蚀刻所述非晶硅膜到低于所述基板的顶表面的距离，所述距离等于所述基板的所述顶表面与所述一个或多个特征中的一个或多个空隙的最低处的底部之间的距离。

在又一实施方式中，公开了一种用于制造半导体器件的方法。所述方法包括将基板定位在第一腔室中，所述基板具有形成在所述基板的表面中的一个或多个特征，所述一个或多个特征中的每一个具有侧壁和底表面；在所述第一腔室中在具有一个或多个特征的所述基板上沉积材料；在所述第一腔室中对所述材料进行退火以使所述材料中的一个或多个接缝修复；将具有一个或多个特征的所述基板转移到第二腔室中；以及蚀刻所述经退火的材料的一部分以去除所述经退火的材料中的一个或多个空隙。

附图说明