[发明专利]碳间隙填充膜

说明书

描述了用于在半导体基板上形成可流动碳层的方法。如本文中所述地向含碳前驱物施加局部激发(例如PECVD中的等离子体)以在基板上形成可流动碳膜。也已发现了远程激发方法，该远程激发方法通过以下步骤来产生可流动碳膜：激发稳定前驱物以产生自由基前驱物，该自由基前驱物接着在基板处理区域中与未激发的含碳前驱物结合。可选的后沉积等离子体暴露也可以在沉积之后固化或凝固可流动膜。也描述了用于使用本文中所述的可流动膜来形成气隙的方法。

技术领域

本公开内容大致是关于沉积薄膜的方法。详细而言，本公开内容是关于用可流动碳膜来填充狭窄沟槽及可选地固化可流动膜的工艺。

背景技术

半导体电路元件的微型化已经到达以商业规模制造45nm、32nm、28nm、及甚至20nm的特征尺寸的程度。随着尺度继续变得越来越小，对于像是用各种材料填充电路元件之间的间隙的工艺步骤而言出现了新的挑战。随着元件之间的宽度继续缩小，这些元件之间的间隙通常变得越来越高且越来越狭窄，从而使得更难在不卡住间隙填充材料而产生空隙和弱接缝的情况下填充间隙。常规的化学气相沉积(CVD)技术通常在完全填充间隙之前在间隙的顶部处经历材料的过度生长。这可能在间隙中产生空隙或接缝，在该空隙或接缝处，沉积材料已经由于过度生长过早地切断(有时候称为面包切片(breadloafing)的问题)。

面包切片问题的一种解决方案是使用在无等离子体基板处理区域中结合的间隙填充前驱物及等离子体激发的前驱物来形成新生可流动的膜。初沉积的可流动性允许膜使用此种化学气相沉积技术填充间隙，而没有接缝或空隙。已经发现此类化学气相沉积产生了比旋转涂布玻璃(SOG)或旋转涂布电介质(SOD)工艺更好的间隙填充性质。尽管由CVD所沉积的可流动膜的沉积具有较少的面包切片问题，但此类技术对于一些类别的材料而言仍然是不可用的。

尽管可流动CVD技术代表了用其他的间隙填充材料填充高的、狭窄的(即高深宽比的)间隙方面的重大突破，但仍然需要可以用高纯度的碳基材料无接缝地填充此类间隙的技术。先前的碳基间隙填充膜含有大量的氧及硅。这些元素显著地变更了碳基间隙填充膜的性质。

因此，需要用于沉积没有氧或硅的碳间隙填充膜的前驱物及方法。

发明内容

此公开内容的一或更多个实施例涉及可流动碳膜沉积方法。该方法包括以下步骤：将基板提供到处理腔室的基板处理区域。形成包括含碳前驱物的反应等离子体。含碳前驱物实质上不包括氧。反应等离子体实质上不包括氧。将基板暴露于反应等离子体，以在基板上沉积可流动碳膜。可流动碳膜实质上不包括硅，也不包括氧。

此公开内容的额外实施例涉及可流动碳膜沉积方法。该方法包括以下步骤：将基板提供到处理腔室的基板处理区域。基板具有基板表面，基板表面上具有至少一个特征。至少一个特征从基板表面向底面延伸达一定深度。至少一个特征在基板表面处具有由第一侧壁及第二侧壁所限定的开口宽度。至少一个特征具有深度与开口宽度的比率，该比率大于或等于约10:1。在基板处理区域内形成第一等离子体。第一等离子体包括含碳前驱物及第一等离子体气体。含碳前驱物实质上不包括氧，且第一等离子体实质上不包括氧。将基板暴露于第一等离子体以在至少一个特征中沉积可流动碳膜。沉积在至少一个特征中的可流动碳膜实质上没有接缝，且可流动碳膜实质上不包括硅，也不包括氧。将可流动碳膜暴露于第二等离子体以固化可流动碳膜。第二等离子体通过激发第二等离子体气体来产生。在不中断真空的情况下在单个腔室中执行该方法。在整个方法中将基板维持在大约相同的温度下。