[发明专利]双频硅烷基二氧化硅沉积以最小化膜的不稳定性

说明书

一种用于使用双频工艺执行等离子体增强化学气相沉积(PECVD)以在衬底上沉积基于硅烷的氧化物膜的方法包括：将所述衬底布置在被配置为执行PECVD的处理室中的衬底支撑件上；并且将PECVD处理气体供应到处理室中。所述处理气体包括包含硅的第一处理气体和包含氧化剂的第二处理气体。所述方法还包括在将所述PECVD处理气体供应到所述处理室中的同时，在所述处理室中产生双频等离子体，以通过以下方式在所述衬底上沉积基于硅烷的氧化物膜：向所述处理室供应第一射频(RF)电压，以及向所述处理室供应第二RF电压。以第一频率供应所述第一RF电压，并且以不同于所述第一频率的第二频率供应所述第二RF电压。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年9月26日申请的美国专利申请No.16/142,370的优先权。上述引用的申请其全部公开内容都通过引用合并于此。

技术领域

本公开内容涉及在半导体衬底处理中沉积硅烷基氧化物膜。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

衬底处理系统用于在衬底(例如半导体晶片)上执行诸如膜的沉积和蚀刻之类的处理。例如，可以使用化学气相沉积(CVD)、等离子体增强CVD(PECVD)、原子层沉积(ALD)和/或其他沉积工艺来执行沉积以沉积导电膜、介电膜或其他类型的膜。在沉积期间，将衬底布置在衬底支撑件上，并且可以在一个或多个处理步骤期间将一种或多种前体气体供应至处理室。在PECVD工艺中，等离子体用于在沉积过程中激活处理室内的化学反应。

发明内容

一种用于使用双频工艺执行等离子体增强化学气相沉积(PECVD)以在衬底上沉积基于硅烷的氧化物膜的方法包括：将所述衬底布置在被配置为执行PECVD的处理室中的衬底支撑件上；并且将PECVD处理气体供应到处理室中。所述处理气体包括包含硅的第一处理气体和包含氧化剂的第二处理气体。所述方法还包括在将所述PECVD处理气体供应到所述处理室中的同时，在所述处理室中产生双频等离子体，以通过以下方式在所述衬底上沉积基于硅烷的氧化物膜：向所述处理室供应第一射频(RF)电压，以及向所述处理室供应第二RF电压。以第一频率供应所述第一RF电压，并且以不同于所述第一频率的第二频率供应所述第二RF电压。

在其他特征中，所述第一处理气体包括硅烷(SiH₄)。所述第二处理气体包括一氧化二氮(N₂O)。所述第一处理气体以0.1至1.5sccm/cm²的流率供应。所述第二处理气体以0.1至20sccm/cm²的流率供应。所述处理气体还包括惰性气体。所述惰性气体包括氦气和氩气中的至少一种。

在其他特征中，所述处理气体还包括氮气(N₂)。所述第一频率大于所述第二频率。所述第一频率介于12MHz至15MHz之间，并且所述第二频率在350KHz至450KHz之间。所述第一RF电压和所述第二RF电压是同时供应的。所述第一RF电压和所述第二RF电压以交替的时间段被供应。所述第一RF电压和所述第二RF电压是脉冲式的。

一种被配置为使用双频工艺执行等离子体增强化学气相沉积(PECVD)以在衬底上沉积基于硅烷的氧化物膜的系统包括：气体输送系统，其被配置为在将衬底布置在处理室内的衬底支撑件上的同时，将PECVD处理气体供应到处理室中。所述处理气体包括包含硅的第一处理气体和包含氧化剂的第二处理气体。所述系统还包括控制器，其被配置为控制射频(RF)产生系统，以在将所述PECVD处理气体供应到处理室内时，在所述处理室内产生双频等离子体，以通过以下方式在所述衬底上沉积所述基于硅烷的氧化物膜：向所述处理室供应第一射频(RF)电压，以及向所述处理室供应第二RF电压。以所述第一频率供应第一RF电压，并且以不同于所述第一频率的第二频率供应所述第二RF电压。