[发明专利]最小化TEOS氧化物膜沉积期间接缝效应的方法和装置

说明书

本发明涉及最小化TEOS氧化物膜沉积期间接缝效应的方法和装置。一种最小化在半导体衬底等离子体处理装置中的半导体衬底上进行的沟槽填充工艺期间沉积的TEOS氧化物膜的接缝效应的方法，该方法包括将半导体衬底支撑在半导体衬底等离子体处理装置的真空室中的基座上。使包括TEOS、氧化剂和氩气的工艺气体流动通过喷头组件的面板进入真空室的处理区域中。RF能量将所述工艺气体激励成等离子体，其中TEOS氧化物膜被沉积在半导体衬底上以便填充其至少一个沟槽。所述氩气以足以增大所述等离子体的电子密度的量供给，使得朝向半导体衬底的中央的TEOS氧化物膜的沉积速度增大，以及在至少一个沟槽中所沉积的TEOS氧化物膜的接缝效应减小。

本申请是申请号为201610127551.3、申请日为2016年3月7日、发明名称为“最小化TEOS氧化物膜沉积期间接缝效应的方法和装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明所公开的实施方式涉及用于在半导体衬底处理过程中在半导体衬底上沉积电介质膜的方法和装置，并且更具体地涉及最小化在TEOS氧化物膜沉积期间接缝效应的方法和装置。

背景技术

TEOS(三-乙氧基-有机-硅酸盐)是一种含硅化合物，其在室温下为液体。例如，代替硅烷，TEOS在许多应用中被使用以在衬底上沉积电介质膜。因为由TEOS化学气相沉积工艺沉积的二氧化硅(或“TEOS氧化物”)膜具有良好的共形性，所以TEOS被用于其中需要共形性的应用中。TEOS氧化物通常由等离子体增强沉积化学气相沉积(PECVD)工艺进行沉积。

基于TEOS的PECVD工艺通常涉及将衬底暴露于包括TEOS和如氧或臭氧之类的氧化剂的工艺气体。在半导体衬底处理的沟槽填充工艺过程中TEOS氧化物沉积可能导致不均匀沉积和台阶覆盖的形成，从而由于沉积在沟槽的侧壁上的沉积材料的悬垂可导致在所沉积的膜中形成空隙和/或接缝(即接缝效应)。因此，人们期望具有用于沉积TEOS氧化物膜的高沉积速率、高纯度的工艺，其中如接缝效应之类缺陷被最小化。

发明内容

本发明公开的是一种最小化在半导体衬底等离子体处理装置中的半导体衬底上进行沟槽填充工艺期间沉积的TEOS氧化膜的接缝效应的方法。该方法包括将半导体衬底支撑在半导体衬底等离子体处理装置的真空室中的基座上，其中所述半导体衬底包括在其上表面的至少一个沟槽。使包括TEOS、氧化剂和氩气的工艺气体流动通过半导体衬底等离子体处理装置的喷头组件的面板到达真空室的在半导体衬底的上表面的上方的处理区域内。利用至少一个RF产生器将RF能量供给到真空室的处理区域，以将工艺气体激发成等离子体，其中TEOS氧化物膜被沉积在半导体衬底的上表面上，以便填充所述至少一个沟槽，其中所述氩气以足以增大等离子体的电子密度的量被供给，使得朝向半导体衬底的中央的TEOS氧化物膜的沉积速率增大，而在所述至少一个沟槽中沉积的TEOS氧化物膜的接缝效应减小。

本发明还公开了半导体衬底等离子体处理装置的喷头组件。该喷头组件包括：面板，所述面板包括下壁和从下壁的外周向上延伸的环形外壁；和背板，其中所述背板的外周焊接在背板的向上延伸的环形壁上，使得在面板的下壁和背板之间形成腔。面板的下壁包括延伸通过其中的至少6000个气体喷射孔，其中至少6000个气体喷射孔在空间上布置在面板的下壁中，使得工艺气体输送到所述腔并通过所述至少6000个气体喷射孔喷射，从而最小化在TEOS氧化物沟槽填充操作期间在半导体衬底的至少一个沟槽中沉积的TEOS氧化物膜的接缝效应。

附图说明

图1示出了可操作以执行如本发明所公开的沉积TEOS氧化物膜的方法的半导体衬底处理装置的示意图。

图2A示出了现有技术的在半导体衬底的DRAM单元特征上执行的TEOS氧化物沉积工艺的结果。

图2B示出了根据本发明所公开的一种实施方式执行的半导体衬底的DRAM单元特征上的TEOS氧化物沉积工艺的结果。

图3A示出了作为现有技术的在半导体衬底的DRAM单元特征上的TEOS氧化物沉积工艺的结果的形成的接缝的角度。