[發(fā)明專利]通過沉積調(diào)整來解決FCVD的線條彎曲

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580070028.5
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN107406983B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁璟梅;K·V·塔達(dá)尼;J·S·卡契安;N·拉賈戈帕蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類號: C23C16/505
• 分類號: C23C16/505;C23C16/455;C23C16/452;C23C16/40;B81B3/00;H01L21/02
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖

減少具支柱的基板的線條彎曲與表面粗糙度的方法包括通過用自由基處理含支柱的基板來形成處理表面。自由基可以是硅基的、氮基的或氧基的。該方法可包括通過使有機(jī)硅前體和氧前體反應(yīng)來在處理表面上面形成介電膜。該方法可包括在約150℃或以下的溫度下，固化介電膜。減少具支柱的基板的線條彎曲與表面粗糙度的方法包括通過使有機(jī)硅前體、氧前體和自由基前體反應(yīng)來在含支柱的基板上面形成介電膜。該方法可包括在約150℃或以下的溫度下，固化介電膜。自由基前體可選自由氮基自由基前體、氧基自由基前體和硅基自由基前體所組成的群組。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開的實施例大體涉及表面處理及形成介電膜。

背景技術(shù)

隨著器件節(jié)點微縮，窄又高深寬比支柱變得機(jī)械易碎，及易因沉積期間的應(yīng)力或力不平衡而彎曲。例如，高深寬比氧化硅支柱易受此彎曲。細(xì)長支柱周圍的應(yīng)力或力不平衡可能由毛細(xì)力與可流動化學(xué)氣相沉積(FCVD)彎月面輪廓、FCVD沉積與基板間的黏滯力(例如由懸鍵間的分子間作用力引起)和/或因表面粗糙度導(dǎo)致的局部應(yīng)力引起。

圖1是示出部分半導(dǎo)體器件100的截面示意圖，其中在半導(dǎo)體器件100內(nèi)的兩個支柱間發(fā)生線條彎曲。如圖1所示，高深寬比器件結(jié)構(gòu)形成于基板表面上。處理期間，器件支柱102應(yīng)保持朝垂直取向，而壁106不應(yīng)橫穿開口104及接觸支柱102的相鄰壁106。支柱102的壁106受到毛細(xì)力，致使相鄰支柱102的壁106朝彼此彎曲而相互接觸。線條彎曲因相鄰支柱102的壁106接觸所致，最終將造成開口104封閉。黏滯例如至少發(fā)生在相鄰支柱間的交互作用點108。一般線條彎曲(特別是線條黏滯)不是所期望的，因為此例如會妨礙在后續(xù)基板處理步驟(例如進(jìn)一步的沉積步驟)期間進(jìn)入開口104。

毛細(xì)力還會造成這些結(jié)構(gòu)中的材料彎曲而產(chǎn)生不期望的黏滯，以致可損壞半導(dǎo)體基板。上述缺點在發(fā)生在基板上的沉積工藝期間，對具高深寬比半導(dǎo)體支柱的基板特別明顯。線條彎曲因毛細(xì)壓力遍及陷入溝槽或通孔的液體上面的氣液界面而使側(cè)壁朝彼此彎曲所致，側(cè)壁形成高深寬比溝槽或通孔。支柱的高深寬比和支柱本身的彈性常數(shù)亦會造成此類線條彎曲。由于毛細(xì)壓力(有時亦稱作毛細(xì)力)，具窄線寬與高深寬比的特征結(jié)構(gòu)易受氣液與液壁界面間的表面張力的差異影響。

沉積期間，較黏性的可流動膜不均勻分布至各支柱間開口104內(nèi)還因各支柱間的沉積膜缺乏流動性而導(dǎo)致進(jìn)一步線條彎曲。沉積的不均勻分布還可引起沉積于各支柱間的膜的初始表面粗糙度。沉積于具原生氧化物的支柱間的膜的表面的不均一反應(yīng)亦會造成線條彎曲。由于器件尺度化進(jìn)展迅速，半導(dǎo)體處理在防止線條彎曲方面正面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

因此，此領(lǐng)域需要減少或消除了因沉積粗糙度引起的線條彎曲和局部應(yīng)力的FCVD工藝。

發(fā)明內(nèi)容

在300毫米(mm)基板的一個實施例中，減少具支柱的基板的線條彎曲和表面粗糙度的方法包括通過在約50℃與約800℃之間的溫度、約10毫托與約20托之間的壓力下用自由基處理含支柱的基板來形成處理表面。自由基可以是硅基(silicon-based)的、氮基(nitrogen-based)的或氧基(oxygen-based)的，且自由基可按約0.1sccm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘)與約10000sccm之間的流率引入處理區(qū)。該方法可包括通過在約100℃或以下的溫度、約0.5托與約10托之間的壓力下使有機(jī)硅前體和氧前體反應(yīng)來在處理表面上面形成介電膜。有機(jī)硅前體可按約10sccm與約1800sccm之間的流率引入處理區(qū)，且氧前體可按約10mgm(毫克每分鐘)與約1500mgm之間的流率引入處理區(qū)。該方法可包括在約150℃或以下的溫度下，固化介電膜。