[發明專利]高壓退火及降低濕蝕刻速率

有效

• 申請號: 201780066416.5
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN109923660B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 柯蒂斯·S·萊斯基斯;基思·塔特森·王;史蒂文·維哈沃貝克
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/306
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;趙靜

描述通過在沉積過程中流動材料進入間隙來降低形成在圖案化基板上的介電膜的濕蝕刻速率的方法。以此方式沉積的膜可能最初呈現提高的濕蝕刻速率。通過暴露圖案化基板至氣相水蒸汽的高壓力來處理介電膜。處理可降低介電膜的濕蝕刻速率，特別是介電膜的間隙填充部分。掃描電子顯微鏡已經確認通過本文所述的工序降低或排除孔的數量與/或尺寸。也已經發現處理降低了例如由介電膜填充的間隙的底部處的蝕刻速率。

技術領域

本申請主張名稱為“高壓退火及降低濕蝕刻速率(HIGH-PRESSURE?ANNEALING?ANDREDUCING?WET?ETCH?RATES)”且在2016年11月1日申請的美國臨時專利申請第62/415,757號以及名稱為“高壓退火及降低濕蝕刻速率(HIGH-PRESSURE?ANNEALING?AND?REDUCINGWET?ETCH?RATES)”且在2016年11月23日申請的美國非臨時申請第15/360,016號的優先權。通過參照其全文的方式在此將62/415,757與15/360,016的公開內容并入而用于所有用途。

本文公開的實施方式涉及降低間隙-填充可流動膜的濕蝕刻速率。

背景技術

半導體電路元件的微型化已經達到在商業規模上制造特征尺寸約10nm的地步。隨著尺寸持續變小，如以避免電串擾的介電材料填充電路元件之間的間隙的工藝步驟出現新的挑戰。隨著元件之間的寬度持續縮小，元件之間的間隙通常變得較高與較窄，這使得間隙填充難以實現不使電介質材料卡住而產生孔洞或不牢縫隙。傳統化學氣相沉積(CVD)技術通常在已經完全填滿間隙之前經歷間隙的頂部處的材料過度生長。這可在間隙中產生孔洞或縫隙，其中沉積的介電材料已經過早地由過度生長所切斷；此問題有時稱為面包塊化(breadloafing)。

面包塊化問題的一個解決方案已經使用更容易流入間隙的液體前驅物作為電介質起始材料。執行此方案的商業上應用的當前技術被稱為旋涂式玻璃(SOG)。最近，已經發展給予可流動特征至由CVD沉積的介電材料的技術。這些技術可沉積可流動前驅物而以多孔材料填充高窄間隙，同時降低產生孔洞或不牢縫隙的發生率。雖然新的可流動CVD技術在以多孔材料(例如，低-k介電材料)填充高窄(即，高-深寬比)間隙中表現顯著突破，仍然有需求提高沉積之后的間隙填充材料的密度。

發明內容

描述通過在沉積過程中流動材料進入間隙來降低形成在圖案化基板上的多孔膜的濕蝕刻速率的方法。可通過可流動化學氣相沉積來沉積膜，在可流動化學氣相沉積中，來自氣相的前驅物在圖案化基板上反應或者由來自液相的前驅物沉積(諸如，旋涂式玻璃(SOG)或旋涂式電介質(SOD))。多孔膜可為進一步包含碳、氧與氮的至少一者的含硅與氫層。在沉積后不久，通過暴露圖案化基板至氣相水蒸汽的高壓力來處理多孔膜。在暴露圖案化基板至水蒸汽的高壓力之前，多孔膜可經固化或未經固化。處理可降低多孔膜的濕蝕刻速率，特別是溝槽與間隙(多孔膜的“間隙填充”部分)內部的多孔膜部分。掃描電子顯微鏡已經確認通過本文所述的工序降低或排除孔的數量或尺寸。也已經發現處理降低了例如由介電膜填充的間隙的底部處的蝕刻速率。

本文所述的實施方式包括處理圖案化基板上的間隙填充電介質的方法。方法包括在圖案化基板上的間隙中形成間隙填充電介質。間隙填充電介質包括孔但除此之外仍填充圖案化基板上的間隙。方法進一步包括放置圖案化基板進入基板處理腔室的基板處理區域中。方法進一步包括通過暴露間隙填充電介質至分壓大于14.7psi的氣相H₂O來致密化間隙填充電介質以形成致密化的間隙填充電介質。