[發(fā)明專利]用于用非晶硅膜對高深寬比溝槽進(jìn)行間隙填充的兩步工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880018782.8
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN110431661B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·曼納;江施施;程睿;A·B·瑪里克
• 申請（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;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;張鑫

提供了用于用非晶硅膜對半導(dǎo)體器件特征(諸如高深寬比溝槽)進(jìn)行間隙填充的方法。首先，將基板定位在處理腔室中，所述基板具有形成在所述基板的第一表面中的特征。然后執(zhí)行保形沉積工藝，以在所述特征的側(cè)壁和所述基板的處于所述特征之間的暴露的第一表面上沉積保形硅襯墊層。然后執(zhí)行可流動(dòng)沉積工藝以在所述保形硅襯墊層之上沉積可流動(dòng)硅層。然后執(zhí)行固化工藝以增大所述可流動(dòng)硅層的硅密度。本文所述的方法一般通過所述保形硅沉積和所述可流動(dòng)硅沉積兩步工藝來改進(jìn)整體蝕刻選擇性，以用高品質(zhì)非晶硅膜來實(shí)現(xiàn)特征之間的無縫間隙填充。

背景技術(shù)

技術(shù)領(lǐng)域

本公開的示例總體涉及半導(dǎo)體制造工藝，更具體地，涉及用非晶硅膜對半導(dǎo)體器件的高深寬比溝槽進(jìn)行間隙填充的方法，以及由此形成的器件。

相關(guān)技術(shù)的描述

對于許多半導(dǎo)體器件制造工藝，需要填充具有大于例如10∶1的高深寬比的窄溝槽，而沒有空隙。這種工藝的一個(gè)示例是淺溝槽隔離(STI)，其中膜需要具有高品質(zhì)并在整個(gè)溝槽中具有很少的泄漏。隨著半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的尺寸持續(xù)減小而深寬比持續(xù)增大，后固化工藝變得越來越困難并產(chǎn)生在整個(gè)被填充的溝槽中的具有不同組成的膜。

常規(guī)地，已經(jīng)將非晶硅(a-Si)用在半導(dǎo)體制造工藝中，因?yàn)閍-Si一般相對于其它膜(諸如氧化硅(SiO)和非晶碳(a-C))提供了良好的蝕刻選擇性。然而，常規(guī)的a-Si沉積方法(諸如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)和保形沉積)不能用于對高深寬比溝槽進(jìn)行間隙填充，因?yàn)楦呱顚挶葴喜壑行纬闪丝p隙。縫隙包括側(cè)壁之間的溝槽中形成的間隙，其在后固化工藝期間進(jìn)一步打開并最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低或甚至半導(dǎo)體器件失效。此外，a-Si的PECVD一般也導(dǎo)致在溝槽的底部處的空隙，這也可導(dǎo)致器件性能降低或甚至失效。

因此，需要可以提供無縫膜生長的用于對半導(dǎo)體器件的高深寬比溝槽進(jìn)行間隙填充的方法。

發(fā)明內(nèi)容

提供了用于用非晶硅膜對半導(dǎo)體器件特征(諸如高深寬比溝槽)進(jìn)行間隙填充的方法。首先，將基板定位在處理腔室中，所述基板具有形成在所述基板的第一表面中的特征。然后執(zhí)行保形沉積工藝，以在所述特征的側(cè)壁和所述基板的處于所述特征之間的暴露的第一表面上沉積保形硅襯墊層。然后執(zhí)行可流動(dòng)沉積工藝以在所述保形硅襯墊層之上沉積可流動(dòng)硅層。然后執(zhí)行固化工藝以增大所述可流動(dòng)硅層的硅密度。本文所述的方法一般通過所述保形硅沉積和所述可流動(dòng)硅沉積兩步工藝來改進(jìn)整體蝕刻選擇性，以用高品質(zhì)非晶硅膜來實(shí)現(xiàn)在特征之間的無縫間隙填充。

在一個(gè)示例中，公開了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法。所述方法包括：提供基板，所述基板具有形成在所述基板的表面中的至少一個(gè)特征，所述至少一個(gè)特征具有側(cè)壁和底表面；在所述基板表面、所述至少一個(gè)特征的所述側(cè)壁和所述底表面之上保形地沉積硅襯墊層；用可流動(dòng)硅膜來填充所述至少一個(gè)特征；以及將所述硅襯墊層和所述可流動(dòng)硅膜固化以使所述硅襯墊層和所述可流動(dòng)硅膜凝固并且形成基本上無縫的間隙填充物。

在另一個(gè)示例中，公開了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法。所述方法包括：提供基板，所述基板具有形成在所述基板的表面中的至少一個(gè)特征，所述至少一個(gè)特征具有側(cè)壁和底表面；在所述基板表面以及所述至少一個(gè)特征的所述側(cè)壁和所述底表面之上保形地沉積硅襯墊層，所述硅襯墊層具有小于約5％的氫濃度；用可流動(dòng)硅膜來填充所述至少一個(gè)特征，所述可流動(dòng)硅膜具有大于約30％的氫濃度；以及將所述硅襯墊層和所述可流動(dòng)硅膜固化以使所述硅襯墊層和所述可流動(dòng)硅膜凝固并且形成基本上無縫的間隙填充物，所述基本上無縫的間隙填充物具有在約10％與15％之間的氫濃度。

在又一個(gè)示例中，公開了一種半導(dǎo)體器件。所述半導(dǎo)體器件包括：基板，所述基板具有形成在所述基板的表面中的至少一個(gè)特征，所述至少一個(gè)特征具有側(cè)壁和底表面；保形硅襯墊層，所述保形硅襯墊層設(shè)置在所述基板表面以及所述至少一個(gè)特征的所述側(cè)壁和所述底表面之上，所述硅襯墊層具有小于約5％的氫濃度；以及可流動(dòng)硅膜，所述可流動(dòng)硅膜設(shè)置在所述保形硅襯墊層之上，所述可流動(dòng)硅膜具有大于約30％的氫濃度。

附圖說明