[發(fā)明專利]用于硅間隙填充的循環(huán)保形沉積/退火/蝕刻

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880046268.5
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN110892505B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程睿;楊奕;A·B·瑪里克
• 申請（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/3065;H01L21/324;H01L21/768
• 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

提供了用于無接縫和空隙的間隙填充方法，諸如用非晶硅對高縱橫比的溝槽進行間隙填充。一種方法通常包括：在其上具有一個或多個特征的半導(dǎo)體器件上沉積非晶硅；將所述沉積的非晶硅退火以使所述一個或多個特征之間的所述沉積的非晶硅中的一個或多個接縫修復(fù)；以及蝕刻所述經(jīng)退火的非晶硅以去除所述一個或多個特征之間的所述經(jīng)退火的非晶硅中的一個或多個空隙。通常，將沉積、退火和蝕刻工藝重復(fù)任何合適的次數(shù)以實現(xiàn)非晶硅間隙填充，而在一個或多個特征之間沒有任何接縫或空隙。

背景技術(shù)

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容的實施方式總的來說涉及半導(dǎo)體制造工藝，并且更具體地涉及用于用非晶硅膜對半導(dǎo)體器件的高縱橫比溝槽進行間隙填充并且以形成無接縫或空隙的半導(dǎo)體器件的方法。

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的高縱橫比的窄溝槽。此類工藝的一個示例是淺溝槽隔離(STI)，其中膜需要具有高品質(zhì)并在整個溝槽中具有非常低的泄漏。隨著半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)尺寸的不斷減小和縱橫比的增大，后固化工藝變得越來越困難，并且導(dǎo)致在整個經(jīng)填充的溝槽中膜具有變化的成分。

常規(guī)上，已將非晶硅(a-Si)用于半導(dǎo)體制造工藝中，因為a-Si通常相對于諸如氧化硅(SiO)和非晶碳(aC)等的其他膜提供良好的蝕刻選擇性。然而，諸如等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)和保形沉積等的常規(guī)a-Si沉積方法不能用于對高縱橫比溝槽進行間隙填充，常規(guī)a-Si沉積方法的沉積速率通常朝向溝槽頂部較高并且朝向溝槽底部較低，并且由于沉積速率不均勻，在高縱橫比溝槽之間形成接縫。接縫在后固化工藝中進一步打開，并最終導(dǎo)致降低的產(chǎn)量，或者甚至半導(dǎo)體器件故障。接縫常規(guī)地通過熱退火來修復(fù)。然而，熱退火通常導(dǎo)致溝槽內(nèi)部沉積的ids的收縮。

因此，需要用于對半導(dǎo)體器件的高縱橫比溝槽進行間隙填充的方法，所述方法可提供無接縫和空隙的膜生長。

發(fā)明內(nèi)容

提供了用于無接縫和空隙的間隙填充的方法，諸如用非晶硅對高縱橫比的溝槽進行間隙填充。一種方法通常包括：在其上具有一個或多個特征的半導(dǎo)體器件上沉積非晶硅；將所述沉積的非晶硅退火以使所述一個或多個特征之間的所述沉積的非晶硅中的一個或多個接縫修復(fù)；以及蝕刻所述經(jīng)退火的非晶硅以去除所述一個或多個特征之間的所述經(jīng)退火的非晶硅中的一個或多個空隙。通常，將沉積、退火和蝕刻工藝重復(fù)任何合適的次數(shù)以實現(xiàn)非晶硅間隙填充，而在一個或多個特征之間沒有任何接縫或空隙。

在一個實施方式中，公開了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法。所述方法包括：將基板定位在工藝腔室中，所述基板具有形成在所述基板的表面中的一個或多個特征，所述一個或多個特征中的每一個具有側(cè)壁和底表面；在具有一個或多個特征的所述基板上沉積非晶硅膜；對所述非晶硅膜進行退火；以及蝕刻所述非晶硅膜的一部分。

在另一個實施方式中，公開了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法。所述方法包括：將基板定位在高壓腔室中，所述基板具有形成在所述基板的表面中的一個或多個高縱橫比溝槽，所述一個或多個高縱橫比溝槽中的每一個具有側(cè)壁和底表面；在所述一個或多個高縱橫比溝槽中沉積非晶硅膜；對所述非晶硅膜進行退火以使形成在所述一個或多個高縱橫比溝槽中的一個或多個接縫修復(fù)；以及蝕刻所述非晶硅膜到低于所述基板的頂表面的距離，所述距離等于所述基板的所述頂表面與所述一個或多個特征中的一個或多個空隙的最低處的底部之間的距離。

在又一實施方式中，公開了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法。所述方法包括將基板定位在第一腔室中，所述基板具有形成在所述基板的表面中的一個或多個特征，所述一個或多個特征中的每一個具有側(cè)壁和底表面；在所述第一腔室中在具有一個或多個特征的所述基板上沉積材料；在所述第一腔室中對所述材料進行退火以使所述材料中的一個或多個接縫修復(fù)；將具有一個或多個特征的所述基板轉(zhuǎn)移到第二腔室中；以及蝕刻所述經(jīng)退火的材料的一部分以去除所述經(jīng)退火的材料中的一個或多個空隙。

附圖說明