[發(fā)明專利]利用H2等離子體的可流動膜固化

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980035901.5
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN112219261A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江施施;P·曼納;A·B·瑪里克;S·C·賽斯;S·D·內(nèi)馬尼
• 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;H01L21/324;H01J37/32;H05H1/46
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 汪駿飛;侯穎媖

本文的實施例提供對使用可流動化學(xué)氣相沉積(flowable chemical vapor deposition；FCVD)工藝沉積的非晶硅層進行等離子體處理的方法。在一個實施例中，處理基板的方法包括通過以下步驟等離子體處理非晶硅層：使實質(zhì)上無硅的氫處理氣體流入處理腔室的處理容積中，所述處理容積中具有設(shè)置在基板支撐件上的基板；形成實質(zhì)上無硅的氫處理氣體的處理等離子體；和將基板的表面上沉積有非晶硅層的基板暴露于處理等離子體。在此，使用FCVD工藝沉積非晶硅層。FCVD工藝包括：將基板定位在基板支撐件上；使處理氣體流入處理容積中；形成處理氣體的沉積等離子體；將基板的表面暴露于沉積等離子體；和在基板的表面上沉積非晶硅層。

技術(shù)領(lǐng)域

本文描述的實施例大體上涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，并且更具體地，涉及對使用可流動化學(xué)氣相沉積(FCVD)工藝沉積的非晶硅層進行原位等離子體處理的方法。

背景技術(shù)

本文描述的實施例大體上涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，并且更具體地，涉及對使用可流動化學(xué)氣相沉積(FCVD)工藝沉積的非晶硅層進行原位等離子體處理的方法。

非晶硅(Amorphous silicon；a-Si)被廣泛用于半導(dǎo)體器件制造中，包括作為犧牲材料，例如作為虛設(shè)柵極材料，或者作為溝槽填充材料，例如作為溝槽電容器材料。常規(guī)沉積的非晶硅通常是保形的，這意味著它通常在基板表面上或其中形成的開口表面上的特征上方具有均勻的沉積厚度。常規(guī)沉積的非晶硅的保形性質(zhì)可導(dǎo)致在其所形成的特征中不希望地形成接縫或空隙。例如，接縫可形成在開口的超過一個垂直表面上沉積的非晶硅層在開口的中心相遇的位置，諸如在虛設(shè)柵極的形成期間。這些不希望的接縫可在后續(xù)基板處理期間裂開，并導(dǎo)致非晶硅特征的結(jié)構(gòu)失效。在另一示例中，當(dāng)常規(guī)沉積的保形非晶硅在非晶硅材料完全填充溝槽之前將其中的開口夾住時，可在高深寬比溝槽中形成空隙。類似于接縫，空隙可在后續(xù)基板處理期間暴露，并且或者可對器件性能或器件功能性產(chǎn)生負(fù)面影響。

在需要無縫和無空隙特征的應(yīng)用中，F(xiàn)CVD非晶硅沉積工藝比常規(guī)非晶硅沉積工藝更具優(yōu)勢。不幸的是，使用FCVD工藝沉積的非晶硅，在下文中稱為可流動非晶硅，比常規(guī)沉積的非晶硅具有不希望的較低致密性和在物理上更柔軟，并且因此需要對密度的進一步處理(例如，固化)和增加膜的硬度。由于沉積與固化之間不同的處理溫度要求以及晶片轉(zhuǎn)移和溫度穩(wěn)定化要求，諸如UV固化的常規(guī)固化方法除了用于沉積FCVD非晶硅層的FCVD處理腔室之外還需要一個或多個處理腔室，并且因此是耗時和設(shè)備密集的。此外，UV固化可導(dǎo)致可流動非晶硅膜的實質(zhì)收縮，諸如以體積計高達所沉積體積的70％的收縮，這在間隙填充應(yīng)用中是特別不希望的，在間隙填充應(yīng)用中非晶硅填充材料的收縮將導(dǎo)致所形成的特征中的不希望的空隙。

因此，本領(lǐng)域需要改良的對使用FCVD工藝沉積的非晶硅層進行固化的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本文描述的實施例大體上涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，并且更具體地，涉及對使用可流動化學(xué)氣相沉積(FCVD)工藝沉積的非晶硅(a-Si)層(在下文中稱為可流動非晶硅層)進行等離子體處理的方法。

在一個實施例中，一種處理基板的方法，包括：等離子體處理非晶硅層。等離子體處理非晶硅層包括：使實質(zhì)上無硅的氫處理氣體流入處理腔室的處理容積中，所述處理容積中具有設(shè)置在基板支撐件上的基板；形成實質(zhì)上無硅的氫處理氣體的處理等離子體；和將基板的表面上沉積有非晶硅層的基板暴露于處理等離子體。在此，使用FCVD工藝沉積非晶硅層。FCVD工藝包括：將基板定位在基板支撐件上；使處理氣體流入處理容積中；形成處理氣體的沉積等離子體；將基板的表面暴露于沉積等離子體；和在基板的表面上沉積非晶硅層。