[發(fā)明專(zhuān)利]SiOC膜的氧化還原

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980083347.8
• 申請(qǐng)日: 2019-11-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113196462A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·J·西蒙斯;M·W·蔣;梁璟梅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/768
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/768;H01L21/02;H01L21/311;H01L21/324
• 代理公司: 上海專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 史起源;侯穎媖

在此描述的實(shí)施例總體上涉及在溝槽之上形成可流動(dòng)低k介電層的方法，所述溝槽形成于圖案化基板的表面上。所述方法包括：將含硅和碳前驅(qū)物傳遞至基板處理腔室的基板處理區(qū)域中達(dá)第一時(shí)間段和第二時(shí)間段；使含氧前驅(qū)物流進(jìn)等離子體源的遠(yuǎn)程等離子體區(qū)域中，同時(shí)點(diǎn)燃遠(yuǎn)程等離子體以形成自由基氧前驅(qū)物；在經(jīng)過(guò)所述第一時(shí)間段之后且于所述第二時(shí)間段期間，使所述自由基氧前驅(qū)物以第二流速流進(jìn)所述基板處理區(qū)域；以及在經(jīng)過(guò)所述第二時(shí)間段之后，將所述含硅和碳介電前驅(qū)物暴露至電磁輻射達(dá)第三時(shí)間段。

背景技術(shù)

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例總體上涉及可流動(dòng)的間隙填充膜及其制造工藝，更詳細(xì)而言，涉及形成基于碳氧化硅(SiOC)的可流動(dòng)膜及減少其中的氧化。

相關(guān)技術(shù)的描述

在包括淺溝槽隔離(STI)、金屬間介電(IMD)層、層間介電(ILD)層、金屬前介電(PMD)層、鈍化層等等的微型化半導(dǎo)體元件的制造中，必須使用絕緣材料來(lái)填充高深寬比的間隙。隨著晶體管的特征尺寸以及它們之間的空間已降至20nm或更小，且熱預(yù)算減少，此種微小且高深寬比的特征的無(wú)空隙填充變得越來(lái)越有挑戰(zhàn)性。在已開(kāi)發(fā)用于填充間隙和溝槽的技術(shù)中的一者中，將液相的介電前驅(qū)物傳遞到間隙和溝槽中，隨后硬化為固相的介電膜(稱(chēng)為可流動(dòng)膜或間隙填充膜))，在常規(guī)上所述硬化是通過(guò)蒸汽退火、熱壓和高溫?zé)Y(jié)達(dá)成。在許多例子中，在介電膜形成工藝中所用的介電前驅(qū)物中的化學(xué)結(jié)構(gòu)包括可移除的化學(xué)基團(tuán)，從而在硬化后的介電膜中留下孔隙或引起介電膜的皺縮。再者，高溫下的常規(guī)硬化工藝不可避免地增加了介電膜內(nèi)的氧化。因此，需要仔細(xì)選擇化學(xué)處理方法，以形成具有低模數(shù)和粘度的柔軟的可流動(dòng)膜，以確保間隙和溝槽的無(wú)空隙填充和減少的氧化，以用于諸如相變存儲(chǔ)器和集成電路的產(chǎn)線(xiàn)后端(BEOL)部分的元件中的應(yīng)用。

再者，需要可流動(dòng)膜有改進(jìn)的機(jī)械性質(zhì)(諸如改進(jìn)的相對(duì)于熱氧化物的濕蝕刻速率WERR(2:1))以及與熱氧化物相等或比熱氧化物少的介電常數(shù)和低內(nèi)應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容

在本文描述的實(shí)施例總體上涉及基板處理設(shè)備與基板的表面上形成介電層的方法。本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例可進(jìn)一步提供一種在溝槽之上形成低k介電可流動(dòng)膜的方法，所述溝槽形成于圖案化基板的表面上。所述方法包括：將含硅和碳(silicon and carboncontaining)前驅(qū)物傳遞至基板處理腔室的基板處理區(qū)域中達(dá)第一時(shí)間段和第二時(shí)間段；使含氧前驅(qū)物流進(jìn)等離子體源的遠(yuǎn)程等離子體區(qū)域中，同時(shí)點(diǎn)燃遠(yuǎn)程等離子體以形成自由基氧前驅(qū)物；在經(jīng)過(guò)所述第一時(shí)間段之后且于所述第二時(shí)間段期間，使所述自由基氧前驅(qū)物以第二流速流進(jìn)所述基板處理區(qū)域；和在經(jīng)過(guò)所述第二時(shí)間段之后，將所述含硅和碳介電前驅(qū)物暴露至電磁輻射達(dá)第三時(shí)間段。

本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例可以進(jìn)一步提供一種在溝槽之上形成低k可流動(dòng)介電膜的方法，所述溝槽形成于圖案化基板的表面上。所述方法包括：以第一流速將含硅和碳前驅(qū)物傳遞至第一基板處理腔室的基板處理區(qū)域中達(dá)第一時(shí)間段和第二時(shí)間段；使含氧前驅(qū)物流入等離子體源的遠(yuǎn)程等離子體區(qū)域，同時(shí)點(diǎn)燃遠(yuǎn)程等離子體以形成自由基氧前驅(qū)物；在經(jīng)過(guò)第一時(shí)間段之后并且在第二時(shí)間段期間，以第二流速使所述自由基氧前驅(qū)物流進(jìn)所述基板處理區(qū)域中；以及在經(jīng)過(guò)第二時(shí)間段之后，將所述含硅和碳前驅(qū)物暴露于電磁輻射達(dá)第三時(shí)間段，同時(shí)所述圖案化基板維持在40℃至500℃之間的溫度，其中所述電磁輻射是以第一波長(zhǎng)并且以第一功率提供。

附圖說(shuō)明

為了能夠詳細(xì)理解本公開(kāi)內(nèi)容的上述特征的方式，可通過(guò)參考實(shí)施例(其中一些于附圖中說(shuō)明)而獲得上文簡(jiǎn)要總結(jié)的本公開(kāi)內(nèi)容的更特定的描述。然而，應(yīng)注意，附圖僅說(shuō)明本公開(kāi)內(nèi)容的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本公開(kāi)內(nèi)容的范圍的限制，因?yàn)楸竟_(kāi)內(nèi)容可允許其他等效的實(shí)施例。

圖1是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的形成基于碳氧化硅(SiOC)的可流動(dòng)膜且減少其中的氧化的沉積系統(tǒng)中的所選步驟。

圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的沉積腔室和固化腔室的系統(tǒng)的示意圖。

圖3A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的處理腔室的示意性側(cè)視剖面圖。