[發(fā)明專利]以高能量低劑量等離子體后處理氮化硅基的介電膜的方法

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• 申請日: 2020-06-03
• 公開（公告）號: CN114127898A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設計）人: 孫顒;J·C·李;P·P·杰哈;梁璟梅;S·S·奧哈
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01L21/3105
• 分類號: H01L21/3105
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 史起源;侯穎媖

一種對在基板的表面上形成的氮化硅(SiN)基的介電膜進行后處理的方法，包括：將具有形成在其上的氮化硅(SiN)基的介電膜的基板定位在處理腔室中；以及使氮化硅(SiN)基的介電膜在處理腔室中暴露于含氦高能量低劑量等離子體。含氦高能量低劑量等離子體中的氦離子的能量在1eV與3.01eV之間，且含氦高能量低劑量等離子體中的氦離子的通量密度在5×10¹⁵個離子/cm²·秒與1.37×10¹⁶個離子/cm²·秒之間。

技術領域

本公開內(nèi)容的實施例總體上涉及可流動的間隙填充膜及其制造工藝，且更特定而言涉及通過高能量低劑量等離子體對可流動的膜進行后處理。

背景技術

小型半導體元件(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、鰭片場有效晶體管(FinFET)等等)的制造在用于圖案化納米級柵極結構的先進光刻中面臨挑戰(zhàn)。氮化硅是在此種結構中使用的主要介電材料中的一種。間隙和溝槽的無空隙填充已通過可流動的化學氣相沉積(CVD)進行，其中處于液相的含硅和氮的介電前驅物被輸送到基板上的間隙和溝槽中(稱為可流動膜)，并接著常規(guī)地通過蒸氣退火、紫外線(UV)輻射、熱壓和高溫燒結而固化成處于固相的氮化硅(SiN)基的介電膜。然而，此類固化工藝受限于高深寬比特征內(nèi)的特定深度，且因此特征沒有被氮化硅(SiN)基的介電膜完全填充。在一些情況下，可流動膜用含有高能量離子的標準高密度等離子體(HDP)處理，以增加固化深度。然而，已知此類HDP處理不會滲透到氮化硅(SiN)基的介電膜中，且不會將固化深度增加到高深寬比特征的深度。因此，在高深寬比特征內(nèi)(部分包括氮化硅)的材料相較于氧化硅的濕法蝕刻選擇性小于氮化硅相較于氧化硅的濕法蝕刻選擇性。

因此，需要新的固化工藝來形成可流動的膜，所述可流動的膜填充高深寬比的間隙和溝槽并且相對于氧化硅具有改善的機械特性，諸如改善的濕法蝕刻速率(WERR,2：1)。

發(fā)明內(nèi)容

于此描述的實施例總體上涉及一種對在基板的表面上形成的氮化硅(SiN)基的介電膜進行后處理的方法，包括：將具有形成在其上的氮化硅(SiN)基的介電膜的基板定位在處理腔室中；以及使氮化硅(SiN)基的介電膜在處理腔室中暴露于含氦高能量低劑量等離子體。含氦高能量低劑量等離子體中的氦離子的能量在1eV與3.01eV之間，且含氦高能量低劑量等離子體中的氦離子的通量密度在5×10¹⁵個離子/cm²·秒與1.37×10¹⁶個離子/cm²·秒之間。

本公開內(nèi)容的實施例可進一步提供一種在基板的表面上形成和后處理氮化硅(SiN)基的介電膜的方法，所述方法包括：將介電前驅物傳送到設置在第一腔室的處理區(qū)域中的基板上，介電前驅物包括硅和氮；在第一腔室的處理區(qū)域中提供自由基通量；以及在第二腔室中將輸送的介電前驅物暴露于含氦的高能量低劑量等離子體。含氦高能量低劑量等離子體中的氦離子的能量在1eV與3.01eV之間，且含氦高能量低劑量等離子體中的氦離子的通量密度在5×10¹⁵個離子/cm²·秒與1.37×10¹⁶個離子/cm²·秒之間。

附圖說明

為了可詳細地理解本公開內(nèi)容的上述特征的方式，可通過參考實施例來獲得以上簡要概述的本公開內(nèi)容的更詳細的描述，在附圖中示出一些實施例。然而，應當注意，附圖僅示出本公開內(nèi)容的典型實施例，且因此不應被認為是對其范圍的限制，因為本公開內(nèi)容可允許其他等效實施例。

圖1是示出根據(jù)一個實施例的形成可流動膜的方法的流程圖。

圖2是根據(jù)一個實施例的群集工具的示意圖。

圖3A是根據(jù)一個實施例的沉積腔室的示意圖。

圖3B是根據(jù)一個實施例的噴頭的示意性底視圖。