[发明专利]使用顺序沉积-蚀刻-处理加工的氧化硅和氮化硅的自底向上生长

说明书

描述了用于高深宽比特征的间隙填充的方法。将第一膜沉积在特征的底部和上部侧壁上。从所述特征的所述侧壁蚀刻所述第一膜，并且处理在所述特征的所述底壁中的所述第一膜以形成第二膜。重复所述沉积工艺、所述蚀刻工艺和所述处理工艺以填充所述特征。

技术领域

本公开内容大体上涉及用于间隙填充的方法。具体地，本公开内容涉及用于使用顺序沉积-蚀刻-处理工艺来填充间隙的工艺。

背景技术

间隙填充工艺是半导体制造的非常重要的阶段。间隙填充工艺用于用绝缘材料或导电材料来填充高深宽比间隙(或特征)。例如，浅沟槽隔离、金属间介电层、钝化层、虚设栅极等。随着器件几何形状缩小(例如，临界尺寸＜20nm)并且热预算减少，高深宽比空间的无空隙填充(例如AR＞10:1)因常规沉积工艺的限制而变得越来越困难。

大多数的沉积方法在结构的顶部区域上比在底部区域上沉积更多的材料。工艺通常形成蘑菇形状的膜轮廓。因此，高深宽比结构的顶部部分有时会过早地夹断，从而在结构的下部部分内留下接缝/空隙。这个问题在小的特征中更为普遍。

用于间隙填充的一种方法是高密度等离子体化学气相沉积(HDP CVD)。HDP CVD是用于高深宽比间隙填充的定向(自底向上)CVD工艺。所述方法在高深宽比结构的底部处比在高深宽比结构的侧壁上沉积更多的材料。这种情况通过将带电荷电介质前驱物物质向下导引到间隙的底部来实现。沉积工艺的定向方面产生一些高动量带电荷物质，这些高动量带电荷物质将底部填料溅射开。所溅射的材料趋于在侧壁上再沉积。随着要填充的间隙的宽度减小并且深宽比增加，因悬垂成形造成的限制会变得越来越严重。

用于对高AR特征进行间隙填充的另一方法是通过使用可流动CVD工艺。可流动CVD工艺通常需要复杂的沉积-固化-处理加工。因此，本领域中需要可在高深宽比结构中沉积膜的间隙填充方法。

发明内容

本公开内容的一个或多个实施方式针对加工方法，所述加工方法包括提供基板，所述基板具有基板表面，基板表面中形成有多个特征。每个特征从所述基板表面延伸一定距离并且具有底部和至少一个侧壁。将第一膜沉积在至少一个特征中，使得第一膜形成在所述特征的底部上并形成在所述特征的靠近基板表面的侧壁上。从所述特征的侧壁蚀刻第一膜。处理所述特征的底部中的第一膜以在所述特征中形成第二膜。

本公开内容的另外的实施方式针对间隙填充方法。提供基板，所述基板具有基板表面，基板表面中形成有多个特征。每个特征从基板表面延伸一定距离并且具有底部和至少一个侧壁。将包含硅的第一膜沉积在至少一个特征中，使得第一膜形成在所述特征的底部上并形成在所述特征的靠近所述基板表面的侧壁上。从所述特征的侧壁蚀刻第一膜。处理所述特征的底部中的第一膜以在所述特征中形成第二膜。第二膜包含氧化硅、氮化硅或氧氮化硅中的一种或多种。

本公开内容的另外的实施方式针对间隙填充方法，所述间隙填充方法包括提供基板，所述基板具有基板表面，基板表面中形成有多个特征。每个特征从基板表面延伸一定距离并且具有底部和至少一个侧壁。将所述基板暴露于硅前驱物和反应物以在至少一个特征中沉积包含硅的第一膜，使得第一膜形成在所述特征的底部上并形成在所述特征的靠近基板表面的侧壁上。硅前驱物包括甲硅烷、乙硅烷、丙硅烷、丁硅烷、更高价硅烷或二氯硅烷中的一种或多种。反应物包含包括氢或氮中的一种或多种的等离子体。第一膜被形成为达在约至约的范围内的深度。将基板暴露于包含包括H₂、HCl或Cl₂中的一种或多种的等离子体的蚀刻剂以从所述特征的侧壁蚀刻第一膜。处理所述特征的底部中的第一膜以在所述特征中形成第二膜，第二膜包含氧化硅、氮化硅或氧氮化硅中的一种或多种。处理膜包括将基板暴露于包括Ar、He、H₂、O₂、N₂O、O₃、H₂O、NH₃或N₂中的一种或多种的等离子体。重复沉积工艺、蚀刻工艺和处理工艺以填充所述特征。

附图说明