[发明专利]形成薄膜的方法

说明书

本发明提供一种用于填充间隙而无缝隙或空隙的衬底处理方法，所述方法包含：在反应室中提供具有间隙的衬底，对所述反应室进行抽气到5托或以下的压力，以及通过交替且依次供应前体、反应物和包含相对高射频分量和相对低射频分量的射频电磁辐射来用膜填充所述间隙。

技术领域

本公开提供一种用于填充间隙的方法，更确切地说，提供一种用于填充间隙而无缝隙或空隙的方法。

背景技术

在用于半导体制造工艺的间隙填充工艺中，原子层沉积或等离子体增强原子层沉积方法可用于在图案的深底部分上沉积无缝隙和/或无空隙的均匀膜。当沟槽经历后续热处理时，在填充沟槽的膜中可出现裂痕。

图1示出在填充间隙的膜中出现并在后续热处理中扩散到沟槽的顶部表面的裂痕。在图1中，在填充间隙后的后续热处理步骤中，收缩应力在膜上朝向沟槽的侧表面起作用，并产生空隙1或裂痕2。因此，膜可能需要致密且坚硬，以使膜收缩减到最少，尤其是在沟槽的侧表面上的膜。通常，膜收缩可与耐湿式蚀刻性成反比。也就是说，具有高耐湿式蚀刻性的膜可能是致密的并且收缩较少，但具有低耐湿式蚀刻性的膜可能不太致密并且收缩更多。因此，通过控制耐湿式蚀刻性，可控制膜收缩。

等离子体工艺中的自由基可用于使膜更致密并且改良耐湿式蚀刻性，因为自由基增强对膜的离子轰击效应。例如，当膜在间隙填充工艺中沉积在沟槽的内表面上时，供应射频电磁辐射。举例来说，可施加例如RF功率的较高射频电磁辐射和/或较长射频电磁辐射供应时间，以使得膜更致密并且改良膜的耐湿式蚀刻性。

图2示出在膜中出现裂痕的沟槽的每个位置的SiO₂膜的湿式蚀刻速率(WER)。如图2中所示，在沟槽的顶部部分中的SiO₂的耐湿式蚀刻性可比在中部(侧)和底部部分中的SiO₂膜的湿式蚀刻速率更高并且更致密，并且沿着间隙中的膜的竖直方向的不均匀耐湿式蚀刻性可引起膜中的收缩差异和裂痕。因此，可能需要减小膜中耐湿式蚀刻性的差异，并且可能需要将更多自由基移动到沟槽的底部部分，以制备更致密的膜并防止此处出现裂痕。为此，可增加射频电磁辐射的量值，例如RF功率和/或可增加射频电磁辐射供应时间。

增加RF功率可在反应空间内/反应空间周围产生寄生等离子体，并触发不安全情况，例如RF功率放电到衬底处理设备的外部，并且增加RF功率供应时间可降低生产率。另外，由于沟槽的纵横比可能升高，因此自由基可能更难以到达沟槽的底部部分。因此，本发明提供了一种方法，其使膜更致密，并且改良了具有高纵横比的沟槽的底部部分中的膜的耐湿式蚀刻性，防止膜中出现裂痕，并且不触发安全问题且不降低生产率。

发明内容

本公开提供了一种用于填充间隙并形成具有高耐湿式蚀刻性的膜的方法。

在根据本公开的一个实施例中，间隙通过以下方式填充：在反应室中提供具有沟槽的衬底，对反应室进行抽气到5托或以下的压力，交替且依次供应前体和反应物，其中所述反应物通过供应包含相对高射频分量和相对低射频分量的射频电磁辐射来激活。

在根据本公开的另一个实施例中，间隙通过以下方式填充：在反应室中提供具有沟槽的衬底，对反应室进行抽气到5托或以下的压力，交替且依次供应前体和反应物，其中所述反应物通过包含相对高射频分量和相对低射频分量的射频电磁辐射来激活，其中相对高的射频和相对低的射频部分重叠。

在根据本公开的另一个实施例中，间隙通过以下方式填充：在反应室中提供具有沟槽的衬底，对反应室进行抽气到5托或以下的压力，交替且依次供应前体和反应物，其中所述反应物通过包含相对高射频分量和相对低射频分量的射频电磁辐射来激活，其中相对高射频分量和相对低射频分量RF功率以占空比为大约10％至75％的脉冲的形式供应。