[发明专利]通过自由基成分化学气相沉积的共形层

说明书

相关申请的交叉引用

此申请要求2011年2月10日提出且名称为“通过自由基成分CVD的共形层（CONFORMAL LAYER BY RADICAL-COMPONENT CVD）”的美国专利申请第13/024,487号、2010年7月21日提出且名称为“使用非碳可流动的CVD工艺的氧化硅的形成（FORMATION OF SILICON OXIDE USING NON-CARBON FLOWABLE CVD PROCESSES）”的美国专利申请第12/840,768号、以及2010年3月5日提出且名称为“通过自由基成分CVD的共形层（CONFORMAL LAYERS BY RADICAL-COMPONENT CVD）”的美国临时专利申请第61/311,061号的优先权。出于所有目的，这些申请的全部内容通过引用并入本文中。

背景技术

自从数十年前引进了半导体器件，半导体器件几何形状的尺寸已经显著地减小。现代半导体制造设备常规地制造具有45nm、32nm与28nm特征尺寸的器件，且正在发展并实现新设备以制造具有甚至更小几何形状的器件。减小的特征尺寸致使关于器件的结构特征具有减小的空间尺寸。关于器件的间隙与沟槽的宽度窄到间隙深度与器件宽度的纵横比变得高到足够使以介电材料来填充间隙更富有挑战性的程度。沉积的介电材料倾向于在间隙完全填满之前在顶部堵塞，从而在间隙中间产生空隙或缝隙。

数年来，已经发展许多技术来避免使介电材料堵塞间隙的顶部、或者“密封(heal)”已经形成的空隙或缝隙。一种方法以高度可流动的前驱物材料来开始，这些高度可流动的前驱物材料可形成在经图案化的基板表面上(例如，SOG沉积技术)。这些可流动的前驱物可流入并填充非常小的基板间隙，而不会形成空隙或弱的缝隙。

在某些应用中，基板间隙内部的表面可能不会被可流动的介电材料所润湿。举例而言，这倾向于在下方材料在高温下沉积时发生。因此，需要有新的沉积工艺以及材料，以在结构化基板上形成介电材料，致使可流动的材料可更容易地渗透基板表面中的间隙。本申请满足了这种和其它需求。

发明内容

描述了用以由无碳的硅与氮的前驱物与自由基-氮的前驱物形成含有硅与氮的共形介电层(例如，硅-氮-氢(Si-N-H)膜)的方法、材料以及系统。无碳的硅与氮的前驱物主要藉由接触自由基-氮的前驱物而激发。因为硅与氮的膜在无碳情况下形成，因此可在较少孔形成以及较低体积收缩率下完成膜至硬化的氧化硅的转化。可将经沉积的含硅与氮的膜完全或部分转化为氧化硅，所述氧化硅容许共形介电层的光学特性成为可选择的。可在低温下进行含硅与氮的薄膜的沉积，以在基板沟槽中形成衬垫层。已发现低温衬垫层来增进湿润特性，并且所述低温衬垫层容许可流动的膜更完整地填充沟槽。

本发明的实施例包括在基板处理腔室中的基板处理区域中的经图案化的基板上形成共形含硅与氮的层的方法。这些方法包括将无碳含硅与氮的前驱物与自由基-氮的前驱物混合。藉由接触自由基-氮的前驱物而主要地激发无碳含硅与氮的前驱物。这些方法还包括在经图案化的基板上沉积具有共形层厚度的共形含硅与氮的层。

本发明的实施例还包括形成具有降低的体积收缩率的含硅层的方法。这些方法包括移转含有间隙的基板，以及在基板上沉积共形含硅与氮的层。共形含硅与氮的层具有共形性。这些方法还包括在共形含硅与氮的层上沉积可流动的含硅与氮的层。含硅层包含共形含硅与氮的层以及可流动的含硅与氮的层二者。

额外的实施例与特征部分地在以下描述中阐述，且所述额外的实施例与特征部分地对在本领域技术人员参阅说明书时变得明显，或可藉由实施本发明而了解。可藉由说明书中所描述的工具、组合和方法来实现并获得本发明的特征与优点。

附图说明

可藉由参照本专利说明书的其余部分以及附图来实现对本发明的特性以及优点的进一步了解，其中在多个附图之间使用相似的附图标记来指出类似的部件。在某些例子中，子标号与附图标记有关联且伴随着连字号，以表示多个类似部件之一。当引用附图标记而未载明现存的子标号时，旨在引用所有这些多个类似部件。

图1为流程图，所述流程图绘示根据本发明的实施例的用以制作共形介电层的经选择步骤。

图2为流程图，所述流程图绘示根据本发明的实施例的用以形成具有可选择的光学特性的共形介电层的经选择步骤。

图3为流程图，所述流程图绘示根据本发明的实施例的用以在间隙中形成介电层的经选择步骤。

图4显示根据本发明的实施例的基板处理系统。