[发明专利]利用H2等离子体的可流动膜固化

说明书

本文的实施例提供对使用可流动化学气相沉积(flowable chemical vapor deposition；FCVD)工艺沉积的非晶硅层进行等离子体处理的方法。在一个实施例中，处理基板的方法包括通过以下步骤等离子体处理非晶硅层：使实质上无硅的氢处理气体流入处理腔室的处理容积中，所述处理容积中具有设置在基板支撑件上的基板；形成实质上无硅的氢处理气体的处理等离子体；和将基板的表面上沉积有非晶硅层的基板暴露于处理等离子体。在此，使用FCVD工艺沉积非晶硅层。FCVD工艺包括：将基板定位在基板支撑件上；使处理气体流入处理容积中；形成处理气体的沉积等离子体；将基板的表面暴露于沉积等离子体；和在基板的表面上沉积非晶硅层。

技术领域

本文描述的实施例大体上涉及半导体器件制造领域，并且更具体地，涉及对使用可流动化学气相沉积(FCVD)工艺沉积的非晶硅层进行原位等离子体处理的方法。

背景技术

本文描述的实施例大体上涉及半导体器件制造领域，并且更具体地，涉及对使用可流动化学气相沉积(FCVD)工艺沉积的非晶硅层进行原位等离子体处理的方法。

非晶硅(Amorphous silicon；a-Si)被广泛用于半导体器件制造中，包括作为牺牲材料，例如作为虚设栅极材料，或者作为沟槽填充材料，例如作为沟槽电容器材料。常规沉积的非晶硅通常是保形的，这意味着它通常在基板表面上或其中形成的开口表面上的特征上方具有均匀的沉积厚度。常规沉积的非晶硅的保形性质可导致在其所形成的特征中不希望地形成接缝或空隙。例如，接缝可形成在开口的超过一个垂直表面上沉积的非晶硅层在开口的中心相遇的位置，诸如在虚设栅极的形成期间。这些不希望的接缝可在后续基板处理期间裂开，并导致非晶硅特征的结构失效。在另一示例中，当常规沉积的保形非晶硅在非晶硅材料完全填充沟槽之前将其中的开口夹住时，可在高深宽比沟槽中形成空隙。类似于接缝，空隙可在后续基板处理期间暴露，并且或者可对器件性能或器件功能性产生负面影响。

在需要无缝和无空隙特征的应用中，FCVD非晶硅沉积工艺比常规非晶硅沉积工艺更具优势。不幸的是，使用FCVD工艺沉积的非晶硅，在下文中称为可流动非晶硅，比常规沉积的非晶硅具有不希望的较低致密性和在物理上更柔软，并且因此需要对密度的进一步处理(例如，固化)和增加膜的硬度。由于沉积与固化之间不同的处理温度要求以及晶片转移和温度稳定化要求，诸如UV固化的常规固化方法除了用于沉积FCVD非晶硅层的FCVD处理腔室之外还需要一个或多个处理腔室，并且因此是耗时和设备密集的。此外，UV固化可导致可流动非晶硅膜的实质收缩，诸如以体积计高达所沉积体积的70％的收缩，这在间隙填充应用中是特别不希望的，在间隙填充应用中非晶硅填充材料的收缩将导致所形成的特征中的不希望的空隙。

因此，本领域需要改良的对使用FCVD工艺沉积的非晶硅层进行固化的方法。

发明内容

本文描述的实施例大体上涉及半导体器件制造领域，并且更具体地，涉及对使用可流动化学气相沉积(FCVD)工艺沉积的非晶硅(a-Si)层(在下文中称为可流动非晶硅层)进行等离子体处理的方法。

在一个实施例中，一种处理基板的方法，包括：等离子体处理非晶硅层。等离子体处理非晶硅层包括：使实质上无硅的氢处理气体流入处理腔室的处理容积中，所述处理容积中具有设置在基板支撑件上的基板；形成实质上无硅的氢处理气体的处理等离子体；和将基板的表面上沉积有非晶硅层的基板暴露于处理等离子体。在此，使用FCVD工艺沉积非晶硅层。FCVD工艺包括：将基板定位在基板支撑件上；使处理气体流入处理容积中；形成处理气体的沉积等离子体；将基板的表面暴露于沉积等离子体；和在基板的表面上沉积非晶硅层。