[发明专利]以高能量低剂量等离子体后处理氮化硅基的介电膜的方法

说明书

一种对在基板的表面上形成的氮化硅(SiN)基的介电膜进行后处理的方法，包括：将具有形成在其上的氮化硅(SiN)基的介电膜的基板定位在处理腔室中；以及使氮化硅(SiN)基的介电膜在处理腔室中暴露于含氦高能量低剂量等离子体。含氦高能量低剂量等离子体中的氦离子的能量在1eV与3.01eV之间，且含氦高能量低剂量等离子体中的氦离子的通量密度在5×10¹⁵个离子/cm²·秒与1.37×10¹⁶个离子/cm²·秒之间。

技术领域

本公开内容的实施例总体上涉及可流动的间隙填充膜及其制造工艺，且更特定而言涉及通过高能量低剂量等离子体对可流动的膜进行后处理。

背景技术

小型半导体元件(包括浅沟槽隔离(STI)、金属间介电(IMD)层、层间介电(ILD)层、金属前介电(PMD)层、钝化层、鳍片场有效晶体管(FinFET)等等)的制造在用于图案化纳米级栅极结构的先进光刻中面临挑战。氮化硅是在此种结构中使用的主要介电材料中的一种。间隙和沟槽的无空隙填充已通过可流动的化学气相沉积(CVD)进行，其中处于液相的含硅和氮的介电前驱物被输送到基板上的间隙和沟槽中(称为可流动膜)，并接着常规地通过蒸气退火、紫外线(UV)辐射、热压和高温烧结而固化成处于固相的氮化硅(SiN)基的介电膜。然而，此类固化工艺受限于高深宽比特征内的特定深度，且因此特征没有被氮化硅(SiN)基的介电膜完全填充。在一些情况下，可流动膜用含有高能量离子的标准高密度等离子体(HDP)处理，以增加固化深度。然而，已知此类HDP处理不会渗透到氮化硅(SiN)基的介电膜中，且不会将固化深度增加到高深宽比特征的深度。因此，在高深宽比特征内(部分包括氮化硅)的材料相较于氧化硅的湿法蚀刻选择性小于氮化硅相较于氧化硅的湿法蚀刻选择性。

因此，需要新的固化工艺来形成可流动的膜，所述可流动的膜填充高深宽比的间隙和沟槽并且相对于氧化硅具有改善的机械特性，诸如改善的湿法蚀刻速率(WERR,2：1)。

发明内容

于此描述的实施例总体上涉及一种对在基板的表面上形成的氮化硅(SiN)基的介电膜进行后处理的方法，包括：将具有形成在其上的氮化硅(SiN)基的介电膜的基板定位在处理腔室中；以及使氮化硅(SiN)基的介电膜在处理腔室中暴露于含氦高能量低剂量等离子体。含氦高能量低剂量等离子体中的氦离子的能量在1eV与3.01eV之间，且含氦高能量低剂量等离子体中的氦离子的通量密度在5×10¹⁵个离子/cm²·秒与1.37×10¹⁶个离子/cm²·秒之间。

本公开内容的实施例可进一步提供一种在基板的表面上形成和后处理氮化硅(SiN)基的介电膜的方法，所述方法包括：将介电前驱物传送到设置在第一腔室的处理区域中的基板上，介电前驱物包括硅和氮；在第一腔室的处理区域中提供自由基通量；以及在第二腔室中将输送的介电前驱物暴露于含氦的高能量低剂量等离子体。含氦高能量低剂量等离子体中的氦离子的能量在1eV与3.01eV之间，且含氦高能量低剂量等离子体中的氦离子的通量密度在5×10¹⁵个离子/cm²·秒与1.37×10¹⁶个离子/cm²·秒之间。

附图说明

为了可详细地理解本公开内容的上述特征的方式，可通过参考实施例来获得以上简要概述的本公开内容的更详细的描述，在附图中示出一些实施例。然而，应当注意，附图仅示出本公开内容的典型实施例，且因此不应被认为是对其范围的限制，因为本公开内容可允许其他等效实施例。

图1是示出根据一个实施例的形成可流动膜的方法的流程图。

图2是根据一个实施例的群集工具的示意图。

图3A是根据一个实施例的沉积腔室的示意图。

图3B是根据一个实施例的喷头的示意性底视图。