专利名称：共形膜的等离子体激活沉积的制作方法
共形膜的等离子体激活沉积
相关申请的交叉参考
本公开要求2011年I月21日提交的、申请号为13/011,569、名称为“PLASMA-ACTIVATED DEPOSITION OF CONFORMAL FILMS (共形膜的等离子体激活沉积)”的共同处于审查中并共同受让的美国专利申请(代理人案卷号为NVLS003619CP1_N0VLP416X1US)的优先权，并要求2010年9月23日提交的、申请号为12/889，132、名称为“PLASMA-ACTIVATED DEPOSITION OF CONFORMAL FILMS (共形膜的等离子体激活沉积)”的共同受让的美国专利申请(代理人案卷号为NVLS003619_N0VLP416US)的优先权。这些在先申请的公开文本被视为本公开的一部分，并作为参考并入本公开中。
背景技术：
用于半导体器件的各种薄膜层可利用原子层沉积(ALD)工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、或者等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺进行沉积。在某些条件下，一些ALD工艺可能不能使衬底饱和(saturate)，导致衬底上不完全的膜沉积、膜孤岛以及膜厚度的变化。类似地，在某些条件下，一些CVD和PECVD工艺会受传质限制(mass transportlimited),并可能不能覆盖高深宽比的器件结构。解决不完全膜沉积的一些方式可包括，在ALD工艺中延长配量时间(dosingtimes)以使衬底表面有饱和的膜前驱体，而在CVD和PECVD工艺中降低压强以提高传质效率。但是，延长配量时间和/或运行在较低压强下会减少处理工具的吞吐量，需要安装和维护额外的处理工具以支撑生产线。而且，通过这种方式产生的膜会具有使器件性能不足的物理特性、化学特性或电气特性。
发明内容
因此，本文描述了用于利用等离子体激活共形膜沉积(CFD)工艺沉积薄共形膜的方法和硬件的各种实施方式。在一实施方式中，描述了一种用于处理衬底的方法。举例来说，该方法可包括，将光致抗蚀剂施加到所述衬底，通过步进式曝光器将所述光致抗蚀剂暴露于光中，用图案图案化所述抗蚀剂并将所述图案转印到所述衬底，以及从所述衬底选择性地移除所述光致抗蚀剂。该方法可进一步包括将所述衬底置于半导体处理装置的处理站中。该方法可进一步包括，在所述处理站中，在第一阶段中，从所述衬底的表面外产生出前驱体自由基，以及将所述前驱体自由基吸附到所述表面以形成表面活性物质。该方法可进一步包括，在所述处理站中，在第一清洗阶段中，从所述处理站清洗残留的前驱体。该方法可进一步包括，在所述处理站中，在第二阶段中，将反应性等离子体供应给所述表面，所述反应性等离子体被配置为与所述表面活性物质发生反应并产生所述薄共形膜。该方法可进一步包括，在所述处理站中，在第二清洗阶段中，从所述处理站清洗残留的反应物。提供发明内容是用来以简化的形式介绍精选出来的构思，这些构思在下面具体实施方式
部分会作进一步描述。提供发明内容的目的不是要标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不是要用来限定所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题并不 受限于解决本公开的任意部分中所述的任意缺点或全部缺点的实施方式。
图1示出了根据本公开的实施方式的图解利用等离子体激活共形膜沉积(CFD)工艺沉积薄共形膜的方法的流程图。图2示出了根据本公开的实施方式的示例性等离子体激活CFD工艺的时序图。图3示出了根据本公开的实施方式的示例性等离子体激活CFD硅氧化物膜和示例性PECVD硅氧化物膜之间的傅里叶变换红外光谱对比。图4示出了根据本公开的实施方式的示例性等离子体激活CFD硅氧化物膜和示例性PECVD硅氧化物膜之间的泄漏电流对比。图5示出了根据本公开的实施方式的示例性等离子体激活CFD硅氧化物膜和示例性PECVD硅氧化物膜之间的应力漂移对比。图6示出了根据本公开的实施方式的用于利用等离子体激活CFD工艺沉积薄共形膜的另一示例性工艺时序图。图7示出了根据本公开的实施方式的用于利用等离子体激活CFD工艺沉积薄共形膜的另一示例性工艺时序图。图8示出了根据本公开的实施方式的示例性等离子体激活CFD硅氧化物膜之间的沉积速率对比，其中该沉积速率作为裂解等离子体子阶段的数量的函数。图9示出了根据本公开的实施方式的示例性等离子体激活CFD硅氧化物膜之间的击穿电压对比，其中该击穿电压作为裂解等离子体子阶段的数量的函数。图10示出了根据本公开的实施方式的示例性等离子体激活CFD硅氧化物膜之间的膜应力对比，其中该膜应力作为裂解等离子体子阶段的数量的函数。图11示出了根据本公开的实施方式的另一示例性等离子体激活CFD工艺的时序图。图12示出了包含根据本公开的实施方式沉积的薄共形介电膜的硅通孔(TSV)的示例性横断面。图13示出了在180°C根据本公开的实施方式沉积的示例性等离子体激活cro硅氧化物膜和在180°c沉积的示例性PECVD硅氧化物膜之间的在TSV中的底角盖度(bottomcorner coverage)对比。图14示出了在400°C根据本公开的实施方式沉积的具有不同数量裂解等离子体子阶段的示例性等离子体激活CFD硅氧化物膜之间的在TSV中的作为深宽比的函数的底角盖度的对比。图15针对在180°C根据本公开的实施方式沉积的具有不同数量裂解等离子体子阶段的示例性等离子体激活CFD硅氧化物膜示出了衬底正面膜厚度相对于衬底背面膜厚度的盖度的对比。图16示出了根据本公开的实施方式的用于利用等离子体激活CFD工艺沉积薄共形膜的示例性处理站。图17示出了根据本公开的实施方式的包括多个处理站、以及控制器的示例性处
理工具。
图18示出了根据本公开的实施方式的描绘光刻图案化(lithographicpatterning)的方法的实施方式的流程图。
具体实施例方式通常通过在集成制造工艺中在衬底(比如硅晶片)上沉积和图案化一或多层薄膜来制造半导体器件。在一些集成工艺中，沉积合乎衬底形貌的薄膜是有用的。例如，可将介电膜沉积到在硅衬底中所蚀刻的沟槽的侧壁和底面上。介电膜可使硅衬底和随后用于填充该沟槽的材料电气绝缘,且可物理隔离该衬底和填充材料。沉积薄膜的一些方法包括CVD、PECVD以及ALD沉积方法。CVD和PECVD方法通常涉及稳态气相或反应物质之间的表面反应，其产品是沉积的膜。该膜的厚度与反应时间成比例增长。但是，传质(mass transport)现象也会影响膜的厚度。例如,CVD工艺在沟槽的顶部比在沟槽的底部可沉积更厚的膜。随着沉积的继续，沟槽顶部的开口尺寸会变得越来越小，降低了在沟槽内传输反应物以及产品的气相能力。在一些实施方式中，因为所沉积的膜封闭了沟槽的顶部，所以CVD工艺会无法在沟槽的底部沉积膜。进一步地，由于一些器件可具有器件密度不同的区域，因此传质效应可引起器件内和衬底内的厚度变化。这会降低器件性能和/或产率。解决这些问题的一些方法包括ALD。相较于利用气相反应来沉积膜的CVD，ALD工艺利用表面介导(surface-mediated)沉积反应逐层地沉积膜。在一示例性的ALD工艺中，衬底表面被暴露于气相膜反应物Pl。Pl的一些分子可在衬底表面上形成凝相(condensed phase),包括用化学方法吸附或者用物理方法吸附的Pl0接着，反应器被排空以移除气相和用物理方法吸附的P1，留下用化学方法吸附的Pl在衬底表面上。然后，引入第二膜反应物P2以产生用化学方法吸附的P2。提供给衬底的热能激活用化学方法吸附的Pl和P2之间的表面反应，形成膜层。最后，反应器被排空以移除反应副产品和未反应的P2，结束该ALD周期。额外的ALD周期可被包括以累积膜的厚度。因为典型的ALD反应通道使用表面介导热分解工艺，所以低温ALD工艺通常采用高反应性化学品。这种反应物可被功能化为包括易从反应物中去除的离去基团。由于这种离去基团易于从亲体分子裂解，因此该反应物会具有有限的使用期且会易于在供应和/或排放管道中分解，潜在地引起小颗粒缺陷。进一步地，这种化学品的合成会是昂贵的，潜在地提高了器件的成本。理论上，根据Pl和P2的暴露时间和粘附系数，每一个ALD周期可沉积单层膜。例如，一个ALD周期可沉积厚度在二分之一埃到三埃之间的膜层。因而，对大于几个纳米厚度的膜而言，ALD工艺会是冗长的。进一步地，在一或多种反应物具有低粘附系数的情况下，可能难于使衬底表面饱和(saturate)，潜在地浪费了昂贵的化学品和/或放慢了膜的沉积。据此，本文描述了提供用于等离子体激活CFD的工艺和设备的实施方式。例如，图1示出了用于利用等离子体激活CFD沉积薄共形膜的方法100的实施方式的流程图。方法100包括，在102，在第一阶段中，从衬底的表面外产生出前驱体自由基且将所述前驱体自由基吸附到所述表面以形成表面活性物质。接着，方法100包括，在104，在第一清洗阶段中，从处理站清洗残留的前驱体。接着，方法100包括，在106，在第二阶段中，将反应性等离子体供应给所述表面，所述反应性等离子体被配置为与所述表面活性物质发生反应并产生薄共形膜。最后，方法100包括，在108，在第二清洗阶段中，从处理站清洗残留的反应物。图2示意性地示出了针对利用等离子体激活CFD来沉积薄共形膜的方法的实施方式的时序图200。图2中所描绘的实施例包括可选的初始阶段202、多个沉积周期204和可选的后沉积阶段222。如图2中所示，时序图200包括排列在工艺阶段的时间序列中的一系列工艺参数，所述工艺阶段从左到右推进。但是，要知道的是，所述工艺阶段可以任何合适的顺序进行排列且某些阶段在某些实施方式中可被省略。和上述的ALD工艺不同，裂解阶段206期间所产生的等离子体能量激活了膜前驱体的裂解。裂解阶段206期间形成的气相前驱体自由基吸附到衬底表面，形成可以徙动以保持表面形貌的表面活性物质。反应阶段214期间所产生的等离子体能量激活了表面活性物质的一或多个表面反应，生成薄共形膜。图2中所示的等离子体激活CFD工艺参数包括惰性物质、前驱体和反应物种类的流率以及针对高频(HF)和低频(LF)等离子体的功率状态设置。但是，要知道的是，图2中未示出的其它等离子体激活CFD工艺参数也可随着时间变化。其它示例性的等离子体激活CFD工艺参数包括但不限于等离子体功率和频率、衬底温度、处理站压强、以及用于处理站进给和排气管道硬件的各种温度和压强条件。图2中所示的实施方式包括可选的初始阶段202。如果被包括，则初始阶段202可调整(condition)处理站和衬底以便将衬底传递到处理站中和/或以便后续沉积。例如，在一些实施方式中，初始阶段202可包括各种压强和温度控制例程(routine)以将衬底和/或处理站转变到膜沉积条件。如图2中所示，初始阶段202包括以受控的速率将一或多种惰性气体供应给处理站。惰性气体可包括各种非反应性气体，比如单独的或任意合适混合物中的氮、氩、氦、氙和一氧化碳。惰性气体可从衬底表面解除冷凝水的吸附。控制惰性气体流可控制处理站内的压强和/或温度。各种惰性气体还可被用作为用于传输一或多种前驱体或反应物的运载气体以及被用作为用于处理站和处理站排气管道的稀释剂。图2示出了惰性气体在下面更详细描述的后续各个阶段中被供应。例如，在一些实施方式中，惰性气体可在等离子体激活阶段被供应以帮助点燃和/或支持等离子体。但是，要知道的是，在一些实施方式中，可在一或多个阶段中不供应惰性气体，并且，在一些实施方式中，可完全省略惰性气体。进一步地，虽然如图2中所示，惰性气体流是恒定的，但是在一些实施方式中，惰性气体流可以变化。例如，在一些实施方式中，一或多种惰性气体的流的增长可相对地减少清洗阶段的持续时间。在一实施例中，惰性气体的流率可根据各种工艺气体的热力学特性和/或处理站的各种几何特性进行调节。虽然图2所示的实施方式没有描绘等离子体在可选的初始阶段202中的使用，但要知道的是，在一些实施方式中，等离子体能量可被用于在沉积之前处理衬底表面。这种等离子体处理可清洁该衬底表面，从而可制备用于沉积薄共形膜的表面。接着，图2所示的实施方式包括多个沉积周期204。具体地，图2示出了从第一个沉积周期204延伸到第N个沉积周期204N的N个沉积周期204，其中N是整数，代表用于形成希望厚度的膜的沉积周期204的任意合适的数量。虽然图2描绘了多个沉积周期204，但是在一些实施方式中，等离子体激活CFD工艺可包括单个沉积周期204。每一个沉积周期204包括裂解阶段206的实例。在裂解阶段206期间，通过裂解等离子体从衬底表面外产生出前驱体自由基。在一实施例中，可在形成于衬底表面正上方的等离子体中产生前驱体自由基。在另一实施例中，前驱体自由基可由远程等离子体产生并以气相运载到衬底表面。前驱体自由基一旦形成便吸附到衬底的表面，形成表面活性物质。接着，该表面活性物质可在衬底表面上徙动，潜在地形成大体上共形的表面活性物质吸附层(adlayer)。在裂解阶段206期间，前驱体以受控速率供应给处理站。虽然图2所示的方法100的实施方式描绘了前驱体流具有不变的流率，但要知道的是，在本公开的范围内可采用前驱体到处理站的任意合适的受控流。在一另外的实施例中，前驱体可按可变流率进行供应。除了前驱体的存在之外，裂解等离子体还可包括一或多种非反应性等离子体气体，比如上述惰性气体中的一或多种。在一些实施方式中，裂解阶段206可被细分成两或更多个子阶段。在图2所示的实施方式中，裂解阶段206被分成可选的预等离子体前驱体子阶段208 (pre-plasmaprecursor subphase)和裂解等离子体子阶段 210 (cracking plasma subphase)。在一些实施方式中，裂解阶段206可包括裂解等离子体子阶段210的两或更多个实例，这些实例可被顺序排列以形成脉冲模式的裂解等离子体，如下面参考图6会更详细描述的。在可选的预等离子体前驱体子阶段208期间，在点燃离子体之前，前驱体以受控速率供应给处理站。若预等离子体前驱体子阶段208被包括在方法100中，则其可具有任意合适的持续时间。例如，在一实施例中，预等离子体前驱体子阶段208可被定时使得前驱体的流率在处理站内在等离子体点燃之前稳定。这可避免等离子体自由基产生过程中前驱体流的不稳定性。在另一实施例中，预等离子体前驱体子阶段208可被定时以在等离子体点燃之前使处理站充电至前驱体的希望分压(partial pressure)。一旦等离子体被点燃，这可提供前驱体自由基的希望浓度。在裂解等离子体子阶段210期间，裂解等离子体被点燃。裂解等离子体被配置为将前驱体分子裂解成前驱体自由基。虽然在图2所示的实施例中前驱体流先于裂解等离子体的点燃，但要知道的是，在一些实施方式中，裂解等离子体可在前驱体开始流到处理站之前被点燃。裂解等离子体子阶段210可具有任意合适的持续时间而不背离本公开的范围。在图2所示的实施方式中，在裂解等离子体子阶段210期间所使用的裂解等离子体包括被配置为在13.56MHz或更高的频率上操作的高频等离子体。不希望被理论束缚，这种高频等离子体在键的断裂过程中可以比低频等离子体相对更有效。但是，要知道的是，可以采用任何合适的等离子体频率，比如低频等离子体频率以及同时或脉跳地(in pulses)包括高频和低频的双模式等离子体。进一步地，在本公开的范围内可采用任何合适的等离子体功率密度。示例性的功率密度包括但不限于在衬底表面测得的0.05-5ff/cm2范围内的功率密度。在前驱体包括正硅酸乙酯(C8H2tlO4Si或者TE0S)的一个实施例中，裂解等离子体可从亲体分子裂解一或多个乙基取代基团，使得EtxSiOx物质被吸附到衬底表面。但是，要知道的是，各种前驱体自由基可被形成。所形成的各种前驱体自由基的同一性(identity)可取决于工艺变量，所述工艺变量包括但不限于前驱体的同一性、前驱体的分压、其它等离子体气体的分压、处理站的总压(total pressure)、等离子体功率和等离子体频率。进一步地，所形成的各种前驱体自由基的同一性可根据气相物质的热力学和动力学性质而变化。在裂解等离子体子阶段210的最后，裂解等离子体被熄灭。虽然图2示出了裂解等离子体的熄灭与前驱体流的停止并发，但要知道的是，在一些实施方式中也可采用前驱体流的合适的非并发停止。例如，在一非限制性的实施例中，前驱体流可在熄灭裂解等离子体之前被停止使得残留的前驱体可被激活并吸附到表面。在一些实施方式中，沉积周期204可包括用于从处理站移除残留物的后前驱体清洗阶段212。清洗处理站可避免前驱体和反应阶段所供应的反应物之间的气相反应。在图2示出的实施例中，惰性气体流在清洗阶段212期间被维持，清洗处理站的残留前驱体分子。后前驱体清洗阶段212可具有任意合适的持续时间。在一些实施方式中，后前驱体清洗阶段212可包括用于排空(evacuate)处理站的一或多个排空子阶段(未图示)，这可相对减少后前驱体清洗阶段212的持续时间。替代地，可以理解的是，在一些实施方式中可省略后前驱体清洗阶段212。每一个沉积周期204包括反应阶段214的实例。在反应阶段214期间，由合适的反应物产生的反应性等离子体将反应物自由基传送到衬底表面。反应物自由基与表面活性物质相互作用并产生薄共形膜。在一些实施方式中，反应阶段214可被细分成两或更多个子阶段。在图2所示的实施方式中，反应阶段214被分成可选的预等离子体反应物子阶段216 (pre-plasma reactant subphase)和反应性等离子体子阶段 218 (reactive plasmasubphase)。在可选的预等离子体反应物子阶段216期间，反应物以受控速率供应给处理站。若预等离子体反应物子阶段216被包括在方法100中，则其可具有任意合适的持续时间。例如，在一实施例中，预等离子体反应物子阶段216可被定时使得反应物的流率在处理站内在等离子体点燃之前稳定。这可避免等离子体自由基产生过程中反应物的流的不稳定性。在另一实施例中，预等离子体反应物子阶段216可被定时以在等离子体点燃之前使处理站充电至前驱体的希望分压。一旦等离子体被点燃，这可提供前驱体自由基的希望浓度。在反应性等离子体子阶段218，反应性等离子体被点燃，产生反应性自由基种类。虽然在图2所示的实施例中反应物的流先于反应性等离子体的点燃，但要知道的是，在一些实施方式中，反应性等离子体可在反应物开始流到处理站之前被点燃。反应性等离子体子阶段218可具有任意合适的持续时间而不背离本公开的范围。由反应性等离子体形成的反应性自由基种类可吸附于衬底的表面并通过所吸附的表面活性物质层扩散。反应性自由基种类可与表面活性物质相互作用或者可促进表面活性物质之间的反应。例如，在用于从TEOS自由基和反应性氧等离子体沉积薄共形硅氧化物膜的等离子体激活CFD工艺中，反应性氧等离子体可潜在地氧化表面所吸附的硅氧基(siloxy)物质(例如,Et303S1、Et202Si和EtOSi)以形成娃氧化物,可促进(O-S1-O)x低聚物之间的交联以扩展娃氧化物网络，可在娃氧化物晶格中填充氧空位(oxygen vacancy ),且可氧化乙基基团。在反应性等离子体子阶段218的最后，反应性等离子体被熄灭。虽然图2示出了反应性等离子体的熄灭与反应物的流的停止并发，但要知道的是，在一些实施方式中也可采用反应物的流的合适的非并发停止。例如，在一非限制性的实施例中，反应物的流可在熄灭反应性等离子体之前被停止使得残留的反应物可被激活并吸附到表面。在图2所示的实施方式中，反应性等离子体由被配置为在13.56MHz或更高的频率上操作的高频等离子体和被配置为在低于13.56MHz的频率上操作的低频等离子体形成。但是，要知道的是，反应阶段214期间一或多种等离子体频率的选择可部分基于膜的一或多个希望的物理特性和/或电气特性。进一步地，在一些实施方式中，反应阶段214可包括脉冲模式的反应性等离子体，如下面参考图7会更详细描述的。如上所述，在激活反应键的断裂过程中，高频等离子体可比低频等离子体相对更有效。但是，在衬底表面提供反应性等离子体方面，低频等离子体可相对更有效。例如，低频等离子体可产生相对较高的轰击能量且具有相对较高的鞘层电压。不希望被理论束缚，在期望氧化物膜有低湿法蚀刻速率的实施例中，可使用低频氧等离子体将相对较多的氧传送到衬底表面。这可提供相对较密的膜和较抗压应的膜。在期望减少氧化物膜中的碳杂质的另一实施例中，可使用高频等离子体产生相对较高密度的原子氧。相对于低频等离子体，这可清除相对较大数量的表面束缚碳。要知道的是，在本公开的范围内在反应性等离子体子阶段218中可采用任何合适的等离子体功率密度。示例性的功率密度包括但不限于在衬底表面测得的0.05-5ff/cm2范围内的功率密度。在一些实施方式中，沉积周期204可包括后反应物清洗阶段220。在后反应物清洗阶段220期间，残留的反应物从处理站被移除。清洗处理站可避免反应物和后续沉积周期204中所供应的前驱体之间的气相反应。在图2所示的实施例中，惰性气体流在后反应物清洗阶段220期间被维持，清洗处理站的残留反应物分子。后反应物清洗阶段220可具有任意合适的持续时间。例如，在一些实施方式中，后反应物清洗阶段220可根据处理站的停留时间进行定时。在一些实施方式中，后反应物清洗阶段220可包括用于排空处理站的一或多个排空子阶段(未图示)，这可相对减少后反应物清洗阶段220的持续时间。替代地，可以理解的是，在一些实施方式中可省略后反应物清洗阶段220。在一些实施方式中，一或多个可选的后沉积阶段222可接着一或多个沉积周期204以调整所沉积的膜。例如，后沉积阶段222可以为所沉积的膜提供各种等离子体和/或热处理。后沉积阶段222期间所提供的膜处理的示例会参考图11进行详细描述。因为扩散效应可限定深度，超出该深度，某些等离子体处理工艺的结果会被消弱，所以额外的沉积周期204可附加在后沉积阶段222之后以创建额外的膜厚度，而在该额外的沉积周期204之后又接着额外的后沉积阶段222，以此类推。在一些实施方式中，后沉积阶段222可以为衬底传递过程调整处理站和衬底。例如，在一些实施方式中，后沉积阶段222可包括各种压强和温度控制例程以将衬底和处理站转变到适合将衬底传送到处理工具中所包含的另一处理站或装载锁的条件。如图2中所示，一或更多种惰性气体在部分后沉积阶段222被供应。供应惰性气体给处理站可在准备传递衬底的处理站内提供压强控制。虽然图2中示出了惰性物质的恒量供应，但要知道的是，在一些实施方式中可采用任何合适的流率方案，包括可变流率方案。在一些其它的实施方式中，在后沉积阶段222期间可不供应惰性物质。上述方法可被用于沉积各种薄共形膜。在一非限制性的实施例中，等离子体激活CFD工艺可被用于从包括TEOS的前驱体和包括氧的反应物来沉积硅氧化物膜。表I提供了针对示例性的基于TEOS的娃氧化物膜的示例性工艺参数范围。
权利要求
1.一种在包括处理站的半导体处理装置中用于在位于所述处理站中的衬底上形成薄共形膜的方法，所述方法包括: 在第一阶段中: 从所述衬底的表面外产生出前驱体自由基，以及 将所述前驱体自由基吸附到所述表面以形成表面活性物质； 在第一清洗阶段中，从所述处理站清洗残留的前驱体； 在第二阶段中，将反应性等离子体供应给所述表面，所述反应性等离子体被配置为与所述表面活性物质发生反应并产生所述薄共形膜；以及在第二清洗阶段中，从所述处理站清洗残留的反应物。
2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述第一阶段期间形成本质上共形的表面活性物质层。
3.如权利要求1所述的方法，其中产生所述前驱体自由基进一步包括利用高频直流等离子体产生气相的前驱体自由基。
4.如权利要求1所述的方法，其进一步包括通过在所述第一阶段期间调节高频等离子体的持续时间来调节所述薄共形膜的沉积速率。
5.如权利要求1所述的方法，其进一步包括通过在所述第一阶段期间调节高频等离子体的脉冲数量来调节所述薄共形膜的沉积速率。
6.如权利要求1所述的方法，其进一步包括通过在所述第二阶段期间调节等离子体频率和等离子体持续时间中的一或多者来调节所述薄共形膜的电气和物理属性中的一或多者。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述第二阶段包括通过同时利用高频等离子体和低频等离子体产生所述反应性等离子体。
8.如权利要求7所述的方法，其中产生所述反应性等离子体包括使所述高频等离子体和所述低频等离子体同时脉冲。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述第二阶段包括通过使高频等离子体和低频等离子体交替脉冲产生所述反应性等离子体。
10.如权利要求1所述的方法，其进一步包括，在第三阶段中，用由掺杂等离子体供应的掺杂物掺杂所述薄共形膜，其中所述掺杂等离子体利用高频和低频等离子体中的一或多者产生。
11.一种半导体处理装置，其包括: 处理站； 被设置在所述处理站内部的衬底支架，所述衬底支架被构造来支撑衬底；以及 被流体地耦合于所述处理站的等离子体源；以及 被构造来执彳丁保存在存储器中的指令的系统控制器，所述指令包括: 在第一阶段中，用于如下事项的指令: 利用裂解等离子体从所述衬底的表面外产生出前驱体自由基，以及将所述前驱体自由基供应给所述表面，所述前驱体自由基在所述表面上形成共形的表面活性物质层； 在第一清洗阶段中，用于从所述处理站清洗残留前驱体的指令；在第二阶段中，用于如下事项的指令: 利用反应性等离子体产生反应物质，以及 将所述反应物质供应给所述表面以便所述反应物质与所述表面活性物质发生反应，形成共形膜层；以及 在第二清洗阶段中，用于从所述处理站清洗残留反应物的指令。
12.如权利要求11所述的半导体处理装置，其中所述等离子体源包括高频直流等离子体源和/或低频直流等离子体源。
13.如权利要求11所述的半导体处理装置，其中所述等离子体源包括平行板等离子体源、电感耦合等离子体源、螺旋波等离子体源、电子回旋共振等离子体源、磁控管增强等离子体源和直流辉光放电等离子体源中的一或多者。
14.如权利要求11所述的半导体处理装置，其进一步包括指令以在第三阶段中: 利用高频等离子体和低频等离子体中的一或多者在所述表面上方产生掺杂等离子体，所述掺杂等离子体包括掺杂物；以及 用所述掺杂物掺杂所述共形膜层。
15.一种填充集成半导体器件衬底中的硅通孔的方法，所述硅通孔包括位于所述集成半导体器件的第一表面中的开口、从所述第一表面向内延伸的侧壁、以及底部，所述方法包括: 形成覆盖所述硅通孔的所述侧壁和底部的薄共形介电层，其中形成所述薄共形介电层包括: 在第一阶段中，从所述衬底外产生出前驱体自由基并将所述前驱体自由基吸附在所述硅通孔的所述侧壁和底部上， 在第一清洗阶段中，从所述处理站清洗残留的前驱体， 在第二阶段中，将反应性等离子体供应给所述硅通孔的所述侧壁和底部，所述反应性等离子体被配置为与吸附在所述硅通孔的所述侧壁和底部上的所述前驱体自由基发生反应，以及 在第二清洗阶段中，从所述处理站清洗残留的反应物；以及 用导电金属填充所述硅通孔。
16.如权利要求15所述的方法，其中形成所述薄共形介电层进一步包括在所述硅通孔的底角中沉积所述薄共形介电层使得所述薄共形介电层的底角厚度是所述薄共形介电层的开口区域厚度的至少大约10%，其中所述硅通孔具有至少大约10:1的深宽比。
17.如权利要求15所述的方法，其中所述前驱体自由基产生自包括正硅酸乙酯的前驱体。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述反应性等离子体包括原子氧自由基。
19.如权利要求18所述的方法，其中形成所述薄共形介电层进一步包括形成具有至少大约-131MPa的压应力和至少大约1.46的折射率的薄共形介电层。
20.如权利要求15所述的方法，其中所述第一阶段包括利用高频等离子体来产生所述前驱体自由基，且其中所述第二阶段包括利用高频等离子体和低频等离子体中的一或多者来产生反应物质。
21.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括:将光致抗蚀剂施加到所述衬底； 通过步进式曝光器将所述光致抗蚀剂暴露于光中； 用图案图案化所述抗蚀剂并将所述图案转印到所述衬底；以及 从所述衬底选择性地移除所述光致抗蚀剂。
22.—种半导体处理系统，其包括: 步进式曝光器工具；以及 处理工具，其包括: 处理站， 被设置在所述处理站内部的衬底支架，所述衬底支架被构造来支撑衬底， 被流体地耦合于所述处理站的等离子体源，以及 被构造来执彳丁保存在存储器中的指令的系统控制器，所述指令包括: 在第一阶段中，用于如下事项的指令: 利用裂解等离子体从所述衬底的表面外产生出前驱体自由基，以及将所述前驱体自由基供应给所述表面，所述前驱体自由基在所述表面上形成共形的表面活性物质层， 在第一清洗阶段中，用于从所述处理站清洗残留前驱体的指令， 在第二阶段中，用于如下事项的指令: 利用反应性等离子体产生反应物质，以及 将所述反应物质供应给所述表面以便所述反应物质与所述表面活性物质发生反应，形成共形膜层，以及 在第二清洗阶段中，用于从所述处理站清洗残留反应物的指令。
23.一种在衬底中形成硅通孔的方法，所述方法包括: 形成所述硅通孔，其包括: 将光致抗蚀剂施加到所述衬底， 将所述光致抗蚀剂暴露于光中， 用图案图案化所述抗蚀剂并将所述图案转印到所述衬底，以及 从所述衬底选择性地移除所述光致抗蚀剂；以及 形成覆盖所述硅通孔的侧壁和底部的薄共形介电层，其包括: 在第一阶段中，从所述衬底外产生出前驱体自由基并将所述前驱体自由基吸附在所述硅通孔的所述侧壁和底部上， 在第一清洗阶段中，从所述处理站清洗残留的前驱体， 在第二阶段中，将反应性等离子体供应给所述硅通孔的所述侧壁和底部，所述反应性等离子体被配置为与吸附在所述硅通孔的所述侧壁和底部上的所述前驱体自由基发生反应，以及 在第二清洗阶段中，从所述处理站清洗残留的反应物。
全文摘要
本文描述了用于利用等离子体激活共形膜沉积(CFD)工艺沉积薄共形膜的方法和硬件。在一实施例中，一种用于形成薄共形膜的方法包括，在第一阶段中，从所述衬底的表面外产生出前驱体自由基并将所述前驱体自由基吸附到所述表面以形成表面活性物质；在第一清洗阶段中，从所述处理站清洗残留的前驱体；在第二阶段中，将反应性等离子体供应给所述表面，所述反应性等离子体被配置为与所述表面活性物质发生反应并产生所述薄共形膜；以及在第二清洗阶段中，从所述处理站清洗残留的反应物。
文档编号H01L21/205GK103119695SQ201180045808
公开日2013年5月22日 申请日期2011年9月21日 优先权日2010年9月23日
发明者李明, 康胡, 曼迪亚姆·西里拉姆, 阿德里安·拉瓦伊 申请人:诺发系统公司