一种填隙方法和填隙装置与流程

本发明涉及半导体的加工，具体涉及了一种填隙方法、一种填隙装置，以及一种计算机可读存储介质。

背景技术：

1、传统的原子层沉积(atomic layer deposition，ald)技术由于特殊的“保形生长”机制，具有相当优秀的填隙能力，可以实现对于芯片结构中填补高深宽比间隙的薄膜厚度的精确控制，以及优异的台阶覆盖率。但是，ald技术同时也具有相对较缓慢的生长速率，因而其在大尺寸结构的填隙应用中，常常面临着成本控制的巨大挑战。而传统的等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition，pecvd)技术有着沉积速率高以及使用成本低的优点，然而其台阶覆盖率的填隙能力明显不如等离子体增强原子层沉积(plasma enhanced atomic layer deposition，peald)技术。

2、目前，虽然也存在采用ald结合cvd(chemical vapor deposition)的技术进行薄膜填隙，来使两者实现优势互补，以同时兼顾薄膜的填隙能力及经济性。但是，现有技术中，通过在传统ald循环中引入额外的cvd化学源和反应气体，就需要引入额外的cvd化学源及反应气体输送装置，并且需要加入化学源的切换装置，这就导致控制系统的复杂性增加。另外，通过增加化学源的切换操作，也就会相应地引入额外的吹扫及系统稳定时间，对于工艺产能也造成了一定的影响。

3、为了解决现有技术中存在的上述问题，本领域亟需一种改进的填隙技术，不仅能够提升薄膜填隙的生长速度和台阶覆盖能力，而且还能够减少系统复杂性，提高薄膜的纯度以及颗粒表现，无需进行化学源切换所引入的额外吹扫时间及系统稳定时间，从而可以大幅度提高工艺产能，兼顾薄膜的填隙能力及经济性。

技术实现思路

1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

2、为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种填隙方法、一种填隙装置，以及一种计算机可读存储介质，不仅能够提升薄膜填隙的生长速度和台阶覆盖能力，而且还能够减少系统复杂性，提高薄膜的纯度以及颗粒表现，无需进行化学源切换所引入的额外吹扫时间及系统稳定时间，从而可以大幅度提高工艺产能，兼顾薄膜的填隙能力及经济性。

3、具体来说，根据本发明的第一方面提供的上述填隙方法，包括以下步骤：向带有间隙的晶圆表面通入peald前驱体，并在通入所述peald前驱体的过程中向所述晶圆表面提供第一射频能量，以在所述晶圆表面生成第一pecvd薄膜；停止通入所述peald前驱体，并向所述晶圆表面提供第二射频能量，以在所述第一pecvd薄膜表面生成peald薄膜；在提供所述第二射频能量的后段再次向所述晶圆表面通入所述peald前驱体，以在所述peald薄膜表面生成第二pecvd薄膜；以及在生成所述第一pecvd薄膜、所述peald薄膜及所述第二pecvd薄膜之后，再次向所述晶圆表面通入所述peald前驱体，并同时向所述晶圆表面提供第三射频能量，以在所述第二pecvd薄膜表面生成混合薄膜。

4、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述peald前驱体包括双硅烷，所述混合薄膜中包括氧化硅、氮化硅和/或氧化钛的化合物。

5、进一步地，在本发明的一些实施例中，在生成所述第一pecvd薄膜之后，以及向所述晶圆表面提供第二射频能量之前，所述填隙方法还包括以下步骤：向所述晶圆表面通入吹扫气体，以去除所述第一pecvd薄膜表面多余的peald前驱体。

6、进一步地，在本发明的一些实施例中，在生成所述第二pecvd薄膜之后，以及再次向所述晶圆表面通入所述peald前驱体，并同时向所述晶圆表面提供第三射频能量之前，所述填隙方法还包括以下步骤：向所述晶圆表面通入吹扫气体，以去除所述第二pecvd薄膜表面的反应副产物。

7、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述吹扫气体包括氩气、氮气、一氧化二氮、氧气中的至少一者。

8、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述第一射频能量的启动速度小于20ms，所述第二射频能量的启动速度小于30ms。

9、进一步地，在本发明的一些实施例中，在生成所述混合薄膜之后，所述填隙方法还包括以下步骤：对所述混合薄膜、所述第二pecvd薄膜、所述peald薄膜及所述第一pecvd薄膜进行化学机械研磨，以获得填平所述间隙的晶圆。

10、此外，根据本发明的第二方面提供的上述填隙装置，包括：存储器；以及处理器，所述处理器连接所述存储器，并被配置用于实施本发明的第一方面提供的上述的填隙方法。

11、进一步地，在本发明的一些实施例中，还包括：工艺腔室，用于容纳表面带有间隙的晶圆，以对所述晶圆进行填隙；前驱体源，用于向所述晶圆表面通入peald前驱体；射频电源，用于向所述晶圆表面提供射频能量；吹扫气源，用于向所述晶圆表面通入吹扫气体；和/或cmp模块，用于对所述晶圆表面进行化学机械研磨。

12、此外，根据本发明的第三方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，实施本发明的第一方面提供的上述填隙方法。

技术特征：

1.一种填隙方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的填隙方法，其特征在于，所述peald前驱体包括双硅烷，所述混合薄膜中包括氧化硅、氮化硅和/或氧化钛的化合物。

3.如权利要求1所述的填隙方法，其特征在于，在生成所述第一pecvd薄膜之后，以及向所述晶圆表面提供第二射频能量之前，所述填隙方法还包括以下步骤：

4.如权利要求1所述的填隙方法，其特征在于，在生成所述第二pecvd薄膜之后，以及再次向所述晶圆表面通入所述peald前驱体，并同时向所述晶圆表面提供第三射频能量之前，所述填隙方法还包括以下步骤：

5.如权利要求3或4所述的填隙方法，其特征在于，所述吹扫气体包括氩气、氮气、一氧化二氮、氧气中的至少一者。

6.如权利要求1所述的填隙方法，其特征在于，所述第一射频能量的启动速度小于20ms，所述第二射频能量的启动速度小于30ms。

7.如权利要求1所述的填隙方法，其特征在于，在生成所述混合薄膜之后，所述填隙方法还包括以下步骤：

8.一种填隙装置，包括：

9.如权利要求8所述的填隙装置，其特征在于，还包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时，实施如权利要求1～7中任一项所述的填隙方法。

技术总结
本发明公开了一种填隙方法和填隙装置。填隙方法包括以下步骤：向带有间隙的晶圆表面通入PEALD前驱体，并在通入PEALD前驱体的过程中向晶圆表面提供第一射频能量，以在晶圆表面生成第一PECVD薄膜；停止通入PEALD前驱体，并向晶圆表面提供第二射频能量，以在第一PECVD薄膜表面生成PEALD薄膜；在提供第二射频能量的后段再次向晶圆表面通入PEALD前驱体，以在PEALD薄膜表面生成第二PECVD薄膜；以及在生成第一PECVD薄膜、PEALD薄膜及第二PECVD薄膜之后，再次向晶圆表面通入PEALD前驱体，并同时向晶圆表面提供第三射频能量，以在第二PECVD薄膜表面生成混合薄膜。

技术研发人员：刘鑫,林蓬涛
受保护的技术使用者：拓荆科技(上海)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1