CN114763603A - 用于沉积间隙填充流体的方法及相关的系统和装置 - Google Patents

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Abstract

用于制造包括衬底的结构的方法和系统。衬底包括多个凹部。凹部至少部分地填充有间隙填充流体。间隙填充流体包括Si‑H键。

Description

用于沉积间隙填充流体的方法及相关的系统和装置
技术领域
本公开总体涉及适用于形成电子器件的方法和系统。更具体地，本公开涉及可用于通过等离子体辅助沉积在间隙、沟槽等中沉积材料的方法和系统。
背景技术
非晶硅已经广泛用于半导体制造过程中作为牺牲层，因为它可以相对于其他膜(例如氧化硅、无定形碳等)提供良好的蚀刻选择性。随着半导体制造中临界尺寸(CD)的减小，填充高纵横比间隙的方法对于先进的半导体器件制造变得越来越重要。
例如，当前的金属替换栅极过程包括熔炉多晶硅或非晶硅伪栅极。由于过程的性质，在Si伪栅极的中间形成接缝。该接缝可能在后处理期间打开，并导致结构失效。传统的非晶硅(a-Si)等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在窄沟槽顶部形成“蘑菇形”膜。这是由于等离子体无法渗透到深沟槽中造成的。结果是从顶部夹住窄沟槽；在沟槽底部形成空隙。因此，需要用于填充高纵横比结构而不形成空隙的方法。
在本部分中阐述的任何讨论(包括问题和解决方案的讨论)已被包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景。这种讨论不应被视为承认本发明的任何或全部是先前已知的或以其他方式构成现有技术。
发明内容
本公开的各种实施例涉及间隙填充方法、使用这种方法形成的结构和器件以及用于执行该方法和/或用于形成该结构和/或器件的设备。下面更详细地讨论本公开的各种实施例解决现有方法和系统的缺点的方式。
本文进一步描述了一种填充间隙的方法。该方法包括将衬底引入反应室。衬底设置有间隙。该方法包括将硅前体引入反应室。硅前体包括硅和卤素。该方法还包括在反应室中产生等离子体并将反应物引入反应室。反应物包括惰性气体。间隙填充流体包括硅和氢。硅前体和反应物在等离子体存在下反应，以形成至少部分地填充间隙的间隙填充流体。因此，间隙填充流体沉积在衬底上。
本文还公开了另一种填充间隙的方法。该方法包括将衬底引入反应室。衬底设置有间隙。该方法还包括通过执行循环沉积过程来沉积间隙填充流体。循环沉积过程包括多个沉积循环。沉积循环包括前体脉冲和等离子体脉冲。应当理解，前体脉冲和等离子体脉冲在时间和/或空间上至少部分地分开，即至少部分地不重叠。因此，前体脉冲和等离子体脉冲可以连续执行。另外或可替代地，前体脉冲和等离子体脉冲可以在反应室的不同部分中执行。前体脉冲包括将硅前体引入反应室。硅前体包括硅和卤素。等离子体脉冲包括在反应室中产生等离子体并将反应物引入反应室。反应物包括惰性气体。硅前体和反应物在等离子体存在下反应，以形成至少部分地填充间隙的间隙填充流体。间隙填充流体包括硅和氢。
在一些实施例中，硅前体包括化学式为SinH2n+2-mXm的化合物，其中X是卤素，n是至少1到至多3，m是至少1到至多2n+2。
在一些实施例中，卤素包括I。
在一些实施例中，硅前体包括SiI2H2。
在一些实施例中，反应物包括惰性气体和H2。
在一些实施例中，循环沉积过程在至少-25℃到至多150℃的温度下进行。
在一些实施例中，循环沉积过程在至少500Pa的压力下进行。
在一些实施例中，惰性气体选自由He,Ne,Ar和Kr构成的组。
在一些实施例中，惰性气体是Ar。
在一些实施例中，前体脉冲和等离子体脉冲通过循环内吹扫分开。
在一些实施例中，后续循环通过循环间吹扫分开。
在一些实施例中，前体脉冲和等离子体脉冲至少部分地重叠。
在一些实施例中，硅前体基本由硅、氢和一种或多种卤素构成。
在一些实施例中，在硅前体脉冲期间和等离子体脉冲期间，除了硅前体、惰性气体和H之外，没有气体被引入反应室。
在一些实施例中，在循环内吹扫期间和循环间吹扫期间，除了惰性气体或H之外，没有其他气体被引入反应室。
在一些实施例中，衬底包括半导体。
在一些实施例中，该方法包括一个或多个超级循环，超级循环包括沉积间隙填充流体的步骤和固化步骤。
在一些实施例中，间隙填充流体还包括卤素。
在一些实施例中，沉积间隙填充流体之后，固化间隙填充流体。
在一些实施例中，该方法还包括在间隙填充流体上形成盖层的步骤。
在一些实施例中，在间隙填充流体上形成盖层的步骤包括循环过程。循环过程包括多个循环。循环包括盖层前体脉冲和盖层等离子体脉冲。盖层前体脉冲包括向反应室提供盖层前体。盖层等离子体脉冲包括向反应室提供盖层反应物。盖层等离子体脉冲包括在反应室中产生盖层等离子体。
在一些实施例中，在间隙填充流体上形成盖层的步骤包括向反应室同时提供盖层前体和盖层反应物，同时在反应室中产生盖层等离子体的步骤。
本文进一步描述了一种系统，其包括反应室、射频功率源、气体注射系统、前体气体源、反应物气体源、排气装置和控制器。反应室包括衬底支撑件和上电极。衬底支撑件包括下电极。射频功率源布置用于产生射频功率波形。气体注射系统流体联接到反应室。前体气体源布置用于将硅前体且可选地将载气引入反应室。反应物气体源布置用于将反应物引入反应室。控制器布置用于使该系统执行这里描述的方法。
参考附图，通过下面对某些实施例的详细描述，这些及其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见。本发明不限于任何公开的特定实施例。
附图说明
当结合以下说明性附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求，可以获得对本公开实施例的更完整理解。
图1是根据本公开的至少一个实施例的适用于沉积结构和/或执行方法的等离子体增强原子层沉积(PEALD)设备的示意图。
图2示出了根据本公开的至少一个实施例可用的使用流通系统(FPS)的前体供应系统的示意图。
图3示出了示例性间隙填充流体沉积过程的沉积循环序列。
图4示出了用于填充间隙的方法的实施例的示意图。
图5示出了这里公开的方法的实施例的示意图。
图6示出了这里公开的方法的实施例的示意图。
应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。例如，图中一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大，以帮助提高对本公开的所示实施例的理解。
具体实施方式
下面提供的方法、结构、器件和系统的示例性实施例的描述仅仅是示例性的，并且仅用于说明的目的；以下描述不旨在限制本公开或权利要求的范围。此外，具有所述特征的多个实施例的叙述并不旨在排除具有附加特征的其他实施例或包含所述特征的不同组合的其他实施例。例如，各种实施例被阐述为示例性实施例，并且可以在从属权利要求中陈述。除非另有说明，示例性实施例或其部件可以组合或者可以彼此分开应用。
在本公开中，“气体”可以包括在常温常压(NTP)下为气体的材料、蒸发的固体和/或蒸发的液体，并且可以由单一气体或气体混合物构成，这取决于情况。除了处理气体之外的气体，即不经过气体分配组件、多端口注射系统、其他气体分配装置等而引入的气体，可以用于例如密封反应空间，并且可以包括密封气体，比如稀有气体。这里使用的术语“稀有气体”和“惰性气体”可以互换使用。在某些情况下，术语“前体”可以指参与产生另一种化合物的化学反应的化合物，特别是构成膜基质或膜主骨架的化合物；术语“反应物”可以与术语前体互换使用。
在一些实施例中，术语“反应物”是指能够与前体反应和/或相互作用以形成如本文所述的可流动间隙填充层的气体。反应物可以活化前体低聚。反应物可以是催化剂。反应物不一定必须结合所形成的间隙填充流体中，尽管反应物在间隙填充流体的形成过程中确实与前体相互作用。换句话说，在一些实施例中，反应物结合到间隙填充流体中，而在其他实施例中，反应物没有结合到间隙填充流体中。可能的反应物包括惰性气体，其可以处于激发态，特别是激发态，比如通过等离子体诱导的离子和/或自由基，比如He和Ar，以及其他气体，比如H2。这里使用的术语“反应物”的替代表达可以包括“反应物”、“气体混合物”、“一种或多种另外的气体”和“包含一种或多种另外的气体的气体混合物”。
在一些实施例中，术语“衬底”可以指可以用于形成或者可以在其上形成器件、电路或膜的任何一种或多种底层材料。衬底可以包括块体材料，比如硅(例如单晶硅)、其他第四族材料，比如锗，或者其他半导体材料，比如第二族-第六族或者第三族-第五族半导体，并且可以包括在块体材料之上或之下的一个或多个层。
应当理解，这里使用的术语如“沉积”等可以指通过中间可流动相从气相到固相的相变。实际上，术语“沉积”的含义可以包括从气相到液相的相变，并且可以包括气体反应物形成液体、类液体或凝固流体的过程。因此，术语“沉积”的含义可以包括类似的术语，如冷凝或形成。
此外，在本公开中，变量的任意两个数字可以构成该变量的可行范围，并且指示的任何范围可以包括或排除端点。此外，指示的变量任何值(不管它们是否用“约”指示)可以指精确值或近似值，并且包括等同物，并且可以指平均值、中值、代表性、多数等。此外，在本公开中，术语“包括”、“由…构成”和“具有”可以在一些实施例中独立地指“通常或广泛地包括”、“包括”、“基本由…构成”或“由…构成”。在本公开中，在一些实施例中，任何定义的含义不一定排除普通和习惯含义。
如本文所用，术语“包括”表示包括某些特征，但不排除其他特征的存在，只要它们不会使权利要求不可行。在一些实施例中，术语“包括”包括“由…构成”。
如本文所用，术语“由…构成”表示除了所述措辞之后的特征之外，在设备/方法/产品中不存在其他特征。当术语“由…构成”用于指化学化合物、物质或物质成分时，它表示化学化合物、物质或物质成分仅包含列出的组分。尽管如此，在一些实施例中，化学化合物、物质或物质成分可以包括除了列出的组分之外的其他组分作为痕量元素或杂质。
在一些实施例中，术语“间隙填充流体”，也称为“可流动间隙填充”，可以指在沉积在衬底上的条件下为液体的低聚物，其具有交联和形成固体膜的能力。
在一些实施例中，术语“填充能力”可以指基本没有空隙(例如没有直径约为5nm或更大的空隙)和接缝(例如没有长度约为5nm或更大的接缝)的填充间隙的能力，其中观察到层的无缝/无空隙自下而上生长。在一些实施例中，间隙底部的生长可以比间隙侧壁和具有间隙的顶面上的生长快至少约1.5倍。具有填充能力的膜可被称为“可流动膜”或“粘性膜”。膜的可流动或粘性行为通常表现为沟槽底部的凹面。
在本公开中，相邻突出结构和任何其他凹部图案之间的凹部可被称为“沟槽”。也就是说，沟槽可以指包括孔/通路的任何凹部图案。在一些实施例中，沟槽的宽度可以为约5nm至约150nm、或约30nm至约50nm、或约5nm至约10nm、或约10nm至约20nm、或约20nm至约30nm、或约50nm至约100nm、或约100nm至约150nm。当沟槽具有与其宽度基本相同的长度时，它可被称为孔或通路。孔或通路通常具有约20nm至约100nm的宽度。在一些实施例中，沟槽的深度为约30nm至约100nm，通常为约40nm至约60nm。在一些实施例中，沟槽的纵横比为约2至约10，通常为约2至约5。沟槽的尺寸可以根据处理条件、膜成分、预期应用等而变化。
当在本公开中提供特定的处理条件时，它们是为1升的反应室体积和300mm晶片提供的。技术人员理解，这些值可以容易地扩展到其他反应室体积和晶片尺寸。
本文描述了一种通过包含硅和氢的间隙填充流体来填充间隙的方法。衬底中的间隙可以指衬底中的图案化凹部或沟槽。还提供了通过目前描述的方法生产的间隙填充流体、由这种方法得到的膜以及包括这种膜的结构。在一些实施例中，填充能力可通过在填充有可在特定参数范围内聚合的挥发性前体的室中撞击例如惰性气体等离子体或包含惰性气体和氢的等离子体而在气相中形成粘性材料来实现。间隙填充流体可以在各种半导体器件的制造过程中使用，包括但不限于3D交叉点存储器件中的单元隔离、自对准过孔、伪栅极、反向色调图案化、PC RAM隔离、切割硬掩模和DRAM存储节点接触(SNC)隔离。
具体而言，目前描述的方法包括将衬底引入反应室。衬底设置有间隙。该方法包括形成至少部分地填充间隙的间隙填充流体。形成间隙填充流体可以包括向反应室连续提供硅前体。另外或可替代地，形成间隙填充流体可以包括在反应室中连续产生等离子体。尽管如此，在一些实施例中，向反应室提供硅前体和在反应室中产生等离子体中的至少一个可以间歇即以脉冲发生。在一些实施例中，反应物被连续地提供给反应室，而将硅前体提供给反应室并在反应室中产生等离子体以交替循环进行。
在一些实施例中，该方法包括用间隙填充流体完全填充间隙。在一些实施例中，该方法包括用间隙填充流体填充间隙，而不形成空隙或接缝。换句话说，在一些实施例中，根据本方法的沉积持续进行，直到间隙被具有填充能力的材料完全填充，并且在填充的间隙中基本没有形成空隙或接缝。通过在扫描隧道电子显微镜中研究形成的材料，可以观察到空隙或接缝的存在。
在一些实施例中，间隙的深度为至少5nm到至多500nm，或至少10nm到至多250nm，或至少20nm到至多200nm，或至少50nm到至多150nm，或至少100nm到至多150nm。
在一些实施例中，间隙的宽度为至少10nm到至多10000nm，或至少20nm到至多5000nm，或至少40nm到至多2500nm，或至少80nm到至多1000nm，或至少100nm到至多500nm，或至少150nm到至多400nm，或至少200nm到至多300nm。
在一些实施例中，间隙的长度为至少10nm到至多10000nm，或至少20nm到至多5000nm，或至少40nm到至多2500nm，或至少80nm到至多1000nm，或至少100nm到至多500nm，或至少150nm到至多400nm，或至少200nm到至多300nm。
在一些实施例中，间隙填充流体延伸到特定间隙中的距离等于间隙宽度的至少1.0倍到至多10.0倍。在一些实施例中，间隙填充流体延伸到特定间隙中的距离等于间隙宽度的至少1.5倍到至多9.0倍。在一些实施例中，间隙填充流体延伸到特定间隙中的距离等于间隙宽度的至少2.0倍到至多8.0倍。在一些实施例中，间隙填充流体延伸到特定间隙中的距离等于间隙宽度的至少3.0倍到至多6.0倍。在一些实施例中，间隙填充流体延伸到特定间隙中的距离等于间隙宽度的至少4.0倍到至多6.0倍。在一些实施例中，间隙填充流体延伸到特定间隙中的距离等于间隙宽度的约5.0倍。换句话说，在一些实施例中，间隙填充流体填充间隙，直到距离间隙底部的任何一个前述距离。
在一些实施例中，形成间隙填充流体包括将硅前体引入反应室；在反应室中产生等离子体；以及将反应物引入反应室。因此，硅前体和反应物在等离子体存在下反应，以形成至少部分地填充间隙的间隙填充流体。应当理解，所得间隙填充流体包括硅和氢。
在一些实施例中，硅前体被连续地提供给反应室。在一些实施例中，硅前体被连续地提供给反应室，并且在反应室中产生等离子体和向反应室提供反应物中的至少一个间歇地进行。
在一些实施例中，反应物被连续地提供给反应室。在一些实施例中，反应物被连续地提供给反应室，并且在反应室中产生等离子体和向反应室提供前体中的至少一个间歇地进行。
在一些实施例中，等离子体被连续地产生到反应室。在一些实施例中，等离子体被连续地产生到反应室，并且向反应室提供前体和向反应室提供反应物中的至少一个间歇地进行。
在一些实施例中，在形成间隙填充流体的同时，除了硅前体和反应物之外，没有气体被引入反应室。
在一些实施例中，本方法包括间歇地向反应空间提供前体，并连续地施加等离子体。因此，在一些实施例中，使用连续等离子体代替等离子体脉冲。在一些实施例中，本方法包括间歇地向反应空间提供前体，并间歇地施加等离子体。因此，在一些实施例中，硅前体被连续地提供给反应室，而等离子体被间歇地产生。
在一些实施例中，本方法包括向反应室连续地提供前体和反应物，并在形成间隙填充流体的同时，例如通过施加RF功率在反应室中连续地产生等离子体。
在一些实施例中，在反应室中产生脉冲等离子体，例如脉冲RF等离子体。因此，该方法包括多个循环，循环包括等离子体开启脉冲和等离子体关闭脉冲。在一些实施例中，等离子体开启脉冲持续至少0.7秒到至多2.0秒，例如至少0.7秒到至多1.5秒。在一些实施例中，等离子体关闭脉冲持续至少0.7秒到至多2.0秒，例如至少0.7秒到至多1.5秒。
在一些实施例中，反应物作为载气，即作为夹带前体的气体，和/或作为附加气体被供应到反应室。在一些实施例中，载气以至少0.2到至多2.0slpm，或至少0.3到至多1.5slpm，或至少0.4到至多1.0slpm，或至少0.5到至多0.7slpm的流量提供。
在一些实施例中，形成间隙填充流体包括执行循环沉积过程。循环沉积过程包括执行多个沉积循环。沉积循环包括前体脉冲和等离子体脉冲。前体脉冲包括将硅前体引入反应室。等离子体脉冲包括在反应室中产生等离子体并将反应物引入反应室。在一些实施例中，等离子体脉冲可以包括在反应物被引入反应室的同时产生等离子体的步骤。另外或可替代地，等离子体脉冲可以包括反应物引入步骤，随后是等离子体撞击步骤。在反应物引入步骤期间，反应物被提供给反应室。在等离子体撞击步骤期间，在反应室中产生等离子体。因此，允许前体和反应物在等离子体存在下反应，以形成至少在一定程度上填充间隙的间隙填充流体。间隙填充流体包括硅和氢。在一些实施例中，间隙填充流体还包括卤素。如果需要，沉积循环可以重复一次或多次，直到合适量的间隙填充流体已经沉积在间隙中。
在一些实施例中，间隙完全被间隙填充流体填充。应当理解，间隙填充流体可被描述为粘性材料，即沉积在衬底上的粘性相。间隙填充流体能够在衬底上的沟槽中流动。合适的衬底包括硅晶片。结果，粘性材料以自下而上的方式无缝填充沟槽。
在一些实施例中，用于填充间隙的方法包括至少10到至多30000个沉积循环，或至少10到至多3000个沉积循环，或至少10到至多1000个沉积循环，或至少10到至多500个沉积循环，或至少20到至多200个沉积循环，或至少50到至多150个沉积循环，或至少75到至多125个沉积循环，例如100个沉积循环。
在一些实施例中，前体脉冲和等离子体脉冲至少部分地重叠。换句话说，在一些实施例中，前体脉冲和等离子体脉冲至少部分地同时发生。在这样的实施例中，循环沉积过程不包含循环内吹扫。在一些实施例中，循环沉积过程不包含循环间吹扫。
在一些实施例中，在硅前体脉冲期间和等离子体脉冲期间，除了硅前体、惰性气体和H之外，没有气体被引入反应室。另外或可替代地，在一些实施例中，在循环内吹扫和循环间吹扫中的至少一个期间，除了惰性气体或H之外，没有气体被引入反应室。
在一些实施例中，在前体脉冲和等离子体脉冲之间不吹扫反应室。然而，在一些实施例中，前体脉冲和等离子体脉冲可以通过循环内吹扫分开。注意，在这种情况下，循环内吹扫保持足够短，从而不会将反应室中的前体浓度稀释到可感知的程度。换句话说，吹扫步骤的持续时间和吹扫气体的流量被选择得足够低，以确保在吹扫步骤完成后，不是所有的前体都已经从反应室中去除。换句话说，吹扫步骤的持续时间和其中使用的吹扫气体流量可以足够低，使得整个反应室在吹扫步骤期间不被抽空。在一些实施例中，反应物用作吹扫气体。
在一些实施例中，前体脉冲的持续时间即前体供给时间从至少0.25秒到至多4.0秒，或从至少0.5秒到至多2.0秒，或从至少1.0秒到至多1.5秒。
在一些实施例中，循环内吹扫的持续时间为至少0.025秒到至多2.0秒，或至少0.05秒到至多0.8秒，或至少0.1秒到至多0.4秒，或至少0.2秒到至多0.3秒。
在一些实施例中，RF开启时间即等离子体脉冲的持续时间，也就是在等离子体脉冲期间提供RF功率的时间，是从至少0.5秒到至多4.0秒，或从至少0.7秒到至多3.0秒，或从至少1.0秒到至多2.0秒，或从至少1.25秒到至多1.75秒，或者约1.5秒。
在一些实施例中，循环间吹扫的持续时间从至少0.1秒到至多2.0秒，或者从至少0.1秒到至多1.5秒，例如1.0秒。
硅前体包括硅和卤素。在一些实施例中，硅前体具有通式SinH2n+2-mXm，其中X是卤素，n是从至少1到至多3，m是从至少1到至多2n+2。在一些实施例中，卤素选自F,Cl,Br和I。换句话说，在一些实施例中，硅前体是卤化硅烷。
在一些实施例中，硅前体具有SinH2n+2-mIm的通式，其中n为至少1到至多3，m为至少1到至多2n+2。在一些实施例中，硅前体包括SiI2H2。在一些实施例中，硅前体由SiI2H2构成。
在一些实施例中，硅前体基本包括或基本由硅、氢和一种或多种卤素构成。应当理解，当硅前体由某些组分构成时，在一些实施例中，其它组分仍可以少量存在，例如作为污染物。
反应物包括惰性气体。合适地，惰性气体可以选自由He,Ne,Ar和Kr构成的组。在一些实施例中，惰性气体基本由Ar构成。在一些实施例中，反应物包括惰性气体和H2。应该理解的是，当惰性气体比如氩用作反应物时，惰性气体基本没有结合到间隙填充流体中。尽管如此，当反应物包含H2时，反应物中包含的氢可以结合到间隙填充流体中。
在一些实施例中，在用于填充间隙的本方法中，供应到反应空间的所有气体是前体、反应物、可选的载体比如Ar和/或He，以及可选的等离子点火气体，其可以是或可以包括Ar,He和/或H2。换句话说，在这些实施例中，除了列出的气体之外，没有其他气体被提供给反应室。在一些实施例中，载气和/或等离子点火气体用作反应物。
在一些实施例中，前体脉冲包括通过包含惰性气体的载气向反应室提供硅前体，并且等离子体脉冲包括在反应室中产生等离子体。在一些实施例中，在等离子体脉冲期间，没有气体流入或流出反应室。应当理解，在这样的实施例中，前体脉冲和等离子体脉冲没有被吹扫分开。因此，在一些实施例中，反应物是载气。应当理解，载气是指携带或夹带前体到反应室的气体。示例性载气包括惰性气体，比如氩。示例性载气流量为至少0.1slm到至多10slm，或至少0.1slm到至多0.2slm，或至少0.2slm到至多0.5slm，或至少0.5slm到至多1.0slm，或至少1.0slm到至多2.0slm，或至少2.0slm到至多5.0slm，或至少5.0slm到至多10.0slm，或至少0.1slm到至多2.0slm。这些示例性载气流量是为衬底是300mm晶片的情况提供的。其他晶片尺寸的流量可以很容易地从这些流量中导出。
在一些实施例中，等离子体脉冲包括在反应室中产生RF等离子体。在一些实施例中，在等离子体脉冲期间使用至少10W到至多500W的等离子体功率。在一些实施例中，在等离子体脉冲期间使用至少20W到至多150W的等离子体功率。在一些实施例中，在等离子体脉冲期间使用至少30W到至多100W的等离子体功率。在一些实施例中，在等离子体脉冲期间使用至少35W到至多75W的等离子体功率。在一些实施例中，在等离子体脉冲期间使用至少40W到至多50W的等离子体功率。
在一些实施例中，该方法在包括两个电极的系统中执行，衬底位于这两个电极之间。电极以称为电极间隙的预定距离平行放置。在一些实施例中，电极间隙为至少5mm到至多30mm、至少5mm到至多10mm、或至少10mm到至多20mm、或至少20mm到至多30mm。
在一些实施例中，在等离子体脉冲期间使用至少40kHz到至多2.45kHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少40kHz到至多80kHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少80kHz到至多160kHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少160kHz到至多320kHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少320kHz到至多640kHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少640kHz到至多1280kHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少1280kHz到至多2500kHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少2.5MHz到至少5MHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少5MHz到至多50MHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少5MHz到至多10MHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少10MHz到至多20MHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少20MHz到至多30MHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少30MHz到至多40MHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少40MHz到至多50MHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少50MHz到至多100MHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少100MHz到至多200MHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少200MHz到至多500MHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少500MHz到至多1000MHz的等离子体频率，或者在等离子体脉冲期间使用至少1GHz到至多2.45GHz的等离子体频率。在示例性实施例中，等离子体是RF等离子体，并且RF功率以13.56MHz的频率提供。
在一些实施例中，本方法在至少-25℃到至多200℃的温度下执行。在一些实施例中，本方法在至少-25℃到至多0℃的温度下执行。在一些实施例中，本方法在至少0℃到至多25℃的温度下执行。在一些实施例中，本方法在至少25℃到至多50℃的温度下执行。在一些实施例中，本方法在至少50℃到至多75℃的温度下执行。在一些实施例中，本方法在至少75℃到至多150℃的温度下执行。在一些实施例中，本方法在至少150℃到至多200℃的温度下执行。这增强了目前提供的间隙填充流体的间隙填充性能。在一些实施例中，反应室处于至少70℃到至多90℃的温度。
在一些实施例中，挥发性前体在某个参数范围内聚合，该参数范围主要由等离子体撞击期间前体的分压、晶片温度和反应室中的总压力限定。为了调节“前体分压”，可以使用间接过程参数(稀释气体流量)来控制前体分压。为了控制沉积膜的流动性，可能不需要前体分压的绝对数值，相反，在参考温度和总压下，前体的流量与其余气体的流量和反应空间中的总压之比可以用作实际控制参数。尽管如此，在一些实施例中，反应室保持在至少600Pa到至多10000Pa的压力下。例如，反应室中的压力可以保持在至少600Pa到至多1200Pa的压力，或至少1200Pa到至多2500Pa的压力，或至少2500Pa到至多5000Pa的压力，或至少5000Pa到至多10000Pa的压力。
在一些实施例中，本方法在至少500Pa的压力下执行，优选在至少700Pa的压力下执行。更优选地，本方法在至少900Pa的压力下进行。这增强了目前提供的间隙填充流体的间隙填充性能。
在一些实施例中，反应室保持在至少500Pa到至多1500Pa的压力下，反应室保持在至少50℃到至多150℃的温度下。在一些实施例中，本方法在至少500Pa到至多10000Pa的压力下和在至少50℃到至多200℃的温度下执行。在一些实施例中，本方法在至少700Pa的压力下和在至少50℃到至多150℃的温度下执行。在一些实施例中，本方法在至少900Pa的压力下和在至少50℃到至多75℃的温度下执行。
在一些实施例中，使用系统来执行所述方法，该系统包括前体源，前体源包括前体容器，例如前体罐、前体瓶等；以及一个或多个气体管线，其可操作地将前体容器连接到反应室。在这样的实施例中，前体容器可以适当地保持在比反应室温度低的为至少5℃到至多50℃的温度下，或者在比反应室温度低的为至少5℃到至多10℃的温度下，或者在比反应室温度低的为至少10℃到至多20℃的温度下，或者在比反应室温度低的为至少30℃到至多40℃的温度下，或者在比反应室温度低的为至少40℃到至多50℃的温度下。气体管线可以适当地保持在前体容器和反应室的温度之间的温度。例如，气体管线可以保持在比反应室温度低的为至少5℃到至多50℃，或至少5℃到至多10℃，或至少10℃到至多20℃，或至少30℃到至多40℃，或至少40℃到至多50℃的温度下。在一些实施例中，至少一部分气体管线和反应室保持在基本相同的温度，该温度高于前体容器的温度。
在一些实施例中，当间隙填充流体形成时，衬底搁置在反应室中的基座上，基座温度为至少50℃到至多100℃，或至少60℃到至多80℃，或至少65℃到至多75℃。
当挥发性前体通过等离子体聚合并沉积在衬底表面上时，可暂时获得可流动膜，其中气态前体(例如单体)被等离子体气体放电提供的能量活化或分裂，从而引发聚合，并且当所得材料沉积在衬底表面上时，材料表现出暂时可流动行为。根据示例性实施例，当沉积步骤完成时，可流动膜不再是可流动的，而是固化的，因此不需要单独的固化过程。在其他实施例中，可流动膜在沉积后被致密化和/或固化。可流动膜的致密化和/或固化可以通过固化步骤(也称为“固化”)进行。
因此，在一些实施例中，该方法包括固化间隙填充流体的步骤。该步骤增加间隙填充流体的热阻。换句话说，它增加了间隙填充流体在高温下抵抗变形和/或质量损失的阻力。另外或可替代地，固化步骤可以导致间隙填充流体固化。
在一些实施例中，间隙填充流体在沉积之后被固化。可选地，在间隙填充流体已经沉积之后并且在固化步骤之前，对间隙填充流体进行退火。合适的退火时间包括从至少10.0秒到至多10.0分钟，例如从至少20.0秒到至多5.0分钟，例如从至少40.0秒到至多2.5分钟。合适地，退火在包含选自由N2,He,Ar和H2构成的列表的一种或多种气体的气体混合物中进行。在一些实施例中，退火在至少200℃的温度下，或在至少250℃的温度下，或在至少300℃的温度下，或在至少350℃的温度下，或在至少400℃的温度下，或在至少450℃的温度下进行。
在一些实施例中，间隙填充流体可以在沉积期间固化，例如通过循环交替沉积脉冲和固化脉冲。因此，在一些实施例中，这里描述的方法包括一个或多个超级循环。超级循环包括执行循环沉积过程的步骤和固化步骤。当超级循环重复多次时，产生循环过程。当目前公开的方法仅包括一个超级循环时，产生首先沉积间隙填充流体并随后固化的过程。
在一些实施例中，固化步骤包括在反应室中产生等离子体，从而将衬底暴露于直接等离子体。合适的直接等离子体包括惰性气体等离子体。当使用直接等离子体时，薄的间隙填充流体层可被有效地固化，产生薄的高质量层。在一些实施例中，特别是当需要更厚的固化间隙填充流体层时，用于填充间隙的方法可以包括多个循环，其中间隙填充流体沉积步骤和采用直接等离子体处理的固化步骤交替进行。在这样的实施例中，填充间隙的过程优选包括多个循环，并且间隙填充流体沉积和等离子体处理步骤(也称为脉冲)交替进行。这种循环过程的优点在于，更大部分的间隙填充流体被固化：直接等离子体可以具有约2至7nm的穿透深度，使得后沉积直接等离子体处理将仅固化间隙填充流体的顶层。相反，交替的沉积和等离子体步骤允许固化更大部分，甚至整个间隙填充流体，即使当使用可以具有低渗透深度的固化技术时，比如直接等离子体。
合适的等离子体处理包括H2等离子体、He等离子体、H2/He等离子体、Ar等离子体、Ar/H2等离子体和Ar/He/H2等离子体。应当理解，H2等离子体是指采用H2作为等离子体气体的等离子体。此外，应当理解，H2/He等离子体是指采用H2和He的混合物作为等离子体气体的等离子体。应当理解，类似地定义了其他等离子体。
在一些实施例中，固化步骤包括提供远程等离子体，例如远程惰性气体等离子体，并将衬底暴露于一种或多种受激物质，比如自由基、离子和UV辐射中的至少一种。在一些实施例中，固化步骤包括在间隙已经用间隙填充流体填充之后使用间接等离子体。间接等离子体可以比直接等离子体具有更大的穿透深度，从而消除了循环沉积和固化步骤的需要。因此，可以在沉积后应用间接等离子体固化。
在一些实施例中，固化步骤包括提供远程等离子体源，并将一个或多个网板定位在远程等离子体源和衬底之间。因此，衬底可以暴露于远程等离子体源产生的自由基。自由基的穿透深度明显高于直接等离子体提供的穿透长度，例如明显高于通过目前提供的方法要填充的间隙的尺寸。因此，在所有间隙填充流体已经沉积之后，可以有利地应用远程等离子体处理一次。尽管如此，远程等离子体固化也可以与交替的等离子体固化和间隙填充流体沉积步骤循环地应用，类似于利用直接等离子体的操作。远程等离子体的大穿透深度具有的优点是它们允许有效固化间隙填充流体。在一些实施例中，远程等离子体中使用的等离子体气体包括惰性气体，例如选自由He和Ar构成的列表的惰性气体。
固化步骤可以降低间隙填充流体相对于其未固化状态的氢浓度。例如，氢浓度降低至少0.01原子％到至多0.1原子％，或至少0.1原子％到至多0.2原子％，或至少0.2原子％到至多0.5原子％，或至少0.5原子％到至多1.0原子％，或至少1.0原子％到至多2.0原子％，或至少2.0原子％到至多5.0原子％，或至少5.0原子％到至多10.0原子％。
在一些实施例中，固化步骤包括将间隙填充流体暴露于微脉冲等离子体。微脉冲等离子体的应用可能特别有利，因为沉积的间隙填充流体包含氢。微脉冲等离子体是包括施加多个快速连续的开启-关闭微脉冲的等离子体处理。微脉冲等离子体可以例如采用惰性气体作为等离子体气体。当300mm晶片用作衬底时，在微脉冲等离子体期间，保持例如至少5.0slm，或至少5.0slm到至多7.0slm，或至少7.0slm到至多10.0slm的等离子体气体流量。例如，微脉冲等离子体中的开启微脉冲可持续至少1.0μs到至多1.0s，或至少2.0μs到至多0.50s，或至少5.0μs到至多250ms，或至少10.0μs到至多100.0ms，或至少25.0μs到至多50.0ms，或至少50.0μs到至多25.0ms，或至少100.0μs到至多10.0ms，或至少250.0μs到至多5.0ms，或至少0.50ms到至多2.5ms。例如，微脉冲等离子体中的关闭微脉冲可以持续至少1.0μs到至多2.0s，或至少2.0μs到至多1.0s，或至少5.0μs到至多500ms，或至少10.0μs到至多250.0ms，或至少25.0μs到至多100.0ms，或至少50.0μs到至多50.0ms，或至少100.0μs到至多25.0ms，或至少200.0μs到至多10.0ms，或至少500.0μs到至多5.0ms，或至少1.0ms到至多2.0ms。微脉冲等离子体可以循环使用，即作为循环沉积处理中的等离子体脉冲，和/或作为后沉积处理。换句话说，填充间隙的过程可以包括间隙填充流体沉积和微脉冲等离子体的交替循环。另外或可替代地，在所有间隙填充流体已经沉积之后，衬底可以经受微脉冲等离子体后沉积处理。
在一些实施例中，衬底经受微脉冲等离子体，同时以高于预定阈值的流量向反应室提供等离子体气体。微脉冲等离子体与这些高流量的结合使沉积的间隙填充流体的等离子体诱导交联期间释放的挥发性副产物的再沉积最小化。在一些实施例中，在微脉冲等离子体处理期间，等离子体气体的流量为至少5.0slm(每分钟标准升)，优选为至少10.0slm。本领域技术人员理解，该流量取决于反应室体积和衬底尺寸，并且这里为300mm晶片和1升反应室体积提供的值可以容易地转移到其他衬底尺寸和/或反应器体积。在一些实施例中，惰性气体在微脉冲等离子体处理期间用作等离子体气体。在一些实施例中，惰性气体选自由He和Ar构成的列表。
在一些实施例中，固化步骤包括使用紫外(UV)光。换句话说，固化步骤可以包括将包括间隙填充流体的衬底暴露于UV辐射。这种采用UV光的固化步骤可以称为UV固化。
在一些实施例中，UV固化被用作后沉积处理。换句话说，在一些实施例中，本方法可以包括沉积间隙填充流体，并且在所有间隙填充流体已经沉积之后，使间隙填充流体经受UV固化。
在一些实施例中，本方法包括包含多个循环的循环过程，每个循环包括间隙填充流体沉积步骤和UV固化步骤。UV固化步骤可以通过吹扫步骤分开。另外或可替代地，后续循环可以通过吹扫步骤分开。合适的吹扫步骤在本文别处描述。
在示例性实施例中，讨论了示例性固化步骤。固化步骤可以使用持续20秒的连续直接等离子体。间隙填充流体沉积步骤和直接等离子体固化步骤可以循环执行，即间隙填充流体沉积步骤和固化步骤可以交替执行。这允许有效地固化所有或至少大部分间隙填充流体。为了固化300mm衬底上的间隙中的间隙填充流体，每个直接等离子体固化步骤可以具有例如200W的RF功率和600Pa的工作压力的20秒的He等离子体。反应器体积约为1升，He流量为2slm。
作为另一示例性实施例，讨论了另一示例性固化步骤。固化步骤可以包括将间隙填充流体暴露于微脉冲等离子体。在本示例中，固化步骤可以循环进行，即采用间隙填充流体沉积和微脉冲RF等离子体的交替循环，尽管后沉积微脉冲等离子体固化处理也是可能的。循环间隙填充流体沉积和等离子体步骤的应用允许有效地固化所有或至少大部分间隙填充流体。为了固化300mm衬底上的间隙中的间隙填充流体，每个直接固化步骤可以具有200个微脉冲，其包括0.1秒的等离子体开启时间和0.5秒的等离子体关闭时间。固化步骤可以使用400Pa的He等离子体。提供的RF功率可以是200W。可以使用10slm的He流量。
在一些实施例中，本方法还包括在间隙填充流体上沉积盖层。在一些实施例中，本方法还包括在固化的间隙填充流体上沉积盖层。本文别处更详细地描述了沉积盖层的方法。
这里进一步描述了一种系统。该系统包括反应室、射频功率源、气体注射系统、前体气体源、反应物气体源、排气装置和控制器。反应室包括衬底支撑件和上电极。衬底支撑件包括下电极。射频功率源布置用于产生射频功率波形。气体注射系统与反应室流体连接。前体气体源布置用于将硅前体引入反应室。可选地，硅前体通过载气引入反应室。反应物气体源布置用于将反应物引入反应室。排气装置适合布置用于从反应室中去除反应产物和未使用的反应物。控制器被编程或以其他方式配置成使得本文别处描述的方法得以实施。如本领域技术人员将理解的，控制器与系统的各种电源、加热系统、泵、机器人和气流控制器或阀通信。
在一些实施例中，前体源包括前体容器，例如前体罐、前体瓶等；并且一个或多个气体管线可操作地将前体容器连接到反应室。在这样的实施例中，前体容器可以适当地保持在比反应室温度低的为至少5℃到至多50℃的温度下，或在比反应室温度低的为至少5℃到至多10℃的温度下，或在比反应室温度低的为至少10℃到至多20℃的温度下，或在比反应室温度低的为至少30℃到至多40℃的温度下，或在比反应室温度低的为至少40℃到至多50℃的温度下。气体管线可以适当地保持在前体容器和反应室的温度之间的温度。例如，气体管线可以保持在比反应室温度低的为至少5℃到至多50℃，或至少5℃到至多10℃，或至少10℃到至多20℃，或至少30℃到至多40℃，或至少40℃到至多50℃的温度下。在一些实施例中，气体管线和反应室保持在基本相同的温度，该温度高于前体容器的温度。
在一些实施例中，气体注射系统包括前体输送系统，其采用载气将前体运送到一个或多个反应室。在一些实施例中，使用流通系统实现载气的连续流动。在流通系统中，载气管线设置有具有前体储存器(瓶)的迂回管线，并且主管线和迂回管线被切换，其中当仅将载气旨在供给到反应室时，迂回管线关闭，而当载气和前体气体都旨在供给到反应室时，主管线关闭，载气流过迂回管线并与前体气体一起从瓶流出。以这种方式，载气可以连续地流入反应室，并且可以通过切换主管线和迂回管线以脉冲携带前体气体。
目前提供的方法可以在任何合适的设备中执行，包括在如图1所示的反应器中。类似地，目前提供的结构可以在任何合适的设备中制造，包括如图1所示的反应器。图1是可用于本发明一些实施例的等离子体增强原子层沉积(PEALD)设备的示意图，该设备理想地与被编程为执行下述序列的控制器相结合。在该图中，通过在反应室3的内部11(反应区)中提供一对平行且彼此面对的导电平板电极2、4，从电源25向一侧施加RF功率(例如13.56MHz和/或27MHz)，并将另一侧12电接地，在电极之间激发等离子体。温度调节器可以设置在下平台2即下电极中。衬底1放置在其上，并且其温度在给定温度下保持恒定。上电极4也可以用作喷淋板，并且反应物气体和/或稀释气体(如果有的话)以及前体气体可以分别通过气体管线21和气体管线22并通过喷淋板4引入反应室3。此外，在反应室3中，设置带有排气管线17的圆形导管13，反应室3的内部11中的气体通过该圆形导管排出。此外，转移室5设置在反应室3下方，并设置有气体密封管线24，以通过转移室5的内部16将密封气体引入反应室3的内部11，其中设置用于分离反应区和转移区的分离板14。注意，从该图中省略了闸阀，晶片可以通过该闸阀转移到转移室5中或从其中转移出来。转移室还设置有排气管线6。在一些实施例中，沉积间隙填充流体和固化间隙填充流体在同一个反应室中进行。在一些实施例中，沉积间隙填充流体和固化间隙填充流体在包含在同一个系统中的独立反应室中进行。
在一些实施例中，图2中示出的切换不活泼气体流和前体气体流的系统可以用在根据图1的设备中，以脉冲引入前体气体，而反应室的压力基本没有波动。
实际上，可以使用流通系统(FPS)实现载气的连续流动，其中载气管线设置有具有前体储存器(瓶)的迂回管线，并且主管线和迂回管线被切换，其中当仅载气旨在供给到反应室时，迂回管线关闭，而当载气和前体气体都旨在供给到反应室时，主管线关闭并且载气流过迂回管线并与前体气体一起从瓶中流出。以这种方式，载气可以连续流入反应室，并且可以通过切换主管线和迂回管线以脉冲携带前体气体。
图2示出了使用流通系统(FPS)的前体供应系统，其可用于本文所述系统的实施例中(黑色阀门表示阀关闭)。如图2中的(a)所示，当向反应室(未示出)供给前体时，首先，诸如Ar(或He)的载气流过具有阀b和c的气体管线，然后进入瓶(储存器)20。载气从瓶20中流出，同时携带与瓶20内的蒸汽压相对应的量的前体气体，并流过带有阀f和e的气体管线，然后与前体一起供给到反应室。在上图中，阀a和d关闭。当仅将载气(可以是惰性气体，比如He或Ar)供给到反应室时，如图2中的(b)所示，载气通过阀a流过气体管线，同时绕过瓶20。在上图中，阀b、c、d、e和f关闭。
本领域技术人员将理解，该设备包括一个或多个控制器(未示出)，其被编程或以其他方式配置成使得在本文别处描述的沉积过程得以进行。如本领域技术人员将理解，控制器与反应器的各种电源、加热系统、泵、机器人和气流控制器或阀通信。控制器包括包含处理器的电子电路和软件，以选择性地操作阀、歧管、加热器、泵和包括在系统中的其他部件。这种电路和部件操作成从相应的源(例如瓶20)引入前体、反应物和可选的吹扫气体。控制器可以控制气体供应序列的定时、衬底和/或反应室3的温度、反应室3内的压力以及各种其他操作，以提供系统的正确操作。控制器可以包括控制软件，以电地或气动地控制阀来控制前体、反应物和吹扫气体流入和流出反应室3。控制器可以包括执行特定任务的模块，比如软件或硬件部件，例如FPGA或ASIC。应当理解，在控制器包括执行特定任务的软件部件的情况下，控制器被编程为执行该特定任务。模块可以有利地配置为驻留在控制系统的可寻址存储介质即存储器上，并且配置为执行一个或多个过程。
可选地，可以使用双室反应器。双室反应器包括彼此靠近设置的用于处理晶片的两个部分或隔室。在这种双室反应器中，反应物气体和惰性气体可以通过共用管线供给，而含前体气体通过非共用管线提供。在示例性实施例中，形成间隙填充流体发生在两个隔室之一中，并且固化步骤发生在另一反应室中。这可以有利地提高产量，例如当间隙填充流体形成和固化在不同温度下发生时，间隙填充流体形成则可以在一个反应室中进行且固化可以在相邻的反应室中进行。
图3示出了示例性间隙填充流体沉积过程的沉积循环序列。该过程使用由氩构成的气体混合物作为反应物。反应物可以恒定的流量连续提供给反应室。前体脉冲和等离子体脉冲即RF开启脉冲被顺序施加，并被吹扫脉冲分开。循环可以重复一次或多次。因此，含硅材料沉积在间隙中。该循环可以重复任何次数，直到所需量的含硅材料已经沉积在间隙中。
图4示出了用于填充间隙的方法的实施例的示意图。该方法在向反应室提供衬底之后开始411，并且包括前体脉冲412，其中硅前体被提供给反应室。可选地，然后吹扫反应室413。该方法然后包括等离子体脉冲414，其中衬底经受等离子体处理。可选地，然后在循环间吹扫中吹扫反应室415。应当理解，在吹扫413、415期间，反应室中不产生等离子体。可选地，从前体脉冲412到等离子体脉冲414的步骤被重复417一次或多次。可选地，后续循环由循环间吹扫415分开。因此，含硅材料沉积在间隙中。当所需量的含硅材料已经沉积在间隙中时，该方法结束416。
图5示出了这里公开的方法的实施例的示意图。该方法在向反应室提供衬底之后开始511。该方法包括在衬底上沉积间隙填充流体的步骤512。可选地，然后通过后沉积吹扫来吹扫反应室513。该方法然后包括固化间隙填充流体的步骤514。可选地，然后通过后固化吹扫来吹扫反应室515。可选地，从在衬底上沉积间隙填充流体的步骤512到固化间隙填充流体的步骤514的步骤被重复517一次或多次。可选地，后续循环由后固化吹扫分开515。可以重复所得的沉积-固化循环，直到期望厚度的固化间隙填充流体已经沉积在衬底上。
图6示出了本文公开的方法的示意图。该方法在向反应室提供衬底之后开始611。该方法包括在衬底上沉积间隙填充流体的步骤612。可选地，然后通过后沉积固化来固化间隙填充流体613。然后，该方法包括在间隙填充流体上沉积盖层的步骤614。在已经沉积盖层之后，该方法结束615。盖层可以有利地保护下面的间隙填充流体，例如防止在进一步处理步骤中使用的化学物质，和/或防止被大气空气氧化。
在一些实施例中，形成盖层的步骤614包括循环沉积过程，其包括多个循环，例如2、5、10、20、50、100、200、500、1000、2000、5000或10000个循环。循环包括盖层前体脉冲和盖层等离子体脉冲的序列。可选地，盖层前体脉冲和盖层等离子体脉冲通过循环内吹扫分开。可选地，后续循环由循环间吹扫分开。盖层前体脉冲包括向反应室提供盖层前体。盖层等离子体脉冲包括向反应室提供盖层反应物并在反应室中产生等离子体。在一些实施例中，盖层包括氮化硅。合适的盖层前体包括含硅化合物，比如卤代硅烷。在一些实施例中，盖层前体包括选自氯硅烷、溴硅烷和碘硅烷的卤代硅烷。在一些实施例中，盖层前体包括二碘硅烷。在一些实施例中，盖层反应物包括含氮气体或气体混合物。合适的反应物包括N2、N2和H2的混合物以及NH3。
在一些实施例中，形成盖层的步骤614包括同时向反应室提供盖层前体和盖层反应物，同时在反应室中产生等离子体。在一些实施例中，盖层包括氮化硅，在这种情况下，盖层前体适当地包括含硅化合物，比如硅烷。在这样的实施例中，盖层前体可以包括选自甲硅烷、乙硅烷和三硅烷的化合物。在一些实施例中，盖层前体包括甲硅烷。合适的反应物包括含氮气体或气体混合物，比如N2和NH3。
在一些实施例中，盖层包括碳化硅，并且形成盖层的步骤614包括同时向反应室提供盖层前体和盖层反应物，同时在反应室中产生等离子体。在这样的实施例中，合适的盖层前体包括含碳和硅的化合物，比如烷基取代的硅烷，即烷基硅烷。合适的烷基硅烷包括六甲基硅烷。合适的盖层反应物包括惰性气体和包含惰性气体的气体混合物，例如包含惰性气体和氢的气体混合物。合适的盖层反应物包括Ar和H2。
尽管已经讨论了某些实施例和示例，但本领域技术人员将理解，权利要求的范围超出了具体公开的实施例，延伸到其他替代实施例和/或用途及其明显的修改和等同物。实际上，除了在此示出和描述的那些之外，本公开的各种修改比如所描述的元件的替代有用组合对于本领域技术人员来说从描述中变得显而易见。这种修改和实施例也旨在落入所附权利要求的范围内。
在本公开中，在条件和/或结构未被指定的情况下，鉴于本公开，作为常规实验的事项，本领域技术人员可以容易地提供这样的条件和/或结构。

Claims (20)

1.一种填充间隙的方法，包括：
将衬底引入反应室，该衬底设置有间隙；以及
通过以下来在衬底上沉积间隙填充流体：将硅前体引入反应室，该硅前体包括硅和卤素；在反应室中产生等离子体；以及将反应物引入反应室，其中反应物包括惰性气体；由此硅前体和反应物在等离子体存在下反应，以形成至少部分地填充间隙的间隙填充流体，该间隙填充流体包括硅和氢。
2.一种填充间隙的方法，包括：
将衬底引入反应室，该衬底设置有间隙；以及
通过执行包括多个沉积循环的循环沉积过程来沉积间隙填充流体，沉积循环包括前体脉冲和等离子体脉冲；
前体脉冲包括将硅前体引入反应室，该硅前体包括硅和卤素；
等离子体脉冲包括在反应室中产生等离子体并将反应物引入反应室，其中反应物包括惰性气体；
由此硅前体和反应物在等离子体存在下反应，以形成至少部分地填充间隙的间隙填充流体，该间隙填充流体包括硅和氢。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述硅前体包括具有通式SinH2n+2-mXm的化合物，其中X为卤素，n为至少1到至多3，m为至少1到至多2n+2。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述卤素包括I。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述硅前体包括SiI2H2。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述反应物包括惰性气体和H2。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述循环沉积过程在至少-25℃到至多150℃的温度下进行。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述循环沉积过程在至少500Pa的压力下进行。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述惰性气体选自由He,Ne,Ar和Kr构成的组。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述惰性气体是Ar。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述前体脉冲和所述等离子体脉冲通过循环内吹扫分开。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，后续循环通过循环间吹扫分开。
13.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述前体脉冲和所述等离子体脉冲至少部分地重叠。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述硅前体基本由硅、氢和一种或多种卤素构成。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，在所述硅前体脉冲期间和所述等离子体脉冲期间，除了硅前体、惰性气体和H之外，没有气体被引入反应室。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述循环内吹扫期间和所述循环间吹扫期间，除了惰性气体或H之外，没有气体被引入反应室。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中，所述方法包括一个或多个超级循环，超级循环包括沉积所述间隙填充流体的步骤和固化步骤。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中，所述间隙填充流体还包括所述卤素。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，还包括在所述间隙填充流体上形成盖层的步骤，其中，在所述间隙填充流体上形成盖层的步骤包括包含多个循环的循环过程，循环包括盖层前体脉冲和盖层等离子体脉冲，盖层前体脉冲包括向反应室提供盖层前体，盖层等离子体脉冲包括向反应室提供盖层反应物，并且盖层等离子体脉冲包括在反应室中产生盖层等离子体。
20.一种系统，包括：
-反应室，该反应室包括衬底支撑件和上电极，该衬底支撑件包括下电极；
-布置用于产生射频功率波形的射频功率源；
-流体联接到反应室的气体注射系统；
-用于将硅前体且可选地将载气引入反应室的前体气体源；
-用于将反应物引入反应室的反应气体源；
-排气装置；以及
-控制器，其布置成使所述系统执行根据权利要求1至19中任一项所述的方法。
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