JP2008523640A5

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Publication number: JP2008523640A5
Application number: JP2007546817A
Authority: JP
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2025-12-13

Claims

イン・シトゥー・ドープシリコンによってボイドフリー高アスペクト比トレンチを形成するための方法であって、
高アスペクト比を有する深トレンチを提供するステップと、
前記トレンチ内に第１のドープアモルファスシリコン層を形成するステップであって、成膜直後（ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ）の状態で、前記形成された層がＶ状プロファイルを提示するように、前記層が１００％より大きなステップカバレージを有するステップと、
前記トレンチを充填するために前記第１の層にわたって第２のドープアモルファスシリコン層を形成するステップと、
を備える方法。
前記第２のドープアモルファスシリコン層の前記膜が、前記第１のドープアモルファスシリコン層より低い、成膜直後の状態のドーパント濃度を有する、請求項１に記載の方法。
前記第１および第２のドープアモルファスシリコン層がヒ素（Ａｓ）ドープ層である、請求項１に記載の方法。
前記深トレンチが２５：１より大きなアスペクト比を有する、請求項１に記載の方法。
前記第１および第２のドープアモルファスシリコン層にわたって第３の無ドープ層を形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
成膜直後の状態の前記第１のドープアモルファスシリコン層が１００％より大きなステップカバレージを有する、請求項１に記載の方法。
前記形成ステップが平行マルチウェーハ処理チャンバで実施される、請求項１に記載の方法。
前記第１のドープアモルファスシリコン層のヒ素ドーパントの最小濃度が、熱アニーリング処理ステップを実行する前に少なくとも１×１０^２０ｃｍ^−３である、請求項１に記載の方法。
膜がボトムアップから堆積する第１のアモルファスシリコン堆積層を形成するステップを備える、深トレンチをボイドフリー充填するための方法。
高アスペクト比トレンチのボイドフリー充填を達成するために、複数ウェーハ処理チャンバで複数のウェーハを同時処理するための方法であって、
ウェーハサポートを含むプロセスチャンバを提供するステップであって、前記サポートが１つ以上のウェーハを保持可能であるステップと、
１つ以上のウェーハをプロセスチャンバに提供し、かつ前記ウェーハを前記サポート内に位置決めするステップであって、前記提供されたウェーハの各々が複数の高アスペクト比トレンチをその中に形成しているステップと、
アルシンソースガスおよびシランソースガスの混合物を前記ウェーハに同時に導入することによって、前記混合ガスが前記ウェーハにわたって流されるステップと、
前記トレンチ内の前記堆積層の前記ステップカバレージが１００％より大きくなるように、前記ガスを一定温度に加熱することによって、前記シランおよびアルシンが前記ウェーハの前記表面および前記深トレンチ内で反応して、ヒ素ドープアモルファスシリコンの層を堆積するステップと、
を備える方法。
前記方法がさらに、前記トレンチの充填が完了される前記プロセスチャンバから前記ウェーハを除去せずに実行される第２の堆積ステップと、ヒ素ドープアモルファスシリコンの更なる層を堆積するためにより高い堆積レートで実施される第２の反応とを含む、請求項９に記載の方法。
前記プロセスチャンバから前記ウェーハを除去せずに、アモルファスシリコンの無ドープ層が前記充填されたトレンチの上部に堆積される第３の堆積ステップが実施される、請求項１０に記載の方法。
前記第１の堆積膜の前記ステップカバレージが１００％〜１５０％である、請求項９に記載の方法。
少なくとも２５個のウェーハが同時に処理される、請求項９に記載の方法。
複数の深トレンチをその中でエッチングする半導体ウェーハであって、前記トレンチのうちの１つ以上が、
ウェーハサポートを含むプロセスチャンバを提供するステップであって、前記サポートが１つ以上のウェーハを保持可能であるステップと、
１つ以上のウェーハをプロセスチャンバに提供し、かつ前記ウェーハを前記サポート内に位置決めするステップであって、前記提供されたウェーハの各々が複数の高アスペクト比トレンチをその中に形成しているステップと、
アルシンソースガスおよびシランソースガスの混合物を前記ウェーハに同時に導入することによって、前記混合ガスが前記ウェーハにわたって流されるステップと、
前記トレンチ内の前記堆積層の前記ステップカバレージが１００％より大きくなるように、前記ガスをある温度に加熱することによって、前記シランおよびアルシンが前記ウェーハの表面および前記深トレンチ内で反応して、ヒ素ドープアモルファスシリコンの層を堆積するステップと、
を備える方法に従って、ヒ素ドープアモルファスシリコン膜によって充填されている半導体ウェーハ。
深トレンチが誘電層によって裏打ちされ、かつヒ素ドープアモルファスシリコンによってボイドフリー充填される、深トレンチキャパシタ構造前駆体をその中に形成している半導体ウェーハを備える製品。
前記誘電層が、酸化物、窒化物および酸化物の個別層を含む、請求項１６に記載の製品。
半導体ウェーハに配置された深トレンチのボイドフリー充填の方法であって、
ヒ素（Ａｓ）ドープアモルファスシリコンを備える前記トレンチ内に第１の堆積コンフォーマル層を形成するステップであって、前記層がアルシン（ＡｓＨ_３）およびシラン（ＳｉＨ_４）の反応によって形成され、前記ＡｓＨ_３／ＳｉＨ_４比が２×１０^−４〜８×１０^−４であり、前記反応圧力が０．５トール〜１０トールであり、前記堆積温度が５２０℃〜５７０℃であるステップと、
ヒ素（Ａｓ）ドープアモルファスシリコンを備える前記トレンチ内に第２の堆積層を形成するステップであって、前記第２の層がアルシン（ＡｓＨ_３）およびシラン（ＳｉＨ_４）の反応によって形成され、前記ＡｓＨ_３／ＳｉＨ_４比が２×１０^−４〜８×１０^−４であり、前記反応圧力が０．５トール〜１０トールであり、前記堆積温度が５２０℃〜５７０℃であるステップと、を含むことによって、
前記第２の堆積層の前記ＡｓＨ_３／ＳｉＨ_４比および圧力が、前記第２の層の前記堆積レートが前記第１の層の前記堆積レートよりも速くなるように選択され、かつ第２の堆積層形成ステップが、前記充填材料にボイドを形成せずに前記トレンチを充填するのに十分な時間継続される方法。
前記ウェーハ表面の平坦化の前に前記充填された深トレンチにわたって、厚い無ドープアモルファスシリコンキャップ層を形成する更なるステップを含む、請求項１８に記載の方法。
窒素ガスが前記第１の堆積ステップ中に導入される、請求項１８に記載の方法。
水素ガスが前記第１の堆積ステップ中に導入される、請求項１８に記載の方法。
イン・シトゥー・ドープシリコンによってボイドフリー高アスペクト比トレンチを形成するための方法であって、
電界領域および高アスペクト比深トレンチをその中に形成している基板を、処理流域を有する基板処理チャンバに提供するステップと、
前記高アスペクト比深トレンチにおいて１００％より高いステップカバレージを有する前記高アスペクト比深トレンチ内に、第１のドープアモルファスシリコン層を堆積するステップであって、
前記基板を約５２０℃〜約５７０℃の温度に加熱する工程と、
第１のガスを前記処理領域に流す工程と、
シラン含有ガスを前記処理領域に流す工程と、
ヒ素（Ａｓ）含有ガスを前記処理領域に流す工程であって、ヒ素の全濃度が第１の濃度に等しい工程と、を備えるステップと、
前記高アスペクト比深トレンチ内に第２のドープアモルファスシリコン層を堆積するステップであって、
前記基板を約５２０℃〜約５７０℃の温度に加熱する工程と、
第１のガスを前記処理領域に流す工程と、
シラン含有ガスを前記処理領域に流す工程と、
ヒ素（Ａｓ）含有ガスを前記処理領域に流す工程であって、ヒ素の全濃度が前記第１の濃度未満の第２の濃度に等しい工程と、を備えるステップと
を備える方法。
前記第１の濃度が、前記電界領域上の前記第１のドープアモルファスシリコン層の堆積を阻害するのに十分高い、請求項２１に記載の方法。
前記第１のガスが窒素、水素およびヘリウムからなる群より選択される、請求項２１に記載の方法。
第１のドープアモルファスシリコン層がＶ状プロファイルを有する、請求項２１に記載の方法。
イン・シトゥー・ドープシリコンによってボイドフリー高アスペクト比トレンチを形成するための方法であって、
電界領域および高アスペクト比深トレンチをその中に形成している基板を、処理領域を有する基板処理チャンバに提供するステップと、
前記高アスペクト比深トレンチにおいて１００％より大きなステップカバレージを有する前記高アスペクト比深トレンチ内に、第１のドープアモルファスシリコン層を堆積するステップであって、
前記基板を約５２０℃〜約５７０℃の温度に加熱する工程と、
シラン含有ガスを前記処理領域に流す工程と、
ヒ素（Ａｓ）含有ガスを前記処理領域に流す工程と、
第１のガスを前記処理領域に流す工程と、
前記処理領域において第１の全圧に達するまで、前記第１のガス、前記シラン含有ガスおよび前記ヒ素（Ａｓ）含有ガスの流れを適合させる工程と、を備えるステップと、
前記高アスペクト比深トレンチ内に第２のドープアモルファスシリコン層を堆積するステップであって、
前記基板を約５２０℃〜約５７０℃の温度に加熱する工程と、
シラン含有ガスを前記処理領域に流す工程と、
ヒ素（Ａｓ）含有ガスを前記処理領域に流す工程と、
第１のガスを前記処理領域に流す工程と、
前記処理領域において第２の全圧に達するまで前記第１のガス、前記シラン含有ガスおよび前記ヒ素（Ａｓ）含有ガスの流れを適合させる工程であって、前記第２の全圧が前記第１の全圧未満である工程と、を備えるステップと
を備える方法。
前記第１のガスが窒素、水素およびヘリウムからなる群より選択される、請求項２５に記載の方法。
第１のドープアモルファスシリコン層がＶ状プロファイルを有する、請求項２５に記載の方法。
ボイドフリー充填ヒ素（Ａｓ）ドープアモルファスシリコン深トレンチ構造。
前記深トレンチが４０：１より大きなアスペクト比を有する、請求項２８に記載の深トレンチ構造。
前記トレンチ内のヒ素ドーパントの最小濃度が熱アニーリング前に１×１０^２０である、請求項２８に記載の深トレンチ構造。