JP5019676B2

JP5019676B2 - Ｈｄｐｃｖｄ処理によるトレンチ充填

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Publication number: JP5019676B2
Application number: JP2001159216A
Authority: JP
Inventors: ロスマンケント; リーシュアン; リーヤング
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2021-05-28
Also published as: JP2002353215A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は集積回路の製造に関するものである。より詳細には、本発明は、高アスペクト比トレンチを有する基板上のボイドなしのトレンチ充填を実行する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置ジオメトリックスは、サイズを減少し、製造ウエハ上に単位面積当たりより多くの装置を供給し続ける。これらの装置は、ウエハに形成されるとき最初に互いから分離され、その後所望される特定の回路形状を形成するように相互接続される。現在、いくつかの装置はわずか０．０８μｍの形体寸法で製造される。例えば、パターン化ウエハ上の導電線あるいはトレースのような装置間の間隔は、比較できるサイズの凹部あるいはギャップを残して０．０８μｍだけ分離できる。二酸化シリコンのような絶縁材料の非導電層は、一般的には形体の上に堆積され、前述のギャップを充填し、形体を隣接層の集積回路の他の形体あるいは同じ層の隣接形体から絶縁する。
【０００３】
浅いトレンチ分離（“ＳＴＩ”）は、約１μｍ以下の形体寸法を有する装置を分離する技術である。図１は、トレンチマスク１３でカバーされる２つのアイランド１２を有する半導体ウエハのようなＳＴＩトレンチ基板１０の例を示している。トレンチ１４は、トレンチ１４の側壁１６を規定する２つのアイランド１２間に配置される。マスク１３は、一般的にはトレンチを形成する際に使用される窒化シリコン（ＳｉＮ）のような比較的固い材料で作られたパターン化トレンチマスク層である。熱酸化層（図示せず）はトレンチ１４の表面上に成長される。窒化シリコンマスク１３は、能動装置が形成されるべきシリコン基板１０の酸化を防止し、酸化マスクとも呼ばれる。トレンチ１４は、全トレンチマスク１３の上の二酸化シリコンのような絶縁材料１８を堆積することによって充填される。二酸化シリコンは、トレンチ１４を過充填し、不規則な上部表面形状を形成する。窒化シリコンマスク１３とともに過剰材料は、一般的にはトレンチ充填材料１８がアイランド１２と同一平面にあるようにトレンチ１４を平坦化するために取り除かれる。
【０００４】
集積回路の形体寸法が減少される場合に見られる１つのギャップ充填問題は、ＳＴＩ構造の場合のようにトレンチを充填することが困難になるということである。この問題は、ギャップ充填問題と呼ばれ、図１および図２とともに後述される。図１の垂直断面図において、トレンチの側壁１６は２つの隣接アイランド１２の各々の１つのエッジによって形成される。堆積中、絶縁ギャップ充填材料１８は、アイランド１２の表面２０上ならびに基板表面上に累積し、アイランド１２のコーナー２４にある張り出し２２を形成する。ギャップ充填材料１８の堆積が連続すると、張り出し２２は、一般的には絶縁層２６が形成されるまでトレンチ１４が充填されるよりも速く一緒に成長し、図２によりはっきりと示される内部ボイド２８を形成する。このように、絶縁層２６は内部ボイド２８の中への堆積を防止する。内部ボイド２８は、装置製造、動作および信頼性の問題となり得る。
【０００５】
堆積エッチバック（dep-etch）技術を含む多数の異なる技術は、絶縁層ギャップ充填特性を改善するために実施された。１つのこのようなdep-etch技術は、堆積処理中ボイドの形成を防止するイオン衝撃による絶縁層の物理的スパッタリングを含む。図３に示されるｄｅｐ‐エッチ技術は、物理的スパッタリングの影響である。図３に示されるように、絶縁材料に入射するイオン３０は、衝突によりそれにエネルギーを伝達し、原子３２が局部結合力を抑え、それから排出することを可能にする。dep-etch技術の最中に、絶縁材料は表面３４を形成するトレンチ１４を充填する。この表面３４は、普通ファセットと呼ばれる側壁１６まで斜めに延びる平面にある。dep-etch技術は、絶縁層２６が堆積され、次にその後エッチングされ、付加絶縁材料の堆積が続くように逐次応用されてもよい。それとは別に、堆積処理およびエッチング処理は同時に生じてもよい。堆積およびエッチングが逐次であろうが同時であろうが、絶縁層２６のプロファイルの表面のプロファイルに及ぼす第１次影響は同じである。
【０００６】
一般的に、プラズマ化学気相成長法（ＣＶＤ）処理はdep-etch技術を使用して絶縁層を堆積するために使用される。プラズマは、基板の表面上で吸収される化学反応プラズマ化学種（原子、ラジカル、およびイオン）を発生するように生成される。例えば、高密度プラズマ化学気相成長法（ＨＤＰ‐ＣＶＤ）処理（例えば、ＲＦ電力を誘導コイルに印加することによってあるいは電子サイクロトロン共鳴化学気相成長法（ＥＣＲ‐ＣＶＤ）処理によって形成されたプラズマ）を含むプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）処理は使用されてもよい。プラズマＣＶＤ処理は、一般的にはより低い温度でおよび単に熱で活性化されるＣＶＤ処理を使用する一般的には可能であるよりも速い堆積速度で高品質膜の堆積を可能にする。
【０００７】
図３および図４を参照すると、拡張dep-etch技術の結果、導電形体１２間の間隔にもかかわらずコーナー２４に隣接して配置された絶縁層２６の一部は、基板１０がある平面に対して斜角を形成する表面３４を有する。その後、平坦化は、物理的スパッタリングが堆積とバランスされる拡張平坦化エッチング技術によって行われてもよいので、非常に狭い形体は完全に平坦化される。それとは別に、大きな形体の残りの工程を取り除くことができる別個の平坦化処理が、使用されてもよい。
【０００８】
ギャップ寸法は益々狭く、深くなる場合、他のギャップ充填問題が生じるので、形成し得る図２のボイド２８は深い。このようなギャップは、その幅で割られるギャップの深さと規定される、一般的には約３：１よりも大きい高アスペクト比で特徴づけられる。窒化シリコンマスク１３をクリッピングあるいはスパッタリングなしに深いボイドのためにギャップ充填を実行することは困難である。このクリッピングは図５に関して説明される。ボイドなしのギャップ充填を実行するために、従来の方式は、スパッタリング速度に対して堆積速度を減少させ、dep-etch処理中ギャップを開いたままにしておく。ギャップ充填を改善し続けるために、より低い堆積対スパッタリング比あるいは堆積対エッチング（dep-etch）比は必要になる。より低いdep-etch比によって、斜めのファセット３４は窒化シリコンマスク１３により遠く離れ、より接近して移動する。dep-etch比が十分低い場合、ファセット３４は、窒化シリコンマスク１３に到達し、マスク１３のコーナー２４は、図５に示されるようにスパッタリングあるいはクリッピングされる。クリッピングは、平坦化中の集積関係を強め、ゲートの包み込みおよび装置性能の低下をもたらす。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ボイドなしのギャップ充填を行うことは、金属間の絶縁（ＩＭＤ）層およびプレメタル絶縁（ＰＭＤ）層の形成のような処理でも重要である。ＩＭＤ処理では、例えば、一般的には未ドープＳｉＯ₂あるいはフッ素ドープトオキサイドの絶縁層は、金属相互接続層間に形成される。金属相互接続層のクリッピングは通常生じないけれども、優れたギャップ充填特性を有するボイドなしのギャップ充填を形成する同様な問題が特に高アスペクト比ギャップに対して生じる。
【００１０】
必要とされるものは、優れたギャップ充填特性を有し、トレンチマスクあるいは他の回路素子を殆どあるいは全然クリッピングしないでギャップ充填層を基板に堆積する方法および装置である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ボイド形成およびクリッピングを殆どあるいは全然しないでギャップ充填を実行するためにdep-etch技術を使用する絶縁層を堆積する方法および装置を提供する。本発明は、ソースプラズマ電力密度を上げ、イオン密度を増加させ、ギャップに向けられたより方向性のある堆積を生成し、ソースプラズマ電力密度をシフトし、基板の上により均一の堆積を生成するために充填されるギャップの上により高いパーセンテージの電力密度を集中することによってボイドなしのギャップ充填を実行する。
【００１２】
ギャップ充填層は、アプライドマテリアルズ社、ウルテマＨＤＰ‐ＣＶＤシステムのような高密度プラズマ化学気相成長法（ＨＤＰ‐ＣＶＤ）システムを使用して堆積される。一般的には、約３：１あるいはそれよりも高い高アスペクト比を有する狭いトレンチは、絶縁層が堆積されるべき基板上にあってもよく、この基板はＨＤＰ‐ＣＶＤシステムの処理チャンバに置かれている。シリコンソースガスおよび酸素ソースガスのような堆積ガスは、不活性ガスとともに基板の表面を横切って流される。ＲＦソース発生器およびＲＦバイアス発生器は、各々処理チャンバと電気的につながっていて、処理ガス混合物（堆積ガスおよび不活性ガス）からプラズマを形成し、スパッタリングのための反応プラズマ化学種を生成する。ＲＦソース発生器からのエネルギーは、処理チャンバの中へ誘導的に結合されるのに対して、ＲＦバイアス発生器からのエネルギーは処理チャンバの中へ容量的に結合される。
【００１３】
スパッタリングは、張り出しを除去し、ギャップ充填中ギャップを開いたままにしておくことができるけれども、過剰スパッタリングは、スパッタリングされた材料の再堆積によってボイド形成をもたらすことができる。ギャップ充填dep-etch化学的性質は、好ましくは再堆積することによって引き起こされるボイド形成を減少させるかあるいは除去するために堆積速度に対してスパッタリング速度を制御するために調整される。例えば、処理ガスの不活性ガス成分の量は、スパッタリングエネルギーおよびスパッタリング速度を増減するために調整でき、優れたギャップ充填特性を得るために最適化できる。さらに、スパッタリングされた材料は、厚い表面と接触するときに気相に戻る傾向があるために、再堆積はあまり高速度で生じそうにない。
【００１４】
本発明の態様によれば、処理ガスは、トレンチを有し、処理チャンバに配置された基板の表面上に層を堆積する方法で処理チャンバに流れ込む。この基板は通常表面を囲むサイドエッジを有する。この処理ガスは、シリコン、酸素、および不活性成分を含む。処理ガスの不活性成分の濃度は体積が約４０％未満である。プラズマは、層を基板の表面上に堆積し、トレンチを充填するために処理チャンバで形成される。プラズマの形成は、少なくとも約１５ワット／ｃｍ²の全基板電力密度でソースプラズマエネルギーを処理チャンバの中へ結合することを含む。一実施形態では、エネルギーは、上部電力密度を発生するように基板の表面の上で上部ＲＦ電力レベルでＲＦコイルを処理チャンバの上部と結合し、側面電力密度を発生するように側面ＲＦ電力レベルで側面ＲＦコイルが基板のサイドエッジを通常囲む処理チャンバの側面部と結合することによって処理チャンバの中へ誘導的に結合される。全電力密度は、上部電力密度および側面電力密度の和に等しい。上部電力密度および側面電力密度は、少なくとも約１．５、より好ましくは少なくとも約２の比を有する。これは、前の処理で一般的には約０．４の比から上部へ電力集中の著しいシフトを示す。一実施形態では、上部電力密度は、約１３．７ワット／ｃｍ²〜約１６．９ワット／ｃｍ²であり、側面ＲＦ電力密度は、約４．１ワットｃｍ²〜約７．６ワット／ｃｍ²であり、不活性成分の濃度は体積が約１５％未満である。特定の実施形態では、不活性成分の濃度は約０％である。
【００１５】
不活性ガスの濃度の減少はトレンチ充填中クリッピングも避けることができる。例えば、本発明は、ほぼトレンチマスクをスパッタリングすることを避けるかあるいはＳＴＩ手順でトレンチ充填絶縁材料のスパッタリング速度よりも実質的に低い速度でトレンチマスクをスパッタリングする。これは、トレンチ充填dep-etch化学的性質を調整することによって行われる。特に、一般的には窒化シリコンから形成されるトレンチマスクをスパッタリングするのに必要とされるエネルギーが二酸化シリコンのような絶縁材料をスパッタリングするのに必要とされるエネルギーよりも大きいことを発見した。反応プラズマ化学種のスパッタリングエネルギーは、処理ガス混合物の化学的性質の変化とともに変わる。この化学的性質は、絶縁材料をスパッタリングするのに十分であるがトレンチマスクのいかなる著しいスパッタリングも生じるのに不十分なスパッタリングエネルギーを有するプラズマ化学種を主に発生するために選択できる。例えば、アルゴンイオンは二酸化シリコン絶縁材料および窒化シリコンマスクをスパッタリングするのに十分なスパッタリングエネルギーを有するのに対して、酸素イオンは二酸化シリコンをスパッタリングするのに十分なスパッタリングエネルギーを有するが窒化シリコンのスパッタリングを殆どあるいは全然生じないことを発見した。このように、トレンチマスクのスパッタリング速度は、絶縁材料のスパッタリング速度に対して実質的に減少され、それによってトレンチマスクをクリッピングする可能性を減らす。減少されたトレンチマスクスパッタリング速度によって、絶縁材料のスパッタリング速度に対して絶縁材料の堆積速度を減少させることは、トレンチマスククリッピングの殆どあるいは全然ないボイドなしのトレンチ充填を得ることができる。
【００１６】
ギャップ充填特性をさらに改善するために、発明者は、特に約４：１よりも大きいアスペクト比を有するギャップを充填するためにギャップ充填層の最初の堆積中の一時的な影響を減らすかあるいは除去することは有利であることを発見した。一時的な影響は、一般的にはギャップ充填層のボイド形成に現れる非均一堆積を生じる。本発明は、不活性ガスを処理チャンバに導入し、プラズマを加え、基板を堆積が生じるべきである事前設定された温度に加熱することによって一時的な影響を減少させる。事前設定された温度に達すると、プラズマはターンオフされ、処理ガスは、処理ガスの流れおよび分配がこの処理チャンバで通常定常状態あるいは均衡を得るまでプラズマ励起なしに処理チャンバに流れ込むので、処理ガスのガス成分が基板の表面に均一に供給される。したがって、プラズマは、ギャップ充填層を基板の表面に堆積し、基板のトレンチを充填するように形成される。事前設定された温度は一般的には、例えばＩＭＤに対しては約３５０℃〜４５０℃およびＳＴＩに対しては約６００℃〜７６０℃である。
【００１７】
本発明の目的および長所をさらに理解するために、添付図面とともに行われる下記の詳細な説明に対する参照が行われるべきである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
Ｉ．序論
本発明の態様は、イオン密度を増加させ、ギャップに向けられたより方向性のある堆積を生成するためにソースプラズマ電力密度を増し、基板の上により均一の堆積を生成するために充填されるギャップの上により高いパーセンテージの電力密度を集中するようにソースプラズマ電力密度を変えることによってボイドなしのギャップ充填を得ることに基づいている。本発明の他の態様は、処理チャンバでプラズマを不活性ガスで触れ、堆積が生じる温度に通常等しい温度に基板を加熱することによってギャップ充填層の最初の堆積中一時的な影響を減らすかあるいは除去することに関するものである。次に、処理ガスは、プラズマがギャップ充填層を堆積するために形成される前に処理ガスの流れおよび分配が処理チャンバで通常定常状態あるいは均衡を得ることができるようにプラズマ励起なしに処理チャンバに流し込まれる。
【００１９】
本発明の他の態様は、トレンチマスク材料がＳＴＩ用途で殆どあるいは全然スパッタリングできないようにdep-etchギャップ充填の化学的性質を変えることに基づいている。スパッタリング堆積の速度は一般にスパッタリング歩留まりによって決定される。スパッタリング歩留まりは、目標材料に対する衝突イオンの入射角の関数である。さらに、スパッタリング歩留まりは、目標材料、衝突イオンの質量、および衝突イオンのエネルギーを含む要因によっても決まる。ほぼ昇華の熱に等しいスパッタリングのための最小閾値エネルギー（例えば、シリコンの場合は１３．５ｅＶ）である。スパッタリングのエネルギー範囲（１０〜５０００ｅＶ）において、スパッタリング歩留まりはイオンエネルギーおよび質量とともに増加する。例えば、酸素はアルゴンに比べて質量が半分未満であるために、アルゴンは、酸素よりも非常に高いスパッタリングに対する衝突エネルギーを有する。結果として、アルゴンは酸素よりも非常に高いスパッタリング歩留まりを有する。したがって、ギャップ充填化学的性質を選択し、操作し、トレンチマスク層の場合、絶縁層の場合よりも著しく少ないスパッタリング歩留まりを提供することが可能である。さらに、スパッタリングエネルギーは温度上昇とともに増加するために、スパッタリング歩留まりは温度に左右される。トレンチマスクのスパッタリングは、dep-etch処理が生じる温度を操作することによってさらに減少できる。
【００２０】
一実施形態において、二酸化シリコンから形成される絶縁層は、標準ＨＤＰ‐ＣＶＤシステムを使用して浅いトレンチシリコン基板上に堆積される。この基板は窒化シリコンから形成されるトレンチマスク層を有する。堆積は、dep-etchガス混合物が基板の表面を横切って流される処理チャンバで行われる。典型的なdep-etchスパッタリングガス混合物は、シラン（ＳｉＨ₄）のようなシリコンソースガスと、分子酸素（Ｏ₂）のような酸素ソースガスと、アルゴン（Ａｒ）のような不活性ガスとを含む。ガス混合物は、化学的に反応し、二酸化シリコン絶縁層を堆積し、スパッタリングのためのアルゴンイオン（Ａｒ⁺）および酸素イオン（Ｏ）を発生する。図６に示されるように、アルゴンイオンの場合のスパッタリングエネルギー分布Ｅ_Arは、酸素イオンの場合のスパッタリングエネルギー分布Ｅ_Oよりも高い。図６は、窒化シリコンマスクがスパッタリングの場合二酸化シリコン絶縁層Ｅ₂よりも高いエネルギーＥ₁を必要とすることも示している。アルゴンイオンは、窒化シリコンおよび二酸化シリコンの両方をスパッタリングするのに十分なエネルギーを有する。一方、酸素イオンのいくつかは二酸化シリコンをスパッタリングするのに十分なエネルギーを有するが、窒化シリコンのスパッタリングを殆どあるいは全然生じなくてもよい。dep-etchガス組成のアルゴンの量を除去するかあるいは著しく減少させることによって、窒化シリコントレンチマスク層を殆どあるいは全然スパッタリングしないでトレンチを充填するために堆積対スパッタリング比を減少することが可能である。スパッタリングエネルギーは温度の低下とともに減少するので、この温度は、窒化シリコンマスクのスパッタリングがあまりに生じないように堆積において初期にも低下できる。このように、優れたギャップ充填特性を有する絶縁層の堆積は、トレンチマスク層の統一性を犠牲にしないで高アスペクト比を有するトレンチの場合に実行されてもよい。
【００２１】
アルゴンの除去はスループットを低下させるために、このような手順は、約３：１あるいはそれよりも高いアスペクト比を有する非常に活発なギャップを充填するために最も望ましい。あまり活発なギャップではない場合、窒化シリコンマスクのスパッタリングをさらに最少にしている間、全堆積速度を増加させるようにわずかなパーセンテージのアルゴンを処理ガス混合物に含めることはより有利である得る。この場合、アルゴンのパーセンテージは、窒化シリコンマスクのスパッタリング速度が二酸化シリコン絶縁層のスパッタリング速度と比較して受容レベルにある。図７は、処理ガス混合物のアルゴンの濃度とともに窒化シリコンおよび二酸化シリコンのスパッタリング速度の変化の概略を示している。曲線ＳＲ₁によって示されるように、アルゴンが除去される場合、窒化シリコンのスパッタリング速度は実際上ゼロである。二酸化シリコンのスパッタリング速度は曲線ＳＲ₂によって示される。低いアルゴン濃度レベルで、二酸化シリコンの場合のスパッタリング速度は、酸素イオンによるスパッタリングによる窒化シリコンの場合のスパッタリング速度よりも高い。窒化シリコンのスパッタリング速度は、より高いアルゴン濃度でおよびアルゴン濃度範囲の大部分に対して二酸化シリコンのスパッタリング速度を超える。図７のプロットは、所望の結果を生じるようにアルゴン濃度レベルを選択するために使用できる。dep-etch処理中ずっとアルゴン濃度を変えることもできる。例えば、トレンチ充填処理の初期の工程中アルゴンを除去し、トレンチの深さが減少し、クリッピングの可能性が減少された後の時間にアルゴンを導入してもよい。
II．典型的なＣＶＤシステム
図８は、本発明による絶縁層が堆積できるＨＤＰ‐ＣＶＤシステムの一実施形態を示す。このシステム３６は、処理チャンバ３８と、真空システム４０と、ソースプラズマシステム４２と、バイアスプラズマシステム４４と、ガス供給システム４６と、遠隔プラズマクリーニングシステム４８とを含んでいる。処理チャンバ３８の上部は、アルミナあるいは窒化アルミニウムのような絶縁材料で作られているドーム５０を含む。このドーム５０は、プラズマ処理領域５２の上部境界を規定する。プラズマ処理領域５２は、基板５４の上部表面および基板支持部材５６によって底部で制限される。
【００２２】
ヒータプレート５８およびコールドプレート６０は、ドーム５０の上にあり、ドーム５０に熱結合される。ヒータプレート５８およびコールドプレートは、ドーム温度の制御が約１００℃〜２００℃の範囲以上の約±１０℃内にあることを可能にする。これは、いろいろの処理のためのドーム温度を最適化することを可能にする。例えば、クリーニングあるいはエッチング処理の場合、堆積処理の場合よりも高い温度にドームを保持することが望ましいことであり得る。ドーム温度の正確な制御は、処理チャンバの薄片あるいは粒子の総数を減らし、堆積層と基板間の粘着力も改善する。
【００２３】
処理チャンバ３８の下部は、処理チャンバを真空システムに接合する本体部材６２を含む。基板支持部材５６のベース部６４は、本体部材６２上に取り付けられ、本体部材と連続内部表面を形成する。基板は、真空チャンバ３８の側面の挿入／取り外し開口９５を通してロボットブレード（図示せず）によって真空チャンバ３８の内外に移送される。モータ（図示せず）は、ウエハを上下させるリフトピン（図示せず）を上下させるリフトピンプレート（図示せず）を上下させる。真空チャンバ３８への移送の際、基板は上げられたリフトピン上に搭載され、次に基板支持部材５６の基板収納部６６まで下げられる。基板収納部６６は、基板処理中基板を基板支持部材５６に固定する静電チャック６８を含む。
【００２４】
真空システム４０は、対のブレードスロットルバルブ７２を収容し、ゲートバルブ７４およびターボモレキュラポンプ７６に取り付けられるスロットル本体７０を含む。スロットル本体７０が、１９９５年１２月１２日に最初に出願された同時係属の共同譲渡の米国特許出願、および１９９６年９月１１日に再出願された譲渡された出願第０８／５７４，８３９号ならびに名称が“対称チャンバ”である譲渡された出願第０８／７１２７２４号に記載されるように、ガス流に対して最少の障害を与え、対称ポンピングを可能にする。ゲートバルブ７４は、ポンプ７６をスロットル本体７０から分離でき、スロットルバルブ７２が完全に開いている場合、排気流容積を制限することによって処理チャンバ圧も制御できる。スロットルバルブ７２、ゲートバルブ７４、ターボモレキュラポンプ７６の配置は、約１〜１００ミリトルの処理チャンバ圧の正確で安定した制御を可能にする。
【００２５】
ソースプラズマシステム４２は、ドーム５０上に取り付けられた上部コイル７８および側面コイル８０を含む。対称のグランドシールド（図示せず）は、コイル間の電気結合を減少させる。上部コイル７８は、上部ＲＦソース発生器８２によって電力が供給されるのに対して、側面コイル８０は、側面ＲＦソース発生器８４によって電力が供給され、各コイルに対する個別の電力レベルおよび動作の周波数を可能にする。この双対コイルシステムは、処理チャンバ３８のラジカルイオン密度の制御を可能にし、それによってプラズマ均一性を改善する。側面コイル８０および上部コイル７８は、処理チャンバ３８の中へエネルギーを誘導的に結合する。特定の実施形態では、上部ＲＦソース発生器８２は、公称２ＭＨｚで最高約５３００ワットあるいはそれ以上のＲＦ電力を供給し、側面ＲＦソース発生器８４は、公称２ＭＨｚで最高約２３００ワットあるいはそれ以上のＲＦ電力を供給する。上部ＲＦ発生器および側面ＲＦ発生器の作動周波数は、プラズマ発生効率を改善するために公称動作周波数から（例えば、１．７〜１．９ＭＨｚおよび１．９〜２．１ＭＨｚのそれぞれに）オフセットされてもよい。
【００２６】
ＲＦ発生器８２および８４は、ディジタル制御合成器を含み、約１．７ＭＨｚ〜約２．１ＭＨｚまでの周波数範囲にわたって作動する。各発生器は、当業者によって理解されるように、処理チャンバおよびコイルから後方へ発生器に反射される電力を測定し、最低反射電力を得るために動作周波数を調整するＲＦ制御回路（図示せず）を含む。ＲＦ発生器は、一般的には５０Ωの特性インピーダンスを有する負荷へ作動するように設計される。ＲＦ電力は、発生器とは異なるインピーダンスを有する負荷から反射されてもよい。これは負荷に伝達される電力を減少させることができる。さらに、負荷から後方へ発生器に反射される電力は、発生器に過負荷をかけ、発生器を損傷し得る。プラズマのインピーダンスは、他の要因の中のプラズマイオン密度に応じて、５Ω未満〜９００Ω以上までの範囲に及ぶ得るために、反射電力は周波数の関数であり得るために、反射電力に従って発生器周波数を調整することは、ＲＦ発生器からプラズマに伝達される電力を増加させ、発生器を保護する。反射電力を減少させ、効率を改善する他の方法は整合回路網によるものである。
【００２７】
整合回路網８９および９０は、コイル７８および８０を有する発生器８２および８４のそれぞれの出力インピーダンスと整合する。ＲＦ制御回路は、負荷が変化するとき発生器を負荷に整合させるように整合回路網内のキャパシタの値を変えることによって両方の整合回路網に同調してもよい。負荷から後方へ発生器に反射される電力が所定の限界を超える場合、ＲＦ制御回路は整合回路網に同調してもよい。一定の整合を行い、ＲＦ制御回路が制御回路網に同調することを効率的に不能にする１つの方法は、反射電力限界を反射電力の任意の予想値以上に設定することにある。これは、整合回路網をその最も最新の状態に保持することによっていくつかの条件の下でプラズマを安定化するのに役立ち得る。
【００２８】
バイアスプラズマシステム４４は、ＲＦバイアス発生器８６と、バイアス整合回路網８８とを含む。このバイアスプラズマシステム４４は、基板収納部６６を相補電極の役を果たす本体部材６２に容量的に結合する。バイアスプラズマシステム４４は、基板の表面へのソースプラズマシステム４２によって形成されるプラズマ化学種の移送を増すのに役立つ。特定の実施形態では、ＲＦバイアス発生器８６は、１３．５６ＭＨｚで最高５０００ワットのＲＦ電力を供給する。
【００２９】
他の対策はプラズマも安定化させるのに役立ち得る。例えば、ＲＦ制御回路は、負荷（プラズマ）に供給される電力を決定するために使用でき、層の堆積中供給された電力をほぼ一定に保持するために発生器出力電力を増減してもよい。
【００３０】
ガス供給システム４６は、ガス供給線９２（そのいくつかだけが示されている）を介して基板を処理するためにガスをいくつかの供給源９２から処理チャンバに供給する。ガスは、ガスリング９４、上部ノズル９６、および上部通気孔９８を通して処理チャンバ３８に導入される。
【００３１】
図８および図９を参照すると、第１および第２のガス供給源１００ａおよび１００ｂならびに第１および第２のガス流コントローラ１０２ａおよび１０２ｂは、ガスをガス供給線９２（そのいくつかだけが示されている）を介してガスリング９４のリングプレナム１０４に供給する。ガスリング９４は、基板の上にガスの均一の流れを供給する複数のガスノズル１０６および１０８（その２つだけが示されている）を有する。ノズル長およびノズル角はガスリング９４を変えることによって変更されてもよい。これは、個別処理チャンバ内の特定の処理のために均一性プロフィールおよびガス利用効率を調整することを可能にする。特定の実施形態では、ガスリング９４は、２４のガスノズル、１２個の第１のノズル１０８および１２個の第２のガスノズル１０６の全部を有する。
【００３２】
ガスリング９４は、（それの１つだけが示されている）、好ましい実施形態では同じ平面にあり、複数の第２のガスノズル１０６よりも短い複数の第１のガスノズル１０８を有する。一実施形態では、第１のガスノズル１０８は、１つあるいはそれ以上のガスを本体プレナム１１０から受け取り、第２のガスノズル１０６は、１つあるいはそれ以上のガスをガスリングプレナム１０４から受け取る。いくつかの実施形態では、第１のガスノズルが酸化剤ガスを供給するために使用され、第２のガスノズルがソースガスを供給するために使用される場合のようにガスを処理チャンバ３８に注入する前に本体プレナム１１０およびガスリングプレナム１０４でガスを混合しないことが望ましい。他の実施形態では、処理ガスは、本体プレナム１１０とガスリングプレナム１０４との間に開口（図示せず）を設けることによってガスを処理チャンバ３８に注入するより前に混合されてもよい。一実施形態では、第３および第４のガス供給源１１０ｃおよび１００ｄ、ならびに第３および第４のガス流コントローラ１０２ｃおよび１０２ｄは、ガスをガス供給線９２を介して本体プレナムに供給する。付加バルブ、例えば１１２（他のバルブは示されていない）は、流れコントローラから処理チャンバへのガスを遮断してもよい。
【００３３】
いくつかの実施形態では、シランあるいは三弗化窒素のような可燃性の毒ガスあるいは腐食性ガスが使用されてもよい。これらの例では、堆積後ガス供給線に残っているガスを除去することは望ましいことで有り得る。これは、バルブ１１２のようなスリーウェイバルブを使用して、処理チャンバ３８を供給線９２ａから分離し、供給線９２ａに穴をあけ、フォアライン１１４を真空にして行われてもよい。図８に示されるように、他の同様なバルブ、例えば１１２Ａおよび１１２Ｂは他のガス供給線に組み込まれてもよい。このようなスリーウェイバルブは、（スリーウェイバルブと処理チャンバとの間の）穴をあけられていないガス供給線の容積を最少にするために実際と同じように処理チャンバ３８に接近して置かれてもよい。さらにツーウェイ（オンオフ）バルブ（図示せず）は、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）と処理チャンバ間あるいはガス供給源とＭＦＣとの間に置かれてもよい。
【００３４】
再度図８を参照すると、上部ノズル９６および上部通気孔９８は、膜均一性を改善し、膜の堆積およびドーピングパラメータの細かい調整を可能にするガスの上部および側面の流れの別個の制御を可能にする。上部通気孔９８は、ガスがガス供給システムから処理チャンバに流れ込む上部ノズル９６の周りの環状開口である。一実施形態では、第１のガス供給源１００ａは、ガスノズル１０６および上部ノズル９６を与えるシラン供給源である。供給源ノズルＭＦＣ１０２ａは、ガスノズル１０６に供給されるシラン量を制御し、上部ノズルＭＦＣ１０２ａは、上部ガスノズル９６に供給されるシラン量を制御する。同様に、２つのＭＦＣ１０２ｂおよび１２０ｂは、１００ｂのような単一の酸素供給源から上部通気孔９８および第１のガスノズル１０８の両方への酸素の流れを制御するために使用されてもよい。上部ノズル９６および上部通気孔９８に供給されたガスは、ガスを処理チャンバ３８に流し込むより前に分離したままであってもよいし、あるいはガスは、処理チャンバ３８に流れ込む前に上部プレナム１１２ａで混合されてもよい。同じガスの別個の供給源は処理チャンバのいろいろの部分に与えるために使用されてもよい。
【００３５】
遠隔マイクロ波発生プラズマクリーニングシステム４８は、処理チャンバ構成要素から堆積残留物を周期的に清浄するために備えられている。このクリーニングシステムは、反応器空洞１２６で、フッ素、三弗化窒素、あるいは等価物のようなクリーニングガス供給源１００ｅからプラズマを生じる遠隔マイクロ波発生器１２４を含む。このプラズマから生じる反応化学種は、アプリケータチューブ１３０を介してクリーニングガス供給ポートを通して処理チャンバ３８に伝達される。クリーニングプラズマを含む（例えば、空洞１２６およびアプリケータチューブ１３０）ために使用される材料は、プラズマによる腐食に強くあるべきである。望ましいプラズマ化学種の濃度は反応器空洞１２６からの距離とともに低下するので、反応器空洞１２６と供給ポート１２８との間の距離は、実際と同じように短く保たれるべきである。反応器空洞内でクリーニングプラズマを生成することは、効率のよいマイクロ波発生器の使用を可能にし、処理チャンバ構成要素をインシチュウプラズマに存在し得るグロー放電の温度、放射、あるいは衝撃にさらさない。したがって、静電チャック６８のような比較的傷つきやすい構成要素は、ダミーウエハでカバーされる必要がなく、あるいはインシチュウプラズマクリーニング処理で必要とされ得るように特に保護される必要がない。クリーニング処理あるいは他の処理中、ゲートバルブ７４は、ターボモレキュラ真空ポンプ７６を処理チャンバから分離するために閉じられてもよい。この形態では、フォアライン１１４は、一般的には機械真空ポンプである遠隔真空ポンプによって発生された処理真空を生じる。ターボモレキュラポンプをゲートバルブを有する処理チャンバから分離することは、ターボモレキュラポンプを腐食性化合物あるいは処理チャンバクリーニング処理あるいは他の処理から生じる他の可能性がある有害な影響から保護する。
【００３６】
システムコントローラ１３２は、システム３６の動作を調整し、その動作を調整するためにそれと電気的につながっているプロセッサ１３４を含む。一般的には、プロセッサ１３４は、アナログおよびディジタルの入出力ボードと、インタフェースボードと、ステップモータコントローラとを含む単一ボードコンピュータ（ＳＢＣ）の一部である。ＣＶＤシステム３６のいろいろの構成要素は、ボード、カードケージならびにコネクタ型および寸法を規定するバァサモジュラヨーロッパ（ＶＭＥ）規格に従う。ＶＭＥ規格は、１６ビットデータバスおよび２４ビットアドレスバスを有するバス構造も規定する。プロセッサ１３４は、プロセッサ１３４に電子的に結合されているメモリ１３６に記憶されているコンピュータプログラムであるシステム制御ソフトウェアを実行する。ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、カードラックあるいはその組み合わせのようないかなる種類のメモリ装置も使用されてもよい。システム制御ソフトウェアは、図１１を参照して下記により詳細に述べられているように、タイミング、ガスの混合物、処理チャンバ圧、処理チャンバ温度、マイクロ波電力レベル、ペダル位置、特定の処理の他のパラメータを命じる命令のセットを含む。
【００３７】
図１０を参照すると、ユーザとプロセッサ１３４との間のインタフェースは、ＣＲＴモニタ１３８およびライトペン１４０を介する。好ましい実施形態では、各々が、それに関連するライトペン１４０および１４０′をそれぞれ有する２つのモニタ１３８および１３８′が使用される。モニタ１３８の一方は、オペレータのために清潔な部屋壁１４４に取り付けられ、他方は、サービス専門技術者のために壁の後ろに取り付けられる。ＣＲＴモニタ１３８および１３８′は同じ情報を同時に表示するが、ライトペン１４０および１４０′の中の１つだけが任意の所与の時間中データ入力のために作動可能にされる。ライトペン１４０がプロセッサ１３４とつなげるために使用されるならば、オペレータは、ＣＲＴモニタ１３８上のスクリーン上にライトペン１４０を置く。ライトペン１４０の先端にある光センサ（図示せず）はＣＲＴモニタ１３８によって放出された光を検出する。特定のスクリーンあるいは機能を選択するために、オペレータは、ＣＲＴモニタ１３８の指定領域をタッチし、ライトペン１４０上のボタン（図示せず）を押す。タッチされた領域は、色の変化、あるいは表示される新しいメニューあるいはスクリーンのような可視応答を行い、ライトペン１４０とＣＲＴモニタ１３８との間の通信を確認する。キーボード、マウス、あるいは他の指示装置あるいは通信装置のような他の入力装置は、ライトペン１４０の代わりあるいはライトペン１４０に加えて、ユーザがプロセッサ１３４と通信できるように使用されてもよい。
【００３８】
膜を堆積する処理は、プロセッサ１３４によって実行されるコンピュータプログラムプロダクトを使用して実行できる。コンピュータプログラムコードは、任意の従来のコンピュータ可読プログラミング言語、例えば、６８０００アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、フォートランあるいは他のもので記述できる。適当なプログラムコードは、従来のテキストエディタを使用して単一ファイルあるいは複数ファイルに入力され、図８に示されるメモリ１３６のようなコンピュータで用いることができる媒体に記憶されるかあるいは組み込まれる。入力されたコードテキストが高水準言語にある場合、このコードはコンパイルされ、次に得られたコンパイラコードは、予めコンパイルされたウインドウズ？ライブラリルーチンのオブジェクトコードと結合される。結合され、コンパイルされたオブジェクトコードを実行するために、システムユーザは、オブジェクトコードを呼出し、プロセッサ１３４にこのコードをメモリ１３６にロードさせる。次に、プロセッサ１３４は、このコードを読み取り、実行し、プログラムで識別されたタスクを実行する。
【００３９】
図１１は、システム制御ソフトウェア１４６の階層制御構造の具体的なブロック図を示す。ユーザは、ライトペンインタフェースを使用することによってＣＲＴモニタ上に表示されたメニューあるいはスクリーンに応じて処理セット番号および処理チャンバ番号を処理セレクタサブルーチン１４８に入力する。処理セットは、特定処理を実行するのに必要な所定の処理パラメータのセットであり、予め規定されたセット番号によって識別される。処理セレクタサブルーチン１４８は、（ｉ）マルチチャンバシステムの所望の処理チャンバ、および（ｉｉ）所望の処理を実行する処理チャンバを操作するのに必要とされる所望の処理パラメータのセットを識別する。特定の処理を実行する処理パラメータは、例えば、処理ガス組成および流量、温度、圧力、ＲＦ電力レベルおよび処理チャンバドーム温度のようなプラズマ条件、およびユーザに製法の形で供給されたアークのような処理条件に関するものである。この製法で特定されたパラメータは、ライトペン／ＣＲＴモニタインタフェースを使用して入力される。
【００４０】
処理を監視する信号は、システムコントローラのアナログ入力ボードおよびディジタル入力ボードによって供給され、処理を制御する信号は、システムコントローラのアナログ出力ボードおよびディジタル出力ボード上に出力される。
【００４１】
処理シーケンササブルーチン１５０は、識別された処理チャンバおよび処理セレクタサブルーチン１４８からの処理パラメータのセットを受諾し、いろいろの処理チャンバの操作を制御するプログラムコードを含む。複数のユーザは、処理セット番号および処理チャンバ番号を入力できるかあるいはユーザは、複数の処理セット番号および処理チャンバ番号を入力できるので、シーケンササブルーチン１５０は、所望のシーケンスで選択された処理をスケジュールするように作動する。好ましくは、シーケンササブルーチン１５０は、（ｉ）処理チャンバの操作を監視し、処理チャンバが使用されているかどうかを決定するステップ、（ｉｉ）どんな処理が使用されている処理チャンバで実行されているかを決定するステップ、（ｉｉｉ）処理チャンバの使用可能度および実行される処理の種類に基づいて所望の処理を実行するステップ、を実行するプログラムコードを含む。ポーリングのような処理チャンバを監視する従来の方法が使用できる。どの処理が実行されるべきであるかをスケジュールする場合、シーケンササブルーチン１５０は、選択された処理のための所望の処理条件、リクエストを入力した各特定のユーザの「年令」あるいはシステムプログラマがスケジュール優先順位を決定するために含むことを望む任意の他の関連要因と比較して使用される処理チャンバの現在の状態を考慮するように設計できる。
【００４２】
シーケンササブルーチン１５０がどの処理チャンバおよび処理セット組み合わせが次に実行されることを予定しているかを決定した後、シーケンササブルーチン１５０は、特定の処理セットパラメータを、処理チャンバ３８およびシーケンササブルーチン１５０によって決定された処理セットに従う多分他の処理チャンバ（図示せず）の複数の処理タスクを制御する処理チャンバマネージャサブルーチン１５２、１５４および１５６に送ることによって処理セットの実行をもたらす。
【００４３】
処理チャンバ構成要素サブルーチンの例は、基板位置決めサブルーチン１５８、処理ガス制御サブルーチン１６０、圧力制御サブルーチン１６２、プラズマ制御サブルーチン１６４、および温度制御サブルーチン１６５である。当業者は、どんな処理が処理チャンバ３８で実行されるのが望まれるかに応じて他の処理チャンバ制御サブルーチンを含むことができることを認識する。動作において、処理チャンバマネージャサブルーチン１５２は、実行される特定の処理セットに従って処理構成要素サブルーチンを選択的にスケジューリングするかあるいは呼び出す。処理チャンバマネージャサブルーチン１５２によるスケジューリングは、どの処理チャンバおよび処理セットを実行するかをスケジュールする際にシーケンササブルーチン１５０によって使用される方法と同様に実行される。一般的には、処理チャンバマネージャサブルーチン１５２は、いろいろの処理チャンバ構成要素を監視するステップと、実行される処理セットのための処理パラメータに基づいてどの構成要素が作動される必要があるかを決定するステップと、監視するステップおよび決定するステップに応じて処理チャンバ構成要素サブルーチンの実行をもたらすステップとを含む。
【００４４】
図８および図１１の両方を参照すると、動作おいて、基板位置決めサブルーチン１５８（図１１）は、基板支持番号６８上に基板５４を搭載する処理チャンバ構成要素を制御するプログラムコードを含む。基板位置決めサブルーチン１５８は、他の処理が完了された後、例えばマルチチャンバシステムのＰＥＣＶＤ反応器あるいは他の反応器から処理チャンバ３８の中への移送も制御してもよい。
【００４５】
処理ガス制御サブルーチン１６０は、処理ガス組成および流量を制御するプログラムコードを有する。サブルーチン１６０は、安全遮断バルブの開閉位置を制御し、所望のガス流量を得るために質量流量コントローラも上下に傾斜を設ける。処理ガス制御サブルーチン１６０を含む全処理チャンバ構成要素サブルーチンは、処理チャンバマネージャサブルーチン１５２によって呼び出される。サブルーチン１６０は、所望のガス流量に関連した処理チャンバマネージャサブルーチン１５２から処理パラメータを受け取る。
【００４６】
一般的には、処理ガス制御サブルーチン１６０は、ガス供給線を開き、繰り返して（ｉ）必要な質量流量コントローラを読み取り、（ｉｉ）読み取り値を処理チャンバマネージャサブルーチン１５２から受け取られた所望の流量に比較し、および（ｉｉｉ）必要に応じてガス供給線の流量を調整することによって作動する。さらに、処理ガス制御サブルーチン１６０は、安全でない流量のためのガス流量を監視するステップと、安全でない状態が検出される場合、安全遮断バルブを作動させるステップとを含んでもよい。
【００４７】
いくつかの処理では、不活性ガスは、反応処理ガスが処理チャンバに導入される前に処理チャンバの圧力を安定化させるために処理チャンバ１３に流し込まれる。これらの処理のために、処理ガス制御サブルーチン１６０は、処理チャンバの圧力を安定化させるのに必要な時間量不活性ガスを処理チャンバ３８に流し込むステップを含むようにプログラム化される。前述のステップがそのとき実行されてもよい。
【００４８】
さらに、処理ガスが液体前駆体、例えばテトラエチルオキシシラン（ＴＥＯＳ）から気化されるべきである場合、処理ガス制御サブルーチン１６０は、バブラーアセンブリの液体前駆体を通るヘリウムのような供給ガスを泡立たせるステップあるいはヘリウムを液体注入バルブに導入するステップを含んでもよい。この種の処理の場合、処理ガス制御サブルーチン１６０は、所望の処理ガス流量を得るために供給ガスの流れ、バブラーの圧力、およびバブラー温度を調整する。前述のように、所望の処理ガス流量は、処理パラメータとして処理ガス制御サブルーチン１６０に移送される。
【００４９】
さらに、処理ガス制御サブルーチン１６０は、所与の処理ガス流量に必要な値を含む記憶されたテーブルをアクセスすることによって所望の処理ガス流量に必要に供給ガス流量、バブラー圧力、およびバブラー温度を得るステップを含む。一旦必要な値が得られると、供給ガス流量、バブラー圧力およびバブラー温度は、監視され、必要な値と比較され、それに応じて調整される。
【００５０】
処理ガス制御サブルーチン１６０は、個別のヘリウム制御（ＩＨＣ）サブルーチン（図示せず）でウエハチャックの内部通路および外部通路を通るヘリウム（Ｈｅ）のような熱伝達ガスの流れも制御してもよい。ガスの流れは、基板をチャックに熱結合する。典型的な処理では、ウエハは、プラズマおよび層を形成する化学反応によって加熱され、Ｈｅは、水冷されてもよいチャックを通る基板を冷却する。これは、基板を基板上の予め存在する形体を損傷し得る温度以下に保持する。
【００５１】
圧力制御サブルーチン１６２は、処理チャンバの排気部のスロットルバルブ７２の開口のサイズを調整することによって処理チャンバ３８の圧力を制御するプログラムコードを含む。処理チャンバをスロットルバルブで制御する少なくとも２つの基本方法がある。第１の方法は、関連する処理チャンバ圧力、とりわけ、全処理ガス流、処理チャンバのサイズ、およびポンピング容量を特徴とすることによる。第１の方法はスロットルバルブ７２を固定位置にセットする。スロットルバルブ７２を固定位置にセットすることによって、最終的には定常状態圧力を生じる。
【００５２】
それとは別に、処理チャンバ圧力は、例えばマノメータで測定されてもよく、制御点がガス流および排気容量による境界セット内にあると仮定すると、スロットルバルブ７２の位置は圧力制御サブルーチン１６２に従って調整されてもよい。後者の方法に関連した測定、比較、および計算が呼び出されないとき、前者の方法は、より速い処理チャンバ圧力変化を生じ得る。処理チャンバ圧力の正確な制御が必要とされない場合、前者の方法は望ましいかもしれないのに対して、層の堆積中のように正確で、反復でき、安定した圧力が所望される場合、後者の方法は望ましいかもしれない。
【００５３】
圧力制御サブルーチン１６２が呼び出される場合、所望（あるいは目標）圧力レベルは、処理チャンバマネージャサブルーチン１５２からのパラメータとして受信される。圧力制御サブルーチン１６２は、処理チャンバに接続された１つあるいはそれ以上の従来の圧力マノメータを読み取ることによって処理チャンバ３８の圧力を測定し、測定値を目標圧力と比較し、目標圧力に対応する記憶された圧力テーブルから比例積分微分（ＰＩＤ）値を得て、圧力テーブルから得られたＰＩＤ値に従ってスロットルバルブ７２を調整するように作動する。それとは別に、圧力制御サブルーチン１６２は、スロットルバルブ７２を特定の開口サイズに開閉し、処理チャンバ３８の圧力を所望の圧力あるいは圧力範囲に調整してもよい。
【００５４】
プラズマ制御サブルーチン１６４は、ＲＦ発生器８２および８４の周波数および電力出力設定を制御し、整合回路網８８および９０に同調させるプログラムコードを含む。温度制御サブルーチン１６５は、処理チャンバ３８内部の温度を制御するプログラムコードを含む。プラズマ制御サブルーチン１６４および温度制御サブルーチン１６５は、前述された処理チャンバ構成要素サブルーチンのように、処理チャンバマネージャサブルーチン１５２によって呼び出される。
【００５５】
前述されたサブシステムおよびルーチンのいくつかあるいは全てを組み込んでもよいシステムの例は、本発明を実施するように構成されるアプライドマテリアルズ社によって製造されたウルティマシステムである。
III．典型的な構造
図１２は、本発明の特徴を組み込む集積回路１６６の簡略断面図を示す。図１２に示されるように、集積回路１６６は、浅いトレンチ１７２によって分離され、互いから電気絶縁される。各トランジスタ１６８および１７０は、ソース領域１７４と、ゲート領域１７６と、ドレイン領域１７８とを含む。フィールド酸化膜領域１７９は、浅いトレンチ１７２、ソース領域１７４およびドレイン領域１７８の上に形成される。
【００５６】
プレメタル絶縁層１８０は、トランジスタ１６８および１７０を金属層１８２から分離し、金属層１８２とトランジスタとの間の接続はコンタクト１８４で行われる。金属層１８２は、集積回路１６６に含まれる４つの金属層１８２、１８６、１８８および１９０の中の１つである。各金属層１８２、１８６、１８８および１９０は、それぞれの金属間の絶縁層１９２、１９４および１９６によって隣接金属層から分離され、アルミニウム堆積およびパターン化のような処理ステップによって形成されてもよい。隣接金属層は、バイア１９８によって選択開口に接続される。金属層１９０の上に堆積されるのは平坦化パッシベーション層２００である。
【００５７】
簡略集積回路１６６は具体的な目的のためだけのものである。当業者は、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、メモリ装置等のような他の集積回路の製造のための本方法を実施できる。さらに、本発明の方法は、ＢｉＣＭＯＳ、ＮＭＯＳ、バイポーラおよび他のもののような他の技術を使用する集積回路の製造で使用されてもよい。
IV．インシチュウ堆積エッチング
図８、図１３、および図１４とも参照すると、本発明の目的は、トレンチ２１４を充填するためにＨＤＰ‐ＣＶＤシステム（図８）に置かれたトレンチマスク２１２を有する基板２１０（図１３）上にギャップ充填層を堆積するために使用されてもよい。トレンチ２１４は、一般的には、約３：１あるいはそれ以上のアスペクト比および約１μｍあるいはそれよりも小さい深さを有する浅いトレンチであり、このアスペクト比は、トレンチ２１４の深さＨをその幅Ｗで割るものとして規定される。この方法は、基板２１０がプラズマ処理領域５２に近接する処理チャンバ３８に置かれるステップ２１８（図１４）を含む。ステップ２１８に続いて、不活性ガスは、図１４に示されるようにステップ２２０中処理チャンバ３８に流し込まれる。前述の不活性ガスは、一般的にはアルゴンガスＡｒの流れを含む。他の適当な不活性ガスあるいは無反応ガスの例はヘリウムおよび水素を含む。不活性ガスが処理チャンバ３８に流し込まれた後、プラズマはステップ２２２で衝突される。不活性ガスからのプラズマは基板２１０を加熱する。基板２１０が、一般的にはトレンチ充填層の堆積が行われるべきである温度である所定の温度に到達する場合、プラズマが終了される（ステップ２２４）。
【００５８】
ステップ２２４に続いて、堆積ガスは、ステップ２２６で、プラズマ励起なしに処理チャンバ３８に導入される。堆積ガスは、例えば、シランガスＳｉＨ₄のようなシリコンソースガスと、分子酸素ガスＯ₂のような酸素ソースガスとを含んでいる。ステップ２２６中、アルゴンの流量は、好ましくは、シリコンソースガスおよび酸素ソースガスの流量よりも実質的に低い。一例では、アルゴン流量は約０〜４０ｓｃｃｍの範囲にある。シランガスの流量は約６０〜７０ｓｃｃｍの範囲にある。酸素ガスは、約１２０〜１４０ｓｃｃｍの範囲の流量で処理チャンバに流し込まれる。
【００５９】
プラズマは、ステップ２２８で、ＲＦソース発生器８２および８４およびプラズマ処理領域５２（図８）にＲＦフィールドを形成するＲＦバイアス発生器８６によって形成される。ＲＦバイアス発生器８６は、一般的には約１３．５６ＭＨｚの周波数および約２０００〜３５００ワットの電力レベルを有する。ＲＦソース発生器８２および８４は、一般的には約２ＭＨｚの周波数を使用する。３１４ｃｍ²の基板面積を有する２００ｍｍの場合、ＲＦソース発生器８２および８４の結合電力レベルは、少なくとも約４７００ワット、より望ましくは少なくとも約５６００ワットであり、少なくとも約５６００ワット／ｃｍ²、より望ましくは少なくとも約１７．８ワット／ｃｍ²の全ソースプラズマ電力密度を発生する。上部発生器８２の上部電力レベルは上部電力密度を発生し、側面発生器８４の側面電力レベルは側面電力レベルを発生する。上部電力密度および側面電力密度の比は少なくとも約１．５である。特定の実施形態では、上部電力密度は、約１３．７ワット／ｃｍ²〜約１６．９ワット／ｃｍ²（約４３００〜５３００ワットの上部電力レベル）であり、側面電力密度は、約４．１ワット／ｃｍ²〜約７．６ワット／ｃｍ²（約１３００〜２３００ワットの側面電力レベル）である。バイアス電力密度は約６．４〜１１．２ワット／ｃｍ²である。一般的には、処理チャンバの大気圧は、約２〜１０ミリトルに保持され、４〜５ミリトルは好ましい圧力範囲である。
【００６０】
より高いソースＲＦ電力密度によって、処理ガスはより高いイオン成分になる。例えば、ＳｉＨ⁺、ＳｉＨ₂ ⁺、およびＳｉＨ₃ ⁺イオン成分は、処理チャンバのＳｉＨ₄から発生される。これは、処理チャンバにより高いイオン密度プラズマを発生し、減少されたボイド形成でおよび約３：１対４：１およびそれよりも高いアスペクト比を有する非常に活動的なギャップの場合さえ優れたギャップ充填特性でギャップ充填を容易にするより方向性のプラズマを発生する。ギャップの上のソースＲＦ電力密度の集中は基板上のギャップ充填のより均一の堆積を生じる。
【００６１】
ステップ２２８中、絶縁層２２５は、ギャップ（図１５に示される）を充填するために基板２１０およびマスク層２１２の上に堆積され、反応プラズマ化学種、すなわちアルゴンガスおよび酸素ガスから形成されるイオンによって同時にエッチングされる。プラズマのソース成分は、主にプラズマへの処理チャンバガスの原子および分子の分離の原因であるエネルギーを発生し、プラズマのバイアス成分は、プラズマ化学種を堆積される絶縁層の表面におよび堆積される絶縁層の表面から移動させる。バイアス成分は、その中で結合し、それをスパッタリングするために堆積イオンを絶縁層に伝達する主要な力を生じる。
【００６２】
適切なガス混合物およびそれぞれの流量を選択することは、トレンチマスクのクリッピングを避けるかあるいは最少する選択スパッタリングエネルギーを有するプラズマ化学種を生成するのに重要である。アルゴンのようないくつかのスパッタリングガスは、絶縁トレンチ充填材料のスパッタリング速度に対して十分な速度でトレンチマスクをスパッタリング高エネルギーイオンを発生する。このようなスパッタリングガスの流量は、トレンチマスクスパッタリングを減少させるように他の処理ガスの中のスパッタリングガスに対して制御されるべきである。不活性ガスの流量は、最少のトレンチマスクスパッタリングに対して堆積速度を最適化することが望まれる場合、ステップ２３０で調整されてもよい。例えば、不活性の濃度は、最初にトレンチマスクスパッタリングを減らすために最少にし、全堆積速度を増加させるために時間にわたって増加できる。他の実施形態では、アルゴンのような不活性成分の濃度は約０％である。その代わりに、酸素ガスは、実質的に窒化シリコンマスクを全然スパッタリングしないで二酸化シリコン絶縁材料をスパッタリングする酸素イオンを発生するために使用できる。この方法はＳＴＩに対して説明されているけれども、本発明は、ＩＭＤ、ＰＭＤ等を含む他の用途のために使用できる。
IV．実験および試験結果
以下の実験例は、前述された方法の異なる態様がＳＴＩ用途およびＩＭＤ用途でギャップを充填するために使用される場合、誘電ファイル品質における本発明の利点を示すために使用される。この例は、ＣＶＤチャンバ、特にカリフォルニア州のサンタクララ市のアプライドマテリアルズ社によって製造され、販売されるウルティマＨＤＰ‐ＣＶＤチャンバ（２００ｍｍ基板のためのサイズにされる）を使用して始められる。チャンバサイズは、当業者に公知であるような基板サイズとともに変わる。２００ｍｍ基板を含む実験の場合、チャンバは約３０リットル、すなわち３０，０００ｃｍ³の体積を有する。ＳＴＩ実験は、窒化シリコントレンチマスク層によってカバーされるアイランド間に配置された浅いトレンチを有したシリコン基板を使用した。トレンチは、ＳｉＨ₄、Ｏ₂、およびＡｒを含む処理ガスをＣＶＤチャンバに流し込み、二酸化シリコン層を基板上に堆積することによって充填される。ＩＭＤ用途の場合、ＴｉＮ、Ａｌ、およびＵＳＧのような材料を含む金属線は、充填される金属線間のギャップを有するシリコン基板上に形成された。
【００６３】
図１６から図１９に示されたＳＴＩの例では、堆積に対する典型的な処理パラメータは、約４〜１０ミリトルのチャンバ圧力、約５５０℃よりも大きく、約７６０℃よりも小さいチャンバ温度、１１．２ワット／ｃｍ²のバイアス電力密度を生じる３５００ワットのバイアスＲＦ電力、約６４ｓｃｃｍのＳｉＨ₄流量、約１２８ｓｃｃｍのＯ₂流量、および０〜４０ｓｃｃｍのＡｒ流量を含んでいる。
【００６４】
図１６および図１７のＳＥＭ断面図は、基板３００の浅いトレンチの上に形成された二酸化シリコンギャップ充填層のギャップ充填特性に及ぼすソースＲＦ電力密度の影響を示す。図１６では、ギャップ充填層３０２は、ギャップ充填層３０２は、約０．１７μｍの幅および３．０：１のアスペクト比を有するトレンチの上に２．０ワット／ｃｍ²の側面ＲＦソース電力密度および５．４ワット／ｃｍ²の上部ＲＦソース電力密度を使用して堆積された。Ｄ／Ｓ（堆積対スパッタリング）比は３．５であった。この比較的低いＲＦ電力密度で、たとえ電力密度が上部に移動されるとしても、ボイドはギャップ充填で観察された。トレンチマスク層３０４のクリッピングは全然観察されなかった。
【００６５】
ソースＲＦ電力密度を４．１ワット／ｃｍ²の側面ＲＦソース電力密度および１０．８ワット／ｃｍ²の上部ＲＦソース電力密度に増加させることによって、ボイドなしのギャップ充填層３１０は、図１７に示されるようにトレンチマスク層３１４を全然クリッピングしないで基板３１２上に約０．１６μｍの幅および３．３：１のアスペクト比を有するさらにより活動的なトレンチのために形成される。Ｄ／Ｓ比は４．５であった。他の処理状態は図１６の例で使用される状態とほぼ同じである。
【００６６】
図１８および図１９のＳＥＭ断面図は、約０．１２μｍの幅および４．２：１の非常に高いアスペクト比を有するトレンチのために得られた。この堆積は、５．７ワット／ｃｍ²の側面ＲＦソース電力密度および１５．３ワット／ｃｍ²の上部ＲＦソース電力密度を使用して実行された。図１８において、アルゴンの２０秒基板加熱はギャップ充填層を堆積するために処理ガスを導入するより前に実行された。チャンバに導入された処理ガスは、プラズマがギャップ充填層を堆積するために形成される前に一時的な影響をさらに減らすために約６秒与えられた。図１９の例はアルゴンの６０秒基板加熱を含み、６秒間、処理ガスはプラズマで堆積するより前にチャンバに流れ込む。両方の場合、基板加熱は、５．７ワット／ｃｍ²の側面ＲＦソース電力密度および１５．３ワット／ｃｍ²の上部ＲＦソース電力密度でアルゴンで実行された。上部ＲＦソース電力密度対側面ＲＦソース電力密度の比は２．６７であった。両方の場合、Ｄ／Ｓ比は４．５であった。堆積中、アルゴンレベルは体積で約０〜１０％に減少される。ボイドは、トレンチマスク層３２４を全然クリッピングしないで図１８の基板３２２上のギャップ充填層３２０に形成された。ボイドは図１９の基板３２２上のギャップ充填層３３０に全然なく、トレンチマスク層３３４のクリッピングは全然観察されなかった。ボイドなしのギャップ充填は、ソースＲＦ電力密度を上げ、堆積より前に一時的な影響を減らすために適切な基板加熱を行うことによって非常に活動的なギャップの場合さえ行われる。
【００６７】
ＳＴＩの場合、アルゴンのような不活性ガスの減少されたレベルは望ましい。不活性ガスの減少量はスパッタリングを減少させ、それによってトレンチマスク層あるいは他の回路素子のクリッピングの問題を減少させる。スパッタリングの減少は、それから生じるスパッタリングされた材料の再堆積およびボイド形成も減少させる。不活性ガス成分量は、優れたギャップ充填特性をえるために体積が約４０％未満であるのが望ましい。特定の実施形態では、不活性ガス成分量は約ゼロである。図１６から図２０に示された例のトレンチは、トレンチの開口の近くで少なくともほぼ垂直である側壁を有し、先細りにされた側壁を有するトレンチよりもより充填するのが困難であることに注目のこと。
【００６８】
図２０から図２２は、０．２μｍの幅および０．６μｍの高さを有するギャップの上にＩＭＤ層を形成する例を示している。堆積に対する典型的な処理パラメータは、約４〜１０ミリトルのチャンバ圧、約３３０℃以上および約４２０℃未満のチャンバ温度、１１．２ワット／ｃｍ²のバイアス電力密度を生じる３５００ワットのバイアスＲＦ電力、約８７ｓｃｃｍのＳｉＨ₄流量、約１２６ｓｃｃｍのＯ₂流量、および０〜１２６ｓｃｃｍのＡｒ流量を含む。
【００６９】
図２０では、実験は、４．１ワット／ｃｍ²の側面ＲＦソース電力密度および９．９ワット／ｃｍ²の上部ＲＦソース電力密度を使用した。Ａｒ流量は１２６ｓｃｃｍであった。大きなボイドは、基板３４４上の金属線３２４間のＩＭＤ層３４０に形成された。図２１では、側面ＲＦソース電力密度は、５．７ワット／ｃｍ²に上げられ、上部ＲＦソース電力密度は、１５．３ワット／ｃｍ²に上げられるが、Ａｒ流量は１２６ｓｃｃｍのままであった。基板３５４上の金属線３５２間のＩＭＤ層３５０に形成された。ギャップの上で電力密度を上部に移動することは基板の上により均一の堆積を生じる。図２２では、Ａｒ流量はゼロに減少されるが、側面ＲＦソース電力密度および上部ＲＦソース電力密度は、５．７ワット／ｃｍ²および１５．３ワット／ｃｍ²のそれぞれに保持された。アルゴンが処理ガスから除去された場合、小さいボイドは基板３６４上の金属線３６２間のＩＭＤ層３６０にあった。図２２のボイドは図２０のボイドよりも著しく小さい。
【００７０】
図２０から図２２のＳＥＭ断面図は、より高いソースＲＦ電力密度がより高いイオン密度プラズマおよびより方向性の堆積を生成し、改良されたギャップ充填を得て、ギャップの上で電力密度を上部に移動することはＩＭＤ層のより均一の堆積を生じることを示している。ＳＴＩとは違って、金属線のクリッピングはＩＭＤ用途において問題でない。したがって、アルゴンのような不活性ガス量は、クリッピングを回避するために最少にされる必要がない。アルゴンはイオン密度プラズマを増加させ、改良されたギャップ充填に対してより方向性の堆積を生じるために、アルゴンの存在は、ＩＭＤ層の堆積中有利なことである。増加されたイオン密度プラズマの長所は、スパッタリング材料の再堆積に対するいかなる可能性のある問題も相殺する。
【００７１】
前述から分かるように、より高いソースプラズマ電力密度は、ＳＴＩ例およびＩＭＤ例の両方において優れたギャップ充填特性を有するより方向性の堆積を生成する。ギャップの上でソースプラズマ電力密度の集中を上部に移動することによって、基板の中心からエッジまでギャップ充填層のより均一の堆積を生じる。
【００７２】
より高いソースプラズマ電力密度は、改良されたギャップ充填のためにギャップの方へ向けられたより方向性のプラズマを生じる。結果として、スパッタリングをあまり頼りにしないことが、クリッピングの可能性が減少され、Ｄ／Ｓ比が約２．８〜３．３から約３．５〜６．０まで増加できるようにボイドなしのギャップ充填を得るために必要である。
【００７３】
処理チャンバがギャップ充填層を堆積するためにプラズマに衝突する前に定常状態あるいは均衡状態に達するまで基板を不活性ガスプラズマで加熱し、処理ガスを処理チャンバに流し込むことは、堆積層に優れたギャップ充填特性を生じる。スパッタリングされた材料の再堆積はより高い温度で生じる可能性は少ない。堆積より前に基板を高温に加熱し、堆積中増加されたソースＲＦ電力密度で高温を保持することは、より高いイオン密度プラズマを発生するのと同様に再堆積の可能性を減少させると信じられている。したがって、形成されるギャップ層は、ほとんどあるいは全くボイドがなく、より均一である。
【００７４】
前述の説明は具体的であり、限定されていないことを意図していることを理解すべきである。多数の実施形態は上記の説明を精査するときに当業者に明らかである。例として、ここでの本発明はＳＴＩ用途およびＩＭＤ用途に関して主に示されているが、本発明はそのように限定されない。例えば、上部のより高い濃度によって増加されたソースＲＦ電力密度の使用は、より均一なＰＭＤ層もまたリンドーパントを有するリン珪酸塩ガラス（ＰＳＧ）ギャップ充填層あるいは他のドープシリコン層を堆積するために使用できる。したがって、本発明の範囲は、前述の説明に関してではなく決定されるべきであるが、その代わりに均等物のクレームの全範囲とともに添付されたクレームに関して決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の堆積方法を使用するそれに関連した狭いトレンチ上の絶縁材料の累積物を示す基板の垂直断面図である。
【図２】従来の堆積方法に関連した内部ボイドを示す図１に示された基板の垂直断面図である。
【図３】堆積エッチングが従来の方法による図２に示された内部ボイドを取り除くために使用される図１および図２に示された基板の垂直断面図である。
【図４】従来の堆積エッチング方法を使用する配置された絶縁層の輪郭を示す図１、図２および図３に示された基板の垂直断面図である。
【図５】それに関連した高アスペクト比を有するトレンチを絶縁材料で充填する堆積エッチング方法の使用およびトレンチに関連したトレンチマスク層のクリッピングを示す基板の垂直断面図である。
【図６】アルゴンイオンおよび酸素イオンの場合のスパッタリングエネルギーを比較する概略図である。
【図７】処理ガス混合物のアルゴンのアルゴン濃度に対するスパッタリング速度の変動を示す概略図である。
【図８】本発明によるＨＤＰ‐ＣＶＤシステムの一実施形態の簡略図である。
【図９】図８の典型的なＣＶＤ処理チャンバとともに使用されてもよいガスリングの簡略断面図である。
【図１０】図８の典型的なＣＶＤ処理チャンバとともに使用されてもよいモニタおよびライトペンの簡略図である。
【図１１】図８の典型的なＣＶＤ処理チャンバを制御するために使用される典型的な処理制御コンピュータプログラムプロダクトのフローチャートである。
【図１２】本発明を使用して形成された集積回路の断面図である。
【図１３】ギャップを有する基板の断面図である。
【図１４】本発明の実施形態による方法の流れ図である。
【図１５】それの上に配置されたギャップ充填を有する図１３に示された基板の断面図である。
【図１６】２．１ワット／ｃｍ²の側面ＲＦ電力密度および５．４ワット／ｃｍ²の上部ＲＦソース電力密度を使用して３．０：１のアスペクト比を持つトレンチを有する基板上に形成されたＳＴＩトレンチ充填層のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡写真）断面図である。
【図１７】４．１ワット／ｃｍ²の側面ＲＦ電力密度および１０．８ワット／ｃｍ²の上部ＲＦソース電力密度を使用して３．３：１のアスペクト比を持つトレンチを有する基板上に形成されたＳＴＩトレンチ充填層のＳＥＭ断面図である。
【図１８】５．７ワット／ｃｍ²の側面ＲＦ電力密度、１５．３ワット／ｃｍ²の上部ＲＦソース電力密度、および２０秒加熱期間を使用して４．２：１のアスペクト比を持つトレンチを有する基板上に形成されたＳＴＩトレンチ充填層のＳＥＭ断面図である。
【図１９】５．７ワット／ｃｍ²の側面ＲＦ電力密度、１５．３ワット／ｃｍ²の上部ＲＦソース電力密度、および６０秒加熱期間を使用して４．２：１のアスペクト比を持つトレンチを有する基板上に形成されたＳＴＩトレンチ充填層のＳＥＭ断面図である。
【図２０】ＩＭＤ層の堆積中処理ガスの容積が約３７％のアルゴンの場合に４．１ワット／ｃｍ²の側面ＲＦ電力密度および９．９ワット／ｃｍ²の上部ＲＦソース電力密度を使用して０．２μｍの幅および０．６μｍの高さを有するギャップ上に形成されたＩＭＤ層のＳＥＭ断面図である。
【図２１】ＩＭＤ層の堆積中処理ガスの容積が約３７％のアルゴンの場合に５．７ワット／ｃｍ²の側面ＲＦ電力密度および１５．３ワット／ｃｍ²の上部ＲＦソース電力密度を使用して０．２μｍの幅および０．６μｍの高さを有するギャップ上に形成されたＩＭＤ層のＳＥＭ断面図である。
【図２２】ＩＭＤ層の堆積中処理ガスに全然アルゴンがない場合に５．７ワット／ｃｍ²の側面ＲＦ電力密度および１５．３ワット／ｃｍ²の上部ＲＦソース電力密度を使用して０．２μｍの幅および０．６μｍの高さを有するギャップ上に形成されたＩＭＤ層のＳＥＭ断面図である。
【符号の説明】
１０…基板、１４…トレンチ、３６…ＨＤＰ‐ＣＶＤシステム、３８…処理チャンバ、４０…真空チャンバ、４２…ソースプラズマシステム、４４…バイアスプラズマシステム、４６…ガス供給システム、４８…遠隔プラズマクリーニングシステム、５０…ドーム、５８…ヒータプレート、６０…コールドプレート、７２…スロットル弁、７８、８０…コイル、８２、８４…ＲＦ発生器、８８、９０…整合回路網。

Claims

トレンチを有する基板の表面上に、処理チャンバの中で層を堆積する方法であって、
不活性ガスを前記処理チャンバに流し込むステップと、
前記処理チャンバで第１のプラズマを形成し、前記基板を所望の温度に加熱するステップと、
前記基板が前記所望の温度に到達した時に、前記第１のプラズマを終了させるステップと、
その後、処理ガスを前記処理チャンバに流し込むステップであって、当該処理ガスが、シリコン、酸素および不活性成分を含み、前記処理ガスの前記不活性成分の濃度が、体積単位で約４０％未満であり、
前記層を前記基板の表面上に堆積し、およびトレンチを充填するため、前記処理チャンバで第２のプラズマを形成するステップであって、前記処理チャンバに注入される全ソースプラズマエネルギーが、少なくとも約１５ワット／ｃｍ ² の電力密度であることを含む方法。
前記処理チャンバに注入されるソースプラズマエネルギーが、
上部ＲＦ電源の上部ＲＦ電力レベルにより、前記基板の表面の上に発生する上部電力密度と、
側面ＲＦ電源の側面ＲＦ電力レベルにより、前記処理チャンバの側面部に発生する側面電力密度と、により注入され、
全電力密度が前記上部電力密度および側面電力密度の合計と等しくなる請求項１に記載の方法。
前記処理ガスの前記不活性成分の濃度が約０％である、請求項１又は２に記載の方法。
前記処理ガスが、シラン、酸素、およびアルゴンを含む、請求項１又は２に記載の方法。
前記処理ガスが、前記プラズマを前記処理チャンバで形成し、前記層を基板の表面上に堆積するより前に、事前に設定された時間、プラズマの励起なしに前記処理チャンバに流し込まれる、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
前記処理ガスの流れおよび分配が、前記処理チャンバで通常定常状態となるまで、前記処理ガスが、プラズマの励起なしに前記処理チャンバに流し込まれる、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
前記事前に設定された所望の温度が、前記層を前記基板の表面上に堆積する間、少なくともほぼ前記基板の温度に等しい、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
前記事前に設定された所望の温度が少なくとも約５５０℃である請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
前記事前に設定された所望の温度が約６００℃〜７６０℃である請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
トレンチを有する基板の表面上に、処理チャンバの中で層を堆積する方法であって、
不活性ガスを前記処理チャンバに導入すること、
前記基板を事前に設定された所望の温度に加熱するため、第１のプラズマを前記処理チャンバに形成すること、
前記基板が前記所望の温度に到達した時に、前記第１のプラズマを終了させること、
その後、前記処理チャンバにおいて、前記処理ガスの流れおよび分配が通常定常状態となるまで、プラズマの励起なしに、処理ガスを前記処理チャンバに流し込むこと、
第２のプラズマを前記処理チャンバに形成し、前記層を前記基板の表面上に堆積し、および前記トレンチを充填すること、とを含む堆積する方法。
前記事前に設定された所望の温度が、少なくとも約３００℃である請求項１０に記載の方法。
前記事前に設定された所望の温度が、約６００℃〜７６０℃である請求項１０に記載の方法。
前記処理ガスが、シリコン、酸素、および不活性成分を含み、前記処理ガスの前記不活性成分の濃度が、体積単位で約４０％未満である、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の方法。
前記プラズマを前記処理チャンバで形成し、前記層を前記基板の表面上に堆積し、および前記トレンチを充填するステップが、少なくとも約１５ワット／ｃｍ²の全電力密度でソースプラズマエネルギーを前記処理チャンバの中へ注入することを含む、請求項１０から１３のいずれか１項に記載の方法。
基板処理システムであって、
処理チャンバを画定するハウジングと、
前記処理チャンバとつながっており、その中にプラズマを形成するＲＦプラズマシステムと、
前記処理チャンバと流体でつながっているガス供給システムと、
前記ＲＦプラズマシステムおよび前記ガス供給システムを調整するコントローラと、
請求項１０に記載の方法を実行する、コンピュータ可読プログラムを有するコンピュータ可読媒体を備える、コントローラに接続されたメモリと、を備える基板処理システム。