TW202414516A

TW202414516A - 基板處理方法

Info

Publication number: TW202414516A
Application number: TW112131590A
Authority: TW
Inventors: 龍相懸; 金泓奭; 崔聖廈; 朴柱赫; 金起憲; 梁智惠
Original assignee: 荷蘭商ＡｓｍＩｐ私人控股有限公司
Priority date: 2022-08-30
Filing date: 2023-08-23
Publication date: 2024-04-01

Abstract

一種基板處理方法包括：在反應空間中提供在表面中包括兩個間隙的基板；以及在將前驅物及反應物氣體供應至反應空間的同時，在脈衝電漿環境下，用可流動膜填充至少兩個間隙，其中填充在至少兩個間隙中之可流動膜在該至少兩個間隙之間的填充高度差藉由調整脈衝電漿之脈衝頻率來減小。

Description

基板處理方法

一或多個實施例係關於一種基板處理方法，且更特定言之，關於一種用於在具有上面形成有各種寬度之圖案結構之表面的基板上形成可流動膜的基板處理方法。

間隙填充方法為廣泛用於半導體製造製程之技術，且例如，指用例如絕緣材料填充諸如淺溝槽隔離（shallow trench isolation，STI）之類圖案結構中之間隙的方法。同時，隨著半導體裝置之整合程度增加，圖案結構中之間隙的深寬比（aspect ratio，A/R）亦迅速增加，且因此，需要快速且不留空隙（無空隙）地填充具有較高A/R的間隙。根據此類需求，為了快速且不留空隙地填充具有較高A/R的間隙，已知使用可流動膜作為填充材料的技術。

在半導體製造製程之各操作期間，基板的垂直堆疊之表面圖案結構具有各種形狀。換言之，基板之整個表面暴露之圖案結構在垂直方向上具有各種高度且在水平方向上具有各種寬度。通常，在圖案結構之間會形成間隙，且根據一些實施例，間隙構成圖案結構之間的電路線寬。作為電路線寬之間隙的寬度（亦即，圖案結構之間的最小線寬）被稱為關鍵尺寸（critical dimension，CD），且以各種大小存在。當可流動膜形成於具有上面形成具有各種大小之線寬之圖案結構的表面之基板上時，根據線寬之大小，在圖案結構之間，例如在圖案結構之間的間隙中形成的可流動膜之流動性根據間隙的大小而變化。因此，間隙之間之可流動膜的填充高度均勻性降低，且因此難以高效地調整製程變數。

因此，當可流動膜形成於基板之表面中時，即使當具有各種大小之線寬（例如間隙）的圖案結構形成於基板之表面中時，亦有必要改進可流動膜的厚度均勻性。

一或多個實施例包括一種基板處理方法，其中可填充間隙，同時改進在間隙填充製程期間形成於間隙中之可流動膜的填充高度均勻性。

一或多個實施例包括一種基板處理方法，其中可藉由在間隙填充製程期間最佳化填充於間隙中之可流動膜的目標填充高度來降低處理時間。

額外的態樣將部分於下列說明書中提出，且部分將可從說明書中明白，或者可藉由實踐本揭露所呈現的實施例而習得。

根據一或多個實施例，基板處理方法包括在反應空間中提供具有上面形成有第一間隙及第二間隙之表面的基板，其中第一間隙在水平方向上具有第一剖面直徑，且第二間隙在水平方向上具有大於第一剖面直徑之第二剖面直徑，及在將前驅物及反應物氣體供應至該反應空間的同時，在脈衝電漿環境下，用可流動膜填充第一間隙及第二間隙，其中用可流動膜填充第一間隙及第二間隙包括：設定參考脈衝頻率，參考脈衝頻率作為對脈衝電漿的任意參考值；及在以小於參考脈衝頻率的執行脈衝頻率供應脈衝電漿的同時，用可流動膜填充第一間隙及第二間隙。藉由在以小於參考脈衝頻率之執行脈衝頻率供應脈衝電漿的同時執行填充，第一間隙中之可流動膜的填充高度增大率相對增加，且同時，第二間隙中之可流動膜的填充高度增大率相對減小，使得填充在第一間隙中之可流動膜的填充高度與填充在第二間隙中之可流動膜的填充高度之間的高度差減小。

藉由在以小於參考脈衝頻率之執行脈衝頻率供應脈衝電漿的同時執行填充，第一間隙中之可流動膜的填充速度相對增加且同時，第二間隙中之可流動膜的填充速度相對減小，使得填充在第一間隙中之可流動膜的填充速度與填充在第二間隙中之可流動膜的填充速度之間的差異減小。第一間隙的內部體積可小於第二間隙之內部體積。

執行脈衝頻率可在約0.5 KHz與約100 KHz之間的範圍內，且例如在約1 KHz與約10 KHz之間的範圍內。

脈衝電漿之負載比可在約1%與約99%之間的範圍內，且例如，在約10%與約90%之間的範圍內。

第一間隙及第二間隙之垂直高度可在約100nm與約5,000nm之間的範圍內。第一間隙及第二間隙之水平寬度可在約50 nm與約1,000 nm之間的範圍內。

可基於具有相同負載比之脈衝電漿比較參考脈衝頻率及執行脈衝頻率之量值。

在用可流動膜填充第一間隙及第二間隙期間，反應空間之壓力可在約1托至約10托範圍內，且用可流動膜填充第一間隙及第二間隙可在約0°C與約150°C之間的處理溫度下執行。

供應至反應空間之前驅物可包括含矽前驅物且反應氣體可包括含氮氣體。矽前驅物可包括胺基矽烷(aminosilanes)、碘矽烷(iodosilanes)、矽鹵化物(silicon halides)及寡聚體矽源oligomer silicon (Si) source、或其混合物中之至少一者。

根據一或多個實施例，一種基板處理方法包括在反應空間中提供在表面中包括兩個間隙的基板，以及在將前驅物及反應物氣體供應至反應空間的同時，在脈衝電漿環境下，用可流動膜填充至少兩個間隙，其中填充在至少兩個間隙中之可流動膜在至少兩個間隙之間的填充高度差藉由調整脈衝電漿之脈衝頻率來減小。

調整脈衝電漿之脈衝頻率可包括：設定參考脈衝頻率，參考脈衝頻率為脈衝電漿之任意參考值；及設定執行脈衝頻率小於參考脈衝頻率，其中在以執行脈衝頻率供應脈衝電漿時，填充在至少兩個間隙中之可流動膜在至少兩個間隙之間的填充高度差減小。

至少兩個間隙可包括第一間隙及第二間隙，其中第一間隙在水平方向上具有第一剖面直徑，且第二間隙在水平方向上具有大於第一剖面直徑之第二剖面直徑，以及在以執行脈衝頻率供應該脈衝電漿時，用可流動膜填充至少兩個間隙，第一間隙中的可流動膜的填充高度增大率可相對增加，且同時，第二間隙中之可流動膜的填充高度增大率可相對減小，使得填充在第一間隙中之可流動膜的填充高度與填充在第二間隙中之可流動膜的填充高度之間的高度差減小。

調整脈衝電漿之脈衝頻率可包括設定參考脈衝頻率，參考脈衝頻率為脈衝電漿之任意參考值，且設定小於參考脈衝頻率之執行脈衝頻率，其中在以執行脈衝頻率供應脈衝電漿時，填充在至少兩個間隙中之可流動膜在至少兩個間隙之間的填充速度差可減小。

至少兩個間隙可包括第一間隙及第二間隙，其中第一間隙在水平方向上具有第一剖面直徑，且第二間隙在水平方向上具有大於第一剖面直徑之第二剖面直徑，且藉由在以該執行脈衝頻率供應脈衝電漿的同時以可流動膜填充至少兩個間隙，第一間隙中之可流動膜的填充速度可相對增加且同時，第二間隙中之可流動膜的填充速度可相對降低，使得填充在第一間隙中之可流動膜的填充速度與填充在第二間隙中之可流動膜的填充速度之間的填充速度差異減小。第一間隙的內部體積可小於第二間隙之內部體積。

至少兩個間隙之垂直高度可在約100 nm與約5,000 nm之間的範圍內。至少兩個間隙之水平寬度在約50 nm與約1,000 nm之間的範圍內。

在用可流動膜填充第一間隙及第二間隙期間的反應空間之壓力可在約1托至約10托範圍內，且用可流動膜填充第一間隙及第二間隙可在約0°C與約150°C之間的處理溫度下執行。

供應至反應空間之前驅物可為含矽前驅物且反應氣體可為含氮氣體。

現將詳細參照多個實施例，附圖中繪示有該些實施例之實例，其中全篇中相似的元件符號指涉相似的元件。就此方面而言，本文實施例可具有不同形式，且不應被詮釋為受限於本文中所提出之描述。據此，下文僅藉由參照圖式來描述實施例，以解釋本說明書的多個態樣。如本文中所使用，用語「及/或（and/or）」包括相關聯列出項目中之一或多者的任何及全部組合。當例如「…中之至少一者」之表述居於一元件清單之後時，其修飾整個元件清單而非修飾該清單之個別元件。

下文將參照附圖詳細描述本揭露的多個實施例。

提供本揭露之實施例以進一步將本揭露充分地描述給一般熟習此項技術者。該等實施例可以許多不同形式體現，且本揭露之範疇不限於彼等實施例。反而，此等實施例係經提供使得本揭露將周密且完整，且將向熟悉技藝人士完整傳達本揭露之概念。

本文中所使用的術語意欲描述實施例且並不意欲限制本揭露。除非上下文清楚指示，否則如本文中所使用，單數形式的「一」及「該」亦意欲包括複數形式。當用於本說明書中時，術語「包括」及/或「包括包括」指定所陳述的形狀、數目、步驟、操作、部件、組件及/或其群組的存在，但並不排除一或多個其他形狀、數目、操作、部件、組件及/或群組的存在或添加。當例如「…中之至少一者」之表述居於一元件清單之後時，其修飾整個元件清單而非修飾該清單之個別元件。

應理解，儘管本文中可使用術語「第一」、「第二」等來描述各種部件、區及/或部件，但此等部件、組件、區、層及/或部件不應受此等術語限制。此等術語並不指示特定次序、優越性及劣性、或優勢及優勢，且僅用於區分一個成員、區域或部分與另一成員、區域或部分。因此，在不脫離本揭露之範疇的情況下，下文所描述之第一部件、區或部分可指第二部件、區或部分。

在下文中，將參看示意性地展示本揭露之理想實施例的圖式來描述本揭露之實施例。在圖式中，例如，可根據製造技術及/或公差預期對形狀之修改。因此，本揭露的實施例不應解譯為受本說明書中所示的區域的特定形狀限制，且例如應包括由製造所引起的形狀的改變。

本揭露基本上係關於藉由使用電漿增強式化學氣相沉積（plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD）方法在間隙中沉積可流動膜而執行的間隙填充製程。

電漿廣泛用於製造半導體裝置之程序中，且特定材料可沉積於基板之表面上，或特定材料可藉由使用由電漿產生之離子、反應氣體或自由基而自基板蝕刻。電漿反應裝置可使用連續模式電漿，其中藉由將射頻（radio frequency，RF）電壓連續地施加至電漿源（例如，蓮蓬頭電極(showerhead electrode)）以用於產生電漿而在反應腔室中產生電漿，且藉由將直流（direct current，DC）偏壓施加至放有基板（例如，加熱塊）之偏壓電極區來形成用以誘導離子至基板的連續波。替代地，電漿反應設備可使用脈衝模式電漿，其中藉由將RF功率作為脈衝施加至電漿源或偏壓電極區域而形成脈衝波，且因此在反應空間中產生脈衝電漿。

圖1為用於描述用於PECVD製程中之連續模式電漿的示意圖。參考圖1，在連續模式電漿中，施加至反應腔室之RF電壓根據時間流逝維持均勻值而無需切斷。在圖1中，區段「1」指示接通RF功率之區段。當將連續模式電漿施加至反應腔室時，可在反應腔室中的相對穩定的電漿環境下執行製程。

圖2為用於PECVD製程中之具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿的示意圖。圖2為用於描述不同於圖1之連續模式電漿之脈衝模式電漿之實例的圖式。

如上文所描述，在脈衝模式電漿中，電漿反應設備藉由使施加至電漿源（例如，蓮蓬頭板）或偏壓電極區（例如，加熱塊）之RF功率脈動而形成RF功率之脈衝波，且因此在反應空間中形成脈衝電漿。根據脈衝模式電漿，藉由調整電漿工作期間及電漿斷電期間來重複電漿之產生及吸光度，藉此精確地根據製程特性控制電漿特性為適合的。

圖2為用於描述具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿的圖式，且區段「1」指示打開RF功率之區段，且區段「0」指示關閉RF功率之區段。又，在圖2中，可將一個區段（亦即，區段「1」）設定為具有約0.5 KHz至約100 KHz的RF脈衝頻率，例如，約0.5 KHz至約10 KHz的RF脈衝頻率，以及（例如）約5 KHz的RF脈衝頻率。舉例而言，在根據本揭露之實施例的基板處理方法中，可使用PECVD製程將此數值設定為可流動膜的間隙填充製程中的任意參考脈衝頻率。參考脈衝頻率可取決於製程條件而變化（例如，參考脈衝頻率可大於或小於5 KHz）。

在圖2中，負載比設定為50%。該負載比指示脈衝電漿之操作比率，且指示該脈衝電漿之打開區段與關閉區段之比率。因此，舉例而言，當負載比為50%時，當一個脈衝循環為100%時，脈衝電漿之打開區段為50%且其關閉區段為50%。舉例而言，當一個脈衝循環為100%時，負載比為30%，脈衝電漿之打開區段為30%，且其關閉區段為70%。根據本揭露之實施例，負載比可在1%與99%之間的範圍內。

圖3為用於PECVD製程中之具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿的示意圖。圖3為用於描述脈衝模式電漿之另一實例的圖式。

圖3為用於描述具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿的圖，且區段「1」指示打開RF功率之部分，且區段「0」指示關閉RF功率之部分。又，在圖3中，一個區段（亦即，區段「1」）可設定為具有約0.5 KHz至約100 KHz之RF脈衝頻率，且例如，約2 KHz的RF脈衝頻率清晰地區別於圖2的較高脈衝頻率。同時，在根據本揭露之其他實施例的基板處理方法中，亦可使用PECVD製程將此數值設定為可流動膜的間隙填充製程中的另一任意參考脈衝頻率。

在圖3中，負載比設定為50%。當負載比為50%時，當一個脈衝循環為100%時，脈衝電漿之打開區段為50%，且其關閉區段為50%，如上文所描述。比較圖2與圖3，負載比在圖2與圖3兩者中設定為50%，且圖2與圖3僅不同，因為脈衝電漿之脈衝頻率分別為5 KHz及2 KHz。

圖4A為用於描述用於PECVD製程中之具有相對較低負載比及較高脈衝頻率之脈衝模式電漿的示意圖。比較圖4A與圖2以及圖3，負載比自50%降低至30%，且脈衝頻率與圖2之較高脈衝頻率相同，例如，5 KHz。

圖4B為用於描述用於PECVD製程中之具有相對負載比及較低脈衝頻率之脈衝模式電漿的示意圖。比較圖4B與圖2及圖3，負載比自50%減小至30%，且脈衝頻率與圖3之低脈衝頻率相同，例如2 KHz。

在下文中，將描述一種根據本揭露之實施例的根據可流動化學氣相沉積方法在具有可流動膜（例如氮化矽膜）的基板上執行填充間隙的間隙填充製程的基板處理方法。圖5A以及5B為示意性地繪示根據本揭露之實施例的用可流動膜填充間隙之製程的剖面視圖。圖5A以及5B示意性地繪示用可流動膜填充具有相同大小（例如，在基板上在水平方向上具有相同寬度且在垂直方向上具有相同深度）的多個間隙的製程。

參考圖5A，示出了提供於其中將進行間隙填充製程之反應空間（未示出）中的基板10。繪示包括間隙12的間隙結構，該間隙具有在垂直方向上的特定垂直深度H1及在基板10的表面的部分區域中的水平方向上的特定水平寬度W1。在圖5A中，例如，形成於基板10之表面上的複數個間隙12經繪示為在水平方向上具有相同水平寬度W1且在垂直方向上具有相同垂直深度H1。

接著，參考圖5A，當矽前驅物及反應物氣體在施加RF功率時供應至反應空間時，電漿環境形成於反應空間中，且可流動膜14（諸如氮化矽）經由矽前驅物與反應物氣體之間在電漿環境下的凝結、寡聚及聚合而沉積於包括間隙12之基板10的暴露表面上。

根據本揭露之實施例，施加至反應空間之RF功率經脈衝且以脈衝波形式作為脈衝電漿供應至反應空間。同時，根據本揭露之實施例，供應至反應空間之脈衝電漿以小於根據製程要求設定之任意參考脈衝頻率的脈衝頻率供應。換言之，例如，當參考脈衝頻率如圖2中所示經設定為5 KHz時，根據本揭露之實施例執行脈衝電漿製程之執行脈衝頻率可小於5 KHz。又，舉例而言，如圖3中所展示，當參考脈衝頻率設定為2 KHz時，根據本揭露之實施例執行脈衝電漿製程之執行脈衝頻率可小於2 KHz。

繼續參考圖5A，可流動膜14根據可流動膜14之流動性自間隙12的上部區域向間隙12的下部區域向下流動，且因此形成於可流動膜14之部分之間的間隙12內部的內部空間的寬度在間隙12的下部區域中比在間隙12的上部區域中變得更小。如上文所描述，因為形成於基板10之表面上的間隙12在水平方向上具有相同水平寬度W1且在垂直方向上具有相同垂直深度H1，所以可流動膜14在間隙12內部以大致相同的填充速度填充，同時具有大致相同的形狀。在圖5A中，參考數字H2指示自間隙12之底部表面至可流動膜14的在垂直方向上的最低上部表面的距離，且可定義為可流動膜14的填充高度。

參考圖5B，隨著間隙填充製程進一步進展，沉積可流動膜14，同時進一步自間隙12之上部區域向間隙12之下部區域向下流動，且因此在可流動膜14之各部分之間的間隙12內部形成的內部空間的寬度在間隙12之下部區域中變得比在間隙12的上部區域中更小，且自間隙12之底部表面填充的可流動膜14的填充高度亦增加（H3＞H2）。隨後，當間隙填充製程進一步進行且經過足夠時間時，間隙12可由可流動膜14完全填充。

圖6A及圖6B為示意性地繪示與本揭露之實施例相比使用連續模式波電漿藉由PECVD製程用可流動膜填充間隙之製程的剖面視圖。圖6A及圖6B示意性地繪示為了描述方便起見，用可流動膜填充在基板上在水平方向上具有不同寬度且在垂直方向上具有相同深度的多個間隙的製程。

參考圖6A，繪示提供給其中將進行間隙填充製程之反應空間（未示出）的基板20。繪示包括在垂直方向上具有相同垂直深度H1且在基板20的表面的部分區域中在水平方向上具有不同水平寬度W1、W2、W3以及W4的多個間隙G1、G2、G3及G4的間隙結構。在圖6A中，舉例而言，為方便描述起見，形成於基板20之表面上的複數個間隙G1、G2、G3及G4之水平寬度W1、W2、W3及W4在圖6A之向右方向上逐漸增加（亦即，W1＜W2＜W3＜W4）。

隨後，參考圖6A，當矽前驅物及反應物氣體在施加RF功率時供應至反應空間時，電漿環境形成於反應空間中，且具有流動性的膜（例如可流動膜30a，諸如氮化矽）在電漿環境下經由矽前驅物與反應物氣體之間的凝結（condensation）、寡聚（oligomerization）及聚合（polymerization）而沉積於包括間隙G1、G2、G3以及G4的基板20的暴露表面上。此處，施加至反應空間之RF功率呈連續模式波之形式，如圖1中所展示，且因此在反應空間中產生連續電漿。根據本揭露之例示性實施例，待沉積於待處理的基板的經暴露表面上（包括待填充的間隙上）的膜可包括氧化矽（SiO ₂）、氮化矽（Si _xN _y）、氮氧化矽（SiON）、碳氮化矽（SiCN）以及其混合物中的至少一者。

繼續參考圖6A，可流動膜30a根據可流動膜30a的流動性自間隙G1、G2、G3以及G4的上部區域向下流動至間隙G1、G2、G3以及G4的下部區域，且以自下而上方式自間隙G1、G2、G3以及G4的底表面填充間隙G1、G2、G3以及G4。同時，如上文所描述，因為形成於基板20的表面上的間隙G1、G2、G3以及G4的水平寬度W1、W2、W3以及W4逐漸增大（亦即W1＜W2＜W3＜W4），所以形成於間隙G1、G2、G3以及G4中的可流動膜30a的填充高度可自間隙G1增大至間隙G4（亦即，（H1-H611）＜（H1-H621）＜（H1-H631）＜（H1-H641））。

參看圖6B，隨著間隙填充製程進一步進展，可流動膜30a進一步自間隙G1、G2、G3及G4的上部區域向下流動朝向間隙G1、G2、G3及G4的下部區域，且以自下而上方式自間隙G1、G2、G3及G4的底表面填充間隙G1、G2、G3及G4。同時，如上文所描述，因為形成於基板20的表面上的間隙G1、G2、G3以及G4的水平寬度W1、W2、W3以及W4逐漸增大（亦即W1＜W2＜W3＜W4），所以形成於間隙G1、G2、G3以及G4中的可流動膜30a的填充高度仍不同且可自間隙G1增大至間隙G4（亦即，（H1-H612）＜（H1-H622）＜（H1-H632）＜（H1-H642））。隨後，當間隙填充製程進一步進行且經過足夠時間時，間隙G1、G2、G3及G4可完全由可流動膜30a以一定次序自具有最大水平寬度之間隙填充，亦即以自可流動膜30a之最高填充高度的次序。

參考圖6A及圖6B，當藉由在連續電漿環境下使用可流動膜（如圖1中所示）對包括具有不同尺寸的多個間隙的間隙結構執行間隙填充製程時，舉例而言，水平方向上的不同寬度，例如水平方向上的不同剖面直徑，或例如不同內部容積，填充間隙中所填充的可流動膜的填充高度可取決於間隙的大小而具有較大差異。詳言之，在圖6A中，間隙G1與間隙G4之間的可流動膜30a的填充高度差可為{（H1-H641）-（H1-H611）}，且在圖6B中，間隙G1與間隙G4之間的可流動膜30a的填充高度差可為{（H1-H642）-（H1-H612）}。

因此，舉例而言，當根據具有相對較大剖面直徑之間隙的填充高度設定間隙填充製程結束時，具有最大剖面直徑之間隙與具有最小剖面直徑之間隙之間的填充高度差值相對大，且因此連續執行間隙填充製程直至具有最小剖面直徑之間隙經填充為止。因此，間隙填充製程時間可增加對應於差值之時間（期間填充具有最小剖面直徑之間隙的時間-期間填充具有最大剖面直徑之間隙的時間）。類似地，例如，當基於具有相對較大內部體積的間隙中的填充速度設定間隙填充製程結束時，具有最大內部體積的間隙與具有最小內部體積的間隙之間的填充速度差異相對較大，且因此間隙填充製程時間可增加對應於填充速度差異的時間。此外，隨著間隙填充製程時間的增加，呈間隙填充材料形式的可流動膜的過度沉積可圍繞具有最大剖面直徑或最大內部體積的間隙增加，且因此，隨後進行的表面平坦化製程（諸如回蝕刻或化學機械拋光製程）的時間可相應地增加，且此外，過度沉積的可流動膜的消耗可增加。

接下來，根據本揭露之實施例，例如，將描述使用脈衝模式電漿藉由PECVD製程相對於間隙結構用可流動膜填充間隙之製程，此間隙結構包括具有不同大小（例如，水平方向上之不同寬度，例如水平方向上之不同剖面直徑，或例如不同內部體積）之複數個間隙。

圖7A及圖7B為示意性地繪示藉由使用相對較高脈衝頻率之脈衝電漿以可流動膜填充間隙之過程的剖面視圖。此處，「相對較高脈衝頻率」可具有相對含義。詳言之，圖7A及圖7B之實施例是用於描述藉由使用具有圖2之相對較高脈衝頻率的脈衝電漿來執行間隙填充製程的操作。然而，圖2之高脈衝頻率可為大於任意參考脈衝頻率之較高脈衝頻率或小於任意參考脈衝頻率之較低脈衝頻率，其可根據根據本揭露之實施例之可流動膜間隙填充製程中之製程要求設定。在本實施例中，為方便描述起見，在具有相同負載比（例如，50%之負載比）之脈衝電漿之假定下，相比於圖3之脈衝頻率（例如2 KHz）具有相對較高脈衝頻率的圖2之脈衝頻率（例如5 KHz）可假定為「相對較高脈衝頻率」以描述使用可流動膜的間隙填充製程。

參考圖7A，繪示提供給其中將進行間隙填充製程之反應空間（未示出）的基板20。繪示包括在垂直方向上具有相同垂直深度H1且在基板20的表面的部分區域中在水平方向上具有不同水平寬度W1、W2、W3以及W4的多個間隙G1、G2、G3以及G4的間隙結構。在圖7A中，舉例而言，為描述方便起見，形成於基板20之表面上的複數個間隙G1、G2、G3及G4之水平寬度W1、W2、W3及W4逐漸增大（亦即W1＜W2＜W3＜W4）。在根據本揭露之實施例的間隙填充製程中，間隙G1、G2、G3或G4之垂直深度H1可在約數百奈米至約數千奈米範圍內，舉例而言，約100 nm至約5,000 nm，例如約1,000 nm至約5,000 nm，例如約2,000 nm至約5,000 nm，且例如約2,500 nm至約5,000 nm。此外，間隙G1、G2、G3或G4的水平寬度W1、W2、W3或W4可在約數十奈米至約數千奈米，例如約50nm至約1,000nm，例如約100nm至約500nm，且例如約200nm至約500nm範圍內。

半導體積體電路具有垂直的各種圖案結構及形狀。此類圖案結構包括半導體層、導電層及/或絕緣層，且以各種方法垂直地堆疊以構成電路。因此，基板之表面在製造半導體積體電路的每一操作期間具有各種圖案結構，且圖7A代表性地繪示各種圖案結構當中的間隙結構。舉例而言，間隙G1至G4經繪示以具有相同垂直深度H1，但在水平方向上具有不同水平寬度W1、W2、W3及W4。實務上，在製造半導體積體電路之程序期間垂直地堆疊之圖案結構具有各種形狀。詳言之，各種圖案結構中之間隙可具有各種形狀，例如水平方向上之各種寬度、垂直方向上之各種深度、各種內部容積、側壁處之各種垂直輪廓或各種表面剖面形狀。在本發明實施例中，為描述及容易理解方便起見，將本揭露之間隙填充製程應用於具有相同垂直深度H1及各種水平寬度W1至W4的複數個間隙G1至G4（亦即W1＜W2＜W3＜W4）。

在圖7A中，間隙G1至G4的水平寬度W1至W4的大小為W1＜W2＜W3＜W4，亦即水平寬度W1至W4自間隙G1增加至間隙G4。此外，假定間隙G1至G4可具有相同形狀，例如圓柱形形狀。換言之，如圖7A中所示，間隙G1至G4具有相同的垂直深度H1，在水平方向上具有圓形剖面，且具有垂直於水平表面的垂直輪廓，且僅水平寬度W1至W4（例如水平方向上的剖面直徑）自間隙G1增大至間隙G4。就此而言，間隙G1至G4的內部體積亦可自間隙G1增加至間隙G4。

參考圖7A，基板20可包括半導體材料，諸如矽（Si）或鍺（Ge），或可包括各種化合物半導體材料中之任一者，諸如SiGe、碳化矽（SiC）、砷化鎵（GaAs）、砷化銦（InAs）及磷化銦（InP），且可包括用於顯示裝置、半導體裝置及其類似者之各種基板中之任一者，諸如，絕緣層上矽（silicon-on-insulator，SOI）及藍寶石上矽（silicon-on-sapphire，SOS）。換言之，基板20可包括任何在表面上形成各種圖案結構且可在此表面上執行間隙填充製程的基板。

用於本揭露中之間隙G1至G4指示最寬含義中之圖案結構中之一者。間隙G1至G4可指至少頂部側面是藉由界定間隙G1至G4的周圍圖案結構暴露的均勻空間。舉例而言，間隙G1至G4可不僅為通常用於裝置隔離場中以在半導體製造製程期間界定主動區域的淺溝槽隔離（STI），而且為形成於基板20的表面中的各種幾何形狀的凹陷區域。此外，間隙G1至G4可呈穿透位於絕緣層之間的導電層或穿透位於導電層之間的絕緣層的通孔形式。此外，間隙G1至G4可藉由部分地蝕刻及移除形成於基板20之表面中的單層或多層特定材料層（圖中未示）而形成。舉例而言，此材料層可包括導電材料、絕緣層或半導體材料。間隙G1至G4可具有圓柱形形狀，但間隙G1至G4的表面的剖面形狀可不僅為圓形，而且為橢圓形或多邊形，諸如三角形、矩形或五邊形。間隙G1至G4可呈具有各種表面剖面形狀的島狀物的形狀，但間隙G1至G4可呈基板20上的線的形狀。此外，間隙G1至G4可具有垂直輪廓，該垂直輪廓自作為間隙G1至G4的入口區域的上部區域至其下部區域具有大致相同的寬度，或其中水平寬度W1至W4自上部區域至下部區域線性或均勻增加或減少的非垂直輪廓。

儘管圖7A繪示間隙G1至G4形成於基板20中的情況，但在本說明書中，基板可僅指基板20或可指在根據本揭露的可流動膜30b形成於其上之前具有各種幾何表面結構中的任一者的基板。替代地，間隙G1至G4可為形成為沉積於平行的平坦基板上的膜的部分經蝕刻的結構。

繼續參考圖7A，可流動膜30b形成於包括間隙G1至G4之基板20的暴露表面上。可流動膜30b可包括具有流動性的絕緣材料膜，例如氮化物膜、氧化膜或氮氧化物膜。當在施加RF功率時，將前驅物（例如，含矽前驅物）及反應氣體（例如，含氮氣體）供應至反應空間時，電漿形成於反應空間內部，且具有流動性的膜（例如可流動膜30b，諸如氮化矽）可經由在電漿環境下引入至反應空間中的矽前驅物與反應物氣體之間的凝結、寡聚及聚合沉積於包括間隙G1至G4的基板20的暴露表面上。

根據本揭露之實施例，如圖2所示，施加至反應空間之RF功率經脈衝且作為脈衝波形式之脈衝電漿供應至反應空間。詳言之，如圖2中所展示，施加至反應空間之RF功率可具有大致5 Hz之RF頻率，且負載比可大致為50%。同時，當電漿反應設備藉由使施加至電漿源或偏壓電極區之RF功率脈動而形成RF功率之脈衝波時，在反應空間中產生根據本揭露之實施例的脈衝電漿。根據此脈衝電漿，藉由調整電漿打開週期及電漿斷開週期來重複電漿之產生及吸光度，藉此根據製程特性控制電漿特性為合適的。

根據本揭露之實施例之脈衝電漿可藉由使用例如源脈衝（其中RF功率在將脈衝施加至電漿源時在置放基板之偏壓電極區域中保持連續波）、偏壓脈衝（其中RF功率在將脈衝施加至偏壓電極區域時在電漿源中保持連續波）或同步脈衝（其中將脈衝施加至電漿源及偏壓電極區域兩者）來提供。

同時，反應空間可為（例如）其中可執行根據本揭露之實施例的基板處理方法的反應腔室。詳言之，反應空間可為電漿反應腔室，本揭露之實施例可在此電漿反應腔室中執行。根據一些實施例，反應空間可為用於在基板20之上表面附近直接產生電漿之直接電漿反應腔室。根據其他實施例，反應空間可為遠端電漿腔室。

供應至反應空間的前驅物可為例如含矽前驅物，且可使用胺基矽烷、碘矽烷、矽鹵化物及寡聚物Si來源中之至少一者作為Si來源，但不限於此。舉例而言，Si源可包括以下各者中的至少一者：TSA、（SiH ₃) ₃N；DSO、（SiH ₃) ₂；DSMA、（SiH ₃) ₂NMe；DSEA、（SiH ₃) ₂NEt；DSIPA、（SiH ₃) ₂N(iPr)；DSTBA、（SiH ₃) ₂N(tBu)；DEAS、SiH ₃NEt ₂；DTBAS、SiH ₃N(tBu) ₂；BDEAS、SiH ₂(NEt ₂) ₂；BDMAS、SiH ₂(NMe ₂) ₂；BTBAS、SiH ₂(NHtBu) ₂；BITS、SiH ₂(NHSiMe ₃) ₂；DIPAS、SiH ₃N(iPr) ₂；TEOS、Si(OEt) ₄；SiCl ₄；HCD、Si ₂Cl ₆；3DMAS、SiH(N(Me) ₂) ₃；BEMAS、SiH ₂[N(Et)(Me)] ₂；AHEAD、Si ₂(NHEt) ₆；TEAS、Si(NHEt) ₄；Si ₃H ₈；DCS、SiH ₂Cl ₂；SiHI ₃；SiH ₂I ₂；二聚體-三矽烷基胺（dimer-trisilylamine）；三聚體-三矽烷基胺（trimer-trisilylamine）；四聚體-三矽烷基胺（tetramer-trisilylamine）；五聚體-三矽烷基胺（pentamer-trisilylamine）；六聚體-三矽烷基胺（hexamer-trisilylamine）；七聚體-三矽烷基胺（heptamer-trisilylamine）；及八聚體-三矽烷基胺（octamer-trisilylamine）或其衍生物或混合物中之至少一者。反應氣體可為例如含氮氣體。儘管不限於此，但含氮氣體可包括氮（N ₂）、氧化亞氮（N ₂O）、二氧化氮（NO ₂）、氨（NH ₃）、二醯亞胺（N ₂H ₂）及肼（N ₂H ₄）中之至少一者，其自由基中之至少一者，或其混合物中之至少一者。在一些實施例中，含氧氣體可作為反應物氣體供應，且含氧氣體可包括氧氣（O ₂）、氧化亞氮（N ₂O）、二氧化氮（NO ₂）、臭氧（O ₃）、其自由基及其混合物中之至少一者。前驅物及反應物氣體可與作為載氣之氬氣一起供應。

繼續參考圖7A，可流動膜30b根據可流動膜30b的流動性由於重力或類似原因自間隙G1、G2、G3及G4的上部區域向間隙G1、G2、G3以及G4的下部區域向下流動，且以自下而上方式從間隙G1、G2、G3及G4之底表面填充間隙G1、G2、G3及G4。如上文所描述，因為形成於基板20之表面上的間隙G1至G4之水平寬度W1至W4逐漸增大（亦即W1＜W2＜W3＜W4），所以可進入間隙G1至G4的反應材料之量隨著水平寬度W1至W4增大而增大，且因此形成於間隙G1至G4中之可流動膜30b的填充高度自間隙G1增大至間隙G4（亦即，（H1-H711）＜（H1-H721）＜（H1-H731）＜（H1-H741））。

參考圖7B，隨著間隙填充製程進一步進展，可流動膜30b進一步自間隙G1至間隙G4的上部區域朝向間隙G1至間隙G4的下部區域向下流動，且以自下而上方式從間隙G1至間隙G4的底部表面持續填充間隙G1至間隙G4。同時，如上文所描述，因為即使在間隙填充製程進一步進展時，形成於基板20之表面上的間隙G1至G4的水平寬度W1至W4逐漸增大（亦即W1＜W2＜W3＜W4），形成於間隙G1至G4中之可流動膜30b的填充高度仍可自間隙G1增大至間隙G4（亦即，（H1-H712）＜（H1-H722）＜（H1-H732）＜（H1-H742））。隨後，當間隙填充製程進一步進行且經過足夠時間時，間隙G1至G4可由可流動膜30b以與具有最大水平寬度的間隙的次序，亦即以自可流動膜30b的最高填充高度的次序完全填充。在上文中，間隙的大小已基於間隙的水平方向上的寬度（例如間隙的水平方向上的剖面直徑）進行描述，但間隙的大小可基於（例如）間隙的內部體積進行比較。換言之，隨著形成於基板20之表面上的間隙G1至G4的內部體積的增大，形成於間隙G1至G4中的可流動膜30b的填充速度亦可增大。

參考圖7A及圖7B，即使在如圖2中所示藉由在脈衝電漿環境下使用可流動膜來執行間隙填充製程時，填充於間隙中的可流動膜的填充高度（或填充速度）可視間隙的尺寸而變化。詳言之，在圖7A中，間隙G1與間隙G4之間的可流動膜30b的填充高度差可為{（H1-H741）-（H1-H711）}，且在圖7B中，間隙G1與間隙G4之間的可流動膜30b的填充高度差可為{（H1-H742）-（H1-H712）}。

接下來，將描述一種藉由使用圖3的具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿以可流動膜填充間隙的製程，此製程與藉由使用具有如圖7A及圖7B中所示的圖2的相對較高脈衝頻率的脈衝電漿以填充具有可流動膜的間隙的製程相比較。此處，在圖7A及圖7B的實施例中，圖2的相對高脈衝頻率（例如，5 KHz）可設定為任意參考脈衝頻率，其可根據本揭露的實施例的可流動膜間隙填充製程中的製程要求設定，且因此小於圖2之相對較高脈衝頻率的圖3之脈衝頻率（例如，2 KHz）可被稱作相對較低脈衝頻率。在本實施例中，為方便描述起見，在具有相同負載比（例如，50%之負載比）之脈衝電漿之假定下，相比於圖2之脈衝頻率（例如，5 KHz）具有相對較低脈衝頻率的圖3之脈衝頻率（例如，2 KHz）可假定為「相對較低脈衝頻率」以描述使用可流動膜的間隙填充製程。

圖8A及圖8B為示意性展示藉由使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿用可流動膜填充具有不同尺寸之間隙之過程的剖面視圖。在圖8A及圖8B中，可經由與圖7A及圖7B相同的操作基本上對具有相同尺寸的間隙執行間隙填充製程，除了根據本揭露之實施例用於產生脈衝電漿之RF功率的脈衝頻率低於圖7A及圖7B之實施例。因此，若可能，則將不再次提供重複的描述。

參考圖8A，繪示包括在將在其上執行間隙填充製程之基板20之表面的部分區域中在垂直方向上具有相同垂直深度H1且在水平方向上具有不同水平寬度W1至W4的多個間隙G1至G4的間隙結構。多個間隙G1至G4的水平寬度W1至W4可逐漸增大（亦即，W1＜W2＜W3＜W4）。可流動膜30c形成於包括間隙G1至G4之基板20的暴露表面上。當在施加RF功率時，將前驅物（例如，含矽前驅物）及反應氣體（例如，含氮氣體）供應至反應空間時，電漿形成於反應空間內部，且諸如氮化矽之可流動膜30c經由矽前驅物與反應物氣體之間的凝結、寡聚及聚合在電漿環境下引入至反應空間中而沉積於包括間隙G1至G4之基板20的暴露表面上。

根據本揭露之實施例，如圖3中所展示，施加至反應空間之RF功率經脈衝且作為脈衝波形式之脈衝電漿供應至反應空間。詳言之，如圖3中所展示，施加至反應空間之RF功率可具有大致3 Hz之RF頻率，且負載比可大致為50%。

繼續參考圖8A，可流動膜30c根據可流動膜30c的流動性由於重力或其類似原因自間隙G1至G4的上部區域向下流動至間隙G1至G4的下部區域，且以自下而上方式自間隙G1至G4的底表面填充間隙G1至G4。如上文所描述，因為形成於基板20的表面上的間隙G1至G4的水平寬度W1至W4逐漸增大（亦即W1＜W2＜W3＜W4），可進入間隙G1至G4中的反應材料的量隨水平寬度W1至W4增加而增加，且因此形成於間隙G1至G4中的可流動膜30c的填充高度自間隙G1增大至間隙G4（亦即，（H1-H811）＜（H1-H821）＜（H1-H831）＜（H1-H841））。

參考圖8B，隨著間隙填充製程進一步進展，可流動膜30c進一步自間隙G1至G4的上部區域向下朝向間隙G1至G4的下部區域流動，且以自下而上方式自間隙G1至G4的底部表面持續填充間隙G1至G4。同時，如上文所描述，因為形成於基板20的表面中之間隙G1至G4的水平寬度W1至W4逐漸增大（亦即W1＜W2＜W3＜W4），即使當間隙填充製程進一步進行時，形成於間隙G1至G4中的可流動膜30c的填充高度仍可自間隙G1增加至間隙G4（亦即，（H1-H812）＜（H1-H822）＜（H1-H832）＜（H1-H842））。接著，當間隙填充製程進一步進行且經過足夠時間時，間隙G1至G4可由可流動膜30c以與具有最大水平寬度的間隙的次序，亦即以可流動膜30c的最高填充高度的次序完全填充。在上文中，間隙的大小已基於間隙的水平方向上的寬度（例如間隙的水平方向上的剖面直徑）進行描述，但間隙的大小可基於（例如）間隙的內部體積進行比較。換言之，隨著形成於基板20的表面上的間隙G1至G4的內部體積的增大，形成於間隙G1至G4中的可流動膜30c的填充速度亦可增大。

參考圖8A及圖8B，即使在如圖3中所示藉由在脈衝電漿環境下使用可流動膜來執行間隙填充製程時，填充於間隙中的可流動膜的填充高度（或填充速度）可視間隙的尺寸而變化。詳言之，在圖8A中，間隙G1與間隙G4之間的可流動膜30c的填充高度差可為{（H1-H841）-（H1-H811）}，且在圖8B中，間隙G1與間隙G4之間的可流動膜30c的填充高度差可為{（H1-H842）-（H1-H812）}。

使用具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿的圖7A及圖7B與使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿的圖8A及圖8B相比，當藉由具有不同尺寸（例如水平方向上的不同寬度、水平方向上的不同剖面直徑或不同內部體積）的間隙上的可流動膜執行間隙填充製程時，藉由使用PECVD製程，在使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿時填充於間隙中之可流動膜之填充高度的均勻性可比在使用具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿時大。（{（H1-H841） -（H1-H811）} ＜ {（H1-H741）- （H1-H711）}或{（H1-H842）- （H1-H812）} ＜ {（H1-H742）- （H1-H712）}）。相同負載比下，具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿環境下比脈衝頻率較高之脈衝電漿環境下，基於自由基之化學反應可歸因於維持電子密度或自由基密度之時間的增加而進一步主動地發生，且因此，具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿就可流動膜的填充高度的均勻性而言可更有效。當基於自由基之化學反應較少發生時，具有流動性之寡聚物的產生緩慢，且填充於間隙中之可流動膜的間隙圖案依賴性增加，且因此填充於具有各種大小之間隙中之可流動膜的填充高度之均勻性可能較低。

詳細地比較圖7A至圖8B，當使用具有相對高脈衝頻率之脈衝電漿時，在根據本揭露之實施例的間隙填充製程進展至某一程度時，如圖7A中在時間點T1處所展示，間隙G1與間隙G4之間的可流動膜30b之填充高度差可係{（H1-H741）-（H1-H711）}，且間隙G1與間隙G4之間的可流動膜30b的填充高度差在間隙填充製程進一步進行一段時間時的時間點T2處可如圖7B中所示為{（H1-H742）-（H1-H712）}。此外，在間隙填充製程進行一定時間段T2至T1之後間隙G1中之可流動膜30b之填充高度自（H1-H711）增加至（H1-H712），及該填充高度差係{（H1-H712）-（H1-H711）}。此外，在間隙填充製程進行一定時間段T2至T1之後間隙G4中之可流動膜30b之填充高度自（H1-H741）增加至（H1-H742），及該填充高度差係{（H1-H742）-（H1-H741）}。

同時，當使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿時，在根據本揭露之實施例的間隙填充製程進展至某一程度時，如圖8A中在時間點T1處所展示，間隙G1與間隙G4之間的可流動膜30c之填充高度差可係{（H1- H841）-（H1- H811）}，且間隙G1與間隙G4之間的可流動膜30c的填充高度差在間隙填充製程進一步進行一段時間時的時間點T2處可如圖8B中所示為{（H1- H842）-（H1- H812）}。此外，在間隙填充製程進行一定時間段T2至T1之後間隙G1中之可流動膜30c之填充高度自（H1-H811）增加至（H1-H812），及此填充高度差係{（H1-H812）-（H1-H811）}。此外，在間隙填充製程進行一定時間段T2至T1之後間隙G4中之可流動膜30c之填充高度自（H1-H841）增加至（H1-H842），及此填充高度差係{（H1-H842）-（H1-H841）}。

當執行根據本揭露之實施例的間隙填充製程時，具有最小水平寬度W1的間隙G1中之可流動膜30b的填充高度自（H1-H711）增大至（H1-H712），且當使用具有該相對高脈衝頻率之該脈衝電漿時，其填充高度差在製程時間T2-T1之後是{（H1-H712）-（H1-H711）}。在另一方面，當使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿時，具有最小水平寬度W1的間隙G1中之可流動膜30c的填充高度自（H1-H811）增加至（H1-H812）且在相同製程時間T2-T1之後，其填充高度差係{（H1-H812）-（H1-H811）}。

在相同處理時間T2至T1之後，比較兩種情況，具有最小水平寬度W1的間隙G1中之可流動膜30b的填充高度差為{（H1-H712）-（H1-H711）}，且因此在使用具有相對高脈衝頻率之脈衝電漿時，其填充高度增大率為{（H1-H712）-（H1-H711）} /（T2-T1），而具有最小水平寬度W1之間隙G1中的可流動膜30c的填充高度差為{（H1-H812）-（H1-H811）}，且因此在使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿時，其填充高度增加率為{（H1-H812）-（H1-H811）}/（T2-T1）。在兩種情況下，可流動膜30b及30c之填充高度增大率的關係為{（H1-H812）-（H1-H811）}/（T2-T1）＞ {（H1-H712）-（H1-H711）}/（T2-T1）。然而，在相同製程時間T2-T1之後，具有最大水平寬度W4之間隙G4中的可流動膜30b之填充高度差{（H1-H742）-（H1-H741）}，且因此在使用具有相對高脈衝頻率之脈衝電漿時，其填充高度增大率為{（H1-H742）-（H1-H741）} /（T2-T1），且具有最大水平寬度W4之間隙G4中之可流動膜30c的填充高度差係{（H1-H842）-（H1-H841）}，且因此當使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿時，其填充高度增大率係{（H1-H842）-（H1-H841）}/（T2-T1）。在兩種情況下，可流動膜30b及30c的填充高度增大率的關係為{（H1-H842）-（H1-H841）}/（T2-T1）＜ {（H1-H742）-（H1-H741）}/（T2-T1）。

換言之，在相同間隙填充製程時間期間，與當具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿用於具有相對小尺寸之間隙時（例如，在具有最小水平寬度W1之間隙G1中）相比，當使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿時，可流動膜之填充高度增大率可相對增加，但當使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿時，與具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿用於具有相對較大之大小之間隙時（例如，具有最大水平寬度W4之間隙G4中）相比，可流動膜之填充高度增大率可相對降低。因此，在相同間隙填充製程時間期間，當使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿時，與當使用具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿時相比，可流動膜之填充高度增大率在具有相對較小大小之間隙中相對增加，但在具有相對較大之大小之間隙中相對減少。概言之，當使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿時，相比於當使用具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿時，間隙中之可流動膜之填充高度均勻性增加。

因此，舉例而言，當基於具有相對較大尺寸，例如相對較大剖面直徑之間隙中之填充高度設定間隙填充製程之結束時，與使用具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿相比，當使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿時，具有最大剖面直徑之間隙與具有最小剖面直徑之間隙之間的填充高度差相對較小，且因此間隙填充製程時間可減少對應於此差異之時間。類似地，具有最大剖面直徑之間隙與具有最小剖面直徑之間隙之間的填充速度差在使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿時相比於在使用具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿時相對較小，且因此間隙填充製程時間可減少對應於此差異之時間。此外，隨著間隙填充製程時間的減少，呈間隙填充材料形式之可流動膜之過度沉積可圍繞具有最大剖面直徑或最大內部體積的間隙減少，且因此隨後執行的用於表面平坦化製程（諸如回蝕刻或化學機械拋光製程）的時間可相應地減少，且此外，過度沉積之可流動膜的消耗可減少。

此處，可流動膜之填充速度表示填充於具有特定體積之間隙中的可流動膜之填充率的變化率，且可流動膜的填充高度增大率表示具有特定高度的間隙中自間隙之底部表面之可流動膜之填充高度增大的變化率。

同時，片語「可流動膜之填充速度相對增加（或減小）」可包括以下兩種含義。

第一，基於相同處理時間，例如，相比於可流動膜30c（圖8A及圖8B）之填充速度，具有最小剖面直徑之間隙G1或具有最大剖面直徑之間隙G4中可流動膜30b（圖7A及圖7B）之填充速度可相對增加（或減小）。換言之，比較在使用具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿與使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿的情況下的間隙G1或G4中之可流動膜的填充速度。

因此，基於圖7A至圖8B之結果，在具有相對較小之大小之間隙G1中，當使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿時可流動膜之填充速度與當使用具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿時可流動膜之填充速度相比可相對增大（或可較大），但在具有相對較大之大小的間隙G4中，當使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿時可流動膜之填充速度與當使用具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿時可流動膜之填充速度相比可相對減小（或可較小）。

第二，參考圖8A及圖8B，基於相同處理時間，例如，相比於任意第一參考填充速度，具有相對較小剖面直徑之間隙G1中可流動膜之填充速度可相對增加（或減小），且相比於任意第二參考填充速度，具有相對較大剖面直徑之間隙G4中可流動膜之填充速度可相對增加（或減小）。

此處，間隙中可流動膜之填充速度表示基於間隙的整個體積，在根據本揭露之間隙填充方法期間填充於間隙中的可流動膜之填充率程度。舉例而言，當間隙完全被填充時，填充率可為100%，且當間隙的一半被填充時，填充率可為50%，且因此，與間隙填充方法的處理時間相比，可流動膜的填充速度可為填充率。

又，任意第一參考填充速度及任意第二參考填充速度均表示作為所有比較之參考的虛擬填充速度。具有相對較小剖面直徑之間隙G1中的可流動膜的虛擬參考值可定義為任意第一參考填充速度，且具有相對較大剖面直徑之間隙G4中的可流動膜的虛擬參考值可定義為任意第二參考填充速度。

舉例而言，當執行間隙之間的填充高度無差異的間隙填充製程時，較小間隙G1中之填充速度可被稱為第一參考填充速度，且較大間隙G4中之填充速度可被稱為第二參考填充速度。因此，在圖8A及圖8B中，使用脈衝頻率相對較低之脈衝電漿，相對地比較較小間隙G1中之此可流動膜的此填充速度大於（或小於）此第一參考填充速度的程度與較大間隙G4中之可流動膜的填充速度大於（或小於）第二參考填充速度的程度。

根據本揭露之實施例，填充在間隙中之可流動膜的填充度的均勻性可藉由減小具有相對較小剖面直徑之間隙（例如間隙G1）中的可流動膜的填充速度與具有相對較大剖面直徑之間隙（例如間隙G4）中的可流動膜的填充速度之間的差值而增大。就此而言，間隙G1中之可流動膜的填充速度可相對增加（例如，相比於第一參考填充速度），且間隙G4中之可流動膜的填充速度可相對減小（例如，相比於第二參考填充速度）。因此，當對具有表面之基板執行根據本揭露之實施例的間隙填充製程時，在此表面上形成具有各種剖面直徑的多個間隙，在實現間隙填充製程之目標時所出現之誤差可降低，因為可流動膜在各種間隙中之填充速度之差異降低，可減少填充間隙之時間，且可減少作為間隙填充材料之可流動膜的過度沉積。

同時，片語「可流動膜之填充高度增大率可相對增加（或減小）」亦可包括以下兩種含義。

第一，基於相同處理時間，例如，相比於可流動膜30c（圖8A及圖8B）之填充高度增大率，具有最小剖面直徑之間隙G1或具有最大剖面直徑之間隙G4中可流動膜30b（圖7A及圖7B）之填充高度增大率可相對增加（或減小）。換言之，比較在使用具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿與使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿的情況下間隙G1或G4中之可流動膜的填充高度增大率。

因此，基於圖7A至圖8B之結果，在具有相對較小之大小之間隙G1中，當使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿時可流動膜之填充高度增大率與當使用具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿時可流動膜之填充高度增大率相比可相對增加（或可較大），但在具有相對較大之大小之間隙G4中，當使用具有相對較低脈衝頻率的脈衝電漿時可流動膜之填充高度增大率與當使用具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿時可流動膜的填充高度增大率相比可相對減少（或可較小）。

第二，參考圖8A及圖8B，基於相同的處理時間，例如相比於作為根據本揭露之間隙填充製程中之參考的任意第一參考填充高度增大率，具有相對較小剖面直徑之間隙G1中的可流動膜之填充高度增大率可相對增加（或減少），且相比於為根據本揭露之間隙填充製程中的參考的任意第二參考填充高度增大率，具有相對較大剖面直徑的間隙G4中之可流動膜的填充高度增大率亦可相對增加（或減少）。因此，在圖8A及圖8B中，使用脈衝頻率相對較低之脈衝電漿，相對地比較較小間隙G1中之此可流動膜的該填充高度增大率大於（或小於）此第一參考填充高度增大率的程度與較大間隙G4中之可流動膜的填充高度增大率大於（或小於）第二參考填充高度增大率的程度。

根據本揭露之實施例，填充在間隙中之可流動膜的厚度的均勻性可藉由減小具有相對較小剖面直徑之間隙（例如間隙G1）中的可流動膜的填充高度增大率與具有相對較大剖面直徑之間隙（例如間隙G4）中的可流動膜的填充高度增大率之間的差值而增大。就此而言，間隙G1中之可流動膜的填充高度增大率可相對增加（例如，相比於第一參考填充高度增大率），且間隙G4中之可流動膜的填充高度增大率可相對減小（例如，相比於第二參考填充高度增大率）。因此，當對具有表面之基板執行間隙填充製程時，在此表面上形成具有各種剖面直徑的多個間隙，在實現間隙填充製程之目標時所出現的誤差可隨著不同間隙中之可流動膜的填充高度增大率的差減小而減小，可減少間隙填充製程的時間，且可減少作為間隙填充材料之可流動膜的過度沉積。

同時，圖4A為用於描述用於PECVD製程中之具有相對較低負載比及較高脈衝頻率之脈衝模式電漿的示意圖。比較圖4A與圖2，負載比自50%減小至30%，且脈衝頻率與圖2之脈衝頻率相同，例如5 KHz。圖4B為用於描述PECVD製程中使用的具有相對較低負載比及較低脈衝頻率之脈衝模式電漿的示意圖。比較圖4B與圖3，負載比自50%減小至30%，且脈衝頻率與圖3之脈衝頻率相同，例如2 KHz。

參考圖4A及圖4B，圖4A對應於使用具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿的情況，且圖4B對應於使用具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿的情況，除了與圖2及圖3相比，負載比設定為30%。因此，可基於圖4A及圖4B執行根據本揭露之實施例的間隙填充製程。

在下文中，用於執行根據本揭露之實施例的間隙填充製程的製程條件佈置於下表1中。 [表1]

製程變數	沉積步驟
時間（秒）	1至1,800
壓力（托）	1至10
製程氣體注入	ON
RF功率（W）	50至1,000
負載比（%）	1至99
脈衝頻率（Hz）	500至100,000
溫度（°C）	0 ＜ T ＜ 150

圖9為穿透式電子顯微鏡（transmission electron microscope，TEM）影像，其展示藉由使用連續波電漿形成於間隙中之可流動膜。圖10為展示可流動膜藉由使用脈衝頻率相對較高之脈衝電漿形成於間隙中的TEM影像。圖11為展示可流動膜藉由使用脈衝模式電漿在相對低脈衝頻率下形成於間隙中的TEM影像。

圖9至圖11為繪示在相同處理時間期間用可流動膜（例如氮化矽膜）執行間隙填充製程之結果的所有影像。間隙填充製程進行達數十至數百秒，例如約180秒，且圖9至圖11展示對具有不同關鍵尺寸（critical dimension，CD）大小之間隙執行間隙填充製程的結果。間隙之CD尺寸為190 nm、200 nm、250 nm及260 nm，且間隙之深度為約2.5 µm。在圖10及圖11中，負載比為50%，圖10中之RF功率的脈衝頻率為5 KHz，且圖11中之RF功率的脈衝頻率為1 KHz。

以下表2以百分比展示基於CD最大之可流動膜之高度（260 nm），根據如圖9至圖11中所示之CD形成於間隙中之可流動膜的相對高度。 [表2]

CD尺寸（nm）	連續電漿 (%)	低負載比，高頻率（%）	低負載比，低頻率（%）
190	19.8	44.3	44.1
200	29.0	45.3	52.2
250	46.8	60.2	71.6
260	100.0	100.0	100.0

圖12為根據本揭露之實施例的形成於根據CD尺寸之間隙中之可流動膜的高度與現有技術相比較的曲線圖，其中表2之資料以曲線圖展示。橫軸代表CD尺寸且縱軸指示可流動膜之相對膜高。

參看圖12之曲線圖，觀測到在圖9之連續電漿條件下，可流動膜之最大高度與最小高度之間的差為約5倍，但在圖10及圖11之脈衝電漿之條件下，可流動膜之最大高度與最小高度之間的差分別減少至約2.3倍。在具有相同負載比之脈衝電漿的條件下，在圖11之具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿的條件下，可流動膜之高度均勻性高於在圖10之具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿的條件下。特定言之，當CD尺寸為200 nm或更大時，在具有相對較低脈衝頻率之脈衝電漿之情況下，可流動膜之高度均勻性可較高。

應理解本文中所描述之實施例應被視為僅為說明意義，而非限制目的。各實施例中之多個特徵或態樣的描述一般應被視為是可用於其他實施例中之其他類似特徵或態樣。雖然已參照圖式描述一或多個實施例，本領域中具有通常知識者將理解，在不偏離本揭露由下列申請專利範圍所定義的精神及範疇的情況下，可於其中作出各種形式及細節的改變。

10:基板 12:間隙 14:可流動膜 20:基板 30a:可流動膜 30b:可流動膜 30c:可流動膜 G1:間隙 G2:間隙 G3:間隙 G4:間隙 H1:垂直深度 H2:填充高度 W1:水平寬度 W2:水平寬度 W3:水平寬度 W4:水平寬度

本揭露之某些實施例的上述及其他態樣、特徵及優點將可在閱讀底下說明，並參酌隨附的圖示而更加地明白，其中：圖1為用於描述電漿增強式化學氣相沉積（plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD）製程中所使用之連續模式電漿的示意圖；圖2為描述用於PECVD製程中之具有相對較高脈衝頻率之脈衝模式電漿的示意圖；圖3為描述用於PECVD製程中之具有相對較低脈衝頻率之脈衝模式電漿的示意圖；圖4A為用於描述用於PECVD製程中之具有相對較低負載比及較高脈衝頻率之脈衝模式電漿的示意圖；圖4B為用於描述用於PECVD製程中之具有相對較低負載比及較低脈衝頻率之脈衝模式電漿的示意圖；圖5A及圖5B為示意性展示用可流動膜填充具有相同尺寸之間隙之方法的剖面視圖；圖6A及圖6B為示意性地繪示藉由使用連續電漿用可流動膜填充具有不同尺寸之間隙之方法的剖面視圖；圖7A及圖7B為示意性地展示藉由使用具有相對較高脈衝頻率之脈衝電漿用可流動膜填充具有不同尺寸之間隙之過程的剖面視圖；圖8A及圖8B為示意性地繪示藉由使用脈衝頻率相對較低之脈衝電漿用可流動膜填充具有不同尺寸之間隙之方法的剖面視圖；圖9為穿透式電子顯微鏡（transmission electron microscope，TEM）影像，其展示藉由使用連續電漿形成於間隙中之可流動膜；圖10為展示可流動膜藉由使用脈衝頻率相對較高之脈衝電漿形成於間隙中的TEM影像；圖11為展示可流動膜藉由使用脈衝頻率相對較低之脈衝電漿形成於間隙中的TEM影像；以及圖12為根據本揭露之實施例的形成於根據關鍵尺寸（critical dimension，CD）尺寸的間隙中之可流動膜之高度與現有技術相比較的曲線圖。

Claims

一種基板處理方法，其包括：在一反應空間中提供具有上面形成有一第一間隙及一第二間隙之一表面的一基板，其中該第一間隙在一水平方向上具有一第一剖面直徑，且該第二間隙在該水平方向上具有大於該第一剖面直徑之一第二剖面直徑；以及在將前驅物及一反應物氣體供應至該反應空間的同時，在一脈衝電漿環境下，用一可流動膜填充該第一間隙及該第二間隙，其中該填充包括：設定一參考脈衝頻率，該參考脈衝頻率為一脈衝電漿之任意參考值；及在以小於該參考脈衝頻率的一執行脈衝頻率供應該脈衝電漿的同時，用該可流動膜填充該第一間隙及該第二間隙，其中，藉由在以小於該參考脈衝頻率之該執行脈衝頻率供應該脈衝電漿的同時執行該填充，該第一間隙中之該可流動膜的填充高度增大率相對增加，且同時，該第二間隙中之該可流動膜的填充高度增大率相對減小，使得填充在該第一間隙中之該可流動膜的填充高度與填充在該第二間隙中之該可流動膜的填充高度之間的高度差減小。
如請求項1之基板處理方法，其中藉由在以小於該參考脈衝頻率之該執行脈衝頻率供應該脈衝電漿的同時執行該填充，該第一間隙中之該可流動膜的填充速度相對增加且同時，該第二間隙中之該可流動膜的填充速度相對減小，使得填充在該第一間隙中之該可流動膜的填充速度與填充在該第二間隙中之該可流動膜的填充速度之間的差異減小。
如請求項1之基板處理方法，其中該第一間隙之內部體積小於該第二間隙之內部體積。
如請求項1之基板處理方法，其中該執行脈衝頻率在約0.5 KHz與約100 KHz之間的範圍內。
如請求項1之基板處理方法，其中該脈衝電漿之負載比在約1%與約99%之間的範圍內。
如請求項1之基板處理方法，其中該第一間隙及該第二間隙的垂直深度在約100 nm與約5,000 nm之間的範圍內，且該第一間隙及該第二間隙之水平寬度在約50 nm與約1,000 nm之間的範圍內。
如請求項5之基板處理方法，其中該參考脈衝頻率與該執行脈衝頻率之量值係基於具有相同負載比之脈衝電漿來比較。
如請求項1之基板處理方法，其中在用該可流動膜填充該第一間隙及該第二間隙期間，該反應空間之壓力在約1托至約10托的範圍內。
如請求項1之基板處理方法，其中用該可流動膜填充該第一間隙及該第二間隙係在約0°C與約150°C之間的處理溫度下執行。
如請求項1之基板處理方法，其中供應至該反應空間之該前驅物包括含矽前驅物，且該反應氣體包括含氮氣體。
如請求項10之基板處理方法，其中該矽前驅物包括以下中之至少一者：胺基矽烷、碘矽烷、矽鹵化物及寡聚體矽（Si）源，或至少一種其混合物。
如請求項10之基板處理方法，其中該矽前驅物包括以下中之至少一者：TSA、(SiH ₃) ₃N；DSO、(SiH ₃) ₂；DSMA、(SiH ₃) ₂NMe；DSEA、(SiH ₃) ₂NEt；DSIPA、(SiH ₃) ₂N(iPr)；DSTBA、(SiH ₃) ₂N(tBu)；DEAS、SiH ₃NEt ₂；DTBAS、SiH ₃N(tBu) ₂；BDEAS、SiH ₂(NEt ₂) ₂；BDMAS、SiH ₂(NMe ₂) ₂；BTBAS、SiH ₂(NHtBu) ₂；BITS、SiH ₂(NHSiMe ₃) ₂；DIPAS、SiH ₃N(iPr) ₂；TEOS、Si(OEt) ₄；SiCl ₄；HCD、Si ₂Cl ₆；3DMAS、SiH(N(Me) ₂) ₃；BEMAS、SiH ₂[N(Et)(Me)] ₂；AHEAD、Si ₂(NHEt) ₆；TEAS、Si(NHEt) ₄；Si ₃H ₈；DCS、SiH ₂Cl ₂；SiHI ₃；SiH ₂I ₂；二聚體-三矽烷基胺；三聚體-三矽烷基胺；四聚體-三矽烷基胺；五聚體-三矽烷基胺；六聚體-三矽烷基胺；七聚體-三矽烷基胺；及八聚體-三矽烷基胺，或其至少一種衍生物或混合物。
一種基板處理方法，其包括：在一反應空間中提供在一表面中包括兩個間隙的一基板；以及在將前驅物及反應物氣體供應至該反應空間之同時，在一脈衝電漿環境下，用一可流動膜填充該至少兩個間隙，其中填充在該至少兩個間隙中之該可流動膜在該至少兩個間隙之間的填充高度差藉由調整一脈衝電漿之一脈衝頻率來降低。
如請求項13之基板處理方法，其中該脈衝電漿之該脈衝頻率的該調整包括：設定一參考脈衝頻率，該參考脈衝頻率為該脈衝電漿之任意參考值；及設定小於該參考脈衝頻率之一執行脈衝頻率，其中在以該執行脈衝頻率供應該脈衝電漿時，填充在該至少兩個間隙中之該可流動膜在該至少兩個間隙之間的填充高度差減小。
如請求項14之基板處理方法，其中該至少兩個間隙包括第一間隙及第二間隙，其中該第一間隙在水平方向上具有第一剖面直徑，且該第二間隙在該水平方向上具有大於該第一剖面直徑之第二剖面直徑，且藉由在以該執行脈衝頻率供應該脈衝電漿之同時，用該可流動膜填充該至少兩個間隙，該第一間隙中之該可流動膜的填充高度增大率相對增加，且同時，該第二間隙中之該可流動膜的填充高度增大率相對減小，使得填充在該第一間隙中之該可流動膜的填充高度與填充在該第二間隙中之該可流動膜的填充高度之間的高度差減小。
如請求項13之基板處理方法，其中該脈衝電漿之脈衝頻率的該調整包括：設定一參考脈衝頻率，該參考脈衝頻率為該脈衝電漿之任意參考值；及設定小於該參考脈衝頻率之一執行脈衝頻率，其中在以該執行脈衝頻率供應該脈衝電漿時，填充在該至少兩個間隙中之該可流動膜在該至少兩個間隙之間的填充速度差減小。
如請求項16之基板處理方法，其中該至少兩個間隙包括第一間隙及第二間隙，其中該第一間隙在一水平方向上具有一第一剖面直徑，且該第二間隙在該水平方向上具有大於該第一剖面直徑之一第二剖面直徑，且藉由在以該執行脈衝頻率供應該脈衝電漿之同時，用該可流動膜填充該至少兩個間隙，該第一間隙中之該可流動膜的填充速度相對增加，且同時，該第二間隙中之該可流動膜的填充速度相對減小，使得填充在該第一間隙中之該可流動膜的填充速度與填充在該第二間隙中之該可流動膜的填充速度之間的填充速度差減小。
如請求項17之基板處理方法，其中該第一間隙之內部體積小於該第二間隙之內部體積。
如請求項14之基板處理方法，其中該執行脈衝頻率在約0.5 KHz與約100 KHz之間的範圍內。
如請求項13之基板處理方法，其中該至少兩個間隙之垂直高度在約100 nm與約5,000 nm之間的範圍內，且該至少兩個間隙之水平寬度在約50 nm與約1,000 nm之間的範圍內。
如請求項14之基板處理方法，其中該參考脈衝頻率與該執行脈衝頻率之量值係基於具有相同負載比之脈衝電漿來比較。
如請求項13之基板處理方法，其中供應至該反應空間之該前驅物包括含矽前驅物，且該反應氣體包括含氮氣體。
如請求項1之基板處理方法，其中待形成於該第一間隙及該第二間隙中之膜包括氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、碳氮化矽以及其混合物中之至少一者。
如請求項10之基板處理方法，其中該含氮氣體包括氮（N ₂）、氧化亞氮（N ₂O）、二氧化氮（NO ₂）、氨（NH ₃）、二醯亞胺（N ₂H ₂）、肼（N ₂H ₄）、其自由基及其混合物中之至少一者。
如請求項1之基板處理方法，其中供應至該反應空間之該反應物氣體包括含氧氣體，且該含氧氣體包括氧氣（O ₂）、氧化亞氮（N ₂O）、二氧化氮（NO ₂）、臭氧（O ₃）、其自由基及其混合物中之至少一者。