TWI716432B - 使半導體裝置中的膜密集化之方法 - Google Patents

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Abstract

在此提供使膜密集化、使膜交聯、及控制膜的應力的方法。方法包括於包含待密集化的材料的基板上形成可移除的膜，且使該基板退火以將應力自可移除的膜轉移至材料並由此使材料密集化。一些方法涉及使拉伸性的覆蓋層沉積於基板上之待密集化的材料上，並在大於約450℃的溫度下使基板退火。一些方法包括使用靜電卡盤將包含待密集化的材料的基板夾合至成型托架，以將壓應力施加至待密集化的材料。

Description

使半導體裝置中的膜密集化之方法
本發明關於使薄膜密集化之方法，且尤其關於使半導體裝置中的膜密集化之方法。
半導體製造製程涉及緻密材料的製作，如用於間隙填充應用之緻密介電材料。習知的緻密材料形成方法並不適用於各種應用，像是小特徵部之間隙填充。因此，至這些小特徵部內的沉積可涉及低密度可流動之材料的沉積。現存密集化技術常導致半導體基板之其他暴露區域的氧化或劣化。
在此提供半導體基板之處理方法。一實施態樣涉及於包含特徵部之基板(該特徵部係以基板上之待密集化的材料填充)上形成可移除膜，且使基板退火以將應力自可移除膜轉移至材料並由此使材料密集化。
在各種實施例中，使可移除膜沉積到至少約1000Å的厚度。
可移除膜可為拉伸性的。可移除膜之拉應力可為至少約1GPa。在一些實施例中，可移除膜在待密集化的材料上形成。可移除膜可在基板的特徵部上形成。可移除的膜可為矽氮化物、金屬、金屬氮化物、含碳介電質、矽、或其組合的任一者。
在一些實施例中，待密集化的材料可為氧化物。例如，待沉積的材料可為以原子層沉積所沉積的矽氮化物。在各種實施例中，待密集化的材料可為氮化物或碳化物。
在一些實施例中，使基板退火誘發可移除膜內的拉應力。使基板退火可包括在大於至少約450℃的溫度下加熱基板。在各種實施例中，使基板退火包括使特徵部中的接縫交聯。
在一些實施例中，方法亦包括在使基板退火之後以紫外光輻射或電漿處理基板。例如，可將約30至150nm之紫外光輻射用於交聯。在一些實施例中，電漿可包括He、Ar、H、O、N、及其混合物與化合物之任一者。方法可亦包括移除可移除膜。
在一些實施例中，可移除膜係壓縮性的。在基板上形成的可移除膜可沉積在基板的背側上。在一些實施例中，壓縮性的膜係氮化物膜、含碳膜、碳氮化物膜、金屬、金屬氮化物、碳、或Six By Nz Cp Hq 化合物之任一者。可移除膜可沉積在安置於爐內之基板上。
使基板退火可誘發可移除膜內的壓應力。方法可亦包括在使基板退化之前，於待密集化的材料上形成可移除的拉伸性膜。
在一些實施例中，待密集化的材料以紫外光固化而不沉積覆蓋層。例如，待密集化的材料可在小於約1000℃、或小於約600℃的溫度下以紫外光固化。在一些待密集化的材料為矽氧化物的實施例中，方法可亦包括使基板暴露至含氫及/或含氧的化合物(如H2 O或H2 O2 )。
另一實施態樣涉及的方法包括：提供具有以材料填充的特徵部的基板；並將基板夾合至成型托架以將應力施加至材料。在一些實施例中，成型托架係碗狀的。
另一實施態樣涉及半導體基板之處理設備，該設備包括：a.包含用以支持基板之加熱的托架之至少一製程腔室；b. 用以耦合至真空之至少一出口；c.耦合至一或更多來源之一或更多製程氣體入口；d. 用以控制設備中的操作的控制器，該控制器包括用以執行任何上述方法之機械可讀取指令。
這些與其他實施態樣將參照圖式在以下進一步描述。
在下列敘述中，提出許多特定細節以提供對所示的實施例之徹底了解。所揭實施例可在缺少一些或所有這些特定細節下實現。在其他範例中，習知製程操作未詳加描述以免不必要地模糊所揭實施例。當所揭實施例與特定的實施例一起描述時，應理解不欲使其受限於所揭實施例。
半導體製造製程涉及緻密材料之製作，如用於間隙填充應用之緻密介電材料。範例包括在淺溝槽隔離(STI, shallow trench isolation)、或預金屬介電質(PMD, pre-metal dielectrics)中之緻密介電材料的形成。然而，隨著元件縮小，其中沉積這種材料之特徵部變得越來越小且緻密材料的沉積變得具挑戰性。
為在基板內有效地填充如此小的特徵部，可流動的方法已被發展。這些方法包括旋塗式沉積製程及由化學氣相沉積(CVD)自氣相反應物沉積可流動材料。可流動材料為自平面化且能提供特徵部之由下而上而非保形的填充。然而，可流動材料以低密度沉積。因此，這些材料藉收縮而密集化。然而，在高縱橫比的特徵部內，膜被特徵部之側壁與底部限制於三側，因而無法充分地收縮以完全地密集化。溝槽內的低密度材料可能於後續製程步驟中曝露，而導致在清洗與蝕刻的操作中材料之非期望的急流與不受控的移動。
一些利用矽氧化物材料之間隙填充的方法涉及在間隙中沉積矽層並使其氧化。然而，這些方法可能導致其他暴露材料的氧化，且對於每一溝槽寬度而言壓縮量不相等，導致基板上之沉積材料的性質改變。例如，較寬的溝槽產生較小的壓縮，而較窄的溝槽產生較大的壓縮。
另一方法涉及利用原子層沉積(ALD)的氧化物沉積。ALD製程使用表面中介沉積反應以逐層堆疊的方式使膜沉積。在一ALD製程的範例中，使包含一群表面活性部位之基板表面暴露至在提供給放置基板之製程站點的劑量下之第一反應物或前驅物(像是含矽氣體)的氣相分佈。此第一前驅物的分子(包括其化學吸附物種及/或物理吸附分子)被吸附至基板表面上。在一劑第一前驅物之後，反應器隨後被抽真空以將任何殘留在氣相中的第一前驅物移除，使得僅吸附物種保留。第二反應物(如含氧氣體)被導入至反應器，使得一些的這些分子與吸附在表面上的第一前驅物反應。在一些製程中，第二前驅物立即與吸附的第一前驅物反應。在一些實施例中，第二前驅物僅在暫時地施加活化源之後反應。反應器可隨後再次被抽真空以將未鍵結的第二前驅物分子移除。額外的原子層沉積循環可用以建立膜厚。
以ALD沉積的氧化物通常較以可流動沉積製程沉積的氧化物具較高密度。然而，以ALD沉積的氧化物係保形的，且一較低密度接縫形成於氧化物自兩側壁成長到一起之處。圖1顯示含特徵部之基板101的範例， ALD氧化物105藉以在特徵部中保形地沉積。接縫103形成在被填滿的特徵部中央、自特徵部兩側壁生長的氧化物相遇之處，且接縫103可稍後於附加製程期間顯露出來。導電材料可能不慎地沉積至接縫內，因而導致電性短路。
在此描述密集化的膜之形成方法。方法涉及控制來自外部來源的應力以控制待密集化的材料之應力。例如，一些方法涉及在待密集化的材料上沉積拉伸性的膜或覆蓋層，或以其他方式導致待密集化的材料之壓應力以在材料中增加密度及/或交聯。方法可亦適用於修補材料中的接縫。在待密集化的材料上沉積的覆蓋層於初完成沉積時可為拉伸性的，或在沉積覆蓋層之後藉由退火而使其為拉伸性的。退火時，低密度的膜可變得非常具有拉伸性。例如，具低密度的膜可包括被結合的氫原子，使得當膜被退火時，氫離開且膜收縮。方法亦涉及以紫外光輻射或電漿處理待密集化的材料。
在各種實施例中，初完成沉積時為拉伸性的覆蓋層可僅在基板前側上(待密集化的材料上)沉積。在一些實施例中，初完成沉積時為拉伸性的覆蓋層之處被沉積在基板的背側與前側的情況下，背側上的拉伸性覆蓋層可被大量地移除。注意：雖然用語「覆蓋層」用以描述可沉積在背側上的疊層，但沉積在背側上的覆蓋層並非沉積在待密集化的膜上。在一些實施例中，拉伸性的膜可呈現在前側上，而壓縮性的膜在基板的背側上。在一些實施例中，壓縮性的膜可呈現在前側上，而拉伸性的膜在基板的背側上。在一些實施例中，前側及背側皆包括壓縮性的膜。在一些實施例中，前側及背側皆包括拉伸性的膜。藉由使用一些僅背側沉積工具，僅背側沉積亦為可能。
方法適用於使各式各樣的膜(包括氧化物、氮化物、與碳化物)密集化，而與特徵部尺寸無關。例如，所揭實施例可適用於修補ALD沉積的氧化物中的接縫，或可適用於使可流動氧化物密集化。所揭實施例可適用於使平面沉積的膜密集化並控制沉積的膜之應力。尤其，所揭實施例可適用於藉由控制基板彎曲之垂直反及(VNAND)結構的製作。
圖2A與2B提供其上執行所揭實施例之基板的範例。在圖2A中，提供包含特徵部之基板201。如圖1，氧化物205以ALD保形地沉積，因而在特徵部的中央形成接縫203。在各種實施例中，氧化物205可由其他像是可流動技術、熱化學氣相沉積、與電漿增強化學氣相沉積(PECVD)的方法沉積。在圖2A的範例中，氧化物205係待密集化的材料。
覆蓋層208被沉積在基板上且在氧化物205上。覆蓋層208可保形地或非保形地沉積。覆蓋層208可為可移除的覆蓋膜。例如，覆蓋層208可在執行所揭實施例之後，藉剝離或蝕刻技術移除。覆蓋層208可以任何適當的技術沉積，包括電漿增強化學氣相沉積、熱原子層沉積、電漿增強原子層沉積、化學氣相沉積、物理氣相沉積、或旋塗式方法。覆蓋層208可沉積到介於約500Å與約2000Å之間的厚度。沉積製程條件與前驅物可影響覆蓋層的應力。例如，取決於製程條件，一些覆蓋層前驅物能產出較其他膜更高的應力膜。例如，對於含矽的前驅物，前驅物之氫對矽比例可影響結合於膜中之氫量，此因而可影響膜的應力。在一些實施例中，氫結合可由切換如溫度與電漿功率之製程條件、或添加含氫反應物至反應而加以控制。以原子層沉積、電漿增強化學氣相沉積、低壓化學氣相沉積(LPCVD)、或化學氣相沉積所沉積的覆蓋層可將結合氫，此有助於膜的應力行為。以物理氣相沉積沉積的膜可不結合氫。使用各種在此描述的方法之氫的移除可增加膜的應力。
任何能被製成拉伸性或壓縮性且在不移除待密集化的材料之情形下亦可被移除的材料皆可使用。在一些實施例中，覆蓋層包括矽氮化物、金屬、金屬氮化物、含碳介電質、其他碳矽化物、矽、或其組合物。矽氮化物包括SiN、SiON、SiCN、SiCON、與Si3 N4 。額外的覆蓋層之範例亦包括矽碳化物(SiC)、氧摻雜矽碳化物(SiCO)、氮摻雜矽碳化物(SiCN)、矽硼氮化物(SiBN)、與矽硼碳化物(SiBC)。例如，覆蓋層可為以CVD沉積的矽層、或以PECVD沉積的矽層。關於圖3A之範例覆蓋層將在下方進一步地描述。
在各種實施例中，覆蓋層208可沉積成拉伸性的膜。例如，在一些實施例中，拉伸性的膜可由操作在低離子轟擊條件下的PECVD沉積。離子轟擊取決於沉積速率與離子能通量。在較高的沉積速率，較高的離子能通量可用以維持膜的應力使其為拉伸性的。在一些矽氮化物沉積製程中，拉伸性的膜可在高頻射頻電漿(例如在13.56 MHz)的條件下沉積。在約9托的腔室壓力之四站點工具的範例中，當高頻射頻功率約600W時，沉積速率可為約1000Å/min。其他條件可適用於沉積拉伸性的膜。在一些實施例中，用以沉積覆蓋層208之沉積製程的條件與參數可調整膜的應力。例如，在一些覆蓋層208包括矽氮化物的實施例中，覆蓋層可藉使含矽反應物與含氮反應物反應而沉積。可選擇含氮反應物以調整所沉積的矽氮化物覆蓋層之應力。反應物可亦影響覆蓋層之濕式蝕刻速率，此影響覆蓋層之可移除性。
在一些實施例中，覆蓋層208可藉由使基板暴露至含二或更多反應物之沉積反應物混合物、並將高頻與低頻功率一同施加至腔室以產生沉積電漿而沉積。例如，SiN覆蓋層之沉積可涉及：使包含矽原子與氮原子之氣相沉積反應物混合物流動至真空腔室中；並將高頻與低頻功率一同施加至腔室以產生沉積電漿。在一些實施例中，可亦使惰性氣體流動。
在一些實施例中，電漿放電可由透過高頻產生器(其提供高頻射頻至電漿)與低頻產生器(其提供低頻射頻至電漿)而施加至雙頻反應腔室的能量而持續。通常，高頻射頻功率可在腔室的噴淋頭而施加至反應腔室。雖然所揭實施例不受限於任何具體的頻率值，但高頻射頻電漿能量可為約13.56 MHz。一般而言，高頻射頻具有頻率的範圍約從約1MHz到約100MHz、或約2MHz至約30MHz。高頻射頻功率一般可被施加在(基板表面)每平方厘米約0.22Watts到每平方厘米約0.44Watts的位準。低頻產生器供應低頻功率至噴淋頭與基板之間的電漿。低頻射頻功率一般可被施加在如下所述關於圖4之基板固持器。一般而言，低頻射頻具有頻率的範圍約從約100KHz到約1MHz、或約250KHz。低頻射頻功率一般可被施加在(基板表面)每平方厘米約0.03Watts到每平方厘米約0.64Watts的位準。關於圖3A，使覆蓋層沉積之範例性PECVD製程的進一步描述將在下方描述。
在一些實施例中，如下所述，覆蓋層208可被沉積並隨後作成拉伸性的。例如，圖2B顯示使包括這些疊層的基板退火之後的基板。在此範例中的退火使覆蓋層208成為拉伸性的。例如，圖2A中所示的矽氮化物覆蓋層208於初完成沉積時可具有壓應力，但其在退火之後可使之為如圖2B中所示之拉伸性的。
圖2C顯示應力對溫度之範例性圖。如圖中所示與上面所述，剛沉積之矽氮化物層在低溫T1 時可具有σ1 的壓應力。當矽氮化物自低溫 T2被加熱至較高溫度(例如以熱退火加熱)時，應力在T2 下變成拉伸性的。冷卻時，矽氮化物層隨後具有σ2 的拉應力。注意圖2C中提供的圖係溫度增加與減少時之應力改變的簡化範例，且不同材料之覆蓋層可具不同曲線。
如圖2B中所示，基板211因應力而彎曲，且覆蓋層218亦彎曲。來自覆蓋層218的拉應力引發氧化物215上的壓應力。由於氧化物215上的壓應力，接縫213被修補且橫跨接縫213的交聯增加。因此，氧化物215被密集化。圖2A與2B提供所揭實施例之一範例。
圖3A、3B、與3C係描繪依據所揭實施例而執行的操作之製程流程圖。在圖3A中，基板在操作302中被提供。基板可為任何適當的基板。基板可為矽基板(例如200mm晶圓、300mm晶圓、或450mm晶圓)。在各種實施例中，基板可具有像是穿孔或接觸洞的「特徵部」，其可由一或更多狹窄及/或折返的開口、特徵部內的收縮、與高縱橫比而表徵。基板可包括在此描述的溝槽。特徵穿孔或溝槽可為受填充的特徵部。特徵部可具有從特徵部的底部、封閉端、或內部變窄到特徵開口之凹入輪廓。特徵部可在一或更多上述的疊層中形成。特徵部之一範例係半導體基板中的洞或穿孔、或基板上的疊層。另一範例係基板或疊層中的溝槽。在各種實施例中，特徵部可具有如隔離層或黏合層的底層。底層之非限制性範例包括介電層與導電層，例如矽氧化物、矽氮化物、矽碳化物、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、與金屬層。
在一些實施例中，基板可包括一或更多材料的疊層，如沉積於其上的介電、導電、或半導電材料。基板亦包括使用所揭實施例之待密集化或修補的膜或材料。待密集化的材料可沉積在基板上之特徵部上，使得材料可填充特徵部。待密集化的材料可為氧化物、氮化物、或碳化物。在各種實施例中，待密集化的材料可由ALD或可流動的技術沉積。
例如，對於ALD沉積的氧化物，基板可預先在各種循環中暴露至含矽前驅物與氧化物之交替脈衝，由矽氧化物填充特徵部。在一些實施例中，待密集化的材料係在疊層中沉積的氧化物，使得沉積的材料係平面氧化物層或可流動的材料。
在操作304中，覆蓋層沉積於基板上。覆蓋層可沉積在基板的前側、背側、或兩側上。覆蓋層可為拉伸性的或壓縮性的。在許多實施例中，拉伸性的膜不沉積在背側上。
拉伸性的膜可沉積在基板的前側上且在待密集化的材料上。在一些實施例中，初完成沉積時覆蓋層並非拉伸性的膜，而是如下所述稍後像是藉由退火使之呈拉伸性。
覆蓋層可以任何適當的技術被沉積，包括PECVD、ALD、PEALD、CVD、PVD、或旋塗式方法。在各種實施例中，覆蓋層包括矽氮化物、金屬、金屬氮化物、含碳介電質、矽、其他碳氮化物、或其組合物。矽氮化物包括SiN、SiON、SiCN、SiCON、與Si3 N4 。額外的覆蓋層之範例亦包括矽碳化物(SiC)、氧摻雜矽碳化物(SiCO)、氮摻雜矽碳化物(SiCN)、矽硼氮化物(SiBN)、與矽硼碳化物(SiBC)。藉PECVD、ALD、PEALD、與CVD沉積的覆蓋層可將一些氫原子嵌入至膜中。藉PVD沉積的覆蓋層將幾乎沒有氫結合。氫的存在影響覆蓋層之應力。
在各種實施例中，覆蓋層係矽氮化物層。如一範例，矽氮化物層可藉PECVD技術使用任何適當的前驅物與參數而沉積。例如，在一些實施例中，使用如矽烷的含矽前驅物與在小於約450℃的溫度下之氮氣電漿沉積矽氮化物層。在一些實施例中，在大於約450℃的溫度下沉積矽氮化物以使拉伸性的膜沉積或使矽氮化物膜中的氫含量降低。
表1顯示藉PECVD沉積的矽氮化物覆蓋層之範例性沉積條件。表 1 、以 PECVD 沉積矽 氮化物之範例性條件
Figure 105126017-A0304-0001
許多不同的反應物可用於沉積覆蓋層。膜沉積之處包括矽，矽化合物可為：例如矽烷、鹵矽烷、或胺基矽烷。矽烷包含氫及/或碳基團，但不包含鹵素。矽烷的範例有矽烷(SiH4 )、二矽乙烷(Si2 H6 )、及有機矽烷(如甲基矽烷、乙基矽烷、異丙基矽烷、第三丁基矽烷、二甲基矽烷、二乙基矽烷、二第三丁基矽烷、烯丙基矽烷、第二丁基矽烷、叔己基矽烷、異戊基矽烷、第三丁基二矽烷、二第三丁基二矽烷、與類似物)。鹵代矽烷包含至少一鹵素基團，且可或不包含氫及/或碳基團。鹵矽烷的範例有碘矽烷、溴矽烷、氯矽烷、與氟矽烷。具體的氯矽烷有四氯矽烷(SiCl4 )、三氯矽烷(HSiCl3 )、二氯矽烷(H2 SiCl2 )、單氯矽烷(ClSiH3 )、氯烯丙基矽烷、氯甲基矽烷、二氯甲基矽烷、氯二甲基矽烷、氯乙基矽烷、第三丁基氯矽烷、二第三丁基氯矽烷、氯異丙基矽烷、氯第二丁基矽烷、第三丁基甲基氯矽烷、叔己基二甲基氯矽烷、與類似物。胺基矽烷包括至少鍵結至矽原子之氮原子，但可亦包含氫、氧、鹵素、與碳。胺基矽烷的範例有單、二、三、四胺基矽烷(分別為H3 Si(NH2 )、H2 Si(NH2 )2 、HSi(NH2 )3 、與Si(NH2 )4 )，以及取代的單、二、三、四胺基矽烷，例如第三丁基胺基矽烷、甲基胺基矽烷、第三丁基矽烷胺、雙(第三丁基胺)矽烷(SiH2 (NHC(CH3 )3 )2 ，BTBAS)、第三丁基胺甲酸矽烷酯、SiH(CH3 )-(N(CH3 )2 )2 、SiHCl-(N(CH3)2 )2 、(Si(CH3 )2 NH)3 、雙二乙基胺基矽烷(BDEAS)、二異丙基胺基矽烷(DIPAS) 、三二甲胺基鈦(TDMAT)、與類似物。胺基矽烷的另一範例係三甲矽烷胺(N(SiH3 )3 )。
在其他範例中，沉積的膜包含金屬。可被形成之含金屬膜的範例包括鋁、鈦、鉿、鉭、鎢、錳、鎂、鍶等之氧化物與氮化物，以及元素的金屬膜。金屬與含金屬之化合物可由PVD沉積。範例性前驅物可包括金屬烷基胺、金屬烷氧化物、金屬烷醯胺、金屬鹵化物、金屬ß-二酮基、金屬羰基、有機金屬等。適當的含金屬前驅物將包括期望被嵌入膜中之金屬。例如，使五(二甲基醯胺)鉭與氨或另一還原劑反應可沉積含鉭層。另一可使用之含金屬前驅物的範例包括三甲基鋁、四乙氧基鈦、四-二甲基-醯胺鉭、四(乙基甲基醯胺)鉿、雙(環戊二烯)錳、及雙(正丙基環戊二烯)鎂。
在一些實施例中，覆蓋層包含氮，且使用含氮反應物。含氮反應物包含至少一氮，例如氨、聯氨、胺(例如帶有碳的氮)，如甲基胺、二甲基胺、乙基胺、異丙基胺、第三丁基胺、二第三丁基胺、環丙基胺、第二丁基胺、環丁基胺、異戊胺、2-甲基丁-2-胺、三甲基胺、二異丙基胺、二乙基異丙基胺、二第三丁基聯氨，以及含胺的芳香族，像是苯胺、吡啶、與苯甲胺。胺可為一級、二級、三級、或四級(例如，四烷基氨化合物)。含氮反應物可包含除氮以外的雜原子，例如羥胺、第三丁基氧羰胺、與氮-第三丁基羥胺係含氮反應物。
覆蓋層之厚度取決於特徵部尺寸與樣式。初完成沉積之較厚的膜可具較大拉應力，但其更可能在如下述關於操作305之退火製程中破裂。因此，可沉積較薄之覆蓋層作為替代，以預防使膜退火時之基板的破裂。在一些實施例中，覆蓋層可沉積至大於約1000Å的厚度，如介於約3000Å與約5000Å之間、或介於約1000Å與約2000Å之間。在一些實施例中，較1000Å薄的覆蓋層可為適當的。然而，如下參考圖7C所討論，在使用較厚之膜的條件下，密集化與接縫修補可更容易。
在一些實施例中，操作304中沉積的覆蓋層係壓縮性的。壓縮性的膜沉積在基板的背側上。在一些實施例中，壓縮性的膜沉積在基板的背側上，而拉伸性的膜沉積在前側上。在各種實施例中，壓縮性的膜係可移除的。
初完成沉積時，壓縮性的膜可為壓縮性的，或可做成壓縮性的。在各種實施例中，壓縮性的膜對紫外光輻射為可穿透的，且當使該壓縮性的膜暴露至紫外光輻射時，其容易遭受應力改變。範例性壓縮性的膜包括氮化物膜、含碳膜、碳氮化物膜、金屬、金屬氮化物、碳、與Six By Nz Cp Hq 化合物。
基板背側上之壓縮性的膜的沉積可使用各種方式執行。例如，在一些實施例中，將基板放置在爐中，且當壓縮性的膜沉積在基板兩側上之後，基板前側上的膜被蝕刻以從前側使壓縮性的膜移除，且僅留下基板背側上之壓縮性的膜。在另一範例中，可將基板翻轉而使晶圓背側暴露，且在具噴淋頭或其他製程氣體輸送方法的腔室中，僅在基板背側上沉積壓縮性的膜。雖然可在基板被翻轉時沉積壓縮性的膜，但應理解當執行所揭實施例時，附加的操作可用以預防對基板前側的破壞。各種背側沉積工具可用以使這樣的膜沉積。
在操作306中，使基板退火。包含結合的氫原子之覆蓋層將於退火時收縮，使得氫原子在退火製程期間自覆蓋層被移除。例如，藉PECVD沉積的覆蓋層可包括結合的氫原子，其係在操作306期間被移除。
退火可藉許多不同的技術，包括以熱、電漿、與以電磁輻射為基礎的製程來實現。退火可使用熱退火執行，像是藉由將基板加熱到至少450℃的溫度。退火改善一些沉積的膜中之交聯而使材料密集化，且亦在沉積的膜(如待密集化的膜)上增加壓應力。退火操作可在沉積腔室內、在無破真空之整合模組或工具內、或在具破真空之單獨腔室內原地進行。
在一些實施例中，執行紫外光退火。例如，倘若熱預算為問題，則可執行紫外光退火。在紫外光退火中，可將基板加熱至小於約450℃的溫度並暴露至紫外光輻射以增加交聯、使覆蓋層底下的膜密集化、及/或使覆蓋層下方的材料之壓應力增加。在各種實施例中，當沉積的覆蓋層為透明時使用紫外光輻射。該覆蓋層可例如為幾乎沒有或沒有矽-氫鍵的矽氮化物層，以確保膜的透明性。然而，在一些實施例中，因覆蓋層可沉積到至少約1000Å的厚度，故待密集化的材料上沉積的覆蓋層可能未透明到足以執行紫外光退火。因此，在一些實施例中，覆蓋層可沉積在如上所述之晶圓背側上。需注意在覆蓋層沉積於背側上之情形中，該覆蓋層係壓縮性的膜而非拉伸性的膜。
在一些實施例中，可執行紫外光固化在不沉積覆蓋層之情況下使待密集化的材料退火。在一些實施例中，如下進一步所述：此可與將含待密集化的材料之基底夾合至彎曲的托架結合執行。這樣的方法可在高達約1000℃的溫度下執行。在一些實施例中，取決於裝置類型，若退火可在低於約600或低於約450的溫度下執行，此對先進裝置有優勢。若無覆蓋層沉積，反應氣體可用以使交聯增加或密集化。例如，為使矽氧化物材料密集化，反應氣體包括含氫氣體及/或含氧氣體及/或含氫與氧二者的氣體(如H2 O或H2 O2 )。
在一些實施例中，待密集化的材料可在無覆蓋膜沉積的情況下暴露至電漿處理。例如，電漿可包括He、Ar、H、O、N、及其混合物與化合物之任何者。
返回至圖3A，執行操作305使拉伸性的膜之應力增加到至少約1GPa，藉此將壓應力提供至覆蓋層下的膜。例如，針對使矽氧化物膜密集化，在沉積矽氮化物層之後將基板退火使矽氧化物膜密集化。
應注意在各種實施例中，取決於所揭實施例之應用，覆蓋層底下之膜或材料被密集化或交聯、或覆蓋層之壓應力對於後續操作而言足夠之後，可將覆蓋層移除。例如，在使包含矽氧化物與矽氮化物覆蓋層之基板退火之後，可利用磷酸或利用乾式蝕刻方法選擇性地將矽氮化物覆蓋層移除。
圖3B提供依據所揭實施例執行的方法之另一範例。在操作312中，提供包括待密集化的材料的基板。任何如上述關於操作302的基板可用於此操作。
在操作316中，將基板暴露至紫外光輻射或電漿處理而使基板上材料密集化、及/或使待密集化的材料的交聯增加。此操作因而使材料密集化至適當的應力。紫外光輻射可在任何適當的波長。例如，約30到150nm的紫外光輻射可用於交聯。在一些實施例中，操作316可包括使基板暴露至反應物而形成如期望之更具拉伸性或更具壓縮性的膜。電漿處理可用以與待密集化的材料反應，例如藉由移除存在於待密集化的材料中之氫並改變膜應力。氦、氬、氫、氮、或含氧電漿或其混合物可用以產生電漿。
圖3B中的操作可在小於約450℃的溫度執行。因紫外光處理提供足夠的能量使待密集化的膜得以交聯，藉此使膜的密度增加，故當基板暴露至紫外光時可在較低溫度下執行密集化。
圖3C提供依據所揭實施例執行的方法之另一範例。在操作322中，提供基板。基板可為上述那些關於操作302與312之任何基板。在操作324中，基板被夾合至成型托架以施加應力。托架包括靜電卡盤或其他使基板夾合至托架之夾合裝置。成型托架可為碗狀的；或包括近托架中央之凹面區域，使得當基板被夾合至托架時，基板實質上符合托架之形狀，藉此使基板上的應力增加以將基板上的一或更多膜密集化。
所揭實施例適合於利用外部應力控制使各種類型的膜密集化，因而提供調節基板上一膜之應力而使基板上另一膜密集化的方法。所揭實施例可為任何目的用以使介電膜形成。在一些實施例中，所揭實施例可用以在半導體基板上填充如間隙的結構，尤其是高縱橫比的溝槽(例如，內金屬介電質、預金屬電介質、及淺溝槽隔離應用)。   [設備]
所揭實施例可在任何適當的設備或工具中執行。設備或工具可包括一或更多製程站點。對於靜電卡盤用以將基板夾合至定型托架之實施例，可使用包括成型托架之製程站點。在一些實施例中，可使用爐工具或站點，使得膜可沉積在基板兩側上；且對於一些實施例，一側可於後續被蝕刻。對於爐工具，被沉積的膜可為壓縮性的或可被製成壓縮性的。在一些實施例中，覆蓋層沉積在基板上而取代沉積在基板兩側上。下述係可用於一些實施例中之範例性製程站點與工具。
圖4描述電漿增強化學氣相沉積(PECVD)製程站點400之實施例的示意圖，該PECVD製程站點400具有維持低壓環境用的製程腔體402。複數PECVD製程站點400可包括在通常低壓製程工具環境中。例如，圖5描述多重站點處理工具500的實施例。在一些實施例中，一或更多PECVD製程站點400(包括下方詳述的那些製程站點)之硬體參數可藉由一或更多電腦控制器450而程式化地調整。
PECVD製程站點400與反應物輸送系統401a流體地流通，以供輸送製程氣體至分配噴淋頭406。反應物輸送系統401a包括用以混合及/或調和製程氣體以輸送至噴淋頭406之混合容器404。如用以在基板上沉積覆蓋層的製程氣體可利用反應物輸送系統401a經由噴淋頭406而輸送至製程腔體402。在一些實施例中，反應性物種可利用反應物輸送系統401a輸送。一或更多混合容器入口閥420可控制製程氣體至混合容器404的導入。這些閥可取決於氣體在各種操作期間是否可開啟而加以控制。
應注意在一些實施例中，可不使用液體反應物。然而在一些實施例中，液體反應物可用以使待密集化的膜或如本文所述的覆蓋層或壓縮性的膜沉積。作為一範例，圖4的實施例包括使待供應至混合容器404之液體反應物汽化的汽化點403。在一些實施例中，汽化點403可為被加熱的汽化器。自這樣的汽化器產生的飽和反應物蒸氣可在下游輸送管路中冷凝。使不相容的氣體暴露至凝結的反應物可能產生小粒子。這些小粒子可能阻塞管路、阻礙閥操作、汙染基板等。一些解決這些問題的方法涉及沖洗和/或抽空輸送管路，以在使反應物汽化之前或之後移除殘留的反應物。然而，沖洗輸送管路可能增加製程站點循環時間，而降低製程站點輸出。因此，在一些實施例中，汽化點403之輸送管路下游可被熱追蹤。在一些範例中，混合容器404亦可被熱追蹤。在一非限制性範例中，汽化點403之管路下游於混合容器404具有從約100℃延伸至約150℃之遞增的溫度分佈。
在一些實施例中，液體前驅物或液體反應物(如含矽前驅物)可在液體注入器汽化。例如，液體注入器可將液體反應物之脈衝注入至混合容器上游之載體氣流。在一實施例中，液體注入器可藉由自高壓到低壓閃蒸液體而使反應物汽化。在另一範例中，液體注入器可使液體霧化成隨後在加熱的輸送管路中汽化之分散的微滴。較小的液滴可比較大的液滴更快汽化，而使液體注入與完全汽化之間的延遲減少。較快的汽化可使汽化點403下游的管路長度減少。在一方案中，液體噴射器可直接安裝至混合容器404。在一方案中，液體噴射器可直接安裝至噴淋頭406。
在一些實施例中，可設置汽化點403上游之液體流動控制器(LFC)(未顯示)用於控制汽化與輸送至製程站點400用的液體之質量流動。例如，LFC可包括定位在LFC下游的熱質量流量計(MFM)。LFC之柱塞閥可隨後因應由與MFM電子通訊的比例-積分-微分(PID)控制器提供的回饋控制訊號而加以調整。然而，使用回饋控制可能需一秒或更久以使液體流穩定。此可能延長使液體反應物流動的時間。因此，在一些實施例中，LFC可動態地於回饋控制模式與直接控制模式之間切換。在一些實施例中，此可藉由停用LFC感測管與PID控制器而執行。
噴淋頭406朝基板412分配氣體。例如，噴淋頭406在各種操作中可使沉積覆蓋層用的製程氣體(如含矽氣體及/或含氮氣體)分配至基板412。在圖4裡所示的實施例中，基板412位於噴淋頭406下方並顯示為放置在托架408上。應注意雖然圖4中所示的托架408不包括靜電卡盤而包括平坦表面，但在一些實施例中可使用包含靜電卡盤的成型托架。如本文所述，成型托架可為碗狀的、或包括近托架中央之凹面區域，使得當基板被夾合至托架時，基板412實質上符合托架的形狀，藉此增加基板412上的應力而使基板上一或更多膜密集化。噴淋頭406可具任何適當的形狀，且可具有任何適用於將製程氣體分配至基板412之通道的數量與排列。
在另一方案中，調整托架408的高度可容許在所揭製程期間變化電漿密度。例如，當使製程氣體流動至腔體402時，可啟動電漿。於製程結束時，托架408可在另一基板傳送階段的期間降低，以容許自托架408移除基板412。
在一些實施例中，為了對電漿供電，噴淋頭406與托架408和射頻(RF)功率供應器414與匹配網路416電性連通。在一些實施例中，電漿能量可藉由控制製程站點壓力、氣體濃度及氣體分壓或氣體流速、RF源功率、與RF源頻率之一或更多者而加以控制。例如，RF功率供應器414與匹配網路416可在任何適當的功率下操作，以形成具期望的自由基物種組成的電漿。同樣地，RF功率供應器414可提供任何適當頻率之射頻功率。在一些實施例中，RF功率供應器414可用以控制相互獨立之高和低頻RF功率源。範例性低頻RF頻率可包括但不受限於介在0kHz與50kHz之間的頻率。範例性高頻RF頻率可包括但不受限於介在1.8MHz與2.45MHz之間、或大於約13.56MHz、或大於27MHz、或大於40MHz、或大於60MHz的頻率。應理解任何適當的參數可被離散地或連續地調變，以提供用於沉積待密集化的膜或覆蓋層之反應的電漿能量。
在一些實施例中，電漿可由一或更多電漿監視器原位監控。在一方案中，電漿功率可藉由一或更多電壓、電流感測器(例如，VI探針)加以監控。在另一方案中，電漿密度及/或製程氣體濃度可由一或更多光發射光譜感測器(OES)量測。在一些實施例中，基於來自這樣的原位電漿監視器之量測，一或更多電漿參數可被程式化地調整。例如，OES感測器可用於提供電漿功率之程式化控制用的回饋迴路中。在一些實施例中，應理解可使用其他監視器來監控電漿或其他製程特徵。這樣的監視器可包括但不受限於紅外光(IR)監視器、聲波監視器、與壓力訊號轉換器。
在一些實施例中，控制器450用的指令可透過輸入/輸出控制(IOC)次序指令而提供。在一範例中，製程階段之設定條件用的指令可內含在製程配方之相對應的配方階段。在某些情況下，製程配方階段可按序排列，如此使所有製程階段用的指令可與該製程階段同步執行。在一些實施例中，一或更多反應器參數之設定指令可包括在配方階段中。例如，第一配方階段可包括一或更多氣體(例如，含矽氣體與含氮氣體)之流速的設定指令、與用於第一配方階段之時間延遲指令。第二、接續的配方階段可包括使基板加熱至大於約450℃的溫度的指令、與用於第二配方階段之時間延遲指令。或者，第三配方階段可包括用以開啟紫外光源並使基板加熱至小於約450℃溫度的指令、與用於第三配方階段之時間延遲指令。應理解這些配方階段可在本揭露內容的範疇內以任何適當的方式更細分及/或重複。控制器450可亦包括任何下述關於圖5中的控制器550之特徵。
在一些實施例中，托架408可透過加熱器410而在溫度上受控制。加熱器410可用以使基板退火。例如，在一些實施例中，加熱器410可在退火期間被設定成至少約450℃的溫度。再者，在一些實施例中，可由蝶形閥418提供製程站點400之壓力控制。如圖4之實施例中所示，蝶形閥418調節由下游真空泵(未顯示)提供的真空。然而，在一些實施例中，調整製程站點400之壓力控制亦可藉由改變導入至製程站點400之一或更多氣體的流速。
如上所述，一或更多製程站點可包括在多重站點處理工具中。圖5顯示多重站點處理工具500之實施例的示意圖，該多重站點處理工具500具有入站負載鎖室502與出站負載鎖室504，其任一或兩者可包括遠端電漿源。於大氣壓力下，機器手臂506用以使晶圓自透過匣508加載的載具經由大氣壓的埠510移動至入站負載鎖室502內。晶圓或基板透過機器手臂506放置在入站負載鎖室502中的托架512上，大氣壓的埠510被關閉，且負載鎖室被抽真空。在入站負載鎖室502包括遠端電漿源之情形中，晶圓可在導入至製程腔室514內之前先暴露至負載鎖室中的遠端電漿處理。再者，晶圓亦可在入站負載鎖室502中也被加熱，以例如移除濕氣與吸附之氣體。接著，至處理腔室514之腔室傳送埠516開啟，且另一機器手臂(未顯示)將晶圓放置到處理用的反應器內所示之第一站點(站點1)的托架上的反應器內。雖然圖5中描繪的實施例包括負載鎖室，但應理解在一些實施例中，也可提供晶圓直接進入處理站點內。
描繪的處理腔室514包括四製程站點，在圖5中所示的實施例內將其編號自1到4。每一站點具有被加熱的托架(站點1者顯示於518)、與氣體管線入口。應理解在一些實施例中，每一站點可具有不同或多重的目的。例如，在一些實施例中，製程站點可在ALD與PECVD製程模式之間切換。例如，製程站點可用以同時藉由ALD使待密集化的膜沉積並藉由PECVD形成覆蓋層。在一些實施例中，製程站點可用以藉由ALD使膜沉積，而另一製程站點用以藉由PECVD使覆蓋層沉積，而又另一製程站點用以使基板退火。在一些實施例中，可在相同站點中執行待密集化的膜與覆蓋層之沉積。沉積與退火可在相同或不同的站點中執行。雖然描繪的處理腔室514包括四站點，但應理解依據本揭露內容的處理腔室可具有任何適當的站點數目。例如，在一些實施例中，處理腔室可具有五或更多站點，而在其他實施例中處理腔室可具有三或更少站點。
圖5描繪將晶圓傳送至處理腔室514中的晶圓搬運系統590的實施例。在一些實施例中，晶圓搬運系統590可在各種製程站點之間、及/或製程站點與負載鎖室之間傳送晶圓。應理解可使用任何適當的晶圓搬運系統。非限制性範例包括晶圓旋轉料架與晶圓搬運機械手臂。圖5亦描繪用以控制製程工具500之製程條件與硬體狀態的系統控制器550的實施例。系統控制器550可包括一或更多記憶裝置556、一或更多大量儲存裝置554、與一或更多處理器552。處理器552可包括中央處理單元或電腦、類比及/或數位輸入/輸出連結、步進馬達控制器板等。
在一些實施例中，系統控制器550控制所有製程工具500的活動。系統控制器550執行儲存在大量儲存裝置554中、載入記憶裝置556中、並在處理器552上執行的軟體558。或者，控制邏輯可硬編碼在控制器550中。特殊應用積體電路、可編程邏輯裝置(例如，場可編程閘陣列、或FPGAs)及相似物可用於這些目的。在下列討論中，在任何使用「軟體」或「編碼」之情形中，皆可適當地使用功能上可類比的硬編碼邏輯。系統控制軟體558可包括時序、氣體的混合、氣體流速、腔室及/或站點壓力、腔室及/或站點溫度、晶圓溫度、目標功率水平、RF功率水平、基板托架、夾具及/或基座位置、與其他由製程工具500執行之特定製程的參數的控制指令。系統控制軟體558可依任何適當方式加以配置。例如，可寫入各種製程工具元件的子程序或控制物件以控制用以執行各種製程工具的製程的製程工具元件的操作。系統控制軟體558可編碼成任何適當的電腦可讀取程式化語言。
在一些實施例中，系統控制軟體558可包括控制各種上述參數用的輸入/輸出控制(IOC)序列指令。其他與系統控制器550有關之儲存在大量儲存裝置554及/或記憶裝置556上的電腦軟體及/或程式可使用在一些實施例中。對此目的之程式的範例或程式的部分包括基板定位程式、製程氣體控制程式、壓力控制程式、加熱器控制程式、靜電卡盤功率控制程式、與電漿控制程式。
基板定位程式可包括製程工具元件用的程式編碼，該製程工具元件用以將基板裝載至托架518上並控制基板與製程工具500之其他零件之間的間距。製程氣體控制程式可包括用以控制氣體組成(例如，含矽氣體、含氮氣體等，如本文所述)與流速的編碼、與可選地用以在沉積之前使氣體流至一或更多氣體站點中讓製程站點中壓力穩定的編碼。壓力控制程式可包括透過調節例如製程站點之排放系統中的節流閥、進入製程站點內之氣體流動等而控制製程站點內壓力的編碼。加熱器控制程式可包括：控制至用以針對本文描述的退火操作加熱基板之加熱單元的電流的編碼。或者，加熱器控制程式可控制對基板之傳熱氣體(如氦)的輸送。電漿控制程式可包括依據本文實施例設定施加至一或更多製程站點中之製程電極的RF功率位準用的編碼。壓力控制程式可包括依據本文實施例維持反應腔室中壓力用的編碼。
在一些實施例中，有與系統控制器550有關聯之使用者介面。使用者介面可包括顯示螢幕、設備及/或製程狀態之圖形軟體顯示器、與如指向裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風等的使用者輸入裝置。
在一些實施例中，受系統控制器550調整的參數可與製程條件有關。非限制性範例包括製程氣體組成與流速、溫度、壓力、電漿條件(如RF偏壓功率位準)等。這些參數可以利用使用者介面輸入的配方形式提供予使用者。
監控製程用的訊號可自各種製程工具感測器由系統控制器550的類比及/或數位輸入連結而提供。控制製程用的訊號可為製程工具500之類比與數位輸出連結上的輸出。可受監控之製程工具感測器之非限制性範例包括質流控制器、壓力感測器(如液體壓力計)、熱電偶等。適當編程的反饋與控制演算法可與來自這些感測器的數據一起用以維持製程條件。
系統控制器550可提供執行上述沉積製程用的程式指令。程式指令可控制各種製程參數，像是DC功率位準、RF偏功率位準、壓力、溫度等。指令可控制參數以操作依據本文描述之各種實施例之膜的原位沉積。
系統控制器550通常將包括一或更多記憶裝置與一或更多用以執行指令的處理器，使得設備可執行依據所揭實施例的方法。含有用以依據所揭實施例之製程操作的控制指令的機械可讀取媒體可耦合至系統控制器550。
在一些執行中，系統控制器550為系統的部分，該系統可為上述範例的部分。這樣的系統可包括半導體處理設備，其包括一或更多處理工具、一或更多腔室、一或更多處理用的平台、及/或特定處理元件(晶圓托架、氣體流動系統等)。這些系統可與電子設備整合，以在半導體晶圓或基板的處理之前、期間、與之後控制該電子設備的操作。該電子設備可稱為「控制器」，其可控制系統或複數系統之各種元件或子部分。取決於處理條件及/或系統的類型，可將系統控制器550程式化以控制任何本文揭露的製程，包括製程氣體及/或抑制劑氣體的輸送、溫度設定(例如，加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF)產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流速設定、流體輸送設定、定位與操作設定、進出工具及其他傳送工具之晶圓傳送、及/或與特定系統連接或接口的負載鎖室。
概括而言，系統控制器550可定義為具有各種積體電路、邏輯、記憶、及/或軟體的電子設備，其接收指令、發出指令、控制操作、使清洗操作得以進行、使終端量測得以進行、與相似者。積體電路可包括儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位訊號處理器(DSPs)、定義為特定應用積體電路(ASICs)的晶片、及/或一或更多微處理器、或執行程式指令(例如，軟體)的微控制器。程式指令可為以各種不同設定(或程式檔案)形式與系統控制器550通信的指令，而定義半導體晶圓上、針對半導體晶圓、或對系統執行特定製程之操作參數。在一些實施例中，操作參數可為由製程工程師定義的配方的部分，以在一或更多疊層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶圓之晶粒的製作的期間完成一或更多製程步驟。
在一些執行中，系統控制器550可為電腦的一部分或與其耦合，該電腦與系統整合、與其耦合、以其他方式網路連結至系統、或其組合。例如，系統控制器550可在「雲端」、或在整個或晶圓廠主機系統的一部分中，其可允許晶圓處理之遠端存取。電腦可使對系統之遠端存取得以進行，以監控目前製作操作的進度、檢查過去製作操作的歷史、檢查來自許多製作操作的趨勢或性能指標，以改變目前處理的參數、設定接續目前處理之處理步驟、或開啟新製程。在一些範例中，遠端電腦(例如，伺服器)可透過網路提供製程配方至系統，該網路包括區域網路或網際網路。遠端電腦可包括使參數及/或設定之進入與程式化成為可能之人機介面，該參數及/或設定隨後自遠端電腦與系統通信。在一些範例中，系統控制器550接收資料形式的指令，該資料在一或更多操作期間指定每一待執行的處理步驟的參數。應理解參數可特定於待執行的製程的類型、與系統控制器550用以與其接口或控制的工具的類型。因此如上所述，系統控制器550可例如藉由包括一或更多離散式控制器而呈分佈狀，該離散控制器係以網路相連在一起並朝共同目的(如本文所述的製程與控制)運作。為這樣目的之分佈狀控制器的範例可為與遠端定位 (如在平台水平上或遠端電腦的一部分)的一或更多積體電路連通之腔室上的一或更多積體電路，其合併以控制腔室上的製程。
無限制的情況下，範例性系統可包括電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉洗淨腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清洗腔室或模組、斜邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積(PVD)腔室或模組、CVD或PECVD腔室或模組、ALD或PEALD腔室或模組、原子層蝕刻(ALE)腔室或模組、離子植入腔室或模組、徑跡腔室或模組、與任何其他有關或用於半導體晶圓之生產及/或製造的半導體製程系統。
如上所提，取決於待以工具執行的一或更多製程步驟，系統控制器550可與以下者連通：一或更多其他工具電路與模組、其他工具元件、叢集工具、其他工具介面、相鄰的工具、鄰近的工具、定位於整個工廠的工具、主電腦、另一控制器、或用於在半導體製造工廠內攜帶晶圓的容器往來工具位置及/或裝載埠之材料輸送的工具。
用以執行本文揭露的方法之適當設備於2011年4月11日提出申請並題為「PLASMA ACTIVATED CONFORMAL FILM DEPOSITION」之美國專利申請案第13/084,399號(現為美國專利第8,728,956號)、與2011年4月11日提出申請並題為「SILICON NITRIDE FILMS AND METHODS」之美國專利申請案第13/084,305號中進一步討論與描述，其每一者整體合併於此。
本文描述的設備/製程可用以與例如半導體元件、顯示器、發光二極體、太陽光電板、與相似者的生產或製造用的微影圖案化工具或製程結合。儘管非必要，但通常此工具/製程在一般的生產設備中將一起使用或進行。膜的微影圖案化通常包括一些或所有下列操作，每一操作以許多可能的工具使之得以進行：(1)工作件上光阻的應用，亦即使用旋塗式或噴塗式工具的基板；(2)利用熱板或爐、或UV固化工具使光阻固化；(3)以如晶圓步進機的工具使光阻暴露至可見光、或紫外光、或X-射線光；(4)使光阻顯影以選擇性地移除光阻，並藉此使用如濕式槽的工具使其圖案化；(5)藉由使用乾式或電漿輔助蝕刻工具使光阻圖案轉移至底層膜或工作件中；及(6)利用如RF或微波電漿光阻剝離劑的工具移除光阻。   [實驗] 實驗1
實驗係進行於藉由基板上特徵部內之ALD沉積的氧化物上。在氧化物自特徵部側壁生長的情形中，接縫形成於特徵部的中央。基板的影像於圖6中顯示。傾斜和倒置之相同基板的替代圖示於圖7A中顯示。注意特徵部內接縫711的存在。
矽氮化物覆蓋層係於基板上沉積至1000Å的厚度，且基板在800℃退火以使矽氮化物膜成為拉伸性的，且因此使底層氧化物密集化。所得基板的影像於圖7B中顯示。注意，相較於圖7A，接縫721縮小，此顯示使膜密集化之所揭實施例的功效。 實驗2
實驗係進行於於基板上特徵部內藉由ALD沉積的氧化物上。在氧化物自特徵部側壁生長的情形中，接縫形成於特徵部的中央。矽氮化物覆蓋層係於基板上沉積至2000Å的厚度，且基板在800℃退火以使矽氮化物膜成為拉伸性的，且因此使底層氧化物密集化。所得基板的影像於圖7C中顯示。注意，相較於圖7B，接縫731甚至更縮小。當拉伸性的材料(在此，矽氮化物)的厚度增加時，接縫更加縮小並受到修補。   [結論]
雖然前述實施例已在一些細節中為清楚理解之目的而描述，但將明顯的是，某些變化和修改可在附屬之權利要求範圍的範疇內實施。應注意執行本實施例之製程、系統、與設備有許多替代方式。因此，本實施例應被視為說明性而非限制性的，且實施例並不受限於在此提供的細節。
101‧‧‧基板 103‧‧‧接縫 105‧‧‧氧化物 201‧‧‧基板 203‧‧‧接縫 205‧‧‧氧化物 208‧‧‧覆蓋層 211‧‧‧基板 213‧‧‧接縫 215‧‧‧氧化物 218‧‧‧覆蓋層 302‧‧‧操作 304‧‧‧操作 306‧‧‧操作 312‧‧‧操作 316‧‧‧操作 322‧‧‧操作 324‧‧‧操作 400‧‧‧站點 401a‧‧‧系統 402‧‧‧腔體 403‧‧‧汽化點 404‧‧‧混合容器 406‧‧‧噴淋頭 408‧‧‧托架 410‧‧‧加熱器 412‧‧‧基板 414‧‧‧供應器 416‧‧‧網路 418‧‧‧蝶形閥 420‧‧‧閥 450‧‧‧控制器 500‧‧‧工具 502‧‧‧負載鎖室 504‧‧‧負載鎖室 506‧‧‧機械手臂 508‧‧‧匣 510‧‧‧埠 512‧‧‧托架 514‧‧‧腔室 516‧‧‧埠 518‧‧‧托架 550‧‧‧控制器 552‧‧‧處理器 554‧‧‧裝置 556‧‧‧裝置 558‧‧‧軟體 711‧‧‧接縫 721‧‧‧接縫 731‧‧‧接縫
圖1係基板示意圖。
圖2A與2B係經歷所揭實施例的操作之基板示意圖。
圖2C係比較應力與溫度之範例圖。
圖3A至3C係顯示依據所揭實施例執行之方法的操作之製程流程圖。
圖4係執行所揭實施例之範例性製程站點的示意圖。
圖5係執行所揭實施例之範例性製程工具的示意圖。
圖6、7A、7B、與7C係依據所揭實施例執行的實驗中受處理的基板的影像。
302‧‧‧操作
304‧‧‧操作
306‧‧‧操作

Claims (21)

  1. 一種使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，該方法包含：接收該半導體基板，該半導體基板包含該凹陷特徵部及一接縫，該凹陷特徵部填充有待密集化的該材料；於該半導體基板上之待密集化的該材料上方形成一可移除膜；及使該半導體基板退火，以將應力由該可移除膜轉移至該材料，並使該材料密集化，其中該可移除膜係選自由下列各者所組成之群組：含金屬氮化物、含金屬氧化物、含矽氮化物、及含矽碳化物，且其中使該半導體基板退火包含使該特徵部中之該接縫交聯。
  2. 如申請專利範圍第1項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，其中該可移除膜係拉伸性的。
  3. 如申請專利範圍第2項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，其中使該半導體基板退火誘發該可移除膜內的拉應力。
  4. 如申請專利範圍第2項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，其中使該半導體基板退火包含在大於至少約450℃的一溫度下加熱該基板。
  5. 如申請專利範圍第2項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，其中該可移除膜之拉應力係至少約1GPa。
  6. 如申請專利範圍第1至5項之任一項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，其中待密集化的該材料係一氧化物。
  7. 如申請專利範圍第1至5項之任一項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，更包含使該半導體基板退火之後，以紫外光輻射或電漿處理該半導體基板。
  8. 如申請專利範圍第1至5項之任一項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，其中待密集化的該材料係一氮化物或碳化物。
  9. 如申請專利範圍第1至5項之任一項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，其中使該半導體基板退火包含使該接縫交聯。
  10. 如申請專利範圍第1至5項之任一項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，其中該可移除膜沉積到至少約1000Å的厚度。
  11. 如申請專利範圍第1至5項之任一項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，更包含移除該可移除膜。
  12. 如申請專利範圍第1至5項之任一項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，其中該可移除膜係壓縮性的。
  13. 如申請專利範圍第12項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，其中形成於該半導體基板上之該可移除膜係沉積於該半導體基板之背側上。
  14. 如申請專利範圍第12項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，其中使該半導體基板退火誘發該可移除膜內的壓應力。
  15. 如申請專利範圍第12項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，其中該可移除膜係沉積在放置於一爐內之該半導體基板上。
  16. 一種使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，該方法包含：提供一半導體基板至具有一彎曲托架的製程腔室，該半導體基板具有由待密集化的一材料填充之該凹陷特徵部；及將該半導體基板夾合，俾使該半導體基板彎曲以符合該彎曲托架之形狀並將應力施加至該材料。
  17. 如申請專利範圍第16項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，其中該彎曲托架係碗狀的。
  18. 如申請專利範圍第16項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，其中該彎曲托架包含一靜電卡盤，用以將該半導體基板夾合至該彎曲托架。
  19. 如申請專利範圍第16項之使半導體基板上之凹陷特徵部中之材料密集化的方法，其中該彎曲托架包含靠近該彎曲托架之中央的一凹面區域。
  20. 一種用以處理半導體基板之設備，該設備包含：(a)至少一製程腔室，該製程腔室包含一彎曲托架，用以支持一半導體基板，其中該彎曲托架包含一靜電卡盤；(b)至少一出口，用以耦合至一真空；(c)一或更多製程氣體入口，耦合至一或更多來源；及(d)一控制器，用以控制該設備中的操作，該控制器包含用於下列各者之機械可讀取指令：(i)接收該半導體基板，該半導體基板包含一凹陷特徵部及一接縫，該凹陷特徵部填充有待密集化之材料；及(ii)將該半導體基板夾合至該彎曲托架，俾使該半導體基板彎曲以符合該彎曲托架之形狀並將應力施加至該凹陷特徵部中之該材料。
  21. 如申請專利範圍第20項之用以處理半導體基板之設備，其中該彎曲托架包含靠近該彎曲托架之中央的一凹面區域，使得夾合操作致使該半導體基板符合該彎曲托架之形狀。
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