(57)【要約】  本明細書の実施形態は、流動性化学蒸着（FCVD）プロセスを用いて堆積したアモルファスシリコン層をプラズマ処理する方法を提供する。一実施形態では、基板を処理する方法が、処理チャンバの処理容積の中に実質的にシリコンを含まない水素処理ガスを流入させることによって、アモルファスシリコン層をプラズマ処理することを含み、処理容積は、内部に基板支持体上に配置された基板を有し、該方法は更に、実質的にシリコンを含まない水素処理ガスの処理プラズマを生成すること、及びアモルファスシリコン層が表面上に堆積した基板を処理プラズマに曝露することを含む。ここで、アモルファスシリコン層は、FCVDプロセスを用いて堆積される。FCVDプロセスは、基板を基板支持体上に配置すること、プロセスガスを処理容積の中に流入させること、プロセスガスの堆積プラズマを生成すること、基板の表面を堆積プラズマに曝露すること、及びアモルファスシリコン層を基板の表面上に堆積させることを含む。【選択図】図２
2021520630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する方法であって、
アモルファスシリコン層をプラズマ処理することであって、
処理チャンバの、内部に基板支持体上に配置された基板を有する処理容積の中に、実質的にシリコンを含まない水素処理ガスを流入させること、
前記実質的にシリコンを含まない水素処理ガスの処理プラズマを生成すること、並びに
FCVDプロセスを用いて前記アモルファスシリコン層が表面上に堆積させられた基板を、前記処理プラズマに曝露することを含み、前記FCVDプロセスが、
前記基板を前記基板支持体上に配置すること、
プロセスガスを前記処理容積の中に流入させること、
前記プロセスガスの堆積プラズマを生成すること、
前記基板の前記表面を前記堆積プラズマに曝露すること、及び
前記アモルファスシリコン層を前記基板の前記表面上に堆積させることを含む、アモルファスシリコン層をプラズマ処理することを含む、方法。
【請求項２】
前記処理プラズマが、基板表面積の約０．１０W／cm2と約１W／cm2との間のRF電力で、前記実質的にシリコンを含まない処理ガスを電極と容量結合させることによって生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アモルファスシリコン層をプラズマ処理することが、前記処理容積を約１mTorrと約２Torrとの間の圧力に維持することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記水素処理ガスが、実質的にシリコンを含まず、かつ実質的に酸素を含まない、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記基板を処理することが、前記基板を摂氏約−１００度と摂氏約１００度との間の温度に維持することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記実質的にシリコンを含まない水素処理ガスが、H2及び不活性ガスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記アモルファスシリコン層をプラズマ処理することが、約１０秒を超える時間、前記基板を前記処理プラズマに曝露することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記プロセスガスが、シラン（SiH4）、ジシラン（Si2H6）、トリシラン（Si3H8）、及びテトラシラン（Si4H10）、ネオペンタシラン（NPS）、並びにシクロヘキサシランから成る群から選択された、１以上のシリコン前駆体を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
H2の不活性ガスに対する比が、約１：１０と約５：１との間である、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記不活性ガスがArである、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記プロセスガスが、実質的に窒素を含まないか、実質的に酸素を含まないかの一方又は両方である、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
基板を処理する方法であって、
前記基板を摂氏約−１００度と摂氏約１００度との間の温度に維持すること、
アモルファスシリコン層を堆積させることであって、
前記基板を処理容積内に配置された基板支持体上に配置すること、
実質的に酸素を含まず、かつ実質的に窒素を含まないプロセスガスを、前記処理容積の中に流入させること、
約３００W未満のRF又は他の交流周波数電力で、前記プロセスガスを電極と容量結合させることによって、前記プロセスガスの堆積プラズマを生成すること、
前記基板の表面を前記堆積プラズマに曝露すること、及び
前記基板の表面上に前記アモルファスシリコン層を堆積させることを含む、アモルファスシリコン層を堆積させること、並びに
前記アモルファスシリコン層をプラズマ処理することであって、
約１：１０と約５：１との間の比のH2と不活性ガスとを含み、実質的にシリコンを含まず、かつ実質的に酸素を含まない処理ガスを、前記処理容積の中に流入させること、
約１００Wと約５００Wとの間のRF電力で、前記処理ガスを電極と容量結合させることによって、前記処理ガスの処理プラズマを生成すること、及び
前記アモルファスシリコン層を約１０秒を超える持続時間にわたって前記処理プラズマに曝露することを含む、前記アモルファスシリコン層をプラズマ処理することを含む、方法。
【請求項１３】
前記アモルファスシリコン層をプラズマ処理することの前に、前記処理容積をパージすることであって、
前記プロセスガスの流れを停止すること、
前記堆積プラズマを消失させること、
パージガスを前記処理容積の中に流入させること、及び
前記アモルファスシリコン層をプラズマ処理することの前に、前記パージガスを前記処理容積から排気することを含む、前記処理容積をパージすることを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記アモルファスシリコン層を堆積させること、及び前記アモルファスシリコン層をプラズマ処理することの、複数の連続したサイクルを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
基板を処理する方法であって、
前記基板を摂氏約−１００度と摂氏約１００度との間の温度に維持すること、
アモルファスシリコン層を堆積させることであって、
基板を処理容積内に配置された基板支持体上に配置すること、
実質的に酸素を含まず、かつ実質的に窒素を含まないプロセスガスを、前記処理容積の中に流入させること、
約３００W未満のRF又は他の交流周波数電力で、前記プロセスガスを電極と容量結合させることによって、前記プロセスガスの堆積プラズマを生成すること、
前記基板の表面を前記堆積プラズマに曝露すること、及び
前記基板の表面上に前記アモルファスシリコン層を堆積させることを含む、アモルファスシリコン層を堆積させること、
前記処理容積をパージすることであって、
前記プロセスガスの流れを停止すること、
前記堆積プラズマを消失させること、
パージガスを前記処理容積の中に流入させること、及び
前記アモルファスシリコン層をプラズマ処理することの前に、前記パージガスを前記処理容積から排気することを含む、前記処理容積をパージすること、並びに
前記アモルファスシリコン層をプラズマ処理することであって、
約１：１０と約５：１との間の比のH2と不活性ガスとを含み、実質的にシリコンを含まず、かつ実質的に酸素を含まないプロセスガスを、前記処理容積の中に流入させること、
約１００Wと約５００Wとの間のRF又は他の交流周波数電力で、電極と容量結合させることによって、前記処理ガスの処理プラズマを生成すること、及び
前記アモルファスシリコン層を約１０秒を超える持続時間にわたって前記処理プラズマに曝露することを含む、前記アモルファスシリコン層をプラズマ処理することを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本明細書で説明される実施形態は、広くは、半導体デバイス製造の分野に関し、特に、流動性化学蒸着（FCVD）プロセスを用いて堆積したアモルファスシリコン層をインシトゥ・プラズマ処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] 本明細書で説明される実施形態は、広くは、半導体デバイス製造の分野に関し、特に、流動性化学蒸着（FCVD）プロセスを用いて堆積したアモルファスシリコン層をインシトゥ・プラズマ処理する方法に関する。
【０００３】
[0003] アモルファスシリコン（a-Si）は、犠牲材料として、例えばダミーゲート材料として、又はトレンチ充填材料として、例えばトレンチキャパシタ材料としての使用を含めて、半導体デバイス製造において広く使用されている。従来、堆積したa−Siは、概して共形（conformal）であり、これは、堆積したa−Siが、概して、基板表面上、又は基板表面内に形成された開口の表面上の特徴の上に均一な堆積厚さを有することを意味する。従来通りに堆積したa-Siの共形な性質は、その形成された特徴における継目（seam）又はボイドの望ましくない形成をもたらし得る。例えば、継目は、ダミーゲートの形成中などに、開口部の２つ以上の垂直面上に堆積したa-Siの層が、開口部の中心で出会うところに形成され得る。これらの望ましくない継目は、その後の基板処理中に開き、a-Si特徴の構造的破壊を引き起こし得る。別の一例では、a-Si材料がトレンチを完全に充填する前に、従来通りに堆積した共形なa-Siが、その開口部をトレンチの中にピンチオフすると、高アスペクト比のトレンチ内にボイドが形成され得る。継目と同様に、ボイドは、後続の基板処理中に露出される可能性があり、及び／又はデバイス性能若しくはデバイス機能に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００４】
[0004] FCVD a-Si堆積プロセスは、継目及びボイドのない特徴が望ましい用途において、従来のa-Si堆積プロセスよりも有利である。残念ながら、（本明細書では以後、流動性a−Siである）FCVDプロセスを用いて堆積したa−Siは、望ましくないことに、従来通りに堆積したa−Siより密度が低く、物理的に軟らかく、したがって、膜の高密度化及び硬度の増加のために更なる処理（例えば、硬化）を必要とする。UV（紫外線）硬化などの従来の硬化方法は、異なる処理温度要件、並びに堆積と硬化との間のウエハ転移及び温度安定化要件のために、FCVD a−Si層を堆積するために使用されるFCVD処理チャンバに加えて、１以上の処理チャンバを必要とし、したがって、時間がかかり、設備集約的である。更に、UV硬化は、流動性a−Si膜の実質的な収縮、例えば堆積した体積の７０%までの収縮などをもたらす可能性があり、これは、a−Si充填材料の収縮が、その形成された特徴内に望ましくないボイドをもたらすこととなる間隙充填用途において特に望ましくない。
【０００５】
[0005] したがって、FCVDプロセスを用いて堆積したa−Si層を硬化させる改善された方法が、当該技術分野で必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
[0006] 本明細書で説明される実施形態は、広くは、半導体デバイス製造の分野に関し、特に、流動性化学蒸着（FCVD）プロセスを用いて堆積したアモルファスシリコン（a−Si）層、（すなわち、本明細書で以後）流動性a−Si層をプラズマ処理する方法に関する。
【０００７】
[0007] 一実施形態では、基板を処理する方法が、アモルファスシリコン層をプラズマ処理することを含む。アモルファスシリコン層をプラズマ処理することは、処理チャンバの、内部に基板支持体上に配置された基板を有する処理容積の中に、実質的にシリコンを含まない水素処理ガスを流入させること、実質的にシリコンを含まない水素処理ガスの処理プラズマを生成すること、及びアモルファスシリコン層が表面上に堆積した基板を処理プラズマに曝露することを含む。FCVDプロセスは、基板を基板支持体上に配置すること、プロセスガスを処理容積の中に流入させること、プロセスガスの堆積プラズマを生成すること、基板の表面を堆積プラズマに曝露すること、及びアモルファスシリコン層を基板の表面上に堆積させることを含む。
【０００８】
[0008] 別の一実施形態では、基板を処理する方法が、基板を摂氏約−１００度と摂氏約１００度の間の温度に維持すること、アモルファスシリコン層を堆積させること、及びアモルファスシリコン層をプラズマ処理することを含む。アモルファスシリコン層を堆積させることは、基板を処理容積内に配置された基板支持体上に配置すること、処理容積の中にプロセスガスを流入させることと、約３００W未満のRF（高周波）又は他の交流周波数電力で、プロセスガスを電極と容量結合させることによって、プロセスガスの堆積プラズマを生成すること、基板の表面を堆積プラズマに曝露すること、及び基板の表面上にアモルファスシリコン層を堆積させることを含む。ここで、プロセスガスは、実質的に酸素を含まず、実質的に窒素を含まない。アモルファスシリコン層をプラズマ処理することは、処理ガスを処理容積の中に流入させること、約１００Wと約５００Wとの間のRF又は他の交流周波数電力で、処理ガスを電極と容量結合させることによって、プロセスガスの処理プラズマを生成すること、及びアモルファスシリコン層を約１０秒を超える持続時間にわたって処理プラズマに曝露することを含む。ここで、処理ガスは、約１：１０と約５：１との間の比のH2と不活性ガスとを含み、処理ガスは、実質的にシリコンを含まず、実質的に酸素を含まない。
【０００９】
別の一実施形態では、基板を処理する方法が、基板を摂氏約−１００度と摂氏約１００度の間の温度に維持すること、アモルファスシリコン層を堆積させること、処理容積からプロセスガスをパージすること、及びアモルファスシリコン層をプラズマ処理することを含む。アモルファスシリコン層を堆積させることは、基板を処理容積内に配置された基板支持体上に配置すること、実質的に酸素を含まず、かつ実質的に窒素を含まないプロセスガスを、処理容積の中に流入させること、約３００W未満のRF又は他の交流周波数電力で、プロセスガスを電極と容量結合させることによって、プロセスガスの堆積プラズマを生成すること、基板の表面を堆積プラズマに曝露すること、及び基板の表面上にアモルファスシリコン層を堆積させることを含む。処理容積をパージすることは、プロセスガスの流れを停止すること、堆積プラズマを消失させること、パージガスを処理容積の中に流入させること、及び、アモルファスシリコン層をプラズマ処理することの前に、パージガスを処理容積から排気することを含む。アモルファスシリコン層をプラズマ処理することは、約１：１０と約５：１との間の比のH2と不活性ガスとを含み、実質的にシリコンを含まず、かつ実質的に酸素を含まない処理ガスを、処理容積の中に流入させること、約１００Wと約５００Wとの間のRF又は他の交流周波数電力で、電極と容量結合させることによって、処理ガスの処理プラズマを生成すること、及びアモルファスシリコン層を約１０秒を超える持続時間にわたって処理プラズマに曝露することを含む。
【００１０】
[0009] 本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施形態を参照することによって行うことができ、その幾つかを添付の図面に示す。しかし、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって、本開示は、他の等しく有効な実施形態を認めることができるので、本開示の範囲を限定すると見なされるべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】[0010] 一実施形態による、本明細書で説明される方法を実施するために使用される例示的な処理チャンバの概略断面図である。
【図２】[0011] 一実施形態による、アモルファスシリコン層をプラズマ処理する方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0012] 本明細書で説明される実施形態は、広くは、半導体デバイス製造の分野に関し、特に、（本明細書で以後、流動性a−Si層である）化学蒸着（FCVD）プロセスを用いて堆積したアモルファスシリコン（a−Si）層をプラズマ処理する方法に関する。
【００１３】
[0013] FCVDプロセスを用いてa-Siを堆積させることは、有利なことに、特徴の継目がない形成及びボイドのない高アスペクト比開口部の充填を提供する。しかし、FCVDプロセスを用いて堆積したa-Siは、典型的には、約３０原子%を超えるような高い水素含有量を含み、これは、望ましくないことに、より低い水素含有量を有する従来通りに堆積したa−Si膜と比較したときに、より低い膜密度及び膜品質をもたらす。したがって、本明細書の方法は、流動性a−Si層を堆積させるために使用されるのと同じ処理チャンバ内で、インシトゥ・プラズマに曝露することによって、流動性a−Si層をプラズマ処理することを提供する。本明細書でのプラズマ処理は、流動性a−Si膜の水素含有量を、そのSi−H結合を破壊することによって減少させ、ダングリングボンドを有するSiが、Si−Si結合を形成することを可能にし、その結果、望ましくより密度が高い膜が得られる。本明細書で、流動性a-Si層をプラズマ処理することは、流動性a-Si層を堆積させるために使用されるのと同じ処理チャンバ内で実行され、その結果、別個の処理チャンバ及び別個の基板処理動作を必要とするUV硬化などの他の硬化方法と比較して、総基板処理時間及び個々の基板処理動作が低減される。
【００１４】
[0014] 図１は、一実施形態による、本明細書で説明される方法を実施するために使用される例示的な処理チャンバの概略断面図である。本明細書で説明される方法を実施するために使用され得る、他の例示的な堆積チャンバには、Producer（登録商標）ETERNA CVD（登録商標）システム又はUltima HDP CVD（登録商標）システム（両方ともカリフォルニア州サンタクララのApplied Materials, Inc.から入手可能である）、並びに他の製造業者の適切な堆積チャンバが含まれる。
【００１５】
[0015] 処理チャンバ１００は、チャンバ蓋アセンブリ１０１、１以上の側壁１０２、及びチャンバベース１０４を含む。チャンバ蓋アセンブリ１０１は、チャンバ蓋１０６、チャンバ蓋１０６内に配置されたシャワーヘッド１０７、及びチャンバ蓋１０６と１以上の側壁１０２との間に配置された電気絶縁リング１０８を含む。シャワーヘッド１０７、１以上の側壁１０２、及びチャンバベース１０４は、共に、処理容積１０５を画定する。チャンバ蓋１０６を通して配置されたガス入口１０９は、ガス源１１０に流体結合されている。シャワーヘッド１０７は、それを貫通して配置された複数の開口部１１１を有し、ガス源１１０から処理容積１０５の中にプロセスガスを均一に分配するために使用される。シャワーヘッド１０７は、RF電源のような第１の電源１１２に電気接続され、第１の電源１１２は、プロセスガスとの容量結合を介してプロセスガスのプラズマ１１３を点火し、維持するために電力を供給する。ここで、RF電力は、約４００kHzと約４０MHzの間、例えば、約４００kHz又は約１３．５６MHzの周波数を有する。他の実施形態では、処理チャンバ１００が、誘導性プラズマ生成器を備え、RF電力をプロセスガスに誘導結合することを介して、プラズマが生成される。
【００１６】
[0016] 処理容積１０５は、減圧（絶対真空の意味ではないとき）出口１１４を介して、１以上の専用減圧（絶対真空の意味ではないとき）ポンプなどの真空源に流体結合され、これは、処理容積１０５を大気圧未満の状態に維持し、プロセスガス及び他のガスをそこから排気する。処理容積１０５内に配置される基板支持体１１５は、チャンバベース１０４の下方の領域内でベローズ（図示せず）によって囲まれるような、チャンバベース１０４を貫通して密封的に延在する可動支持体シャフト１１６上に配置される。ここで、処理チャンバ１００は、基板処理中にドア又はバルブ（図示せず）で従来通りに密封されている１以上の側壁１０２のうちの１つの開口部１１８を介して、基板支持体１１５との間で基板１１６の移送を容易にするように従来通りに構成されている。
【００１７】
[0017] ここで、基板支持体１１５上に配置された基板１１７は、抵抗加熱要素１１９のようなヒータと、基板支持体１１５内に配置された１以上の冷却チャネル１２０と、のうちの一方又は両方を用いて、所望の処理温度に維持される。典型的には、１以上の冷却チャネル１２０が、比較的高い電気抵抗を有する改質された水源や冷媒源などの、冷却剤源（図示せず）に流体結合される。幾つかの実施形態では、基板支持体１１５又はその１以上の電極（図示せず）は、それらにバイアス電圧を供給する、連続波（CW）RF電源やパルスRF電源などの第２の電源１２１に電気接続される。
【００１８】
[0018] 図２は、一実施形態による、流動性a−Si層をプラズマ処理する方法のフロー図である。工程２０１において、方法２００は、実質的にシリコンを含まない水素処理ガスを処理チャンバの処理容積の中に流入させることを含む。ここで、流動性CVDプロセスによって上にa−Si層が形成された基板は、処理容積内に配置された基板支持体上に配置される。典型的には、水素処理ガスが、H2、NH3、又はそれらの組み合わせなどの水素源ガス、及び、He、Ar、Kr、N2、又はそれらの組み合わせなどの１以上の不活性希釈ガス、例えばArを含む。典型的には、水素源ガスの不活性希釈ガスに対する比が、約１：１０と約５：１との間であり、例えば、一実施形態では、H2のArに対する比が、約１：１０と約２：１との間である。幾つかの実施形態では、水素処理ガスが、実質的にシリコンを含まない、実質的に酸素を含まない、及び実質的に窒素を含まないガスのうちの１つ又はそれらの組合せであり、これは、水素処理ガスを生成するガスが、それぞれシリコン、酸素、及び窒素部分を有さないことを意味する。幾つかの実施形態では、基板が、望ましくは、摂氏約−１００度と摂氏約１００度の間、摂氏約−１００度と摂氏約７５度の間、摂氏約−１００度と摂氏約７５度の間、例えば摂氏約−１００度と摂氏約５０度の間、又は、摂氏約１００度未満、例えば摂氏約５０度未満に維持される。
【００１９】
[0019] 工程２０２において、方法２００は、水素処理ガスの処理プラズマを生成することを含む。ここで、処理プラズマを生成することは、RF又は他の交流周波数電源によって電力供給されるシャワーヘッドとの容量結合を介して、水素処理ガスのプラズマを点火し、維持することを含む。他の実施形態では、処理プラズマが、RF又は他の交流周波数電源に接続された処理容積の少なくとも一部分を囲む又はカバーするコイルのような誘導結合プラズマ（ICP）生成器との誘導結合を介して生成される。ここで、処理プラズマは、インシトゥ・プラズマ、すなわち、基板支持体上に配置された基板とシャワーヘッドとの間で生成されるものである。幾つかの実施形態では、RF又は他の交流周波数電力が、約１００Wと約５００Wの間、又は約５００W未満である。幾つかの実施形態では、処理容積の圧力が、望ましくは、a−Si層のプラズマ処理中に、約１mTorrと約２Torrの間に維持される。
【００２０】
[0020] 工程２０３において、方法２００は、a−Si層が表面上に堆積した基板を処理プラズマに曝露することを含む。典型的には、基板支持体が、基板のプラズマ処理中に、上昇した基板処理位置、本明細書では第１の基板処理位置にある。第１の基板処理位置では、基板の表面が、シャワーヘッドの基板に対向する表面から、１０mmを超える、例えば約２０mmを超える、又は約１０mmと約３００mmの間、例えば、約２０mmと約３００mmの間、約５０mmと約３００mmの間、又は、例えば、約２０mmと約１００mmの間、約１００mmと約２００mmの間、若しくは約２００mmと約３００mmの間の距離だけ、間隔を空けられている。
【００２１】
[0021] ここで、a−Si層をプラズマ処理することは、約１０秒を超える持続時間、例えば約１０秒と約６０秒の間だけ、基板を処理プラズマに曝露することを含む。ここで、a-Si層は、基板を処理容積内に配置された基板支持体上に配置すること、プロセスガスを処理容積の中に流入させること、プロセスガスの堆積プラズマを生成すること、基板の表面を堆積プラズマに曝露すること、及び基板の表面上にa-Si層を堆積させることを含む、FCVDプロセスを用いて堆積した。典型的には、基板支持体が、a-Si層の堆積中に、第２の基板処理位置にあった。第２の基板処理位置では、基板が、シャワーヘッドの基板に対向する表面から、約２０mm未満、例えば約５mmと約２０mmの間、例えば約７mmと約１８mmの間の距離だけ、間隔を空けられた。幾つかの実施形態では、方法２００が、FCVDプロセスを用いてa−Si層を堆積させることを含む。幾つかの実施形態では、方法２００が、プラズマ処理とa-Si FCVDプロセスとの間に基板支持体を下げることによって、基板を第２の処理位置から第１の処理位置に移動させることを含む。
【００２２】
[0022] 本明細書では、プロセスガスが、シラン（SiH4）、ジシラン（Si2H6）、トリシラン（Si3H8）、及びテトラシラン（Si4H10）、ネオペンタシラン（NPS）、シクロヘキサシラン、又はそれらの組合せなどの１以上のシリコン前駆体を含む。幾つかの実施形態では、シリコン前駆体が、実質的に炭素を含まず、ここで、実質的に炭素を含まないとは、シリコン前駆体が、内部に炭素部分を有さないことを意味する。幾つかの実施形態では、プロセスガスが、実質的に炭素を含まない、実質的に酸素を含まない、及び実質的に窒素を含まないうちの１以上である。
【００２３】
[0023] 幾つかの実施形態では、基板が、複数の特徴が表面上に形成されたパターン化された基板である。幾つかの実施形態では、パターン化された基板が、その表面内に形成された複数の開口部を有し、基板の表面上にa-Si層を堆積させることは、a-Si層を複数の開口部内に堆積させることを含む。幾つかの実施形態では、複数の開口部が、２：１を超える、例えば、５：１を超える、１０：１を超える、２０：１を超える、例えば、２５：１を超えるアスペクト比（深さ対幅の比率）を有する。幾つかの実施形態では、開口部の幅が、約９０nm未満、例えば、約６５nm未満、約４５nm未満、約３２nm未満、約２２nm未満、例えば、約１６nm未満、又は約１６nmと約９０nmの間である。
【００２４】
[0024] 典型的には、基板が、シリコン、酸化ケイ素、ストレインドシリコン（IBMが開発したもの）、シリコン・オン・インシュレータ（SOI）、炭素がドープされた酸化ケイ素、a-Si、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイア、金属、金属窒化物、金属合金、及びこれらの組み合わせなどの、電子デバイス製造プロセスで使用するのに適した任意の材料及び材料層から形成される。
【００２５】
[0025] 本明細書では、堆積プラズマを生成することが、（処理される基板表面の）約１W／cm2未満、例えば、約０．７W／cm2未満、約０．５W／cm2未満、約０．３W／cm2未満、約０．１５W／cm2未満、約０．１W／cm2未満、例えば約０．０５W／cm2未満などの、RF又は他の交流周波数電力が印加されるシャワーヘッドと容量結合することを含む。例えば、約３００mmの直径を有する基板の場合、シャワーヘッドに印加されるRFは、約３００W未満、例えば、約２５０W未満、約２００W未満、約１５０W未満、約１００W未満、約５０W未満、例えば、約２５W未満である。幾つか実施形態では、FCVDプロセスが、基板支持体にバイアス電力を供給することを含む。ここで、バイアス電力は、３００mmの直径の基板に対して約２０Wと約５００Wの間の連続的なRF電力である。他の実施形態では、バイアス電力が、約２０Wと約５００Wの間のパルスRF電力であり、約１Hzと約１０００Hzの間のパルス周波数、及び約１０〜９５％のオンタイムデューティを有する。他の実施形態では、バイアス電力が、パルス直流電力である。
【００２６】
[0026] 幾つかの実施形態では、プロセスガスが、He、Ar、H2、Kr、N2、NH3、又はそれらの組み合わせなどの、キャリアガス又は希釈ガスを更に含む。典型的には、FCVDプロセスの処理中に、処理容積の圧力が、望ましくは、約１０mTorrと約１０Torrとの間、例えば、約６Torr未満、例えば約５Torr未満、又は約０．１Torrと約４Torrの間、例えば約０．５Torrと約３Torrの間に維持される。典型的には、基板が、FCVD及びプラズマ処理プロセス中に、同じ温度又は同じ温度範囲内に維持される。
【００２７】
[0027] 幾つかの実施形態では、該方法が、a−Si層をプラズマ処理する前に、処理容積からプロセスガスをパージすることを含む。典型的には、プロセスガス及びプロセスガス副生成物を処理容積からパージすることが、プロセスガスの流れを停止すること、堆積プラズマを消失させること、パージガスを処理容積の中に流入させること、及び、アモルファスシリコン層をプラズマ処理することの前に、処理容積からパージガスを排気することを含む。典型的には、パージガスが、He、Ar、Kr、N2、又はそれらの組み合わせ、例えばArなどの不活性ガスを含む。幾つかの実施形態では、処理容積をパージすることが、パージガスを流し、約５秒と約６０秒の間の持続時間だけ、パージガスを排気することを含む。
【００２８】
[0028] 上述のFCVD及び後処理プロセスは、望ましくは、基板表面上に特徴を継目なしで形成し、底部アップ、ボイドなしで、基板表面上に形成された高アスペクト比の開口部であって、例えば、９０nm未満の幅及び約１０：１を超えるアスペクト比を有する開口部を充填することを可能にする流動性a−Si膜を提供する。流動性a-Si層のプラズマ処理は、流動性a-Si層の水素含有量を減少させ、内部のSi-Si結合の個数を増加させるので、望ましくより密度が高い膜をもたらす。幾つかの実施形態では、本明細書で説明されるFCVD法を用いて堆積したa−Si層のプラズマ処理前水素含有量が、約３０原子%を超え、プラズマ処理後水素含有量が、約２０原子%未満である。更に、本明細書のプラズマ処理方法は、UV硬化のような他の硬化方法と比較したときに、より少ない膜収縮をもたらす。幾つかの実施形態では、本明細書で提供されるプラズマ処理方法を用いた流動性a−Si膜の収縮は、約５０%未満、例えば約４０%未満、例えば約３０%未満である。幾つかの実施形態では、本明細書で形成されるプラズマ処理されたa−Si層は、約４．１以上、例えば約４以上、又は約３．９以上、例えば約３．８以上の屈折率を有し、より高い屈折率は、膜の質が向上したことを示す。
【００２９】
[0029] 上記は、本開示の実施形態に向けられているが、本開示の他の及び更なる実施形態が、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく考案されてよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって規定される。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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