專利名稱：使用振幅調(diào)制射頻功率的縫隙填充方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來(lái)制造半導(dǎo)體裝置的縫隙填充方法，且更確切地說(shuō)涉及一種使用振幅調(diào)制射頻(RF)功率的縫隙填充方法和一種用于該方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置的制造工藝中，當(dāng)在元件之間形成分離層(中間金屬電介質(zhì)(IMD)層和夾層電介質(zhì)(ILD)層)時(shí)，有許多溝道和洞(或縫隙)需要填滿。最近，由于半導(dǎo)體裝置的密度增大且金屬線寬度及裝置之間的距離減小，所以溝道與縫隙的寬度減小。結(jié)果，縫隙填充工藝需要改進(jìn)。
有許多用于縫隙填充的方法。在這些縫隙填充方法中，由于需要較高的縱橫比，所以高密度等離子化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)方法因優(yōu)良的縫隙填充特征而廣泛應(yīng)用。在HDP CVD方法中，使用高密度等離子來(lái)填滿縫隙。
圖1是展示常規(guī)高密度等離子化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)設(shè)備的示意橫截面圖。如圖1中所示，常規(guī)的HDPCVD設(shè)備10包含腔室11、基座12、氣體注射器13、RF天線14、源RF電源15、偏壓RF電源17和直流(DC)電源20。腔室11具有內(nèi)部反應(yīng)空間。腔室110的內(nèi)部空間與外部空間隔離的絕緣板21放置在腔室11的上壁上?；?2放置在腔室11中。襯底“w”裝載在基座12上。氣體注射器13放置在腔室11的相對(duì)側(cè)壁上且圍繞基座12。氣體通過(guò)氣體注射器13注射到腔室11中。RF天線14放置在腔室11上方且充當(dāng)?shù)入x子注射源。RF天線14連接到源RF電源15。控制供應(yīng)到襯底“w”上的離子的能量密度的偏壓RF電源17連接到基座12。一般來(lái)說(shuō)，源RF電源15的工頻可為400KHz、2MHz、13.56MHz和大于27.12 MHz中的一種。偏壓RF電源17的工頻可為13.56MHz或小于2MHz中的一種。源匹配電路16和偏壓匹配電路18分別連接到源RF電源15和偏壓RF電源17以匹配阻抗。此外，在基座12中形成直流(DC)電極19，以使用靜電將襯底緊靠到襯底12上。DC電極19由例如鎢(W)的金屬材料形成。DC電極19連接到DC電源20。
解釋上述HDPCVD裝置10中的縫隙填充工藝。
將襯底“w”裝載在基座12上，且將惰性氣體注射到腔室11中。接著，通過(guò)將來(lái)自源RF電源15的源電壓施加到RF天線14上將等離子供應(yīng)到腔室11中。此時(shí)，將例如硅烷(SiH4)和氧氣(O2)的反應(yīng)氣體注射到基座12上的襯底“w”上，并打開(kāi)偏壓RF電源17。例如硅烷(SiH4)和氧氣(O2)的反應(yīng)氣體通過(guò)與電子碰撞而變成離子和活性氣體，用以沉積和蝕刻襯底“w”的表面。離子和電子被偏壓RF電源17加速。一般來(lái)說(shuō)，由于沉積速率大于蝕刻速率，所以反應(yīng)氣體沉積在襯底“w”上?；钚詺怏w有助于沉積，而離子和電子有助于蝕刻。
在不進(jìn)行蝕刻工藝的情況下執(zhí)行沉積工藝時(shí)，縫隙中存在空隙。圖2A到2C是展示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的縫隙填充工藝期間形成的空隙的橫截面圖。如圖2A中所示，在襯底“w”上形成有多個(gè)縫隙“T”。如圖2B中所示，將材料沉積在襯底“w”上并沉積到多個(gè)縫隙“T”中，且縫隙的入口遠(yuǎn)遠(yuǎn)窄于縫隙的其它部分。當(dāng)沉積材料時(shí)，先堵住縫隙的入口然后再用該材料完全填充縫隙的內(nèi)部空間，從而在縫隙的內(nèi)部空間中形成空隙。這可稱為懸垂現(xiàn)象(overhang phenomenon)。除了空隙外，間隙的其它部分均被所述材料填滿。為了避免懸垂現(xiàn)象，在材料沉積期間通過(guò)加速的離子來(lái)蝕刻襯底“w”上沉積的材料。
然而，由于金屬線寬度和裝置距離(稱為臨界尺寸)越來(lái)越減小，所以上述方法(其中同時(shí)沉積和蝕刻材料以防懸垂現(xiàn)象)在防止空隙方面具有局限性。這是因?yàn)?，隨著臨界尺寸的減小，蝕刻工藝中的副產(chǎn)品再次在縫隙中沉積而不是被排出。這使得縫隙的入口變窄。由于縫隙入口周圍的壓力因擴(kuò)散到襯底上的離子和電子而大于縫隙其它部分的壓力，所以經(jīng)過(guò)蝕刻的材料無(wú)法被排出。
結(jié)果，當(dāng)臨界尺寸小于100nm時(shí)，即使縫隙入口上的材料經(jīng)過(guò)蝕刻，縫隙中仍然存在一些空隙。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明針對(duì)一種縫隙填充方法和用于所述方法的設(shè)備，其大體上避免了因現(xiàn)有技術(shù)的局限性和缺點(diǎn)而導(dǎo)致的一個(gè)或一個(gè)以上問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是提供一種能夠填充縫隙而不會(huì)形成空隙的縫隙填充方法和一種用于所述方法的設(shè)備。
將在以下說(shuō)明中闡述本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，且將根據(jù)說(shuō)明而部分地了解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，或者可通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明而了解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)書(shū)面說(shuō)明中特別指出的結(jié)構(gòu)及其權(quán)利要求書(shū)以及附圖，將認(rèn)識(shí)到并獲知本發(fā)明的目標(biāo)和其它優(yōu)點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)這些以及其它優(yōu)點(diǎn)，并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如同所實(shí)施和概括描述，填充襯底上的縫隙的方法包括將上面形成有縫隙的襯底放置在腔室中的基座上；向腔室施加源功率以向腔室中產(chǎn)生等離子；將過(guò)程氣體供應(yīng)到腔室中；通過(guò)向基座施加第一偏壓功率(第一偏壓功率的振幅受到周期性調(diào)制)來(lái)向縫隙中填充薄膜；停止供應(yīng)過(guò)程氣體并切斷第一偏壓功率；和去除腔室中的等離子。
在另一方面中，填充放置在基座上的襯底上的縫隙的方法包括在襯底上方形成等離子；在襯底上方供應(yīng)過(guò)程氣體；向基座施加第一功率以將過(guò)程氣體沉積在襯底上并向縫隙中填充薄膜，所述第一功率經(jīng)過(guò)調(diào)制而具有不同振幅；停止供應(yīng)過(guò)程氣體并切斷第一功率；和去除等離子。
在另一方面中，一種填充襯底上的縫隙的方法，所述方法包含向腔室中供應(yīng)源功率以產(chǎn)生等離子、向腔室中注射過(guò)程氣體以及向腔室中的上面放置有襯底的基座供應(yīng)偏壓功率以將過(guò)程氣體沉積到襯底上并填充縫隙，所述方法包括執(zhí)行增加擴(kuò)散到襯底上的過(guò)程氣體的離子加速度的第一步驟，和執(zhí)行降低擴(kuò)散到襯底上的過(guò)程氣體的離子加速度的第二步驟，其中周期性地重復(fù)第一步驟和第二步驟。
在另一方面中，一種用于填充襯底上的縫隙的設(shè)備包括具有內(nèi)部空間的腔室、位于腔室的內(nèi)部空間中且上面放置有襯底的基座、向腔室中供應(yīng)過(guò)程氣體的氣體注射器、放置在腔室上側(cè)的等離子產(chǎn)生單元、向等離子產(chǎn)生單元施加源功率的源RF電源、向基座供應(yīng)偏壓功率的偏壓RF電源，和位于偏壓RF電源與基座之間的振幅調(diào)制單元，其中偏壓功率經(jīng)過(guò)振幅調(diào)制單元的調(diào)制而具有不同振幅。
應(yīng)了解，上述概括說(shuō)明和以下詳細(xì)說(shuō)明均是示范性和解釋性的，且旨在提供對(duì)所主張的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。


包含附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步了解，其并入本說(shuō)明書(shū)中且構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，

本發(fā)明的實(shí)施例，且連同說(shuō)明一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。圖中圖1是展示常規(guī)的高密度等離子化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)設(shè)備的示意橫截面圖。
圖2A到2C是展示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的縫隙填充工藝期間形成的空隙的橫截面圖。
圖3是展示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的高密度等離子化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)設(shè)備的示意橫截面圖。
圖4是展示本發(fā)明中的振幅調(diào)制單元的示意圖。
圖5展示通過(guò)振幅調(diào)制單元產(chǎn)生的經(jīng)過(guò)調(diào)制的功率的波形。
圖6A和6B展示當(dāng)調(diào)制指數(shù)分別具有0.5和1的值時(shí)的波形。
圖7是展示縫隙填充方法的流程圖。
圖8是展示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的高密度等離子化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)設(shè)備的示意橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參看優(yōu)選實(shí)施例，附圖中說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)例。
圖3是展示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的高密度等離子化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)設(shè)備的示意橫截面圖。如圖3中所示，HDPCVD設(shè)備100包含腔室110、基座120、氣體注射器130、射頻(RF)天線140、源RF電源150、偏壓RF電源170、直流(DC)電源200和振幅調(diào)制單元300。腔室110具有內(nèi)部反應(yīng)空間。腔室110的內(nèi)部空間與外部空間隔離的絕緣板210放置在腔室110的上壁上。基座120放置在腔室110中。襯底“w”裝載在基座120上。氣體注射器130放置在腔室110的相對(duì)側(cè)壁上且圍繞基座120。氣體通過(guò)氣體注射器130注射到腔室110中。RF天線140放置在腔室110上方且充當(dāng)?shù)入x子注射源。RF天線140連接到源RF電源150?？刂乒?yīng)到襯底“w”上的離子的能量密度的偏壓RF電源170連接到基座120。源匹配電路160和偏壓匹配電路180分別連接到源RF電源150和偏壓RF電源170以匹配阻抗。此外，在基座120中形成直流(DC)電極190，以使用靜電將襯底緊靠到襯底120上。DC電極190由例如鎢(W)的金屬材料形成。DC電極190連接到DC電源200。振幅調(diào)制單元300連接到偏壓匹配電路180和偏壓RF電源170。來(lái)自偏壓RF電源170的功率受到振幅調(diào)制單元300的調(diào)制而周期性地具有各種振幅。擴(kuò)散到襯底“w”上的離子的加速度根據(jù)經(jīng)過(guò)調(diào)制的功率的振幅而周期性地改變。也就是說(shuō)，隨著偏壓RF電源170的電壓增大，離子的加速度也增大。另一方面，當(dāng)偏壓RF電源170的電壓減小時(shí)，離子的加速度也減小。離子的加速度與偏壓RF電源170的電壓量值成比例。此外，擴(kuò)散到襯底上的離子量與離子的加速度成比例。當(dāng)擴(kuò)散到襯底“w”上的離子量增大時(shí)，沉積和蝕刻更具有活性。此外，當(dāng)蝕刻更具有活性時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品。在離子的較高加速度的情況下，在縫隙的內(nèi)部空間上擴(kuò)散的離子增加，且縫隙入口上的副產(chǎn)品也增加。在離子的較低加速度的情況下，在縫隙的內(nèi)部空間上擴(kuò)散的離子和入口上的副產(chǎn)品均減少。因此，當(dāng)離子加速度降低且襯底“w”上擴(kuò)散的離子減少時(shí)，可大量地將副產(chǎn)品排出到縫隙的外部空間。由于副產(chǎn)品被有效地排出且不再沉積在襯底“w”上，因此縫隙入口部分上的沉積速率降低，從而有增加的時(shí)間來(lái)填滿縫隙的內(nèi)部空間。結(jié)果，在縫隙中不會(huì)產(chǎn)生空隙。也就是說(shuō)，由于離子的較低加速度，所以可解決懸垂現(xiàn)象，且縫隙中沒(méi)有空隙。
圖4展示根據(jù)本發(fā)明的縫隙填充設(shè)備的振幅調(diào)制單元。如圖4中所示，振幅調(diào)制單元300連接到偏壓RF電源170和偏壓匹配電路180。振幅調(diào)制單元300包含本機(jī)振蕩器310、功率混合器320、第一放大器330、第二放大器340和鎖相回路(PLL)350。本機(jī)振蕩器310產(chǎn)生具有與偏壓RF電源170的頻率不同頻率的功率。來(lái)自本機(jī)振蕩器310的功率具有小于RF電源170的頻率的頻率。功率混合器320接收并混合來(lái)自偏壓RF電源170和本機(jī)振蕩器310的功率。第一放大器連接到功率混合器320并接收經(jīng)過(guò)混合的功率。
假設(shè)偏壓RF電源170的功率函數(shù)為cos(ωc)t，本機(jī)振蕩器310的功率函數(shù)為1+cos(ωm)t。在此情況下，功率混合器320的功率函數(shù)如下表示(1+cos(ωm)t)cos(ωc)t其中ωc和ωm分別是來(lái)自偏壓RF電源170和本機(jī)振蕩器310的功率的角頻率。且m是調(diào)制指數(shù)。
功率混合器320的功率具有圖5中所示的波形。圖5中的波形具有最大振幅為A且最小振幅為B的包絡(luò)。在此情況下，調(diào)制指數(shù)m可表示如下m＝(A-B)/(A+B)由于功率混合器320的功率函數(shù)可重寫為(1+cos(ωm)t)cos(ωc)t＝cos(ωc)t+(m/2)cos(ωc+ωm)t+(m/2)cos(ωc-ωm)t所以功率混合器320的功率函數(shù)包含各種頻率，例如ωc、(ωc+ωm)和(ωc-ωm)。
偏壓RF電源170的頻率的范圍在100KHz與30MHz之間。更確切地說(shuō)，偏壓RF電源170的頻率為2MHz、13.56MHz和27.12MHz中的一者。本機(jī)振蕩器310的頻率的范圍在10Hz與2MHz之間。偏壓RF電源170和本機(jī)振蕩器310的頻率的關(guān)系為ωc≥10ωm另一方面，源RF電源150的量值根據(jù)襯底“w”的大小而不同。然而，施加具有小于20W/cm2的值的源RF電源150的功率。如果可能的話，可根據(jù)需要而施加具有大于20W/cm2的值的源RF電源150的功率。
圖5是描繪當(dāng)調(diào)制指數(shù)m為0.5時(shí)來(lái)自功率混合器的功率的時(shí)間對(duì)電壓的圖表。來(lái)自偏壓RF電源170的功率的振幅受到功率混合器320的調(diào)制從而根據(jù)時(shí)間而不同。來(lái)自功率混合器320的功率具有三個(gè)頻率ωc、(ωc+ωm)和(ωc-ωm)，且具有在偏壓RF電源170的角頻率ωc的范圍中的最大功率。
由于調(diào)制指數(shù)m表示如下m＝(A-B)/(A+B)，所以功率的波形根據(jù)調(diào)制指數(shù)m的值而不同。舉例來(lái)說(shuō)，如果調(diào)制指數(shù)m具有值1，則包絡(luò)的最小振幅B變?yōu)榱悖瑥亩粋鬟f功率。且如果調(diào)制指數(shù)m具有值0.5，則包絡(luò)的最大振幅A是包絡(luò)的最小振幅B的三倍(A＝3B)。
圖6A和6B分別展示當(dāng)調(diào)制指數(shù)具有值0.5和1時(shí)的波形。當(dāng)調(diào)制指數(shù)m具有相對(duì)較低的值時(shí)，功率中存在振幅波動(dòng)。然而，功率中沒(méi)有斷開(kāi)。另一方面，當(dāng)調(diào)制指數(shù)m具有相對(duì)較高的值時(shí)，最小振幅B(圖5的)變?yōu)榇笾律蠟榱?，從而不傳遞功率。也就是說(shuō)，當(dāng)調(diào)制指數(shù)m具有相對(duì)較高的值時(shí)，功率中存在大量振幅波動(dòng)。因此，在本發(fā)明中，調(diào)制指數(shù)m的值大于0.5，從而具有大量的振幅波動(dòng)和大量的離子加速度變化。
此后，參看圖3和7說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的高密度等離子化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)裝置中的縫隙填充方法。圖7是展示縫隙填充方法的流程圖。
首先，在第一步驟ST110中，將上面形成有多個(gè)縫隙的襯底“w”裝載到腔室110中的基座120上。接著，在第二步驟ST120中，將惰性氣體(例如氬Ar、氦He和氫氣H2)注射到腔室110中，以穩(wěn)定腔室110的內(nèi)部空間。接著，在第三步驟ST130中，當(dāng)腔室110的內(nèi)部空間保持恒定時(shí)，打開(kāi)源RF電源150，以將等離子產(chǎn)生到腔室110的內(nèi)部空間中。源RF電源150的電流的值的范圍在數(shù)百KHz與數(shù)十MHz之間。源RF電源150的電流可具有13.56MHz與27.12MHz中的一者的值。源RF電源150的功率根據(jù)工藝條件而不同。源RF電源150的功率可具有小于20W/cm2的值。
接著，在第四步驟ST140中，當(dāng)?shù)入x子穩(wěn)定時(shí)，將過(guò)程氣體通過(guò)氣體注射器130注射到腔室110中，且打開(kāi)偏壓RF電源170以向基座120中施加具有經(jīng)過(guò)調(diào)制的振幅的功率。過(guò)程氣體的種類根據(jù)沉積到襯底“w”上的物質(zhì)而不同。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)將氧化硅層沉積到襯底“w”上時(shí)，將包含硅(Si)的氣體(例如硅烷(SiH4)氣體)、氧氣(O2)氣體和臭氧(O3)氣體用作過(guò)程氣體。在注射過(guò)程氣體期間，可注射或可不注射惰性氣體。此外，在注射過(guò)程氣體期間，可將腔室110的內(nèi)部空間中的壓力維持在小于若干mTorr的壓力。腔室110的內(nèi)部空間可根據(jù)要求而具有小于1mTorr的壓力。如上所述，為了調(diào)制來(lái)自偏壓RF電源170的功率的振幅，振幅調(diào)制單元300的本機(jī)振蕩器310產(chǎn)生頻率范圍在10Hz與2MHz之間的功率。在此情況下，偏壓RF電源170的角頻率ωc與本機(jī)振蕩器310的角頻率ωm的關(guān)系表示如下ωc≥10ωm在第四步驟ST140中，當(dāng)將來(lái)自偏壓RF電源170的功率施加到基座120中時(shí)，根據(jù)工藝溫度使用氦氣將襯底“w”的后側(cè)冷卻。
接著，在第五步驟ST150中，執(zhí)行縫隙填充工藝以向縫隙中填充薄膜而不會(huì)形成空隙。也就是說(shuō)，將硅烷氣體和氧氣激活成離子和活性氣體，并同時(shí)將其沉積到襯底“w”的表面上并蝕刻襯底“w”的表面。在本發(fā)明中，由于偏壓RF電源170的功率受到振幅調(diào)制單元300的調(diào)制且隨后被施加到基座120中，所以離子的加速度根據(jù)功率振幅而波動(dòng)。因此，當(dāng)振幅較高時(shí)，擴(kuò)散到襯底“w”上的離子量增加，從而激活沉積和蝕刻。另一方面，當(dāng)振幅較低時(shí)，擴(kuò)散到襯底“w”上的離子量減少，從而使得縫隙入口部分處的沉積速率降低。這是因?yàn)楦碑a(chǎn)品像上文所述那樣被容易地排出到縫隙的外部空間中。因此，縫隙可被材料填滿而不會(huì)有空隙。
接著，在第六和第七步驟ST160和ST170中，在完成了縫隙填充工藝之后，中斷供應(yīng)過(guò)程氣體，關(guān)閉偏壓RF電源170和源RF電源150。結(jié)果，等離子消失。根據(jù)要求，可連續(xù)供應(yīng)惰性氣體。
如果連續(xù)供應(yīng)惰性氣體，則在第八步驟ST180中中斷供應(yīng)惰性氣體。接著，在第九步驟ST190中，取出襯底“w”。
另一方面，在第四步驟ST140中，不需要在整個(gè)工藝時(shí)間期間施加具有經(jīng)過(guò)調(diào)制的振幅的功率?？稍诔跏脊に嚂r(shí)間期間施加具有經(jīng)過(guò)調(diào)制的振幅的功率，且在后續(xù)工藝時(shí)間期間施加未經(jīng)振幅調(diào)制的功率。也就是說(shuō)，沉積工藝包含調(diào)制功率的步驟和不調(diào)制功率的步驟。當(dāng)調(diào)制功率的步驟改變成不調(diào)制功率的步驟時(shí)，調(diào)制指數(shù)逐步變小。調(diào)制指數(shù)變得越小，來(lái)自功率混合器的經(jīng)調(diào)制的功率的最大振幅與來(lái)自功率混合器的經(jīng)調(diào)制的功率的最小振幅之間的差就變得越小。
另一方面，沉積工藝劃分成三個(gè)步驟初始不調(diào)制步驟、調(diào)制步驟和后續(xù)不調(diào)制步驟。
在沉積工藝的初始階段，由于縫隙被填滿而沒(méi)有空隙且縱橫比變大，所以不需要調(diào)制功率。當(dāng)縫隙被部分地填滿時(shí)，則執(zhí)行調(diào)制步驟。且在縫隙被填滿之后，執(zhí)行后續(xù)不調(diào)制步驟。根據(jù)縫隙形狀確定初始不調(diào)制步驟的時(shí)期。當(dāng)初始不調(diào)制步驟變成調(diào)制步驟時(shí)，調(diào)制指數(shù)逐步變大。調(diào)制指數(shù)變得越大，來(lái)自功率混合器的經(jīng)調(diào)制的功率的最大振幅與來(lái)自功率混合器的經(jīng)調(diào)制的功率的最小振幅之間的差就變得越大。且當(dāng)調(diào)制步驟變成后續(xù)不調(diào)制步驟時(shí)，調(diào)制指數(shù)逐步變小。
為了實(shí)現(xiàn)上述工藝，將偏壓RF電源170經(jīng)由開(kāi)關(guān)單元400連接到振幅調(diào)制單元300，如圖8中所示。圖8是展示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的高密度等離子化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)設(shè)備的示意橫截面圖。
當(dāng)開(kāi)關(guān)單元400打開(kāi)時(shí)，偏壓RF功率170連接到振幅調(diào)制單元300，以便通過(guò)振幅調(diào)制單元300來(lái)調(diào)制來(lái)自偏壓RF功率170的功率。然而，當(dāng)開(kāi)關(guān)單元400關(guān)閉時(shí)，偏壓RF功率170被斷開(kāi)而連接到偏壓匹配電路180，從而不通過(guò)振幅調(diào)制單元300來(lái)調(diào)制來(lái)自偏壓RF電源170的功率。當(dāng)開(kāi)關(guān)單元400關(guān)閉時(shí)，偏壓RF電源170直接連接到偏壓匹配電路180。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易了解，可在不偏離本發(fā)明的精神或范圍的情況下對(duì)具有高氣體電導(dǎo)率的設(shè)備進(jìn)行各種修改和變化。因此，希望本發(fā)明涵蓋對(duì)本發(fā)明的修改和變化，只要這些修改和變化屬于所附權(quán)利要求書(shū)及其等效物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種填充襯底上的縫隙的方法，其包括將上面形成有所述縫隙的所述襯底放置在腔室中的基座上；向所述腔室施加源功率以向所述腔室中產(chǎn)生等離子；向所述腔室中供應(yīng)過(guò)程氣體；通過(guò)向所述基座施加第一偏壓功率來(lái)向縫隙中填充薄膜，所述第一偏壓功率的振幅受到周期性調(diào)制；停止供應(yīng)所述過(guò)程氣體并切斷所述第一偏壓功率；和去除所述腔室中的所述等離子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述施加所述第一偏壓功率的步驟包含混合具有彼此不同的頻率的第一和第二功率以產(chǎn)生所述第一偏壓功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一功率具有范圍在100KHz到30MHz的頻率，且所述第二功率具有范圍在10Hz到2MHz的頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中ωc≥10ωm，其中ωc是所述第一功率的角頻率，且ωm是所述第二功率的角頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中m＝(A-B)/(A+B)＝0.5，其中m是所述第一偏壓功率的調(diào)制指數(shù)，A是所述第一偏壓功率的最大振幅，且B是所述第一偏壓功率的最小振幅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括在施加所述第一偏壓功率之后向所述基座施加第二偏壓功率，所述第二偏壓功率未經(jīng)調(diào)制而具有大致相同的振幅。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一偏壓功率的調(diào)制指數(shù)變得較小，以執(zhí)行所述施加所述第二偏壓功率的步驟，其中m＝(A-B)/(A+B)，其中m是所述第一偏壓功率的調(diào)制指數(shù)，A是所述第一偏壓功率的最大振幅，且B是所述第一偏壓功率的最小振幅。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其進(jìn)一步包括在施加所述第一偏壓功率之前向所述基座施加第三偏壓功率，所述第三偏壓功率未經(jīng)調(diào)制而具有大致相同的振幅。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第三偏壓功率的調(diào)制指數(shù)變得較大，以執(zhí)行所述施加所述第一偏壓功率的步驟，其中m＝(A-B)/(A+B)，其中m是所述第三偏壓功率的調(diào)制指數(shù)，A是所述第三偏壓功率的最大振幅，且B是所述第三偏壓功率的最小振幅。
10.一種填充放置在基座上的襯底上的縫隙的方法，其包括在所述襯底上方形成等離子；在所述襯底上方供應(yīng)過(guò)程氣體；向所述基座施加第一功率以將所述過(guò)程氣體沉積到所述襯底上并向所述縫隙中填充薄膜，所述第一功率經(jīng)調(diào)制而具有不同振幅；停止供應(yīng)所述過(guò)程氣體并切斷所述第一功率；和去除所述等離子。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其進(jìn)一步包括在施加所述第一功率之前和之后向所述基座施加第二功率，其中所述第二功率未經(jīng)調(diào)制而具有相同振幅。
12.一種填充襯底上的縫隙的方法，所述方法包含向腔室中供應(yīng)源功率以產(chǎn)生等離子、向所述腔室中注射過(guò)程氣體、以及向所述腔室中的上面放置有所述襯底的基座供應(yīng)偏壓功率，以將所述過(guò)程氣體沉積到所述襯底上并填充所述縫隙，所述方法包括執(zhí)行增加擴(kuò)散到所述襯底上的所述過(guò)程氣體的離子加速度的第一步驟；和執(zhí)行降低擴(kuò)散到所述襯底上的所述過(guò)程氣體的離子加速度的第二步驟，其中周期性地重復(fù)所述第一步驟和所述第二步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第一步驟包含增大所述偏壓功率的振幅。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第二步驟包含減小所述偏壓功率的振幅。
15.一種用于填充襯底上的縫隙的設(shè)備，其包括具有內(nèi)部空間的腔室；位于所述腔室的所述內(nèi)部空間中且上面放置有所述襯底的基座；向所述腔室中供應(yīng)過(guò)程氣體的氣體注射器；放置在所述腔室上側(cè)的等離子產(chǎn)生單元；向所述等離子產(chǎn)生單元施加源功率的源RF電源；向所述基座供應(yīng)偏壓功率的偏壓RF電源；和位于所述偏壓RF電源與所述基座之間的振幅調(diào)制單元，其中所述偏壓功率經(jīng)過(guò)所述振幅調(diào)制單元的調(diào)制而具有不同振幅。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括位于所述振幅調(diào)制單元與所述偏壓RF電源之間的開(kāi)關(guān)單元，其中當(dāng)所述開(kāi)關(guān)單元打開(kāi)時(shí)，所述偏壓功率受到所述振幅調(diào)制單元的調(diào)制，且當(dāng)所述開(kāi)關(guān)單元關(guān)閉時(shí)，所述偏壓功率不受到調(diào)制。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述振幅調(diào)制單元包含本機(jī)振蕩器，其產(chǎn)生具有與所述偏壓功率的頻率不同的頻率的本機(jī)功率；和功率混合器，其混合所述本機(jī)功率與所述偏壓功率以調(diào)制所述偏壓功率。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述偏壓功率具有范圍在100KHz到30MHz的頻率，且所述本機(jī)功率具有范圍在10Hz到2MHz的頻率。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中ωc≥10ωm，其中ωc是所述偏壓功率的角頻率，且ωm是所述本機(jī)功率的角頻率。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中m＝(A-B)/(A+B)＝0.5，其中m是所述經(jīng)過(guò)調(diào)制的偏壓功率的調(diào)制指數(shù)，A是所述經(jīng)過(guò)調(diào)制的偏壓功率的最大振幅，且B是所述經(jīng)過(guò)調(diào)制的偏壓功率的最小振幅。
全文摘要
一種填充襯底上的縫隙的方法包括將上面形成有所述縫隙的所述襯底放置在腔室中的基座上；向所述腔室施加源功率以向所述腔室中產(chǎn)生等離子；向所述腔室中供應(yīng)過(guò)程氣體；通過(guò)向所述基座施加第一偏壓功率而向縫隙中填充薄膜，所述第一偏壓功率的振幅受到周期性調(diào)制；停止供應(yīng)所述過(guò)程氣體并切斷所述第一偏壓功率；和去除所述腔室中的所述等離子。
文檔編號(hào)H01L21/768GK101071763SQ200710106820
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月10日
發(fā)明者韓政勛, 劉真赫, 金映綠 申請(qǐng)人:周星工程股份有限公司