背景

本公開內(nèi)容的實(shí)施方式一般涉及用于形成介電材料于基板上的方法。更特定而言，本文提供的實(shí)施方式形成高質(zhì)量流動(dòng)式化學(xué)氣相沉積(fcvd)膜的處理流程。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體處理中，以持續(xù)降低的特征尺寸制造器件。通常，用于在這些先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)處制造組件的特征包括高深寬比結(jié)構(gòu)，且通常必須以絕緣材料填充高深寬比結(jié)構(gòu)間的縫隙?？p隙填充應(yīng)用中使用絕緣材料的實(shí)例包括淺槽隔離、金屬間介電層、鈍化層、圖案化應(yīng)用等等。由于器件幾何形狀縮小且熱收支(thermalbudgets)降低，由現(xiàn)有沉積工藝的限制所致的無(wú)孔隙填充高深寬比空間變得越來(lái)越困難。

fcvd膜可被用于高深寬比縫隙填充應(yīng)用，因?yàn)閒cvd膜呈現(xiàn)良好的共形性、階梯覆蓋與充分填充高深寬比(har)空間(har>10：1)的能力。然而，與熱沉積的氧化物相比，沉積的fcvd膜通常呈現(xiàn)低密度。再者，高于約500℃(例如，高于約1000℃)的溫度下的高溫退火工藝時(shí)常被用于傳統(tǒng)fcvd工藝中以改善膜密度。上述溫度經(jīng)常超出器件材料的熱收支且可能不適合用于期望應(yīng)用。此外，高溫退火工藝會(huì)造成膜收縮并在膜中產(chǎn)生不期望的拉伸應(yīng)力，這會(huì)造成器件缺陷。最后，當(dāng)期望主要包含氧化物的介電膜時(shí)，傳統(tǒng)fcvd工藝常常會(huì)有等待時(shí)間低效的問(wèn)題。

因此，需要形成fcvd膜的改良工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)實(shí)施方式中，提供形成流動(dòng)式cvd膜的方法。方法包括通過(guò)在約100℃或小于100℃的溫度下且在約0.5托與約10托之間的壓力下于處理腔室中反應(yīng)含硅前驅(qū)物、含氮前驅(qū)物與含氧前驅(qū)物而形成介電膜于基板上。方法依序包括在離子注入工藝中通過(guò)暴露介電膜至一或多個(gè)離子類型來(lái)處理介電膜，并接著暴露介電膜至氧自由基(radical)以固化介電膜?？赏ㄟ^(guò)在小于約500℃的溫度下暴露介電膜至水蒸汽來(lái)退火經(jīng)固化的介電膜。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供形成流動(dòng)式cvd膜的方法。方法包括通過(guò)在約100℃或小于100℃的溫度下且在約0.5托與約10托之間的壓力下于處理腔室中反應(yīng)含硅前驅(qū)物、含氮前驅(qū)物與含氧前驅(qū)物而形成介電膜于基板上。可將形成的介電膜暴露至氧自由基以固化介電膜，并接著在離子注入工藝中通過(guò)暴露介電膜至一或多個(gè)離子類型而處理介電膜?？赏ㄟ^(guò)在小于約500℃的溫度下暴露介電膜至水蒸汽來(lái)退火經(jīng)處理的介電膜。

在又另一實(shí)施方式中，提供形成流動(dòng)式cvd膜的方法。方法包括通過(guò)在約100℃或小于100℃的溫度下且在約0.5托與約10托之間的壓力下于處理腔室中反應(yīng)含硅前驅(qū)物、含氮前驅(qū)物與含氧前驅(qū)物而形成介電膜于基板上?？蓪⑿纬傻慕殡娔け┞吨裂踝杂苫怨袒殡娔?，并接著通過(guò)在小于約500℃的溫度下暴露介電膜至水蒸汽來(lái)退火介電膜?？赏ㄟ^(guò)在離子注入工藝中將介電膜暴露至一或多個(gè)離子類型來(lái)處理經(jīng)退火的介電膜。

附圖說(shuō)明

以上簡(jiǎn)要概述的本公開內(nèi)容的上述詳述特征能夠被具體理解的方式、以及本公開內(nèi)容的更特定描述，可以通過(guò)參照實(shí)施方式獲得，實(shí)施方式中的一些實(shí)施方式繪示于附圖中。然而，應(yīng)注意，附圖僅繪示本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式，因而不應(yīng)視為對(duì)本公開內(nèi)容的范圍的限制，因?yàn)楸竟_內(nèi)容可允許其他等同有效實(shí)施方式。

圖1圖解根據(jù)本文所述一個(gè)實(shí)施方式的形成fcvd膜方法的操作。

圖2圖解根據(jù)本文所述一個(gè)實(shí)施方式的形成fcvd膜方法的操作。

圖3圖解根據(jù)本文所述一個(gè)實(shí)施方式的形成fcvd膜方法的操作。

圖4圖解根據(jù)本文所述一個(gè)實(shí)施方式的形成fcvd膜方法的操作。

圖5示意性圖示根據(jù)本文所述一個(gè)實(shí)施方式的用于形成fcvd膜的處理設(shè)備。

圖6示意性圖示根據(jù)本文所述一個(gè)實(shí)施方式的用于形成fcvd膜的處理設(shè)備。

圖7圖示傳統(tǒng)形成的fcvd膜與根據(jù)本文所述實(shí)施方式形成的fcvd膜的蝕刻速率比較的圖。

圖8系圖示傳統(tǒng)形成的fcvd膜與根據(jù)本文所述實(shí)施方式形成的fcvd膜的氫與氮濃度比較的圖。

為了便于理解，盡可能地使用了相同的附圖標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)示附圖中共通的相同元件?？紤]到，一個(gè)實(shí)施方式的元件與特征在沒(méi)有進(jìn)一步描述下可有益地并入其他實(shí)施方式。

具體實(shí)施方式

本文所述實(shí)施方式涉及用于形成流動(dòng)式化學(xué)氣相沉積(fcvd)膜的方法，該方法適于高深寬比縫隙填充應(yīng)用及其他應(yīng)用。所述的多種工藝流程包括用于處理沉積的fcvd膜以改善介電膜密度與材料組成的離子注入工藝。可以多種次序組合來(lái)應(yīng)用離子注入工藝、固化工藝與退火工藝以在不超出器件材料熱收支的溫度下形成具有改良密度的介電膜。改良膜質(zhì)量特性包括與傳統(tǒng)fcvd膜形成工藝相比降低的膜應(yīng)力與減少的膜收縮。

圖1圖解形成fcvd膜的方法100的操作。在操作110下，將fcvd膜沉積于基板上。基板通常具有har特征形成于基板上，且一或多個(gè)處理腔室可被用來(lái)沉積fcvd膜于基板上?？衫酶呙芏鹊入x子體cvd系統(tǒng)、等離子體增強(qiáng)cvd系統(tǒng)和/或次氣壓cvd系統(tǒng)及其他系統(tǒng)來(lái)形成流動(dòng)式層?？烧{(diào)適以形成流動(dòng)式氧化物層的cvd系統(tǒng)實(shí)例包括ultimahdp系統(tǒng)與eterna系統(tǒng)，兩者皆可自appliedmaterials,inc.(santaclara,california)取得。應(yīng)預(yù)期，亦可應(yīng)用其他制造商的其他適當(dāng)cvd系統(tǒng)。

沉積的介電膜通常在較低等離子體功率下更具流動(dòng)性，且當(dāng)提高等離子體功率時(shí)自流動(dòng)性轉(zhuǎn)移至共形性。舉例而言，當(dāng)?shù)入x子體功率由約1000瓦降低至約100瓦或更低(諸如，約900、800、700、600或500瓦或更低)時(shí)，維持在處理腔室的處理區(qū)域中的含氬等離子體可產(chǎn)生更具流動(dòng)性的氧化硅層，而當(dāng)?shù)入x子體功率自約1000瓦或更高(諸如，約1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700瓦或更高)增加時(shí)，維持在處理腔室的處理區(qū)域中的含氬等離子體可產(chǎn)生更具共形性的層。由于等離子體功率由低至高增加，自流動(dòng)性至共形性沉積膜的轉(zhuǎn)變可為相當(dāng)平順且連續(xù)的，或者通過(guò)相對(duì)分散的閥值。可調(diào)整等離子體功率(單獨(dú)或者除其他沉積參數(shù)以外)以選擇沉積膜的共形性與流動(dòng)性性質(zhì)之間的平衡。

在上面形成有高深寬比特征的基板上形成氧化物層的一工藝實(shí)例包括含聚硅氧(silicone)前驅(qū)物與含氧前驅(qū)物在約100℃或更低溫度下的反應(yīng)以形成流動(dòng)式氧化物層。適當(dāng)?shù)暮枨膀?qū)物包括有機(jī)硅前驅(qū)物。有機(jī)硅前驅(qū)物具有低于8的碳原子與硅原子的比例。包括含硅前驅(qū)物的適當(dāng)有機(jī)硅化合物可具有0至約6的氧與硅原子的比例，且可包括si-o-si鍵合，si-o-si鍵合促進(jìn)形成帶有降低的來(lái)自碳與羥基基團(tuán)污染的siox膜。

適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)硅化合物可為硅氧烷(siloxane)化合物，諸如三乙氧基硅氧烷、四甲氧基硅氧烷、三甲氧基硅氧烷、六甲氧基-二硅氧烷、八甲氧基三硅氧烷和/或八甲氧基十二硅氧烷；具有一或多個(gè)氮基團(tuán)的硅氮氧烷(silazoxane)化合物，諸如六甲氧基二硅氮氧烷、甲基六甲氧基二硅氮氧烷、氯六甲氧基二硅氮氧烷、六乙氧基-二硅氮氧烷、九甲氧基三硅氮氧烷與八甲氧基環(huán)硅氮氧烷；包括一或多個(gè)鹵素基團(tuán)(諸如，氟、氯、溴或碘)的鹵代硅氧烷化合物，諸如四氯硅烷、二氯二乙氧基硅氧烷、氯三乙氧基硅氧烷、六氯二硅氧烷和/或八氯三硅氧烷；及胺基硅烷，諸如三硅基胺、六甲基二硅氮烷、雜氮硅三環(huán)(silatrane)、四(二甲基胺基)硅烷、雙(二乙基胺基)硅烷、三(二甲基-胺基)氯硅烷與甲基雜氮硅三環(huán)。適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)硅化合物亦可為二硅烷，諸如烷氧基二硅烷、烷氧基-烷基二硅烷和烷氧基-乙酰氧基二硅烷，該硅氧烷化合物包括具有下方一般結(jié)構(gòu)的化合物：

其中r1-r6可分別為c1-3烷氧基基團(tuán)、c1-3烷基基團(tuán)或乙酰氧基基團(tuán)，其中至少一個(gè)r1-6為烷氧基基團(tuán)或乙酰氧基基團(tuán)。

適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)硅化合物亦可包括具有烷基與烷氧基基團(tuán)的環(huán)二硅烷，諸如具有至少一個(gè)烷基與烷氧基基團(tuán)的丁硅烷、戊硅烷、己硅烷、庚硅烷、辛硅烷等等。實(shí)例包括八甲基-1,4-二惡烷基-2,3,5,6-四硅雜環(huán)己烷(octamethyl-1,4-dioxa-2,3,5,6-tetrasilacyclohexane)；1,4-二惡烷基-2,3,5,6-四硅雜環(huán)-己烷(1,4-dioxa-2,3,5,6-tetrasilzcyclo-hexane)；與1,2,3,4,5,6-六甲氧基-1,2,3,4,5,6-六甲基環(huán)己硅烷等其他烷氧基-烷基環(huán)硅烷。適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)硅化合物亦包括有機(jī)環(huán)硅烷，諸如環(huán)丁硅烷、環(huán)戊硅烷、環(huán)己硅烷、環(huán)庚硅烷、環(huán)辛硅烷與其他相似化合物。

含氧前驅(qū)物可包括分子氧(o2)、臭氧(o3)、氮-氧化合物(諸如，no、no2或n2o)、氫-氧化合物(諸如，水或過(guò)氧化物)、碳-氧化合物(諸如，一氧化碳或二氧化碳)與其他含氧前驅(qū)物。含氧前驅(qū)物亦可包括遠(yuǎn)程產(chǎn)生并與有機(jī)硅前驅(qū)物一起導(dǎo)入的原子氧和/或氧自由基。若期望，可將載氣(諸如，氦、氖、氬和/或氫)與有機(jī)硅前驅(qū)物、含氧前驅(qū)物或兩者混合?？稍谝龑?dǎo)至處理腔室之前激發(fā)含氧前驅(qū)物，例如利用遠(yuǎn)程等離子體源激發(fā)含氧前驅(qū)物，遠(yuǎn)程等離子體源可包括熱解離、紫外光解離、rf、dc與/或微波解離。在一個(gè)實(shí)施方式中，可將4-6kw的rf功率耦接至900-1,800sccm的氬與600-1,200sccm的分子氧流動(dòng)。加熱溫度范圍可在室溫至約1100℃。

通常經(jīng)由不同路徑引導(dǎo)含硅前驅(qū)物與含氧前驅(qū)物至處理腔室以避免處理腔室外的反應(yīng)?？稍诩s800mgm至約1,600mgm的液體等同流動(dòng)速率下將含硅前驅(qū)物如同氣體般引導(dǎo)至處理腔室?？砂s600sccm至約2,400sccm的流動(dòng)速率下的氦作為載氣。可在約3slm與約20slm之間的流動(dòng)速率下將激發(fā)的含氧前驅(qū)物引導(dǎo)至處理腔室。前驅(qū)物反應(yīng)以沉積流動(dòng)式氧化物層于具有圖案化抗蝕劑材料的基板上。流動(dòng)式氧化物流動(dòng)以填充圖案化基板中的凹部。在一個(gè)實(shí)施方式中，沉積流動(dòng)式氧化物層至的厚度，流動(dòng)式氧化物層可為氧化硅，以覆蓋基板上形成的特征以及特征之間的縫隙。

在約-10℃與約150℃之間(例如，約30℃與約100℃之間，例如約65℃)的處理溫度下，與約0.5托至約10托的壓力下，含硅前驅(qū)物，例如，有機(jī)硅前驅(qū)物，可被用來(lái)形成流動(dòng)式層?？稍诩s10sccm與約1800sccm之間(例如，約600sccm與約1600sccm之間，例如約1400sccm)的流動(dòng)速率下提供含硅前驅(qū)物?？稍诩s10mgm與約1,500mgm之間(例如，約1,000mgm)的流動(dòng)速率下提供含氧前驅(qū)物。

亦可在約600sccm與約1,250sccm之間(例如，約800sccm)的流動(dòng)速率下自自由基源提供含氮前驅(qū)物，含氮前驅(qū)物例如，氮-基自由基前驅(qū)物。據(jù)信硅基氣體與自由基氣體兩者以上述范圍的較高數(shù)值的流動(dòng)速率可改善膜的流動(dòng)能力并改善沉積fcvd膜的機(jī)械強(qiáng)度。在某些實(shí)施方式中，有機(jī)硅前驅(qū)物流動(dòng)速率與氮-基自由基流動(dòng)速率的比例可為自約1：1至約10：1，例如約2：1。舉例而言，氮-基自由基氣體可衍生自氨或其他適當(dāng)?shù)暮膀?qū)物。

在其他實(shí)施方式中，膜可包括而不限于含硅膜。舉例而言，沉積的fcvd膜可由sic、sio、sicn、sio2、sioc、siocn、sion和/或sin所構(gòu)成。膜的組成取決于前驅(qū)物氣體的組成。舉例而言，可通過(guò)利用(二甲基硅基)(三甲基硅基)甲烷、六甲基二硅烷和/或三甲基硅烷來(lái)沉積sic膜。舉例而言，可通過(guò)利用teos和/或二硅氧烷來(lái)沉積sio/sio2膜。舉例而言，可通過(guò)利用三(二甲基胺基)硅烷、雙(二甲基胺基)甲基硅烷和/或(二甲基胺基)二甲基硅烷來(lái)沉積sicn膜。舉例而言，可通過(guò)利用三(二甲基胺基)硅烷、雙(二甲基胺基)甲基硅烷、(二甲基胺基)二-甲基硅烷、三(二甲基胺基)硅烷、雙(二甲基胺基)甲基硅烷和/或(二甲基胺基)二甲基硅烷來(lái)沉積sioc膜。舉例而言，可通過(guò)利用三(二甲基胺基)硅烷、雙(二甲基胺基)甲基硅烷和/或(二甲基胺基)二甲基硅烷來(lái)形成siocn膜。舉例而言，可通過(guò)利用二硅氧烷或三硅基胺來(lái)形成sion膜。舉例而言，可通過(guò)利用三硅基胺(tsa)來(lái)沉積sin膜。硅烷亦可為與一或多個(gè)諸如以上所述的含氮前驅(qū)物一同應(yīng)用的適當(dāng)前驅(qū)物。

在操作120下，可在基板上執(zhí)行注入工藝以修飾操作110中沉積的fcvd膜。注入工藝通常將離子類型并入fcvd膜以破壞可能存在于fcvd膜中的現(xiàn)存不穩(wěn)定鍵。可在執(zhí)行fcvd沉積工藝的相同處理腔室中原位執(zhí)行注入工藝，或在分隔的離子注入腔室異位執(zhí)行注入工藝。

現(xiàn)在參照?qǐng)D5，示意性地圖示原位注入設(shè)備500。設(shè)備500包括負(fù)載鎖定腔室502、傳送腔室504與處理腔室506。負(fù)載鎖定腔室502可經(jīng)構(gòu)造以自大氣環(huán)境接收基板。負(fù)載鎖定腔室502經(jīng)構(gòu)造以在傳送基板至傳送腔室504之前產(chǎn)生真空環(huán)境，傳送腔室504耦接至負(fù)載鎖定腔室502。傳送腔室504可包括機(jī)器人，機(jī)器人用以自負(fù)載鎖定腔室502傳送基板至處理腔室506。處理腔室506可為上述示例處理腔室的任一者，且處理腔室506可經(jīng)構(gòu)造以具備適當(dāng)設(shè)備以執(zhí)行原位注入工藝。舉例而言，除了那些用來(lái)形成fcvd膜的前驅(qū)物以外，多種前驅(qū)物可經(jīng)離子化并注入于fcvd膜中。適當(dāng)?shù)那膀?qū)物實(shí)例包括bf3、bi3、n2、ph3、ash3、b2h6、h2、ar、xe、kr、ne、he、chf3、c2f6、ch4、cf4、co2、asf5、碳硼烷、pf3與pf5等等。更明確地，離子類型可包括he+、h3+、h2+、h+、ne+、f+、c+、cfx+、chx+、cxhy、n+、b+、bf2+、b2hx+、xe+與分子碳、硼、或碳化硼離子?？稍趂cvd膜沉積工藝過(guò)程中執(zhí)行注入工藝，或可在fcvd膜沉積工藝之后執(zhí)行注入工藝。

圖6示意性地圖示異位注入設(shè)備600。相似于設(shè)備500，設(shè)備600包括負(fù)載鎖定腔室602、傳送腔室604與處理腔室606。設(shè)備600亦包括離子注入設(shè)備608。在已經(jīng)于處理腔室606中的基板上沉積fcvd膜之后，可自處理腔室606傳送基板穿過(guò)傳送腔室604并定位于離子注入設(shè)備608中。離子注入設(shè)備608的實(shí)例包括傳統(tǒng)的離子注入設(shè)備，諸如等離子體浸沒(méi)離子注入設(shè)備與射束線離子注入設(shè)備。一個(gè)等離子體浸沒(méi)離子注入設(shè)備實(shí)例為p3i系統(tǒng)。另一個(gè)等離子體離子注入設(shè)備實(shí)例為varianplad^tm系統(tǒng)。一個(gè)射束線離子注入設(shè)備實(shí)例為variantrident，皆可自appliedmaterials,inc.(santaclara,ca)取得。應(yīng)預(yù)期來(lái)自其他制造商的其他相似設(shè)置設(shè)備亦可用來(lái)執(zhí)行本文所述實(shí)施方式。

多種離子注入特征可經(jīng)構(gòu)造以提供期望的注入分布。舉例而言，可依期望的應(yīng)用(例如，修飾用于淺溝槽隔離的fcvd膜)來(lái)改變離子類型、離子濃度、離子注入溫度與注入能量。可自多種前驅(qū)物材料(諸如，含氫材料、含氦材料、含氖材料、含氬材料、含氧材料、含氮材料、含硅材料、含磷材料、含硼材料、與含砷材料等等)來(lái)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾x子類型?？稍谛∮诩s500℃(例如，約200℃與約400℃之間)的溫度下執(zhí)行熱離子離子注入。亦可在更低溫度(例如，室溫等等)下執(zhí)行熱離子離子注入。離子濃度與注入能量通常將取決于被注入的物質(zhì)類型以及fcvd膜中期望的摻雜劑濃度。在一個(gè)實(shí)例中，可在約1e16與約1e20之間(例如，約1e17)的濃度下提供h離子，并以約5kev與約10kev之間(例如，約7.5kev)的能量注入h離子。應(yīng)預(yù)期，可依期望的fcvd膜修飾應(yīng)用來(lái)選擇上述的離子注入變量。

可通過(guò)將離子并入膜中來(lái)修飾含有不穩(wěn)定si-h與si-n鍵的fcvd膜。舉例而言，可將氧離子注入進(jìn)入膜中以破壞si-h與si-n鍵，以開始轉(zhuǎn)變fcvd膜成sio2材料。據(jù)信，由于以nhx(即，nh3)形式的除氣，可自膜移除由si原子所離解的h與n原子。得到的si懸垂鍵可與注入的氧離子鍵合以形成sio2材料。取決于選擇的離子類型，fcvd膜的離子注入亦可用來(lái)復(fù)原形成于基板上的si結(jié)構(gòu)。舉例而言，fcvd膜工藝(諸如，固化與退火)可能損傷har結(jié)構(gòu)，而si離子的注入可用來(lái)復(fù)原損傷結(jié)構(gòu)。

回頭參照?qǐng)D1，在操作130下，可退火fcvd膜。可在處理腔室(即，原位實(shí)施方式中的處理腔室506)、離子注入腔室(即，異位實(shí)施方式中的離子注入設(shè)備608)或不同的退火設(shè)備任一者中執(zhí)行膜的退火，退火設(shè)備例如，快速熱處理腔室。退火膜進(jìn)一步經(jīng)由除氣而促進(jìn)自fcvd膜移除h與n原子，以形成主要的sio2材料膜?？稍谛∮诩s500℃的溫度下執(zhí)行退火工藝達(dá)適當(dāng)長(zhǎng)度的時(shí)間，以提供期望程度的sio2轉(zhuǎn)變?？稍谕嘶鸸に囘^(guò)程中提供水蒸汽以蒸氣退火fcvd膜。據(jù)信蒸氣中的氧原子可通過(guò)鍵合至si懸垂鍵而有利地被并入膜中，并提高sio2材料的氧含量。預(yù)期蒸汽退火工藝亦可避免sio2材料的收縮，這是因?yàn)檠踉佑糜谠黾觭i-o鍵合的可用性。

因此，相較于傳統(tǒng)fcvd形成工藝，可減少隊(duì)列時(shí)間，因?yàn)楹罄m(xù)固化步驟并非形成呈現(xiàn)適當(dāng)密度與膜應(yīng)力的fcvd膜所必需的。此外，相較于傳統(tǒng)fcvd膜高溫退火工藝，可通過(guò)利用更低溫度的退火來(lái)實(shí)現(xiàn)減少的膜收縮。

圖2圖解形成fcvd膜的方法200的操作。在操作210下，相似于參照操作110所述的工藝，將fcvd膜沉積于基板上。在操作220下，相似于參照操作120所述的工藝，在基板上執(zhí)行離子注入工藝以修飾fcvd膜。

在操作230下，可固化fcvd膜?？稍诔练e與離子注入操作210、220后固化fcvd膜以移除濕氣與殘余有機(jī)物、硬化與致密化層。通常利用在約100℃或更低的溫度下的低溫工藝來(lái)執(zhí)行固化。上述工藝包括暴露至感應(yīng)耦合等離子體、紫外光、臭氧、電子束、酸性或堿性蒸氣、水性環(huán)境(例如，加熱的去離子水)與上述處理的組合或連續(xù)。為了促進(jìn)固化，可由表面加熱方法將fcvd膜加熱至約150℃或更低的溫度。上述表面加熱方法包括暴露至紅外線或加熱燈且接近熱腔室表面，熱腔室表面諸如，加熱的噴頭等等。

在其他實(shí)施方式中，可通過(guò)利用施加至相反于fcvd膜的基板表面的熱源來(lái)加熱基板而執(zhí)行固化氧化物層。舉例而言，基板可被放置于加熱的基板支撐件上，并可通過(guò)加熱基板支撐件至約100℃與約150℃之間的溫度來(lái)執(zhí)行固化基板上的fcvd膜。通過(guò)利用相當(dāng)?shù)偷臏囟?，基板上材料的熱收支未超出且可避免非期望的膜收縮。

若期望，可部分地固化fcvd膜以減少固化時(shí)間或達(dá)成固化fcvd膜的某些期望性質(zhì)。舉例而言，利用衍生自臭氧的氧自由基的固化可進(jìn)一步將氧原子并入fcvd膜中。通常期望將流動(dòng)式氧化物層固化至足以使圖案由固化氧化物層形成且維持并不再流動(dòng)的程度。若將固化表達(dá)成固化后殘留于層中的濕氣加上有機(jī)物除以原始濕氣加上有機(jī)物的百分比，其中0％代表未固化層(例如，剛沉積的fcvd膜)，而100％代表已經(jīng)固化至已移除所有濕氣和有機(jī)物程度的層，fcvd膜通常固化到至少約40％，例如約50％與約95％之間，例如約90％。

在操作240下，相似于操作130中所述工藝，可退火fcvd膜。在方法100與200中，在fcvd膜沉積后立即執(zhí)行離子注入。離子注入用以在后續(xù)處理操作前破壞si-h與si-n鍵，這可降低整體隊(duì)列時(shí)間并促進(jìn)后續(xù)處理操作中將氧并入fcvd膜中。

圖3圖解形成fcvd膜的方法300的操作。在操作310下，相似于參照操作110所述的工藝，將fcvd膜沉積于基板上。在操作320下，相似于參照操作230所述的工藝，固化fcvd膜。在操作330下，在固化的fcvd膜上執(zhí)行離子注入工藝。由于固化工藝和離子注入工藝可進(jìn)一步破壞fcvd膜中存在的si-h與si-n鍵，上述固化膜可能具有懸垂si鍵。據(jù)信離子注入可進(jìn)一步促進(jìn)自fcvd膜的nhx材料除氣并制備fcvd膜用于后續(xù)經(jīng)由氧原子并入的sio2轉(zhuǎn)換。

在操作340下，退火fcvd膜。退火工藝可為相似于參照操作130所述工藝的低溫蒸氣退火工藝。據(jù)信通過(guò)除氣nhx材料并通過(guò)將氧原子并入fcvd膜sio2材料轉(zhuǎn)換可在退火工藝過(guò)程中持續(xù)。

圖4圖解形成fcvd膜的方法400的操作。在操作410下，相似于參照操作110所述的工藝，將fcvd膜沉積于基板上。在操作420下，相似于參照操作230所述的工藝，固化fcvd膜。據(jù)信固化工藝促進(jìn)自fcvd膜的非期望材料除氣，并促進(jìn)將氧原子并入fcvd膜中。在操作430下，相似于參照操作130所述工藝，在fcvd膜上執(zhí)行退火工藝。退火工藝可進(jìn)一步將氧原子并入膜中，例如通過(guò)能量化臭氧且暴露fcvd膜至氧自由基。在操作440下，相似于參照操作120所述工藝，在fcvd膜上執(zhí)行離子注入工藝。依據(jù)用于離子注入工藝中的離子類型，離子注入工藝可加速fcvd膜的sio2轉(zhuǎn)換。因此，相較于傳統(tǒng)fcvd形成工藝而言可減少隊(duì)列時(shí)間。

在某些實(shí)施方式中，可依序地執(zhí)行方法100、200、300、400中的操作。據(jù)信離子注入操作可造成減少的sio2材料轉(zhuǎn)換，同時(shí)提供具有期望密度與膜應(yīng)力的fcvd膜。舉例而言，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)高溫下退火的傳統(tǒng)fcvd膜顯示出膜應(yīng)力比根據(jù)方法100、200、300、400形成的fcvd膜的膜應(yīng)力高出近似30％。在一個(gè)實(shí)例中，傳統(tǒng)fcvd膜呈現(xiàn)約200mpa的膜應(yīng)力。根據(jù)方法100、200、300、400形成的fcvd膜顯示出約133mpa的膜應(yīng)力。因此，可有利地降低膜應(yīng)力。應(yīng)預(yù)期，相較于傳統(tǒng)fcvd膜而言，亦可通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)淖⑷腚x子類型并調(diào)整注入劑量與注入能量而有利地影響膜應(yīng)力，以形成具有降低膜應(yīng)力的fcvd膜。

圖7圖示傳統(tǒng)形成的fcvd膜與根據(jù)本文所述實(shí)施方式形成的fcvd膜的蝕刻速率比較圖700。數(shù)據(jù)702代表傳統(tǒng)形成的fcvd膜在經(jīng)稀釋的hf(100:1)中的蝕刻速率。數(shù)據(jù)704代表根據(jù)本文所述實(shí)施方式形成的fcvd膜在經(jīng)稀釋的hf(100:1)中的蝕刻速率。如圖所示，根據(jù)本案實(shí)施方式形成的fcvd膜的蝕刻速率(數(shù)據(jù)704)顯著低于傳統(tǒng)形成的fcvd膜的蝕刻速率(數(shù)據(jù)702)。這結(jié)果可指出經(jīng)改良的fcvd膜的改善密度。亦據(jù)信，經(jīng)改良的fcvd膜通過(guò)降低相鄰har特征的空間關(guān)系所造成的負(fù)載效應(yīng)，而提供基板上多種位置處的改善膜密度均一性。舉例而言，fcvd膜在密集位置與第二溝槽位置(相較于密集位置具有較低密集特征濃度)的蝕刻速率實(shí)質(zhì)上相似暗示著降低了負(fù)載效應(yīng)。

圖8圖示傳統(tǒng)形成的fcvd膜與根據(jù)本文所述實(shí)施方式形成的fcvd膜的氫與氮濃度的比較圖800。數(shù)據(jù)802代表傳統(tǒng)fcvd膜的氫含量而數(shù)據(jù)804代表根據(jù)本文所述實(shí)施方式形成的fcvd膜的氫含量。明確地說(shuō)，數(shù)據(jù)804代表根據(jù)方法300注入有氫的改良fcvd膜?？梢姷綌?shù)據(jù)804所代表的氫含量相似于數(shù)據(jù)802所代表的氫含量。令人驚訝地，相較于傳統(tǒng)fcvd膜，氫離子注入并未明顯地提高氫含量，即便將氫離子注入進(jìn)入fcvd膜中。

數(shù)據(jù)806代表傳統(tǒng)fcvd膜的氮含量而數(shù)據(jù)808代表根據(jù)本文所述實(shí)施方式形成的fcvd膜的氮含量。明確地說(shuō)，數(shù)據(jù)808代表根據(jù)方法300注入有氫與氮的改良fcvd膜。可見到數(shù)據(jù)808所代表的氮含量低于數(shù)據(jù)806所代表的氮含量約一個(gè)數(shù)量級(jí)。令人驚訝地，相較于傳統(tǒng)fcvd膜，氮離子注入結(jié)合氫注入降低了氮含量，即便將氮離子注入進(jìn)入fcvd膜中。fcvd膜中降低的氮濃度暗示著當(dāng)執(zhí)行本文所述方法時(shí)將更大數(shù)量的氧并入膜中。

總之，根據(jù)本文所述實(shí)施方式的改進(jìn)fcvd工藝提供降低的隊(duì)列時(shí)間，這可改善產(chǎn)量。此外，當(dāng)處理利用不超出基板上的材料的熱收支的溫度時(shí)，可達(dá)成更密集的fcvd膜。改善的膜密度通常提供降低的蝕刻速率，這可改良多種蝕刻特征。再者，根據(jù)本文所述實(shí)施方式可降低膜應(yīng)力，利用本文所述工藝膜應(yīng)力可加以調(diào)整，并且可降低或消除不期望的膜收縮。

雖然前述針對(duì)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式，但在不脫離本公開內(nèi)容的基本范圍的情況下可設(shè)計(jì)出本發(fā)明的其他的與進(jìn)一步的實(shí)施方式，本公開內(nèi)容的范圍由隨附的權(quán)利要求書來(lái)確定。