專利名稱：：在含有電介質(zhì)材料的硅形成中改進(jìn)的空隙填充沉積的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及包含電介質(zhì)材料的硅的形成中改進(jìn)的空隙填充沉積。
背景技術(shù)：
：集成電路的制造工序通常包括幾個(gè)構(gòu)圖工藝。構(gòu)圖工藝可以限定一層諸如已構(gòu)圖的金屬或多晶硅層的導(dǎo)體，或可以限定諸如溝槽(trench)的隔離結(jié)構(gòu)。在很多情況下，使用絕緣或電介質(zhì)材料填充溝槽。這種絕緣材料起到幾個(gè)功能。例如，在一些應(yīng)用中，該材料用于將一個(gè)IC區(qū)域與另一個(gè)區(qū)域電絕緣，并且電氣上鈍化溝槽表面。該材料也通常為構(gòu)造下一半導(dǎo)體層提供基底。在對襯底構(gòu)圖之后，已構(gòu)圖的材料是不平坦的。圖案的拓?fù)?topology)可以干擾或降級后續(xù)的晶圓工藝。通常需要在已構(gòu)圖的材料上產(chǎn)生平坦的表面。已經(jīng)研發(fā)了多種方法來產(chǎn)生平的，或"平面化"的表面。示例包括沉積足夠厚度的材料的共形層(conformallayer)并且拋光該晶圓來得到平表面，沉積足夠厚度的材料的共形層并將回蝕該層以形成平面化的表面，以及形成相對低熔點(diǎn)的金屬層，諸如摻雜的氧化硅，以及隨后將晶圓加熱到足以使得摻雜的氧化硅熔化并像液體一樣流動(dòng)，一旦冷卻將產(chǎn)生平表面。每一個(gè)工藝具有使得工藝滿足特定應(yīng)用所需的屬性。隨著半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的特征尺寸大大減小?，F(xiàn)在許多電路具有諸如跡線或溝槽小于微米跨度的特征。雖然特征尺寸的減小允許更高的器件密度，每個(gè)晶圓有更多的芯片，更復(fù)雜的電路，較低的運(yùn)行功耗以及更低成本等其它益處，但更小的幾何外形也產(chǎn)生了新的問題，或重新面臨對于較大的幾何外形時(shí)己經(jīng)解決的問題。由亞微型器件帶來的一種制造挑戰(zhàn)的實(shí)例是以無空隙的方式完全地填充窄溝槽的能力。為了使用氧化硅填充溝槽，一層二氧化硅首先沉積在已構(gòu)圖的襯底上。二氧化硅層通常覆蓋該區(qū)域，以及溝槽的壁和底部。如果溝槽寬并且淺，相對容易填充溝槽。隨著溝槽變窄以及縱橫比(溝槽高度與溝槽寬度的比例)增加，更可能使得溝槽的開口將"夾斷(pinchoff)"。夾斷溝槽將在溝槽內(nèi)陷出空隙。圖1示出了形成于填充溝槽1的電介質(zhì)材料2中的該類空隙4。這些空隙通常產(chǎn)生在電介質(zhì)材料快速沉積到高縱橫比的溝槽中的填充沉積中。空隙4在填充的電介質(zhì)強(qiáng)度中產(chǎn)生不均勻性，這對半導(dǎo)體器件的運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。形成較少空隙的一個(gè)方法是減慢電介質(zhì)沉積速率。較慢的沉積速率有利于溝槽表面的電介質(zhì)材料更加共形的沉積，這減小了電介質(zhì)材料在溝槽的上部拐角處的過渡累積，其將導(dǎo)致夾斷。因此，溝槽能可更平坦的從底部向上填充。然而，降低電介質(zhì)材料的沉積速度，由于增加了總電介質(zhì)沉積時(shí)間也減小了工藝效率。降低電介質(zhì)沉積速率不僅增加了填充溝槽l的時(shí)間，也增大了溝槽l頂部的塊狀(bulk)電介質(zhì)層3。在填充工藝中遇到的另一挑戰(zhàn)是在電介質(zhì)材料與溝槽表面的界面以及在電介質(zhì)材料自身表面之間處微小縫隙的形成。當(dāng)沉積的電介質(zhì)材料略微，或根本沒有粘附到溝槽的內(nèi)表面的時(shí)候，形成該微小縫隙。隨后的工藝步驟(例如，退火)可以將電介質(zhì)材料從溝槽表面分離，并且在空隙填充(gap-filled)的溝槽中產(chǎn)生裂縫。微小縫隙也在電介質(zhì)表面之間形成，如圖2A所示，其示出了在溝槽5中間的微小縫隙9，其在氧化硅材料6的相對面的交集處形成，該氧化硅材料6從溝槽5的相對的側(cè)壁(7a和7b)向外生長。沿縫隙9的電介質(zhì)材料與電介質(zhì)材料6的其它部分相比具有更低的密度和更高的孔隙度，其能夠?qū)е卵乜p隙9的較高的蝕刻速率。圖2B示出了在諸如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)和后-CMP清除的工藝期間，當(dāng)電介質(zhì)材料6暴露到蝕刻劑(例如HF)時(shí)，沿縫隙4產(chǎn)生的不需要的凹陷8。與空隙一樣，微小的縫隙在填充的電介質(zhì)強(qiáng)度中產(chǎn)生不均勻性，其對半導(dǎo)體器件的運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。在一些環(huán)境中，可以使用回流工藝填充到或"愈合"電介質(zhì)溝槽填充中的空隙和微小縫隙。例如，一些摻雜的氧化硅介質(zhì)材料在升高的溫度下經(jīng)過滯流，允許使用高溫度回流工藝減小空隙和微小縫隙。然而，隨著溝槽變的更窄，更可能出現(xiàn)在回流工藝期間空隙未能填充的情況。另外，回流工藝在高熔點(diǎn)的電介質(zhì)的應(yīng)用中是不適用的，諸如用作填充的未摻雜的氧化硅。因此，仍然需要新的系統(tǒng)和方法來減少或消除電介質(zhì)填充中的空隙和微小的縫隙。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實(shí)施方式包括用于在形成于襯底的溝槽中形成電介質(zhì)材料化學(xué)氣相沉積方法。該方法可以包括通過將氫氣和氧氣與水蒸氣生成催化劑接觸以產(chǎn)生水蒸氣，以及將水蒸氣提供給工藝腔室的步驟。該方法還包括將含硅的前體流入含有襯底的工藝腔室，將氧化氣體流到腔室，以及在含硅的前體、氧化氣體和水蒸氣之間產(chǎn)生反應(yīng)以在溝槽中形成電介質(zhì)材料。該方法還包括隨時(shí)間增加含硅前體與流入腔室的氧化氣體的比率以改變電介質(zhì)材料沉積的比率。本發(fā)明的實(shí)施方式還包括用于在襯底上形成電介質(zhì)層的化學(xué)氣相沉積方法。該方法可以包括通常將氫氣和氧氣與水蒸氣生成催化劑接觸以產(chǎn)生水蒸氣以及將該水蒸氣提供給含有襯底的腔室的步驟。該方法還包括將含硅的前體、氧化工藝氣體以及水蒸氣提供給腔室，其中，含硅的前體、氧化處理氣體和水蒸氣反應(yīng)以在襯底上形成第一電介質(zhì)層。含硅的前體與流入腔室中的氧化工藝氣體的比率可以隨時(shí)間變化以改變第一電介質(zhì)層的沉積速率。另外，到腔室中的水蒸氣的氣流可以不連續(xù)并且可以在所述第一電介質(zhì)層上形成第二電介質(zhì)層，其中所述第二電介質(zhì)層在沒有水蒸氣的情況下形成。本發(fā)明的實(shí)施方式還包括襯底處理裝置。該裝置可以包括設(shè)計(jì)用于支撐工藝腔室中襯底的襯底支架，以及配置用于接收含硅的前體、氧化處理氣體和水蒸氣并且將它們傳送到工藝腔室的氣體傳送系統(tǒng)。該裝置還包括將水蒸氣提供給氣體傳送系統(tǒng)的水蒸氣發(fā)生器。該發(fā)生器可以包括從氫氣和氧氣混合物中產(chǎn)生水蒸氣的催化劑。該裝置還包括設(shè)計(jì)用于控制氣體傳送系統(tǒng)和襯底支架的控制器。該控制器可以將含硅的前體、水蒸氣和氧化處理氣體引入到工藝腔室以在襯底上形成電介質(zhì)層，并在電介質(zhì)層的沉積期間改變襯底支架相對于氣體傳送系統(tǒng)的位置。本發(fā)明的其他實(shí)施方式以及特征部分將在下面詳細(xì)描述，并且對于熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過下面描述的研究部分變得清晰，或從本發(fā)明的實(shí)踐中得知。通過媒介方式、組合以及說明書中描述的方法可以實(shí)現(xiàn)并獲得本發(fā)明的特征以及優(yōu)點(diǎn)。圖1示出了使用電介質(zhì)材料填充并且包括空隙的溝槽；圖2A示出了使用電介質(zhì)材料填充并且包括微小縫隙的溝槽；圖2B示出了在化學(xué)機(jī)械拋光之后的圖2A的傳統(tǒng)氧化物填充的溝槽；圖3A-B示出了可以包含于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的在襯底上形成電介質(zhì)的工藝中的歩驟的流程圖4A-4B示出了描繪根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的含硅的組分隨著時(shí)間變化的相對濃度的簡化曲線圖5A-5B示出了一組可比較的填充溝槽的電子顯微圖6A-6B示出了另一組可比較的填充溝槽的電子顯微圖7示出了在電介質(zhì)薄膜沉積期間與水蒸氣流速相對的電介質(zhì)薄膜屬性的曲線圖8A-8D示出了隨著氧化物以不同水稀釋的襯底在晶圓表面沉積的大量顆粒添加物；圖9A-9B示出了使用不同水蒸氣產(chǎn)生方法在襯底晶圓的表面沉積大量顆粒添加物；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的氧化物填充的溝槽的簡化的橫截面圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的一部分集成電路的簡化的橫截面圖；圖12A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式用于沉積襯底電介質(zhì)層的系統(tǒng)的簡化示意圖12B示出了根據(jù)本發(fā)明的CVD裝置的簡化示意圖；圖12C示出了用于在多腔室系統(tǒng)中關(guān)于沉積腔室的CVD系統(tǒng)的用戶界面的簡化示意圖12D示出了關(guān)于沉積腔室的氣體面板和供給管道的簡化框圖；以及圖12E示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的另一氣流系統(tǒng)的示意圖。具體實(shí)施例方式如上所述，溝槽絕緣中的空隙和微小縫隙的研究成為日益關(guān)注的問題，尤其是隨著溝槽寬度的變小(例如約90nm或更小)以及溝槽縱橫比升高(例如約6:1或更高)。本發(fā)明包括在這些溝槽中使用水蒸氣形成電介質(zhì)材料以有助于在填充中減小空隙和微小縫隙的系統(tǒng)和方法。水蒸氣提高硅氧化材料的流動(dòng)性和密度，有助于愈合微小縫隙并填充在沉積期間形成的空隙。水蒸氣也增加在溝槽中形成的二氧化硅的材料的密度。高密度的材料可以比密度較小的材料提供更多優(yōu)勢，包括使得材料具有較低的濕刻率。沉積在溝槽中的較小密度的材料，例如，通過傳統(tǒng)的，不含水分的化學(xué)氣相沉積通常具有約5:l或更多的濕刻率。材料的高濕刻率可以導(dǎo)致在隨后平面化和/或氧化物蝕刻工藝中的過蝕刻。這種過蝕刻可以導(dǎo)致在溝槽絕緣頂部的球形物或間隙的形成。己經(jīng)發(fā)現(xiàn)水蒸氣的物理(例如，狀態(tài))特性對于形成的電介質(zhì)材料的質(zhì)量有重要影響。當(dāng)提供給工藝腔室的水蒸氣包含類液相成份和氣溶膠時(shí)，可以在后沉積檢驗(yàn)中在襯底表面觀察到大量顆粒添加物(particleadder)。相反，當(dāng)提供給腔室的水蒸氣基本全部都處于氣相，具有少量或沒有氣溶膠粒子(aerosolparticle)時(shí)，顆粒添加物的數(shù)量大大減少，有時(shí)到十倍或更多。本發(fā)明的實(shí)施方式充分認(rèn)識到該發(fā)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)用于將水蒸氣提供給其中具有數(shù)量減少的液體氣相霧滴(liquidaerosolphasedroplet)并且基本為氣相的工藝腔室的方法和設(shè)備。這些實(shí)施方式包括將含有氧氣和氫氣的氣體與水蒸氣生成催化劑混合以產(chǎn)生水蒸氣。前體在本催化劑中催化反應(yīng)以形成水蒸氣。因?yàn)榇呋磻?yīng)形成分子等級的水蒸氣，所以水蒸氣形成為純氣相而非液相或氣溶膠相。可以將具有少量甚至沒有液體氣相霧滴的基本純氣相的催化產(chǎn)生的水蒸氣提供給電介質(zhì)沉積工藝腔室。相反，來自起泡器和噴霧器的水蒸氣與液態(tài)水一起，其轉(zhuǎn)化為氣體和氣溶膠粒子的混合物。在起泡器中，諸如氮或氦的載運(yùn)氣體通過液態(tài)水樣本起泡以將水蒸氣從樣本運(yùn)送到工藝腔室。由于該方法從液態(tài)水開始，大量液態(tài)氣溶膠滴由載運(yùn)氣體掃起并傳送到工藝腔室。噴霧器能夠產(chǎn)生更多的液態(tài)氣溶膠水滴，因?yàn)樗鼈冇糜谕ㄟ^將液態(tài)水煙霧化到氣溶膠霧氣，其將載運(yùn)氣體傳送到工藝腔室。對于這些水蒸氣產(chǎn)生方法，產(chǎn)生的液態(tài)氣溶膠水蒸氣的數(shù)量大大高于催化水蒸氣產(chǎn)生的數(shù)量。用于產(chǎn)生水蒸氣的另一方法包括工藝腔室里面的氫和氧氣的混和物的燃燒(combustion)，有時(shí)稱作原位產(chǎn)生流(ISSG)。產(chǎn)生的水蒸氣是氣態(tài)的，但也具有很高溫度，需要快速冷卻。冷卻工藝可以將工藝腔室中的氣態(tài)水分子的密度提高到液態(tài)氣溶膠滴。而且，燃燒反應(yīng)大量發(fā)熱，工藝腔室中的大量的氫氣和氧氣的反應(yīng)必須保持足夠低以保持腔室的溫度不會(huì)增加很快。這對于限制可通過該方法產(chǎn)生水蒸氣的量的中度或低溫(例如約500°C或更少)電介質(zhì)沉積尤其是個(gè)問題。本發(fā)明的實(shí)施方式包括在高縱橫比工藝(HARPS)中使用產(chǎn)生的水蒸氣和其它前體以形成電介質(zhì)材料。該工藝包括在工藝不同階段以不同速率沉積電介質(zhì)材料。例如，低沉積速率用于在溝槽中形成更均勻的電介質(zhì)層，同時(shí)高沉積速率用于在溝槽上方形成塊狀電介質(zhì)層。在其它實(shí)例中，多速率(例如3個(gè)或更多速率)用在電介質(zhì)層形成的不同階段。以多個(gè)電介質(zhì)沉積速率執(zhí)行沉積減小了溝槽中空隙和微小縫隙的數(shù)量并且沒有顯著減小沉積工藝的效率。將HARP的優(yōu)勢與催化產(chǎn)生的水蒸氣結(jié)合使得在溝槽和塊狀電介質(zhì)層中有效形成低缺陷、低顆粒添加物、高密度的電介質(zhì)材料。示例性氧化物沉積工藝圖3A示出了可包含在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的在襯底上形成電介質(zhì)層的工藝中的步驟的流程圖。這些實(shí)施方式包括使用HARP技術(shù)用于改變電介質(zhì)材料在電介質(zhì)層形成期間的沉積速率。在步驟302中，該工藝包括在離氣體分布歧管(例如噴嘴)有第一距離的工藝腔室中提供襯底。氣體分布歧管可以包括用于前體材料的獨(dú)立的進(jìn)口，或前體混物物通過其用于進(jìn)入工藝腔室的單個(gè)入口。在襯底放置在工藝腔室之后，前體材料可以供給到腔室。這包括將氧化氣體前體306(02,03，NO,N02，幾者的混合物等)、含硅前體308(例如硅烷、二甲(基)甲硅烷、三甲基硅垸、四甲基硅垸、二乙基硅烷、四甲基原硅酸酯(TMOS)、四乙基原硅酸酯(TEOS)、八甲基四硅氧垸(OMTS),八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)、四甲基環(huán)四硅氧烷(TOMCATS)、幾者混合物等)以及催化產(chǎn)生的水蒸氣310供給到腔室。水蒸氣和其它前體可以通過歧管進(jìn)入到腔室。該工藝還可以包括將一個(gè)或多個(gè)附加的前體(例如H202等)的引入，--個(gè)或多個(gè)附加的前體可以預(yù)先與一個(gè)或多個(gè)前體混合，或分別供給到工藝腔室。還原前體諸如氫氣(H2)或氨氣(NH3)也可以引入到工藝腔室。當(dāng)水蒸氣和其它前體通過歧管供給到工藝腔室時(shí)，他們每一個(gè)可以分別流到工藝腔室，或在供給到工藝腔室之前，他們中的兩個(gè)或多個(gè)可以預(yù)先在歧管中混合。例如，水蒸氣和氧化氣體前體可以預(yù)先混合，一起供給到工藝腔室。作為另一個(gè)實(shí)例，水蒸氣和其它含羥基的前體可以作為混合物供給到腔室。作為另一實(shí)例，還原氣體和含硅前體可以一起作為混合物提供。也在更多實(shí)例中，所有的前體可以在供給之前預(yù)先混合作為一個(gè)混合物供給到腔室。另外，一個(gè)或多個(gè)前體可以在供給到腔室之前與載運(yùn)氣體(例如諸如惰性氣體(He,Ne,Ar,Kr，Xe)、氮?dú)獾鹊亩栊詺怏w)混合。前體可以通過歧管以最初的流速流入工藝腔室。例如，含硅前體可以最初以約20到約100sccm流過歧管，同時(shí)氧化前體以約60到約1000sccm流動(dòng)，以及水蒸氣以約60到約200sccm流動(dòng)。如果水蒸氣和其它前體在供給到腔室之前可以與一個(gè)或多個(gè)載運(yùn)氣體混合，這些流速可以更高。例如含硅前體和載運(yùn)氣體的混合物可以以約1000到約10，000sccm的速率(例如約6000sccm到約8000sccm)流動(dòng)。氧化前體和載運(yùn)氣體可以以約1000sccm到約20,000sccm(例如約10,000sccm到約20,000sccm)流動(dòng)。水蒸氣和載運(yùn)氣體可以以約1000到約20,000sccm(例如約5000sccm到約15,000sccm)流動(dòng)。如果也提供還原氣體，可與載運(yùn)氣體以約1000sccm到約10,000sccm(例如約5000sccm)流動(dòng)。根據(jù)使用的CVD工藝類型，水蒸氣和/或一個(gè)或多個(gè)其它前體可以首先有助于形成等離子體，其產(chǎn)品用于在襯底上形成電介質(zhì)層。本發(fā)明的實(shí)施方式可以與諸如等離子體增強(qiáng)型CVD(PECVD)和高密度等離子體CVD(HDPCVD)的等離子體CVD技術(shù)一起使用。實(shí)施方式包括在工藝腔室中(例如，在電容耦合的噴嘴和襯底基座/襯底之間)的原位等離子產(chǎn)生，和/或使用位于工藝腔室外面的等離子發(fā)生器的遠(yuǎn)程等離子產(chǎn)生。實(shí)施方式還包括諸如大氣壓力CVD(APCVD)、次大氣壓CVD(SACVD)和低氣壓CVD(LPCVD)等的熱CVD技術(shù)。前體的初始流速建立用于含硅前體氧化氣體前體，以及含硅前體水蒸氣的第一流速比率。當(dāng)電介質(zhì)材料的最初沉積包括溝槽填充，含硅前體氧化氣體前體的比率可以相對低以在溝槽中提供較慢的電介質(zhì)材料沉積。隨著沉積的進(jìn)行，含硅前體氧化氣體前體的比率可以在步驟321中調(diào)整。例如，一旦己經(jīng)填充一部分溝槽，含硅前體氧化氣體前體的比率可以增加以提高電介質(zhì)材料的沉積速率。該調(diào)整可以在當(dāng)高沉積速率在溝槽中引起空隙或微小縫隙的風(fēng)險(xiǎn)減小時(shí)的沉積階段進(jìn)行。在初始沉積階段，含硅前體與水蒸氣的流速比率也可以相對低。當(dāng)含硅前體氧化氣體前體的流速提高時(shí)，含硅前體水蒸氣的比率也可以提高。可選地，在諸如含硅和水蒸氣一起流到工藝腔室的實(shí)施方式中，當(dāng)含硅前體氧化氣體的比率改變時(shí)，含硅前體水蒸氣的比率可以基本保持恒定。圖4A示出了根據(jù)特征為階梯狀沉積速率分布的本發(fā)明的沉積工藝的實(shí)施方式中含硅氣體組分相對于工藝最大值的濃度隨時(shí)間變化的簡化曲線圖。根據(jù)本發(fā)明的可選的實(shí)施方式能夠呈現(xiàn)廣泛變化的、非線性的組成分布。圖4B示出了根據(jù)特征為非線性分布的本發(fā)明另一可選沉積工藝的實(shí)施方式中含硅氣體組成相對于工藝最大值的濃度隨時(shí)間變化的簡化曲線圖。在電介質(zhì)沉積期間流入的前體的組成的改變可以通過多種方式來完成。該方法的實(shí)施方式具有含硅前體相對于總的前體的混合流的逐漸增加的相對百分比。該增加可以通過提高含硅前體的流速，減少氧化氣體前體的流速，減少水蒸氣的流速或處理氣體混合物的組成的流速中改變的任何組合來實(shí)現(xiàn)，該改變將導(dǎo)致含硅前體的總百分比組成的改變。況且，前體的組分的相對比率的改變可以通過除了改變組分流速以外的其它方式來實(shí)現(xiàn)。例如，當(dāng)臭氧用作氧化氣體前體時(shí)，其可通過在臭氧發(fā)生器流入氧氣頻繁地形成，產(chǎn)生含有氧氣和一些百分比的臭氧的氣流。含硅前體的濃度相對于臭氧(也就是氧化氣體前體)的變化也可以在不改變流到工藝腔室中的臭氧的流速的情況下，通過改變臭氧的產(chǎn)生條件以增加其濃度來實(shí)現(xiàn)。電介質(zhì)層的沉積速率也可以通過將襯底和歧管之間的距離調(diào)整到第二距離314來改變。工藝腔室可以包括可調(diào)整的升降桿，其可以在沉積期間改變襯底和歧管之間的距離。隨著襯底更移近歧管，其進(jìn)入一個(gè)前體材料濃度極高的區(qū)域，并且以更快速率形成電介質(zhì)層。因此，當(dāng)電介質(zhì)材料在不引起空隙或微小縫隙的情況下，能夠以高沉積速率沉積在襯底上時(shí)，襯底可以從最初的第一距離移到更接近于工藝腔室歧管的第二距離。在電介質(zhì)層的沉積完成時(shí)，可以停止前體流到腔室316中。在襯底從工藝腔室移除之前，其它工藝步驟(例如，退火、化學(xué)機(jī)械拋光等)可以在電介質(zhì)沉積之后進(jìn)行?，F(xiàn)在參見圖3B，示出了根據(jù)本發(fā)明的附加的實(shí)施方式用于在襯底上形成電介質(zhì)層的流程圖。工藝包括在步驟301中，在工藝腔室中提供襯底。隨后在步驟303將襯底加熱到形成電介質(zhì)層的溫度(例如，約400°C或更多，約400°C到約750。C，約400。C到約600。C等)。加熱襯底便于前體材料的化學(xué)氣相沉積到固體，但可流動(dòng)的具有約2.5或更少的濕刻率(WERR)的電介質(zhì)層。當(dāng)襯底不被加熱或被加熱到較低的溫度(例如，約200。C或更小)時(shí)，沉積的電介質(zhì)通常具有旋壓液體常數(shù)并且必須經(jīng)歷隨后加熱和/或退火，其可以增加整個(gè)沉積時(shí)間。在步驟305、306和307中，可以通過氧化氣體前體、含硅前體以及水蒸氣前體流動(dòng)到工藝腔室，來提供前體。水蒸氣和其它前體可以混合在一起，并且通過單個(gè)通道以恒定流速流到工藝腔室，直到在沉積311結(jié)束時(shí)停止該流動(dòng)?？蛇x地，含硅前體可以通過獨(dú)立于氧化氣體前體和/或水蒸氣的通道流動(dòng)，并且前體的流速可以在沉積期間單獨(dú)改變。前體的供給時(shí)間也可以改變，因此，例如，氧化氣體前體和/或水蒸氣可以在含硅前體之前引入，或可選的，所有三種前體同時(shí)引入。在步驟313中，可以退火在襯底上形成的電介質(zhì)層。該退火可以在工藝腔室中執(zhí)行，或襯底可以轉(zhuǎn)送到獨(dú)立的退火腔室?，F(xiàn)在描述可用于本發(fā)明實(shí)施方式的示例性的退火工藝。示例性后沉積退火工藝實(shí)例隨著電介質(zhì)材料的形成，可以隨意執(zhí)行后沉積退火?？梢栽谥T如N2，N20,NO或NH3的氣體中退火電介質(zhì)材料。在一個(gè)實(shí)施方式中，退火工藝包括加熱襯底以及將N20流入熔爐的腔室。N20在高溫下與二氧化硅材料接觸并且加強(qiáng)所有的保留的微小的縫隙。退火后的層基本上是無縫隙的并且適用于進(jìn)一步處理，諸如CMP。退火可以發(fā)生在原位或非原位。例如，退火可以在沉積之后立即發(fā)生在CVD腔室中?？蛇x地，退火可以發(fā)生在多腔室系統(tǒng)的其它腔室或在不同的腔室系統(tǒng)中(例如熔爐)。在一些實(shí)施方式中，退火包括快速熱處理(RTP)，在美國專利No.5,660，472,中有詳細(xì)描述，在此引入其全部內(nèi)容作為參考。對于爐內(nèi)退火，退火溫度可以從約750。C變到約1000°C，對于RTP退火溫度可以到1200°C。退火持續(xù)時(shí)間依賴于溫度，并且對于爐內(nèi)退火，時(shí)間可以從約10分鐘到約2小時(shí)，對于RTP可以從僅僅5秒鐘到約3分鐘。因此，在大多數(shù)情況下，可以在不超過Si02回流溫度的情況下通過重新構(gòu)建Si02網(wǎng)絡(luò)來退火該層。在其它實(shí)施方式中，退火工藝可以包括多歩驟退火，類似于由NitinK.Ingle等人在2004年8月4日提交的題為"MULTI-STEPANNEALOFTHINFILMSFORFILMDENSIFICATIONANDIMPROVEDGAP-FILL(用于薄膜稠化并改進(jìn)空隙填充的薄膜的多步退火)"的共同轉(zhuǎn)讓的(co-assigned)美國臨時(shí)專利申請序列號60/598,939，中所描述的，在此引入其全部內(nèi)容作為參考。實(shí)例在這些實(shí)例中，二氧化硅(Si02)電介質(zhì)材料使用TEOS作為含硅前體、臭氧作為氧化氣體前體以及水蒸氣作為含羥基前體沉積在襯底溝槽中。該沉積在設(shè)計(jì)用于熱CVD的工藝腔室中執(zhí)行。根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施方式執(zhí)行二氧化硅空隙填充，并且同時(shí)提供與使用傳統(tǒng)的空隙填充技術(shù)的可比較的實(shí)例。圖5A-B示出了使用二氧化硅電介質(zhì)材料填充的溝槽的電子顯微圖。溝槽具有約0.15Mm的寬度以及約6:l的縱橫比(高/寬)。圖5A示出了使用傳統(tǒng)空隙填充技術(shù)用二氧化硅填充溝槽的電子顯微圖。傳統(tǒng)技術(shù)包括在540°C使用TEOS作為含硅前體以每分鐘約5000毫克(mgm)流動(dòng)的熱CVD沉積。在沉積期間從不引入含羥基前體。在沉積之后在氮?dú)猸h(huán)境下在1050°C執(zhí)行30分鐘的退火。在圖5A中填充的溝槽中間的污點(diǎn)以及圍繞在溝槽邊緣的模糊線路(blurredlines)示出了空隙和微小縫隙的大量的形成。比較而言，圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明方法的實(shí)施方式使用二氧化硅電介質(zhì)填充的電子顯微圖。在沉積期間，使用TEOS引入2500mgm的H20。其它的沉積條件基本與圖5A所示的傳統(tǒng)的沉積相同。圖5B中的顯微圖沒有在圖5A中的空隙填充的溝槽中所看到的污點(diǎn)和模糊的溝槽的邊緣。現(xiàn)在參見圖6A-B，示出了使用二氧化硅電介質(zhì)材料填充的溝槽的另一對電子顯微圖。與圖6A-B相似，溝槽具有約0.15]nm和約6:1縱橫比(高/寬)的溝槽。圖6A示出了使用傳統(tǒng)空隙填充技術(shù)使用二氧化硅電介質(zhì)填充溝槽的電子顯微圖。傳統(tǒng)技術(shù)包括在540°C使用TEOS作為含硅前體以每分鐘5000毫克(mgm)流動(dòng)的熱CVD沉積。在圖6A中填充的溝槽中央的延長的斑點(diǎn)表示空隙的大量形成。作為比較，圖6B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的使用二氧化硅電介質(zhì)填充的溝槽的電子顯微圖。在沉積期間，利用TEOS引入每分鐘10克的H20。其它沉積條件基本上與上面所述的圖6A中的傳統(tǒng)沉積相同。圖6B中的顯微圖未看到任何顯著的在圖6A中所見到延長的斑點(diǎn)。圖7示出了在薄膜沉積期間作為水蒸氣流速(克/分鐘)的函數(shù)的濕刻速率比率和二氧化硅薄膜百分比收縮的曲線圖。該曲線圖表示出了對于850。C和1050。C的沉積，WERR隨著水蒸氣流速的增加而較少。同時(shí)，對于850。C沉積，該曲線圖表示出了隨著水蒸氣流速的減少在隨后的后沉積退火有更小的百分比收縮。當(dāng)從無濕度沉積(即，0gm/minH20)到含有一些水蒸氣的沉積(即5gm/minH20)時(shí)，收縮百分比下降尤其明顯。如上所述，水蒸氣的物理(例如，狀態(tài))特性對于電介質(zhì)材料的形成質(zhì)量具有很大的影響。當(dāng)供給到工藝腔室中的水蒸氣具有不斷增加的液態(tài)成份(例如增加的液態(tài)氣溶膠密度)，在沉積襯底表面能夠觀測到增加的顆粒添加物的數(shù)量。這種關(guān)系通過在恒定工藝腔室壓強(qiáng)(600torr)，溫度(540。C)，硅前體流速(2700mgmTEOS)以及氧化物前體流速(13.5slm03)，而且供給更稀釋(即，低濃度的)的水蒸氣下進(jìn)行氧化物沉積來示例性說明。圖8A-D示出了隨著氧化物的沉積，使用由0L，3L,IOL,和15L的N2稀釋的5L水蒸氣在晶圓表面上沉積的顆粒添加物的數(shù)量。表l歸納了顆粒添加物的結(jié)果表l:用于N2稀釋等級的顆粒添加物數(shù)量<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>數(shù)據(jù)清楚地示出了隨著提供給工藝腔室的水蒸氣的N2稀釋度的增加，沉積在晶圓表面的沉積的顆粒添加物減少。表1的右側(cè)列示出了在工藝腔室中顆粒添加物數(shù)量與水蒸氣露點(diǎn)之間的關(guān)系。恒定容積氣體混合物的露點(diǎn)是容積必須以恒定氣壓冷卻到用于氣態(tài)水蒸氣開始冷凝為液態(tài)(即，結(jié)露)的溫度。如表1所示，在工藝腔室中水蒸氣的露點(diǎn)越低，所形成的顆粒添加物數(shù)量越少。腔室中水蒸氣的露點(diǎn)的降低與顆粒添加物的減少之間的關(guān)系表明腔室中，水蒸氣的液態(tài)水成份在顆粒添加物形成中起到很大作用。同時(shí)不希望被特定的理論所束縛，應(yīng)該認(rèn)為，水的液態(tài)氣溶膠液滴提供了用于硅物質(zhì)反應(yīng)的核，該核最終發(fā)展為顆粒添加物。因此，在工藝腔室中出現(xiàn)越多的氣溶膠粒子，將有越多的微粒沉積在晶圓襯底上。另一組實(shí)驗(yàn)證實(shí)產(chǎn)生水蒸氣的方法對沉積在晶圓表明的顆粒添加物的數(shù)量具有很大影響。圖9A和圖9B示出了使用不同的水蒸氣產(chǎn)生方法沉積在襯底的表面的顆粒添加物的數(shù)量。沉積都是在恒定工藝腔室壓強(qiáng)(600torr)，溫度(540。C)，硅前體流速(2700mgmTEOS)、氧化物前體流速(13.5slm03)以及供給的水蒸氣容積(5L)的條件下的硅氧化物沉積。沉積之間的不同是，圖9A描述的晶圓表面使用傳統(tǒng)的液體噴霧器(直接液體噴射)方法通過蒸發(fā)液態(tài)水源并將水蒸氣與載運(yùn)氣體混合以產(chǎn)生水蒸氣，而圖9B中的晶圓表面使用催化水蒸氣產(chǎn)生方法。圖9A示出了在二氧化硅電介質(zhì)沉積期間，當(dāng)使用直接液體噴射方法蒸發(fā)液態(tài)水源并產(chǎn)生水蒸氣時(shí)，有510個(gè)顆粒添加物沉積在晶圓襯底上。相反，圖9B示出了當(dāng)工藝使用催化水蒸氣產(chǎn)生方法產(chǎn)生并將水蒸氣提供給工藝腔室時(shí)，幾乎減少一個(gè)數(shù)量級的顆粒添加物沉積在表面(53個(gè)增加物)。顆粒添加物的數(shù)量的差別清楚地表明，產(chǎn)生水蒸氣的方法的選擇對于在晶圓上沉積顆粒添加物的數(shù)量具有很大影響。因此，水蒸氣產(chǎn)生方法對于二氧化硅沉積系統(tǒng)的商業(yè)生存能力和結(jié)合水蒸氣作為沉積前體的方法具有很大影響。示例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)圖10示出了根據(jù)本發(fā)明工藝的實(shí)施方式形成的氧化物填充的溝槽結(jié)構(gòu)的簡化橫截面圖。具體地，在沉積工藝期間，含硅前體氧化氣體前體的隨時(shí)間變化的流速比率導(dǎo)致氧化物薄膜800的形成，該氧化物薄膜800包括高度共形部分800a，其靠近圍繞硅側(cè)壁周圍，但其也包括非共形體部分800b，其在合理的時(shí)間周期填充整個(gè)溝槽802的容積，并產(chǎn)生覆蓋塊層804。圖10的氧化物填充溝槽802不包括與先前描述的使用傳統(tǒng)的氧化物CVD工藝相關(guān)的空隙和微小縫隙。與圖IO中所示的類似的溝槽可以用于與圖11中所示的類似的淺溝槽絕緣結(jié)構(gòu)，圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的集成電路200的簡化的橫截面圖。如圖11所示，集成電路200包括NMOS晶體管203和PMOS晶體管206，其通過氧化物填充溝槽絕緣結(jié)構(gòu)220彼此隔開并且電絕緣?？蛇x地，場氧化物絕緣可用于絕緣器件，或可用于絕緣技術(shù)的組合。每一個(gè)晶體管203和206都包括源區(qū)212、柵區(qū)215和漏區(qū)218。金屬前介質(zhì)(PMD)層221將晶體管203與金屬層240分離，在金屬層240和晶體管之間通過觸點(diǎn)224連接。金屬前介質(zhì)層221可以包括單層或多個(gè)層。金屬層240是包含在集成電路200中的四個(gè)金屬層240、242、244和246中的一個(gè)。每一個(gè)金屬層通過中間電介質(zhì)層227、228和229與相鄰的金屬層分開。相鄰金屬層通過通孔226在選擇的開口處連接。平面化的鈍化層230沉積在金屬層246的上方。根據(jù)本發(fā)明的二氧化硅層用于形成在集成電路200中示出的一個(gè)或多個(gè)電介質(zhì)層。例如，根據(jù)本發(fā)明沉積的二氧化硅層可以用于產(chǎn)生溝槽絕緣結(jié)構(gòu)220。根據(jù)本發(fā)明沉積的二氧化硅層可用于產(chǎn)生PMD層221，或覆蓋互聯(lián)結(jié)構(gòu)的更高層金屬間電介質(zhì)層227-229。根據(jù)本發(fā)明的二氧化硅可用于金屬鑲嵌層(damascenelayer)，其包括在一些集成電路中。在鑲嵌層中，覆蓋層沉積在襯底上，有選擇地蝕刻到襯底，并且隨后使用金屬填充，并且回刻或拋光以形成金屬觸點(diǎn)224。在金屬層沉積之后，執(zhí)行第二覆蓋層沉積并有選擇地蝕刻。隨后使用金屬填充蝕刻區(qū)域并且回刻或拋光以形成通孔226。應(yīng)該理解簡化的集成電路200僅用于示意性的目的。普通的技術(shù)人員能夠?qū)⒈痉椒ㄓ糜谄渌呻娐返闹圃熘?，諸如微處理器、特定應(yīng)用的集成電路(ASIC)、存儲器件等。示例性沉積系統(tǒng)圖12A示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于沉積電介質(zhì)層的系統(tǒng)500的簡化示意圖。系統(tǒng)500包括催化水蒸氣產(chǎn)生單元502，其在電介質(zhì)層沉積期間將氣態(tài)水蒸氣供給到工藝腔室504。WVG單元502包括氣體面板506，其存儲并供給氫氣(H2)和氧氣(02)，其經(jīng)過催化轉(zhuǎn)化為水蒸氣。氣體面板506也可以存儲并傳送載運(yùn)氣體(例如H2、He等)到WVG單元502。在所示的實(shí)施方式中，來自氣體面板506的氣體通過兩個(gè)單獨(dú)的管道提供給WVG單元502。第一管道將氫氣和氧氣的混合氣體供給到單元，第二管道將載運(yùn)氣體(例如N》供給到單元。實(shí)施方式也包括將氧氣和/或氫氣與載運(yùn)氣體在第二管道(例如N2和02氣體混合物)混合。氫氣和氧氣混合物可以通過顆粒過濾器508以去除在氣流中的微顆粒。隨后可以將氣體混合物引入到催化反應(yīng)器510,其包括用于將氫氣和氧氣催化轉(zhuǎn)化為水蒸氣的材料。在圖12A所示的實(shí)施方式中，反應(yīng)器催化劑510包括作為催化劑材料的鉑。將催化反應(yīng)器510加熱到一定溫度(例如，約100。Cto約400°C、約350。C等)，其中由分子組成的氫氣和氧氣催化分裂并重新組合成氣體水蒸氣。從催化反應(yīng)器510催化產(chǎn)生的水蒸氣可以與載運(yùn)氣體(即稀釋氣體)，諸如在獨(dú)立氣體管道供給到WVG單元502的&結(jié)合。在可選的實(shí)施方式中(未示出)，載運(yùn)氣體可以與有分子組成的氫氣和氧氣預(yù)先混合，并且作為單個(gè)混合氣體供給到催化反應(yīng)器510。在另一可選實(shí)施方式中(未示出)，一些載運(yùn)氣體可以將氫氣和氧氣提供給催化反應(yīng)器，同時(shí)額外的(和/或其它載運(yùn)氣體)可以從反應(yīng)器添加到催化產(chǎn)生的水蒸氣。催化水蒸氣和載運(yùn)氣體的溫度和/或相對數(shù)量可以由測量混合氣體中水蒸氣濃度的傳感器512監(jiān)測。傳感器512也可以測量混合物中一個(gè)或多個(gè)其它成份的濃度(例如載運(yùn)氣體的濃度)。由傳感器512測量的水蒸氣的濃度數(shù)據(jù)可用于調(diào)節(jié)水蒸氣和/或載運(yùn)氣體的流動(dòng)以保持水蒸氣以預(yù)定等級從WVG單元502流出。溫度數(shù)據(jù)可用與調(diào)著從單元502流出的水蒸氣的溫度。在圖12A示出的實(shí)施方式中，在催化反應(yīng)器510中形成的水蒸氣與反應(yīng)器中的剩余氣體具有近似相同的溫度(例如，約350。C)。從反應(yīng)器510中發(fā)出的水蒸氣可以隨后在較低的溫度下(約"0。C)與載運(yùn)氣體結(jié)合，其可以將水蒸氣的溫度減小到近似相同的等級。在水蒸氣/載運(yùn)氣體混合物離開用于工藝腔室504的WVG單元502之前，可以使用過濾器514過濾水蒸氣/載運(yùn)氣體混合物以去除顆粒。如果氧氣和/或氫氣包含在與催化產(chǎn)生的水蒸氣混合的載運(yùn)氣體的氣流中，隨后供給到工藝腔室504的水蒸氣混合物可以包括這些前體(例如，水蒸氣、氮?dú)?N2)和氧氣(02)的混合物)。如圖12A所示，由WVG單元502產(chǎn)生的水蒸氣可以直接提供給工藝腔室504。其它的流體管道可以將其它的前體提供給腔室504。例如，硅前體516可以由另一管道518提供給腔室，并且可以在載運(yùn)氣體(例如N2,He)中稀釋。在示出的實(shí)施方式中，硅前體管道518也可以連接到分流管道520，其也可以連接到真空泵522，用于排空工藝腔室504和一個(gè)或多個(gè)氣體管道(例如，硅前體管道518)。氧氣前體524(02、03、N20等)的提供也可以通過氧氣供給管道526提供給工藝腔室504。另外，其它氣體的提供，諸如用于HDP電介質(zhì)沉積的氬氣等以及用于氟摻雜的氟前體(例如NF3、碳氟化合物等)以及腔室清潔工藝也可以連接到工藝腔室。催化產(chǎn)生的水蒸氣和其它前體也提供給工藝腔室504，其中電介質(zhì)薄膜沉積在襯底上。本發(fā)明的實(shí)施方式包括各種電介質(zhì)層沉積工藝和系統(tǒng)，包括熱的，和/或等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)。等離子體沉積可以包括裝備用于高密度等離子體CVD、等離子體增強(qiáng)的CVD、和/或與CVD—起使用的遠(yuǎn)程產(chǎn)生的等離子體以形成電介質(zhì)層的工藝和工藝腔室。圖12B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的具有關(guān)于工藝腔室和可用于化學(xué)氣相沉積("CVD")的其它系統(tǒng)元件的附加細(xì)節(jié)的系統(tǒng)10的簡化圖。該系統(tǒng)IO可以設(shè)置為執(zhí)行熱的、等離子體和次氣壓CVD("SACVD")工藝，以及其它工藝，諸如回流、注入(drive-in)、清潔、蝕刻以及吸氣工藝。多步驟工藝可以在單個(gè)襯底或晶圓上執(zhí)行而不用從腔室中移除襯底。系統(tǒng)的主要元件包括從氣體傳送系統(tǒng)89接收工藝和其它氣體的真空腔室15、真空系統(tǒng)88、遠(yuǎn)程微波等離子體系統(tǒng)55以及控制系統(tǒng)53。為了理解本發(fā)明，將在下面描述這些以及其它元件。CVD裝置10包括外殼組件102，其含有具有氣體反應(yīng)區(qū)域16的真空腔室105。氣體分布板20設(shè)置在上述氣體反應(yīng)區(qū)域16上方，用于通過氣體分布板中的穿孔將反應(yīng)氣體以及其它氣體，諸如清除氣體分散到晶圓(未示出)，該晶圓放置在可垂直移動(dòng)的加熱器25上(也稱作晶圓支撐底座)。加熱器25可以在裝載或卸載晶圓的較低位置，與例如由虛線13表示的緊鄰氣體分布板20的工藝位置之間可控地移動(dòng)，或可移動(dòng)到用于諸如蝕刻或清潔工藝的其它目的的其它位置。中心板(未示出)包括用于提供與晶圓位置有關(guān)的信息的傳感器。加熱器25包括封入陶瓷制品中的電阻性加熱元件(未示出)。該陶瓷制品防止加熱元件潛在地腐蝕腔室環(huán)境并允許加熱器保持高達(dá)約S00。C的溫度。在示例性的實(shí)施方式中，暴露在真空腔室15中的加熱器25的所有表面由陶瓷材料制成，諸如氧化鋁(Al203或氧化鋁)或氮化鋁。沉積前體和載運(yùn)氣體可以從氣體傳送系統(tǒng)89通過供給管道43提供，并且進(jìn)入氣體混合箱(也傳作氣體混合氣缸)273中，其中它們優(yōu)選混合在一起并且傳送到氣體分布板20。例如，含硅前體，諸如硅烷、二甲(基)甲硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、二乙基硅垸、四甲基原硅酸酯(TMOS)、四乙基原硅酸酯(TEOS)、八甲基四硅氧烷(OMTS)，八甲基環(huán)四硅氧垸(OMCTS)、四甲基環(huán)四硅氧烷(TOMCATS)、或其混合物可以與氧化氣體諸如氧氣(02)、臭氧(03)、NO、N02或其混合物以及水蒸氣一起供給到供給管道43。氣體傳送系統(tǒng)89可以包括通過供給管道43提供水蒸氣的催化水蒸氣產(chǎn)生單元(未示出)。如上述圖12A所示，WVG單元可以包括用于氫氣和氧氣的入口管道，以及還可以包括用于載運(yùn)氣體(例如，N2，He及其混合物等)的入口。WVG單元的輸出是具有少量或沒有液態(tài)成份(例如氣溶膠粒子)催化產(chǎn)生的水蒸氣，其可以被載運(yùn)氣體稀釋并提供給供給管道43和氣體混合氣缸273。氣體混合箱273優(yōu)選為連接到工藝氣體供給管道43和清潔/蝕刻氣體管道47的雙輸入混合氣缸。閥280用于允許氣體從氣體管道47進(jìn)入或封閉氣體進(jìn)入到氣體混合氣缸273。氣體管道47從具有用于接收輸入氣體的入口57的整體遠(yuǎn)程微波等離子體系統(tǒng)55接收氣體。在沉積工藝期間，供給到板20的氣體朝著晶圓表面(如箭頭21所示)排放，其中，氣體通常以層狀氣流放射狀均勻分布整個(gè)晶圓表面。清除氣體可以從板20和/或入口端或管子(未示出)通過外殼組件102的底壁傳送到真空腔室15。清除氣體從入口端通過加熱器25向上流動(dòng)并且到環(huán)形泵送管道(pumpingchannel)40。隨后，排氣系統(tǒng)將氣體(箭頭22所示)排放到環(huán)形泵送管道40，并通過排放管道60到包括真空泵(未示出)的真空系統(tǒng)88。排放氣體和夾帶的顆粒從環(huán)形泵送管道40中通過排氣管道60以節(jié)流閥系統(tǒng)63可控的速率抽出。在其它實(shí)施方式(未示出)中，含硅前體和含羥基前體可以通過獨(dú)立供給管道提供到氣體分布板，從而防止它們在到達(dá)襯底之前過早地反應(yīng)。雙向供給管道和噴嘴的設(shè)計(jì)的實(shí)例在2001年5月7日提交的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No.6,624,091，題為"METHODSOFFORMINGGAPFILLANDLAYERSFORMEDTHEREBY(形成氣體填充物以及在其中形成層的方法)"中描述，在此引入其全部內(nèi)容作為參考。遠(yuǎn)程微波等離子體系統(tǒng)55能夠產(chǎn)生用于所選應(yīng)用的等離子體，諸如腔室清潔或蝕刻天然氧化物或來自處理晶圓的殘留物。來自通過輸入管道57供給的前體在遠(yuǎn)程等離子系統(tǒng)55中產(chǎn)生的等離子體物質(zhì)經(jīng)由用于分散的管道47通過板20傳送到真空腔室15。用于清潔應(yīng)用的前體氣體可以包括氟、氯以及其它反應(yīng)元素。遠(yuǎn)程微波等離子體系統(tǒng)55也可以適用于通過選擇適用于遠(yuǎn)程微波等離子體系統(tǒng)55的沉積前體氣體沉積增強(qiáng)型等離子體CVD薄膜。系統(tǒng)控制器53控制沉積系統(tǒng)的動(dòng)作和操作參數(shù)。處理器50執(zhí)行系統(tǒng)控制軟件，諸如存儲在存儲器70中的計(jì)算機(jī)程序，存儲器70連接到處理器50。優(yōu)選地，存儲器70可以是硬盤驅(qū)動(dòng)，當(dāng)然存儲器70也可以是其它類型的存儲器，諸如只讀存儲器或閃存。除了硬盤驅(qū)動(dòng)(例如，存儲器70)以外，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，CVD裝置IO包括軟盤驅(qū)動(dòng)和插件板(未示出)。處理器50根據(jù)系統(tǒng)控制軟件運(yùn)行，該系統(tǒng)控制軟件包括幾套表示時(shí)序、氣體混合、腔室溫度、微波功率等級、基座位置以及特定工藝的其它參數(shù)的指令。其它計(jì)算機(jī)程序，諸如存儲在包括例如軟盤或其它插入到磁盤驅(qū)動(dòng)或其它適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)的其它存儲器中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，也可以用于運(yùn)行處理器50以將CVD系統(tǒng)10配置為不同的裝置。處理器50具有插件板(未示出)，其包括單板計(jì)算機(jī)、模擬和數(shù)字輸入/輸出板、接口板以及步進(jìn)電機(jī)控制板。CVD系統(tǒng)10的不同部分符合VersaModularEuropean(VME)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義板、插件盒以及連接器尺寸和類型。VME標(biāo)準(zhǔn)還定義了具有16位數(shù)據(jù)總線和24位地址總線的總線結(jié)構(gòu)。圖12C是與CVD裝置腔室30相關(guān)的用戶接口的簡化圖。CVD裝置10包括多腔室系統(tǒng)的一個(gè)腔室。晶圓可以從一個(gè)腔室傳送到用于附加處理的另一個(gè)腔室。在一些情況下，晶圓在真空或選擇的氣體的條件下傳送。用戶和微處理器之間的接口通過CRT監(jiān)視器73a和光筆73b。主機(jī)單元75為CVD裝置10提供電的、管件以及其它支撐功能。與示例性的實(shí)施方式的CVD裝置兼容的示例性的主機(jī)單元，諸如PRECISION5000、CENTURA5200頂，以及PRODUCERSETM可以從SantaClara,California的應(yīng)用材料公司購得。在優(yōu)選的實(shí)施方式中使用兩個(gè)監(jiān)視器73a，用于操作員的一個(gè)監(jiān)視器安裝在清潔室的墻壁71上，用于服務(wù)技術(shù)人員的另一個(gè)安裝在墻72的后面。兩個(gè)監(jiān)視器73a同時(shí)顯示相同的信息，但僅有一個(gè)光筆73b可用。光筆73b利用在筆尖中的光感應(yīng)器監(jiān)測由CRT顯示器發(fā)出的光。為了選擇特定屏幕或功能，操作員觸摸顯示屏的指定區(qū)域并推動(dòng)筆73b上的按鈕。觸摸區(qū)域改變其顯亮的顏色，或顯示新菜單或屏幕，確保光筆和顯示屏之間的通信。當(dāng)然，可以使用其它裝置，諸如鍵盤、鼠標(biāo)或其它指示或通信裝置替代或除了光筆73b以外允許用戶與微處理器通信。圖12D示出在另一位置(例如清潔室)將前體供給到CVD裝置10的氣體供給面板80的實(shí)施方式的總視圖。如上面所述，CVD系統(tǒng)10包括具有加熱器25的腔室15、具有來自入口管43和管道47的氣體混合箱273，以及具有輸入管道57的遠(yuǎn)程微波等離子體系統(tǒng)55。如上面所提到的，氣體混合箱273用于通過入口管43將沉積氣體和清潔氣體以及其它氣體混合并注入工藝腔室15。遠(yuǎn)程微波等離子系統(tǒng)55整體上位于并安裝在腔室15的下面，具有沿腔室15到位于腔室15上方的閘門閥280和氣體混合箱273的管道47。微波發(fā)生器110、臭氧發(fā)生器115以及催化水蒸氣發(fā)生單元117可以遠(yuǎn)離清潔室的工藝腔室。來自氣體供給板80的供給管道83和85將前體(例如，反應(yīng)氣體)提供給氣體供給管道43。氣體供給板80包括來自氣體和液體源90的管道，其為選擇的應(yīng)用提供前體。氣體供給板80具有混合系統(tǒng)93，其在氣體流入氣體混合箱273之前混合選擇的氣體。在一些實(shí)施方式中，氣體混合系統(tǒng)93包括液體噴射系統(tǒng)，用于蒸發(fā)反應(yīng)液體，該反應(yīng)液體包括含硅前體，諸如，四甲基原硅酸酯(TMOS)、四乙基原硅酸酯(TEOS)、八甲基四硅氧垸(OMTS)，八甲基環(huán)四硅氧垸(OMCTS)、四甲基環(huán)四硅氧垸(TOMCATS)催化產(chǎn)生的水蒸氣可以稀釋載運(yùn)氣體和過氧化氫以及摻雜物，諸如硼酸三乙酯("TEB"),磷酸三乙酯("TEPO")以及乙硼烷(B2H6)。來自液體的水蒸氣通常由載運(yùn)氣體，諸如氦組成。用于工藝氣體的供給管道可以包括(i)關(guān)閉閥95，其用于自動(dòng)或人工關(guān)閉流入管道85或管道57的工藝氣體，以及(ii)液體流量表(LFM)100或其它類型的控制器，其測量通過供給管道的氣流或液體流。作為示例，在沉積工藝中，包括作為硅源的TEOS的混合物可以用于氣體混合系統(tǒng)93用于形成二氧化硅薄膜的沉積工藝。TEPO是液體源，其可以有傳統(tǒng)蒸發(fā)器類型或起泡器類型的熱箱蒸發(fā)。然而，優(yōu)選使用液體噴射系統(tǒng)，因?yàn)槠鋵σ氲綒怏w混合系統(tǒng)中的反應(yīng)液體的容積提供更大的控制。液體通常在運(yùn)送到加熱的氣體傳送管道85到氣體混合氣缸和腔室之前，作為細(xì)小噴霧或薄霧注入到載運(yùn)氣體流中。一個(gè)或多個(gè)源，諸如氧氣(02)、臭氧(03)、NO或N02通過另一個(gè)氣體傳送管道83流到腔室中，與靠近和腔室中的加熱的氣體傳送管道85的反應(yīng)氣體結(jié)合。當(dāng)然，應(yīng)該理解也可以使用其它源的摻雜物、硅以及氧氣。圖12E示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于沉積氧化物層的CVD沉積裝置的簡化示意圖。同時(shí)裝置可用于沉積二氧化硅薄膜，也可以有益于應(yīng)用到單或多層摻雜的硅玻璃薄膜，諸如硼磷硅酸鹽玻璃("BPSG"),磷硅玻璃("PSG")，硼硅酸鹽玻璃("BSG"),砷硅玻璃("AsSG")或類似薄膜。CVD沉積裝置400包括氧化氣體源416和催化水蒸氣產(chǎn)生單元，該催化水蒸氣產(chǎn)生單元用于提供催化產(chǎn)生的水蒸氣417在流動(dòng)中通過氣體混合箱273與真空腔室15流通。氧化氣體源416可以包括氧氣(02)、臭氧(03)、NO、N02以及這些氣體的混合物，其它氧化氣體。催化水蒸氣產(chǎn)生單元可以連接到氫氣和氧氣源，氫氣和氧氣催化轉(zhuǎn)化為水蒸氣，同時(shí)載運(yùn)氣體(例如N2、He，及其混合物等)稀釋、冷卻和/或?qū)2、02和催化產(chǎn)生的水蒸氣傳送到和出單元417。載運(yùn)氣體源410、含硅氣體源411、第一摻雜氣體(例如TEPO)源412、以及第二摻雜氣體(例如TEB)源413通過選擇閥414、氣體混合系統(tǒng)93和氣體混合箱273與真空腔室15流通。選擇閥414有選擇地操作以通過分流管道402分流含硅和含雜質(zhì)氣體諸如TEOS蒸汽到腔室排空系統(tǒng)88的前級真空管線40S，從而完全包圍真空腔室15。如上面所述，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法也可以在基于等離子體化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)上執(zhí)行。例如，本發(fā)明可用于2002年8月27日提交的共同受讓的美國專利No.6,734,155，題為"PLASMAPROCESSESFORDEPOSITINGLOWDIELECTRICCONSTANTFILMS(用于沉積低介電常數(shù)薄膜的等離子體工藝)"的等離子體系統(tǒng)，以及在2001年5月11日提交的共同受讓的美國專利No.6,740,601，題為"HDP-CVDDEPOSITIONPROCESSESFORFILLINGHIGHASPECTRATIOGAPS(用于過濾高縱橫比孔隙的HDP-CVD沉積工藝)"的HDP-CVD系統(tǒng)，在此引入兩個(gè)專利的全部內(nèi)容作為參考。上面己經(jīng)完整描述了本發(fā)明的特定實(shí)施方式，可以進(jìn)行各種修改、改變以及變更。根據(jù)本發(fā)明的工藝配方的可選實(shí)施方式要求以下含硅成份的工藝氣體流以足夠高的初始濃度以允許將工藝氣體直接引入到腔室，而不需要初始流的轉(zhuǎn)換階段。并且，用于改變氧化層的沉積的參數(shù)的其它技術(shù)也可以與迄今為止描述的工藝氣體流組分的濃度中的變化結(jié)合使用。其可能的改變的參數(shù)的實(shí)例包括但不限于沉積的溫度、沉積的氣壓、含有諸如砷(As)、硼(B)以及磷(P)的摻雜物的工藝氣體的流速。在提供數(shù)值范圍的情況下，應(yīng)該理解該范圍的上限和下限之間的每個(gè)中間值，除非上下文清楚表示排除，直到下限的單位的十分之一位也是明確公開的。在所述范圍中的任何所述值或中間值與該所述范圍中的任何其他所述值或中間值之間的每個(gè)更小的范圍都包含在本發(fā)明中。這些更小范圍的上限和下限可以獨(dú)立地包含在或排除出該范圍，并且其中上下限中的任一個(gè)、或者兩者均沒有、或者兩個(gè)限度都包含在該更小范圍中的每一個(gè)范圍都包含在本發(fā)明中，隸屬于所述范圍中任何特定排除的限制。其中所述范圍包括上下限的一個(gè)或兩個(gè)，排除上下限中一個(gè)或兩個(gè)的范圍也包含在本發(fā)明中。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，正如在此及在所附權(quán)利要求書中所使用的，單數(shù)形式的"一個(gè)"、"和"以及"所述"，除非上下文清楚表明也包括復(fù)數(shù)的表示。因此，例如，"一個(gè)工藝"包括多個(gè)這樣的工藝，以及"所述前體"包括一個(gè)或多個(gè)前體及其等價(jià)物。同時(shí)在本說明書中以及在以下權(quán)利要求中的"包含"、"組成"、"包括"、"其中包括"以及"含有"這些詞語意在表明存在所述特征、數(shù)據(jù)、元素或步驟，但不排除一個(gè)或更多的其它特征、數(shù)據(jù)、元素、步驟或組的存在或增加。權(quán)利要求1、一種用于在襯底上形成的溝槽中形成電介質(zhì)材料的化學(xué)氣相沉積方法，該方法包括通過將氫氣和氧氣與水蒸氣生成催化劑接觸以產(chǎn)生水蒸氣并且將所述水蒸氣提供給工藝腔室；將含硅前體引入容納所述襯底的所述工藝腔室；將氧化氣體引入所述工藝腔室；以及在所述含硅前體、氧化氣體和所述水蒸氣之間產(chǎn)生反應(yīng)以在所述溝槽中形成所述電介質(zhì)材料；以及隨時(shí)間增加引入到所述腔室中的所述含硅前體與所述氧化氣體的比率以改變所述電介質(zhì)材料的沉積速率。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，所述水蒸氣生成催化劑包含鉑。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，所述方法包含在將所述水蒸氣提供給所述工藝腔室之前使用載運(yùn)氣體稀釋所述水蒸氣。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，在將水蒸氣供給到所述工藝腔室之前，水蒸氣被載運(yùn)氣體稀釋到少于約250torr分壓的濃度。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，所述水蒸氣在載運(yùn)氣體中以約5000到15000sccm的流速供給到工藝腔室。6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，所述載運(yùn)氣體包含惰性氣體。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，所述載運(yùn)氣體包含氮?dú)狻?、根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，所述方法包括將氫氣和氧氣的溫度調(diào)整到約50°C到約500。C的范圍內(nèi)。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，所述方法包括將所述水蒸氣的溫度調(diào)整到約100°C到約200°C的范圍內(nèi)。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，所述方法包括隨時(shí)間增加引入到所述腔室中的所述含硅前體與水蒸氣的比率。11、根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，所述方法還包括將過氧化氫提供給所述工藝腔室。12、根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，所述含硅前體包括硅烷、二甲(基)甲硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅垸、二乙基硅垸、四甲基原硅酸酯(TM0S)、四乙基原硅酸酯(TE0S)、八甲基四硅氧烷(0MTS)，八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)、四甲基環(huán)四硅氧烷(TOMCATS),或其混合物。13、根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，所述氧化氣體包括02、03、NO、N02或其混合物。14、根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，所述方法包括將摻雜前體引入所述腔室。15、一種用于在襯底上形成電介質(zhì)層的化學(xué)氣相沉積方法，所述方法包括通過將氫氣和氧氣與水蒸氣生成催化劑接觸以產(chǎn)生水蒸氣并且將所述水蒸氣提供給容納所述襯底的腔室；將含硅前體、氧化處理氣體以及所述水蒸氣提供給所述腔室，其中所述含硅前體、所述氧化處理氣體以及所述水蒸氣反應(yīng)以在所述襯底上形成第一電介質(zhì)層；隨時(shí)間改變引入到所述腔室中的所述含硅前體與氧化處理氣體的比率以改變所述電介質(zhì)層的沉積速率；以及停止所述水蒸氣引入所述腔室，并且在所述第一電介質(zhì)層上形成第二電介質(zhì)層，其中所述第二電介質(zhì)層在沒有所述水蒸氣的情況下形成。16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，改變所述含硅前體與所述氧化處理氣體的比率包括增加所述含硅前體相對于所述氧化處理氣體的流速。17、一種襯底處理裝置，包括設(shè)置為支撐工藝腔室中襯底的襯底支架；設(shè)置為接收含硅前體、氧化處理氣體以及水蒸氣并將它們傳送到所述工藝腔室的氣體傳送系統(tǒng)；用于將所述水蒸氣提供給所述氣體傳送系統(tǒng)的水蒸氣發(fā)生器，其中所述發(fā)生器包括通過將氫氣和氧氣混合以產(chǎn)生水蒸氣的催化劑；以及設(shè)置為控制所述氣體傳送系統(tǒng)和所述襯底支架的控制器，其中所述控制器將所述含硅前體、所述水蒸氣以及所述氧化處理氣體引入到所述工藝腔室以在所述襯底上形成電介質(zhì)層，并在所述電介質(zhì)層沉積期間，改變所述襯底支架相對于所述氣體傳送系統(tǒng)的位置。18、根據(jù)權(quán)利要求17所述的襯底處理裝置，其特征在于，在電介質(zhì)層沉積在所述襯底期間，隨著含硅前體氣體不斷引入所述腔室，所述控制器隨時(shí)間改變所述含硅前體相對于所述氧化處理氣體的濃度。19、根據(jù)權(quán)利要求17所述的襯底處理裝置，其特征在于，在所述電介質(zhì)層沉積期間，所述控制器移動(dòng)所述襯底支架靠近所述氣體傳送系統(tǒng)以增加所述電介質(zhì)層的沉積速率。20、根據(jù)權(quán)利要求17所述的襯底處理裝置，其特征在于，所述催化劑包括鉑。全文摘要本發(fā)明涉及包含電介質(zhì)材料的硅的形成中改進(jìn)的空隙填充沉積，其公開了一種用于在形成于襯底上的溝槽中形成電介質(zhì)材料的化學(xué)氣相沉積方法，其中，所述方法包括將氫氣和氧氣與水蒸氣生成催化劑接觸產(chǎn)生水蒸氣，并且將所述水蒸氣供給到工藝腔室的步驟。該方法還包括含硅前體引入到容納所述襯底的工藝腔室，將氧化氣體引入到腔室，以及在所述含硅前體、氧化氣體以及水蒸氣之間產(chǎn)生反應(yīng)以在溝槽中形成電介質(zhì)材料。該方法還包括隨時(shí)間增加引入到腔室中的所述含硅前體與氧化氣體的比率以改變所述電介質(zhì)材料的沉積速率。文檔編號C23C16/52GK101304001SQ20081008542公開日2008年11月12日申請日期2008年3月14日優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日發(fā)明者埃利·伊,妮琴·K·英吉,尚卡·文卡塔拉曼,王·B·幫,西德哈斯·布哈塔,鄭·原申請人:應(yīng)用材料股份有限公司