실리콘 이산화물의 막 품질을 강화시키는 신규한 증착-플라즈마 경화 사이클 프로세스 document_id A220623073195

집적회로들에 대한 소자 밀도가 지속적으로 증가됨에 따라, 소자 구조물들 간의 크기 및 간격은 지속적으로 감소된다. 구조물들 간의 트렌치들 및 구조물들의 갭들의 폭들이 좁을수록 이들의 형성시 높이 대 폭의 비율(즉, 종횡비)는 증가한다. 다른 말로, 집적회로 부재들의 지속된 소형화로 인해 이들 부재들 내부 및 이들 부재들 간의 수평 폭은 이들의 수직 높이보다 빠르게 축소된다. 종횡비가 증가함에 따라 소자 구조물 제조 능력은 반도체 칩 기판의 동일한 표면 영역상에 보다 많은 구조물들(예를 들어, 트랜지스터들, 캐패시터들, 다이오드들 등)이 패키징되게 하였지만, 이는 제조 문제들을 발생시킨다. 이러한 문제들은 충진(filling) 프로세스 동안 보이드 또는 시임(seam)을 생성하지 않고 이들 구조물들의 갭들 및 트렌치들을 완벽하게 충진하기 어렵게 한다는 것이다. 갭들 및 트렌치들을 유전체 물질형 실리콘 산화물로 충진하는 것은 소자 구조물들 부근을 서로 전기적으로 절연시키기 위해 필요하다. 갭들이 비어있는 채로 유지될 경우, 소자들에 대해 너무 많은 잡음 및 누설 전류가 발생되어 소자들이 적절히(또는 전혀) 동작할 수 없게 된다. 갭 폭들이 클 때(종횡비들이 작을 때), 갭들은 유전체 물질의 신속한 증착으로 비교적 쉽게 충진된다. 증착 물질은 갭의 측면들 및 바닥부를 덮어 틈(crevice) 또는 트렌치가 완전히 충진될 때까지 바닥부에서 상부로의 충진을 지속할 것이다. 그러나, 종횡비가 증가함에 따라, 충진 용량(volume)에 보이드 또는 시임을 개시하는 방해물(blockage) 없이 깊고, 좁은 트렌치를 충진하는 것은 보다 어려워지고 있다. 유전체층에서의 보이드들 및 시임들은 반도체 소자를 제조하는 동안 및 완성된 소자들 모두에서 문제점 발생을 야기시킬 수 있다. 보이드들 및 시임들은 유전체층에 랜덤하게 형성되며 예상치못한 크기, 형상, 위치 및 분포 밀도들을 갖는다. 이는 평탄한 에칭(even etching), 연마, 어닐링 등과 같이 층의 예상치 못한 일관성없는 후-증착(post-deposition) 프로세싱을 야기시킨다. 또한, 완성된 소자들에서의 보이드들 및 시임들은 소자 구조물들에서 갭들 및 트렌치들의 유전체 품질의 변화를 야기시킨다. 이는 소자 부재들 내부 및 소자 부재들 사이에서 전기적 혼선, 전하 누설 및 심지어 단락으로 인해 불균일하고 열악한 소자 성능을 야기시킬 수 있다. 고종횡비 구조물들상에 유전체 물질들을 증착하는 동안 보이드들 및 시임들의 형성을 최소화시키기 위한 기술들이 개발되었다. 여기에는 트렌치의 측벽들 및 바닥부에 대해 보다 컨포멀하게 유지되도록 유전체 물질의 증착 속도를 늦추는 단계가 포함된다. 보다 컨포멀한 증착은 트렌치의 상부 또는 중심부에 증착된 물질이 축적되어 결국 보이드의 상부로부터 밀봉되는 정도로 감소될 수 있다. 그러나, 불행히도 증착 속도를 늦춘다는 것은 증착 시간 증가를 의미하며, 이는 프로세싱 효율성 및 제조 속도를 감소시킨다. 보이드 형성을 제어하는 또 다른 기술은 증착된 유전체 물질의 유동력(flowability)을 증가시키는 것이다. 보다 나은 유동력을 갖는 물질은 보이드 또는 시임을 보다 빠르게 충진시킬 수 있어 충진 용량에서의 영구적 결함이 되는 것을 방지할 수 있다. 때로 실리콘 이산화물 유전체 물질의 유동력 증가는 산화물층을 형성하기 위해 사용되는 전구체들의 혼합물에 증기(water vapor) 또는 과산화물(예를 들어, H2O2)을 첨가하는 단계를 수반한다. 증기는 증착된 막에 보다 많은 Si-OH 결합들을 생성하여, 막에 대해 증가된 유동성을 부여한다. 그러나 불행히도, 실리콘 산화물을 증착하는 동안 수분 레벨의 증가는, 밀도(즉, 증가된 습식 에칭 속도 비율(WERR)) 및 유전체 성능(예를 들어, 증가된 k-값)을 포함하는 증착된 막의 성능에 악영항을 미칠 수 있다. 따라서, 고종횡비를 갖는 갭들, 트렌치들, 및 다른 소자 구조물들에 보이드가 없는, 시임이 없는, 유전체 막들을 증착할 수 있는 유전체 증착 시스템 및 프로세스들이 요구된다. 또한, 완성된 충진물의 품질에 악영향을 미치지 않는 유동력 특성들 및 높은 증착 속도들로 유전체 물질들을 증착할 수 있는 시스템 및 프로세스들이 여전히 요구된다. 유전체 막 증착에 대한 이러한 면들 및 다른 면들은 본 발명에 의해 해결된다.