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TWI732795B - 藉由表面毒化處理由下而上的間隙填充 - Google Patents

藉由表面毒化處理由下而上的間隙填充 Download PDF

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TWI732795B
TWI732795B TW105133818A TW105133818A TWI732795B TW I732795 B TWI732795 B TW I732795B TW 105133818 A TW105133818 A TW 105133818A TW 105133818 A TW105133818 A TW 105133818A TW I732795 B TWI732795 B TW I732795B
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馬克 薩利
田中啓一
艾斯華倫納德 凡卡塔蘇巴拉馬尼恩
曼德亞 史利倫
巴斯卡爾喬帝 布洋
帕拉米特 曼納
大衛 湯普森
安德魯 修特
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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

用於沉積薄膜的方法包含使基板表面暴露於有機系毒化劑，以相對於特徵底部優先抑制在特徵頂部的薄膜生長並沉積薄膜。可以使基板暴露於毒化劑任意次數以促進在特徵中由下而上的薄膜生長。

Description

藉由表面毒化處理由下而上的間隙填充
本揭示大體而言係關於沉積薄膜的方法。具體言之，本揭示係關於用於填充窄溝槽的方法。
在微電子元件的製造中，需要沒有孔隙地填充深寬比(AR)大於10：1的窄溝槽以用於許多的應用。一種應用是用於淺溝槽隔離(STI)。對於這個應用來說，薄膜需要遍及整個溝槽皆具有高的品質(例如具有小於2的濕蝕刻速率比)，且具有非常少的洩漏。過去成功的一種方法是可流動的CVD。在這個方法中，寡聚物被小心地形成為氣相、在表面上冷凝、隨後「流」入溝槽中。初沉積的薄膜具有非常差的品質，並需要諸如蒸汽退火和UV固化的處理步驟。
隨著結構的尺寸減小並且深寬比提高，初沉積可流動薄膜的後固化方法變得困難。導致薄膜在整個填充的溝槽各處具有不同的成分。因此，需要可以產生由下而上的薄膜生長的新方法，該薄膜生長中初沉積薄膜具有高的品質且沒有任何孔隙。
本揭示的一個或更多個實施例是針對處理方法，該處理方法包含使上面具有至少一個特徵的基板表面暴露於有機系毒化劑，以相對於該特徵的底部優先毒化該特徵的頂部。薄膜被以由下而上的方式沉積在該特徵中。
本揭示的其他實施例是針對處理方法，該處理方法包含將基板表面定位在處理腔室中。該基板表面上具有至少一個特徵。該至少一個特徵產生縫隙，該縫隙具有底部、頂部及側壁。使該基板表面暴露於有機系毒化劑以相對於該特徵的底部優先抑制在該特徵的頂部的薄膜生長。使該基板表面依序暴露於前驅物和反應物以在該縫隙中沉積一個層。重複暴露於該前驅物和該反應物而以由下而上的方式填充該特徵的該縫隙。
本揭示的進一步實施例是針對處理方法，該處理方法包含將具有基板表面的基板放入處理腔室中，該處理腔室包含複數個區。該處理腔室的每個區都藉由氣幕與相鄰的區分隔。該基板表面具有至少一個特徵，該特徵具有頂部、底部和側面及大於或等於10：1的深寬比。在該處理腔室的第一區中使該基板表面的至少一部分暴露於第一處理條件。該第一處理條件包含有機系毒化劑，以相對於該特徵的該底部優先抑制在該特徵的該頂部的薄膜生長。將該基板表面橫向移動通過氣幕到該處理腔室的第二區。在該處理腔室的該第二區中使該基板表面暴露於第二處理條件。該第二處理條件包含矽前驅物。將該基板表 面橫向移動通過氣幕到該處理腔室的第三區。在該處理腔室的該第三區中使該基板表面暴露於第三處理條件。該第三處理條件包含含氧反應物，以形成SiO2薄膜。重複暴露於該第一區、第二區及第三區，包括橫向移動該基板表面，以填充該特徵。
17:旋轉
60:基板
61:頂表面
84:區域
100:處理腔室
120:氣體分配組件
121:前表面
122:注射器單元
123:內周緣
124:外周緣
125:第一反應氣體通口
127:路徑
135:第二氣體通口
140:基座組件
141:頂表面
142:凹槽
143:底表面
144:邊緣
145:真空通口
150:氣幕
155:淨化氣體通口
160:支撐柱
162:微調致動器
170:縫隙
180:裝載閘腔室
250:處理區域
250a-f:處理區域
280:工廠介面
310:基板
330:特徵
332:頂部
334:側壁
336:底部
340:毒化部分
350:薄膜
352:頂部
356:底部
為詳細瞭解上述本發明之特徵，可參照實施例(其中一些圖示於附圖中)而對以上簡要概述的本發明作更特定的描述。然而，應注意的是，附圖僅圖示本發明之典型實施例，因此不應將該等附圖視為限制本發明之範圍，因本發明可認可其他同樣有效的實施例。
第1圖圖示依據本揭示的一個或更多個實施例的批次處理腔室之剖視圖；第2圖圖示依據本揭示的一個或更多個實施例的批次處理腔室之局部透視圖；第3圖圖示依據本揭示的一個或更多個實施例的批次處理腔室之示意圖；第4圖圖示依據本揭示的一個或更多個實施例用於批次處理腔室的楔形氣體分配組件的一部分之示意圖；第5圖圖示依據本揭示的一個或更多個實施例的批次處理腔室之示意圖； 第6A圖至第6C圖圖示依據本揭示的一個或更多個實施例的間隙填充製程；第7圖圖示依據本揭示的一個或更多個實施例每循環的生長和濕蝕刻速率比為氨電漿功率的函數之曲線圖；及第8圖圖示依據本揭示的一個或更多個實施例每循環的生長和濕蝕刻速率比為表面毒化過程中腔室壓力的函數之曲線圖；第9圖圖示依據本揭示的一個或更多個實施例薄膜厚度為毒化時間的函數之曲線圖；第10圖圖示依據本揭示的一個或更多個實施例薄膜厚度為暴露時間和每循環生長的函數之曲線圖；第11圖圖示依據本揭示的一個或更多個實施例有或無毒化所填充的特徵之剖面TEM；第12圖圖示階梯覆蓋為第11圖中的垂直位置的函數之曲線圖；以及第13圖圖示依據本揭示的一個或更多個實施例填充的溝槽縫隙之TEM影像。
在描述本發明的幾個例示性實施例之前，應當理解的是，本發明並不限於以下描述中闡述的建構或處理步驟的細節。本發明能夠具有其他實施例並且能夠以各種方式實施或進行。
本文中使用的「基板」是指在製造製程期間上面可進行薄膜處理的任何基板或形成在基板上的材料表面。例如，上面可以進行處理的基板表面包括諸如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽(SOI)、摻雜碳的氧化矽、非晶矽、摻雜矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石等材料、及任何其他材料，例如金屬、金屬氮化物、金屬合金、及其他導電材料，視應用而定。基板包括、但不限於半導體晶圓。可以使基板暴露於預處理製程，以拋光、蝕刻、還原、氧化、羥基化、退火及/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的表面上的薄膜處理之外，在本發明中，亦可以在形成於基板上的下層上進行所揭示的任何薄膜處理步驟，如下面更詳細揭示的，而且術語「基板表面」意圖包括如上下文指示的這種下層。因此，舉例來說，當薄膜/層或部分薄膜/層已被沉積到基板表面上時，新沉積的薄膜/層的暴露表面即變成基板表面。
本揭示的一個或更多個實施例是針對毒化溝槽頂部和頂部側壁的方法，以便以由下而上的方式生長薄膜。本揭示的一些實施例提供用薄膜有利地填充深寬比大於5的特徵的方法。本揭示的一個或更多個實施例有利地提供具有高產量和再現性的間隙填充特徵的方法。
依據一個或更多個實施例，該方法使用原子層沉積(ALD)製程。在此類實施例中，使基板表面依序或大致上依序地暴露於前驅物(或反應氣體)。如本文中貫穿說明書使用的，「大致上依序地」意指前驅物暴露的 大部分持續時間不與共試劑暴露重疊，儘管可能有一些重疊。如本說明書和所附申請專利範圍中使用的，術語「前驅物」、「反應物」、「反應氣體」及類似用語可互換使用來指稱可與基板表面反應的任何氣態物種。
在一個或更多個實施例中，使用原子層沉積(ALD)製程進行間隙填充方法。ALD製程是一種自限制製程，其中使用二元(或更高階)反應來沉積單層材料。ALD製程中的個別反應持續進行，直到基板表面上的所有可用活性位點都已進行反應。ALD製程可以藉由時域或空間ALD來進行。
在時域製程中，使處理腔室和基板在任意給定時間暴露於單一反應氣體。在例示性時域製程中，處理腔室可以被填充金屬前驅物一段時間，以允許金屬前驅物與基板上的可用位點充分反應。隨後可以清除處理腔室的前驅物，之後再使第二反應氣體流入處理腔室中並允許第二反應氣體與基板上的活性位點完全反應。時域製程藉由確保在任意給定時間時只有一種反應氣體存在於處理腔室中來最少化反應氣體的混合。在任意反應氣體步驟開始時存在延遲，其中反應物種的濃度必須從零到最終的預定壓力。類似地，在從處理腔室清除所有反應物種時存在延遲。
在空間ALD製程中，在單一處理腔室內的不同處理區域之間移動基板。每個個別的處理區域藉由氣幕與相鄰的處理區域分隔。氣幕有助於防止反應氣體混合，以最少化任何氣相反應。
在一些空間ALD處理腔室中，存在多個可用於引入不同化學品或電漿氣體的氣體入口通道。在空間上，這些通道被惰性淨化氣體及/或形成氣幕的真空抽吸孔分隔，氣幕將相鄰的處理區域分隔。氣幕有助於防止反應氣體混合，以最少化任何氣相反應。來自不同通道的氣體基本上沒有或有最少的混合，以避免不要的氣相反應。移動通過這些不同的空間分隔通道的晶圓得以依序和多次表面暴露於不同的化學或電漿環境，因此空間ALD模式的逐層薄膜生長或表面蝕刻製程成為可能。
在一些實施例中，處理腔室在氣體分配元件上具有模組化架構，而且每個模組都具有獨立的控制，例如能夠提供彈性頻率的氣流及/或RF暴露的RF或氣流，而不只是空間的。本揭示的實施例利用這些架構並且包含首先使用生長抑制劑處理結構(表面毒化)，該生長抑制劑被集中到特徵的頂部和頂部側面，且表面上的抑制劑往溝槽底部緩慢減少。據信，這將相對於頂部在底部促進較高的前驅物吸收速率。當滿足此條件時，多個ALD循環應導致由下而上的生長。在某些情況下毒化只需進行一次，而其他情況可能需要每個循環都使用毒化。在大多數情況下，毒化處理的最小量將在約1至約50個循環的範圍內。
本揭示的一些實施例是針對使用批次處理腔室(亦稱為空間處理腔室)的薄膜沉積製程。第1圖圖示包括氣體分配組件120(亦稱為注射器或注射器組件)和基座組件140的處理腔室100之剖面。氣體分配組件120 是處理腔室中使用的、任意類型的氣體輸送裝置。氣體分配組件120包括面向基座組件140的前表面121。前表面121可以具有任意數量或各種的開口，以輸送氣流前往基座組件140。氣體分配組件120還包括外緣124，在圖示的實施例中外緣124大體上是圓形的。
所使用的氣體分配組件120的具體類型可以依據所使用的特定製程而改變。本發明的實施例可以與任意類型的處理系統一起使用，其中基座與氣體分配組件之間的縫隙受到控制。儘管可以採用各種類型的氣體分配組件(例如噴頭)，但本發明的實施例對於具有多個大致上平行的氣體通道的空間氣體分配組件可能特別有用。如本說明書和所附申請專利範圍中使用的，術語「大致上平行」意指氣體通道的長軸在大致相同的方向上延伸。氣體通道的平行性可能存在些微的不完美。在二元反應中，多個大致上平行的氣體通道可以包括至少一個第一反應氣體A通道、至少一個第二反應氣體B通道、至少一個淨化氣體P通道及/或至少一個真空V通道。流自第一反應氣體A通道、第二反應氣體B通道及淨化氣體P通道的氣體被導向晶圓的頂表面。一些氣流水平地移動穿過晶圓的表面並通過淨化氣體P通道離開處理區域。從氣體分配組件的一端移動到另一端的基板將依次暴露於每種處理氣體，從而在基板表面上形成層。
在一些實施例中，氣體分配組件120是由單一注射器單元製成的剛性靜止主體。在一個或更多個實施例 中，氣體分配組件120是由多個個別的扇區(例如注射器單元122)製成，如第2圖所示。單件主體或多扇區主體任一者都可以與所述發明的各種實施例一起使用。
基座組件140被定位在氣體分配組件120下方。基座組件140包括頂表面141和在頂表面141中的至少一個凹槽142。基座組件140還具有底表面143和邊緣144。凹槽142可以具有任何適當的形狀和尺寸，視被處理的基板60的形狀和尺寸而定。在第1圖圖示的實施例中，凹槽142具有平坦底部以支撐晶圓的底部；然而，凹槽的底部可以有變化。在一些實施例中，凹槽具有圍繞凹槽的外周緣的台階區域，台階區域的尺寸被設計來支撐晶圓的外周緣。晶圓被台階支撐的外周緣的量可以依據例如晶圓的厚度和已經存在於晶圓背面上的存在特徵而改變。
在一些實施例中，如第1圖所示，基座組件140的頂表面141中的凹槽142的尺寸被設計成使得被支撐在凹槽142中的基板60具有與基座140的頂表面141大致上共面的頂表面61。如本說明書和所附申請專利範圍中使用的，術語「大致上共面」意指晶圓的頂表面與基座組件的頂表面在±0.2mm內共面。在一些實施例中，頂表面在±0.15mm、±0.10mm或±0.05mm內共面。
第1圖的基座組件140包括能夠升舉、降低及旋轉基座組件140的支撐柱160。基座組件可以包括在支撐柱160中心內的加熱器、或氣體管線、或電氣元件。支撐柱160可以是增大或減小基座組件140與氣體分配組 件120之間的縫隙、將基座組件140移動到適當位置的主要裝置。基座組件140還可以包括微調致動器162，微調致動器162可以對基座組件140進行微調整，以在基座組件140與氣體分配組件120之間形成預定縫隙170。
在一些實施例中，縫隙170的距離在約0.1mm至約5.0mm的範圍內、或在約0.1mm至約3.0mm的範圍內、或在約0.1mm至約2.0mm的範圍內、或在約0.2mm至約1.8mm的範圍內、或在約0.3mm至約1.7mm的範圍內、或在約0.4mm至約1.6mm的範圍內、或在約0.5mm至約1.5mm的範圍內、或在約0.6mm至約1.4mm的範圍內、或在約0.7mm至約1.3mm的範圍內、或在約0.8mm至約1.2mm的範圍內、或在約0.9mm至約1.1mm的範圍內、或約1mm。
圖中所示的處理腔室100是旋轉料架型腔室，其中基座組件140可以固持多個基板60。如第2圖所示，氣體分配組件120可以包括多個不同的注射器單元122，當晶圓在注射器單元下方移動時，每個注射器單元122都能夠在晶圓上沉積薄膜。圖示出兩個扇形注射器單元122被定位在基座組件140的大致相對側上和上方。此注射器單元122的數量僅被圖示用於說明的目的。應當理解的是，可以包括更多或更少的注射器單元122。在一些實施例中，存在足夠數量的扇形注射器單元122以形成符合基座組件140形狀的形狀。在一些實施例中，每個個別的扇形注射器單元122都可以被獨立移動、移除及/或更 換而不影響任何其他的注射器單元122。例如，可以升高一個區以允許機器人進入基座組件140與氣體分配組件120之間的區域，以裝載/卸載基板60。
可以使用具有多個氣體注射器的處理腔室來同時處理多個晶圓，使得晶圓經歷相同的製程流程。例如，如第3圖所示，處理腔室100具有四個氣體注射器組件和四個基板60。在處理開始時，基板60可以被定位在氣體分配組件120之間。將基座組件140旋轉1745°將導致在氣體分配組件120之間的每個基板60被移動到氣體分配組件120以進行薄膜沉積，如氣體分配組件120下方的虛線圓圈所圖示的。另外的45°旋轉將使基板60移動離開氣體分配組件120。基板60與氣體分配組件120的數量可以相同或不同。在一些實施例中，存在與氣體分配組件相同數量的被處理晶圓。在一個或更多個實施例中，正被處理的晶圓數量是氣體分配組件的數量的分數或整數倍。例如，假使有四個氣體分配組件，則有4×被處理的晶圓，其中x是大於或等於1的整數值。在例示性實施例中，氣體分配組件120包括由氣幕分隔的八個處理區域，並且基座組件140可以容納6個晶圓。
第3圖圖示的處理腔室100僅表示一種可能的配置，並且不應被視為限制本發明的範圍。這裡，處理腔室100包括多個氣體分配組件120。在圖示的實施例中，有四個氣體分配組件120(亦稱為注射器組件)被平均地分隔在整個處理腔室100中。圖示的處理腔室100是八邊 形的；然而，所屬技術領域中具有通常知識者將理解的是，這是一種可能的形狀，並且不應被視為限制本發明的範圍。圖示的氣體分配組件120是梯形的，但亦可以是單一圓形元件或由多個扇狀區組成，就像第2圖圖示的。
第3圖圖示的實施例包括裝載閘腔室180或像是緩衝站的輔助腔室。此腔室180連接到處理腔室100的一側，以允許例如基板(亦稱為基板60)被從腔室100裝載/卸載。晶圓機器人可以被定位在腔室180中以將基板移到基座上。
旋轉料架(例如基座組件140)的旋轉可以是連續或間歇的(不連續的)。在連續處理中，晶圓被持續旋轉，使得晶圓被依次暴露於每個注射器。在不連續處理中，晶圓可以被移到注射器區域並停止，隨後被移到注射器之間的區域84並停止。例如，旋轉料架可以旋轉，使得晶圓從注射器間的區域移動穿過注射器(或停止在注射器附近)並到達下一個注射器間區域上，在此旋轉料架可以再次暫停。在注射器之間的暫停可為每層沉積(例如暴露於電漿)之間的額外處理步驟提供時間。
第4圖圖示氣體分配組件的扇區或部分，該扇區或部分可被稱為注射器單元122。注射器單元122可以單獨使用或與其他注射器單元組合使用。例如，如第5圖所示，將第4圖的四個注射器單元122組合以形成單個氣體分配組件。(為了清楚起見，未圖示分隔四個注射器單元的線)。儘管除了淨化氣體通口155和真空通口145之 外第4圖的注射器單元122還具有第一反應氣體通口125和第二氣體通口135，但注射器單元122並不需要全部的這些元件。
參照第4圖和第5圖，依據一個或更多個實施例的氣體分配組件可以包含多個扇區(或注射器單元122)，每個扇區相同或不同。氣體分配組件被定位在處理腔室內並在氣體分配組件的前表面121中包含多個細長氣體通口125、135、145。多個細長氣體通口125、135、145、155從鄰近內周緣123的區域往鄰近氣體分配組件的外周緣124的區域延伸。圖示的多個氣體通口包括第一反應氣體通口125、第二氣體通口135、包圍第一反應氣體通口和第二反應氣體通口中的每一個的真空通口145、以及淨化氣體通口155。
參照第4圖或第5圖圖示的實施例，然而，當說明通口從至少內周區域附近延伸到至少外周區域附近時，通口可以不只從內區徑向延伸到外區。當真空通口145圍繞反應氣體通口125和反應氣體通口135時，通口可以切向延伸。在第4圖和第5圖圖示的實施例中，真空通口145包圍楔形反應氣體通口125、135的所有邊緣，包括內周區域和外周區域附近。
參照第4圖，當基板沿著路徑127移動時，基板表面的每個部分都暴露於各種反應氣體。遵循路徑127，基板將暴露於或「看到」淨化氣體通口155、真空通口145、第一反應氣體通口125、真空通口145、淨化 氣體通口155、真空通口145、第二氣體通口135及真空通口145。因此，在第4圖圖示的路徑127的末端，基板已暴露於第一反應氣體125和第二反應氣體135而形成層。圖示的注射器單元122形成四分之一個圓，但可以更大或更小。可以將第5圖圖示的氣體分配組件視為四個第4圖的注射器單元122串聯的組合。
第4圖的注射器單元122圖示分開反應氣體的氣幕150。術語「氣幕」用於描述將反應氣體分開免於混合的任何氣流或真空的組合。第4圖圖示的氣幕150包含真空通口145鄰接第一反應氣體通口125的部分、中間的淨化氣體通口155、及真空通口145鄰接第二氣體通口135的部分。這種氣流與真空的組合可用以防止或最少化第一反應氣體與第二反應氣體的氣相反應。
參照第5圖，來自氣體分配組件的氣流和真空的組合形成多個處理區域250的分隔。處理區域被250之間的氣幕150大致界定在個別氣體通口125、135周圍。第5圖圖示的實施例構成8個不同的處理區域250，且其間具有8個不同的氣幕150。處理腔室可以具有至少2個處理區域。在一些實施例中，有至少3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個或12個處理區域。
在處理過程中，可以在任何給定時間使基板暴露於多於一個處理區域250。然而，暴露於不同處理區域的部分將使氣幕將兩個處理區域分隔。例如，假使基板的前緣進入包括第二氣體通口135的處理區域，則基板的中 間部分將在氣幕150下方，並且基板的後緣將在包括第一反應氣體通口125的處理區域中。
將工廠介面280(可以是例如裝載閘腔室)圖示為連接到處理腔室100。將基板60圖示為疊置在氣體分配組件上方以提供參考結構。基板60可以經常位於基座組件上以被固持在氣體分配組件120的前表面121附近。經由工廠介面280將基板60載入處理腔室100中到基板支座或基座組件上(參見第3圖)。可以將基板60圖示為被定位在處理區域內，因為基板位於第一反應氣體通口125附近以及兩個氣幕之間。沿著路徑127旋轉基板60將使基板圍繞處理腔室100逆時針移動。因此，基板60將被暴露於第一處理區域250a至第八處理區域250h，包括其間的所有處理區域。
本發明的實施例是針對包含處理腔室100的處理方法，處理腔室100具有多個處理區域250a-250h，且每個處理區域都藉由氣幕150與相鄰區域分隔。例如，第5圖圖示的處理腔室。處理腔室內的氣幕和處理區域的數量可以是任何適當的數量，視氣流的配置而定。第5圖圖示的實施例具有8個氣幕150和8個處理區域250a-250h。氣幕的數量通常等於或多於處理區域的數量。
多個基板60被定位在基板支座上，基板支座例如第1圖和第2圖圖示的基座組件140。多個基板60被圍繞處理區域旋轉以進行處理。一般來說，氣幕150在整 個處理過程中都接通(氣體流動和真空開啟)，包括沒有反應氣體流入腔室的時段。
使第一反應氣體A流入一個或更多個處理區域250中，同時使惰性氣體流入沒有第一反應氣體A流入其中的任何處理區域250中。例如，假使第一反應氣體流入處理區域250b至處理區域250h，則使惰性氣體流入處理區域250a。可以使惰性氣體流經第一反應氣體通口125或第二氣體通口135。
處理區域內的惰性氣流可以是恆定的或變化的。在一些實施例中，反應氣體與惰性氣體共流。惰性氣體將作為載體和稀釋劑。由於反應氣體相對於載體氣體的量是少的，因此共流可以藉由減少相鄰區域之間的壓力差來更容易地平衡處理區域之間的氣體壓力。
第6A圖至第6C圖圖示使用表面毒化的間隙填充製程的說明。本揭示的一些實施例包含首先使用生長抑制劑處理結構(表面毒化)，該生長抑制劑被集中到頂部和頂部側面，且表面上的抑制劑往溝槽底部緩慢減少。此舉相對於結構的頂部在底部促進較高的前驅物吸收速率。當滿足此條件時，多個ALD循環導致由下而上的生長。在一些實施例中，進行一次毒化。在一些實施例中，每個製程循環都使用毒化。在一些實施例中，毒化處理在範圍約10至約50個的循環之後發生。
本揭示的一些實施例是針對使用定向電漿形成從溝槽頂部到底部的毒化梯度的方法。直接電漿產生可 以轟擊溝槽頂部和底部的定向離子。假使溝槽具有小的開口和長的長度(AR>10：1)，則可以通過壓力(0-15T)和功率(50-1000W)來調節電漿，以從頂部沿側面向下到達底部使表面失活。假使毒化製程被正確地調節，則毒化可以在頂部較強並且在側面較弱(如第6B圖所示)。薄膜沉積製程將決定使用何種類型的電漿毒化。例如，在使用雙(二乙基胺基)矽烷(BDEAS)和O2電漿的SiO2 ALD的情況下，在BDEAS之前採用NH3電漿毒化步驟、隨後使用O2電漿導致生長減少。不受任何特定操作理論的束縛，據信生長減少發生的機制是來自於表面NH2基團的形成，表面NH2基團不能與BDEAS上的胺基團反應。
第7圖圖示NH3電漿功率對每循環的生長(GPC)之圖。此製程的脈衝列是：3秒NH3電漿；20秒清除；1秒BDEAS、20秒清除；5秒O2電漿；以及20秒清除。基板溫度為350℃。NH3電漿功率為50-500W，壓力為0.5-10托。O2電漿功率為50-500W，壓力為0.5-10托。清除/載體氣體流量或Ar或N2為50-5000sccms。在400W的NH3電漿功率下，生長速率(0.38Å/循環)是在沒有NH3電漿處理的BDEAS/O2電漿製程中觀察到(0.83Å/循環)的一半。
將NH3毒化壓力對於GPC的影響圖示在第8圖中。觀察到超過50個循環時薄膜厚度從溝槽頂部到底部緩慢增加。在100個循環之後，觀察到大部分的溝槽被 填滿，且沒有孔隙或接縫存在的跡象。觀察到類似的厚度分佈為頂部=70.7Å、頂側=117Å、及底側=156.0Å，表示由下而上的生長。
方法的實施例可以使用各種電漿氣體來毒化表面。一些電漿氣體包括、但不限於NH3、N2、Ar、H2O、CO2、N2O、H2、N2+H2、肼、及上述氣體之組合。
本揭示的一些實施例將毒化分子引入電漿(例如Ar、N2、H2、NH3)中。毒化分子包括、但不限於肼、水、乙二胺、乙醇胺、烷烴、胺、烯烴、多胺、環氧化物、醇、及上述之組合。在一些實施例中，將表面毒化包含使表面暴露於有機系毒化劑。在一些實施例中，有機系毒化劑包含含有碳和氫的分子。在一個或更多個實施例中，有機系毒化劑包含含碳和氫的分子，該含碳和氫的分子亦包含氧、氮、硫及/或鹵素原子中的一種或更多種。在一些實施例中，有機系毒化劑包含乙醇胺(ETA)、己烷、及/或甲苯中的一種或更多種。在一個或更多個實施例中，抑制劑包含在莫耳的基礎上多於或等於約10%的有機系毒化劑。
在一個或更多個實施例中，毒化分子只被以次飽和劑量的分子引入電漿中，使得電漿中只有足以毒化頂部特徵和特徵頂側(即特徵的側面的頂部)的分子。如在這方面所使用的，次飽和劑量出現在其中基本上所有的(>90%)毒化分子在與特徵(例如溝槽)的底部反應 之前已被消耗。一些實施例的次飽和劑量取決於分子的黏附係數、濃度及/或自由基/離子壽命中之一者或更多者。
在另一個實施例中，可以調節電漿，使得濺射發生在結構的頂部，從而導致由下而上的生長。取代僅毒化頂部和側面的是，可以在ALD循環期間調節電漿以移除材料。
在一些實施例中，可以使用藉由次飽和前驅物劑量的熱毒化。實現毒化作用的一種方式是使用可與表面熱反應的毒化分子(不使用電漿)。以這種方式，毒化分子可被以小劑量引到表面，使得只有足以與結構的頂部和側面頂部反應的前驅物。在前驅物被用盡之後，不會有進一步到溝槽下方的反應。一些實施例的毒化分子毒化填充製程的生長並與表面快速反應。
例如，低劑量的水之後可以是矽基鹵化物(例如SiBr4)，隨後是NH3氣體而以由下而上的方式生長SiN。可以使用此程序的連續循環來完全填充溝槽。低劑量的H2O可以在頂部和頂部側面、但不在溝槽的底部上產生OH。Si-OH鍵在150-450℃的溫度下對Si-X(X=鹵化物鍵)沒有活性。假使SiX4無法與OH基團反應，則在結構頂部和頂部側面的較少生長應導致由下而上的生長。
在一些實施例中，使用次飽和劑量的乙二胺或其他多胺來毒化表面。毒化分子的實例包括、但不限於烷 基、多胺、醇、含有OH和NHx基團的分子、及上述之組合。可以使用任何毒化ALD製程的生長的分子。
在CVD製程期間使用一些實施例，其中在進行CVD的同時使用次飽和劑量作為表面毒化分子。例如，添加非常低劑量的H2O到TEOS/O3製程CVD製程可以使結構的頂部和側面頂部失去活性，導致在溝槽底部的較快生長及因此由下而上的間隙填充。
在一些實施例中，基板表面上具有至少一個特徵。特徵可以是例如溝槽或柱狀物。如這方面所使用的，術語「特徵」意指任何意圖的表面不規則性。特徵的適當實例包括、但不限於具有頂部、兩個側壁、及底部的溝槽、具有頂部和兩個側壁的尖峰。特徵可以具有任何適當的深寬比(特徵的深度與特徵的寬度之比率)。在一些實施例中，深寬比大於或等於約5：1、10：1、15：1、20：1、25：1、30：1、35：1或40：1。
參照第6A圖，將特徵330圖示為基板310中的溝槽。特徵具有頂部332、底部336及側壁334。側壁334之間形成縫隙。被沉積在特徵上的薄膜將覆蓋溝槽的頂部332、底部336及側壁334。
本揭示的一個或更多個實施例是針對包含毒化基板並以由下而上的方式沉積薄膜的處理方法。如在這方面使用的，術語「由下而上的方式」意指相對於特徵的頂部薄膜被優先沉積在特徵的底部。
一個或更多個實施例包括毒化特徵330的頂部332以抑制沉積薄膜的生長。在第6A圖中，具有至少一個特徵330的基板被定位在處理腔室中。使基板310暴露於反應物以優先毒化頂部表面332而形成毒化部分340，如第6B圖所示。毒化可以只在特徵的頂部上，或者可以往特徵的底部減小強度，如圖所示。梯度毒化可以由於一些毒化劑進入特徵中而發生。
薄膜350被沉積在基板310和特徵330上。在頂部352的薄膜350的厚度小於在底部356的薄膜350的厚度。可以重複製程來以由下而上的方式填充特徵的縫隙。薄膜可以藉由任何適當的技術沉積，該技術包括、但不限於ALD和CVD。在一些實施例中，薄膜藉由ALD製程沉積，其中使基板依序暴露於前驅物和反應物。
第6C圖圖示在特徵頂部上的少量生長。在一些實施例中，在暴露於毒化劑之後特徵頂部上大致上沒有生長。如在這方面使用的，大致上沒有生長意味著特徵頂部上的生長少於發生在特徵底部的生長的約25%。
薄膜的沉積可以導致毒化劑失活。換句話說，薄膜沉積製程可以逆轉毒化製程。在一些實施例中，在每個薄膜生長循環之後、或在每次暴露於前驅物之前使基板暴露於毒化劑。在一些實施例中，在沉積厚度在約10Å至約50Å範圍中的薄膜之後，使基板表面暴露於毒化劑。在一些實施例中，毒化基板發生在使基板依序暴露於前驅物和反應物兩次至約10次的範圍中之後。
一些實施例的毒化劑是電漿。電漿毒化劑可以是NH3、N2、Ar、H2O、CO2、N2O、H2、N2+H2及/或肼中的一種或更多種。電漿可以是遠端電漿或直接電漿。在一些實施例中，電漿是被加偏壓以將離子及/或自由基導向基板表面的定向電漿。
在一些實施例中，將毒化劑引入電漿中。例如，電漿可以不足以毒化表面，或者可以根本不作為毒化劑。毒化劑可以被添加到電漿中並且可以藉由電漿活化。毒化劑可被以次飽和量添加，以有助於將毒化限制於特徵的頂部或優先與特徵的頂部反應。換句話說，一些實施例包括只將次飽和分子劑量的毒化分子引入電漿中，使得電漿中只有足以毒化頂部特徵和頂部側面的分子。假使添加太多的毒化劑，則特徵的整個深度可能都被毒化。一些實施例的毒化劑包含肼、水、乙二胺、乙三胺、乙醇胺、烷(例如己烷)、芳香族化合物(例如甲苯)、胺、烯烴、多胺及/或醇中的一種或更多種。
在另一個實施例中，可以調節電漿使得濺射發生在結構的頂部，從而導致由下而上的生長。取代僅僅毒化頂部和側面的是，電漿可以能被調節以在ALD循環期間去除材料。
在一些實施例中，毒化劑與基板表面熱反應。例如，不使用電漿來毒化表面或幫助毒化表面的製程。毒化劑可被引入少量，以優先與特徵的頂部反應。
在一些實施例中，被沉積在特徵中的薄膜具有比沒有使用毒化劑所形成的薄膜更少的孔隙或縫隙。被沉積在一些實施例的特徵中的薄膜具有小於2的濕蝕刻速率比。濕蝕刻速率比(WERR)是使用1：100的HF相對於熱SiO2薄膜所量測的。
因此，本揭示的一個或更多個實施例是針對利用像是第5圖圖示的批次處理腔室的處理方法。基板60被放入具有多個區250的處理腔室中，每個區藉由氣幕150與相鄰的區分隔。在處理腔室的第一區250a中使基板表面的至少一部分暴露於第一處理條件。一些實施例的第一處理條件包含毒化劑。
將基板表面橫向移動通過氣幕150到達處理腔室的第二區250b。在第二區250b中使基板表面暴露於第二處理條件。一些實施例的第二處理條件包含優先以由下而上的方式與特徵反應的前驅物。
將基板表面橫向移動通過氣幕150到達處理腔室的第三區250c。隨後可以在第三區250c中使基板表面暴露於第三處理條件。一些實施例的第三處理條件包含與前驅物反應的反應物，該前驅物已化學吸附到特徵上，使得薄膜以由下而上的方式形成。
在一些實施例中，使基板暴露於另外的第二處理條件和第三處理條件以形成具有預定薄膜厚度的薄膜。在一些實施例中，使基板暴露於另外的第一處理條件以重複毒化基板表面。
實例
將在空間ALD處理腔室中NH3電漿暴露時間相對於固定沉積循環(100個循環)的厚度的影響圖示在第9圖中。將此實例實施為一個毒化暴露對一個沉積循環。
第10圖圖示具有不同毒化暴露時間的樣品每循環生長(GPC)厚度的毒化有效性之曲線圖。在有效暴露以毒化空白晶圓4秒觀察到最低的GPC。在此暴露時間的GPC為每循環小於0.1Å。
第11圖圖示僅沉積100個循環的薄膜之剖面TEM影像。薄膜的厚度從頂部到底部緩慢增加。第12圖圖示從頂部到底部的量測厚度並轉換為階梯覆蓋率%，其中平頂表面具有100%的覆蓋率。數據顯示在結構頂部有較多的毒化。
第13圖圖示被沉積在結構上完全填充溝槽的薄膜之TEM。有300個沉積循環，並且在整個溝槽中沒有任何孔隙或接縫的跡象。
使用N2電漿、乙二胺(EDA)及乙醇胺(ETA)作為有機系毒化劑在矽和氧化矽表面上生長氮化矽薄膜。使樣品暴露於生長抑制劑，隨後是六氯二矽烷(HCDS)/NH3電漿的循環，進行150個循環。將薄膜生長總結在表1中。
Figure 105133818-A0305-02-0026-1
Figure 105133818-A0305-02-0027-2
乙醇胺抑制劑顯示約87%的生長減少。
使用ETA作為抑制劑以變化的電漿功率在矽和氧化矽表面上生長氮化矽薄膜。使用HCDS/NH3電漿進行沉積。量測每循環的生長(GPC)並總結在表2中。
Figure 105133818-A0305-02-0027-3
觀察到ETA造成溝槽頂部到底部的共形抑制，表示可以用次飽和量控制ETA的抑制。
在各種溫度下以次飽和量評估ETA的抑制能力。將ETA輸送到表面0.1秒。使用150個HCDS/NH3電漿(100W)循環在矽和氧化矽表面上沉積SiN薄膜。將結果總結在表3中。
Figure 105133818-A0305-02-0027-4
Figure 105133818-A0305-02-0028-5
在各種電漿功率下使表面暴露於己烷和氮氣電漿抑制之後藉由HCDS/NH3電漿(100W)沉積氮化矽薄膜。量測150個循環之後的薄膜生長。沉積溫度為350℃。將結果總結在表4中。
Figure 105133818-A0305-02-0028-6
在不同電漿功率下暴露於作為抑制劑的己烷和氬電漿之後沉積氮化矽薄膜。抑制之後，在350℃下沉積150個循環的HCDS/NH3電漿(100W)並量測厚度。將結果總結在表5中。
Figure 105133818-A0305-02-0028-7
Figure 105133818-A0305-02-0029-8
在不同腔室壓力下暴露於作為抑制劑的己烷和氬電漿之後沉積氮化矽薄膜。抑制之後，在350℃下沉積150個循環的HCDS/NH3電漿(100W)並量測厚度。將結果總結在表6中。
Figure 105133818-A0305-02-0029-9
在不同電漿功率下暴露於作為抑制劑的己烷和氬電漿之後沉積氮化矽薄膜。抑制之後，在350℃、3.5托下沉積150個循環的HCDS/NH3電漿(100W)。量測薄膜厚度並決定斜率，該薄膜厚度為溝槽中深度的函數。較大的斜率表示在溝槽底部有較厚的薄膜。將結果總結在表7中。
Figure 105133818-A0305-02-0029-10
在不同壓力下暴露於作為抑制劑的己烷和氬電漿(100W)之後沉積氮化矽薄膜。抑制之後，在350 ℃下沉積150個循環的HCDS/NH3電漿(100W)。量測薄膜厚度並決定斜率，該薄膜厚度為溝槽中深度的函數。較大的斜率表示在溝槽底部有較厚的薄膜。將結果總結在表8中。
Figure 105133818-A0305-02-0030-11
在各種電漿功率下使表面暴露於甲苯和氮氣電漿抑制之後藉由HCDS/NH3電漿(100W)沉積氮化矽薄膜。量測150個循環之後的薄膜生長。沉積溫度為350℃。將結果總結在表9中。
Figure 105133818-A0305-02-0030-12
在不同電漿功率下暴露於作為抑制劑的甲苯和氬電漿之後沉積氮化矽薄膜。抑制之後，在350℃下沉積150個循環的HCDS/NH3電漿(100W)並量測厚度。將結果總結在表10中。
表10
Figure 105133818-A0305-02-0031-13
在不同電漿功率下暴露於作為抑制劑的甲苯和氬電漿之後沉積氮化矽薄膜。抑制之後，在350℃、3.5托下沉積150個循環的HCDS/NH3電漿(100W)。量測薄膜厚度並決定斜率，該薄膜厚度為溝槽中深度的函數。較大的斜率表示在溝槽底部有較厚的薄膜。將結果總結在表11中。
Figure 105133818-A0305-02-0031-14
依據一個或更多個實施例，基板在形成層之前及/或之後進行處理。此處理可以在同一腔室中或在一個或更多個不同的處理腔室中進行。在一些實施例中，將基板從第一腔室移到不同的第二腔室以進行進一步處理。可以將基板直接從第一腔室移到不同的處理腔室，或者可以將基板從第一腔室移到一個或更多個移送腔室，隨後移到不同的處理腔室。因此，處理設備可以包含與移送站連通 的多個腔室。可以將這類設備稱為「群集工具」或「群集系統」等。
一般來說，群集工具是包含多個腔室的模組化系統，該等腔室進行各種功能，包括基板中心尋找和定向、除氣、退火、沉積及/或蝕刻。依據一個或更多個實施例，群集工具包括至少第一腔室和中央移送腔室。中央移送腔室可以容納機器人，機器人可以在處理腔室和裝載閘腔室之間來回移送基板。移送腔室通常被保持在真空條件下，並提供用於將基板從一個腔室移送到另一個腔室及/或到位於群集工具前端的裝載閘腔室的中間階段。兩種可以適用於本發明的公知群集工具是都可以向美國加州聖克拉拉的應用材料公司購得的Centura®和Endura®。然而，為了進行本文所述製程的特定步驟的目的，可以改變腔室的確切配置和組合。可以使用的其他處理腔室包括、但不限於循環層沉積(CLD)、原子層沉積(ALD)、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、預清洗、化學清洗、諸如RTP的熱處理、電漿氮化、除氣、定向、羥基化及其他基板製程。藉由在群集工具的腔室中進行製程，可以在沉積後續薄膜之前避免大氣雜質污染基板的表面且沒有氧化。
依據一個或更多個實施例，使基板連續處於真空或「負載鎖定」條件下，並在被從一個腔室移到下一個腔室時不暴露於環境空氣。因此移送腔室處於真空下並且在真空壓力下被「抽空」。惰性氣體可以存在於處理腔室 或移送腔室中。在一些實施例中，使用惰性氣體作為淨化氣體來去除一些或全部的反應物。依據一個或更多個實施例，在沉積腔室的出口注射淨化氣體，以防止反應物從沉積腔室移到移送腔室及/或附加的處理腔室。因此，惰性氣體的流動在腔室的出口形成氣幕。
可以在單一基板沉積腔室中處理基板，其中單一基板被載入、處理及卸載，之後再處理另一個基板。亦可以類似於輸送帶系統以連續的方式處理基板，其中多個基板被個別載入腔室的第一部分中、移動通過腔室、並被從腔室的第二部分卸載。腔室的形狀和相關的輸送帶系統可以形成直的路徑或彎曲路徑。另外，處理腔室可以是旋轉料架，其中多個基板被圍繞中心軸移動並在整個旋轉料架的路徑中暴露於沉積、蝕刻、退火、清洗等製程。
在處理過程中，可以將基板加熱或冷卻。這種加熱或冷卻可以藉由任何適當的手段來完成，包括、但不限於改變基板支座的溫度並使加熱或冷卻氣體流到基板表面。在一些實施例中，基板支座包括可被控制以導電式地改變基板溫度的加熱器/冷卻器。在一個或更多個實施例中，所使用的氣體(反應氣體或惰性氣體)被加熱或冷卻以局部改變基板溫度。在一些實施例中，加熱器/冷卻器被定位在鄰近基板表面的腔室內，以對流地改變基板溫度。
基板在處理過程中亦可以是靜止的或旋轉的。轉動的基板可以被連續旋轉或在不連續的步驟中旋 轉。例如，基板可以旋轉持續整個製程，或者基板可以在暴露於不同的反應或淨化氣體之間被旋轉少量。在處理過程中旋轉基板(連續地或在步驟中)可以藉由最小化例如氣流幾何形狀的局部變化的影響而有助於產生更均勻的沉積或蝕刻。
在原子層沉積型腔室中，可以在空間上或時間上分隔的製程中使基板暴露於第一和第二前驅物。時間ALD是一種傳統製程，其中第一前驅物流入腔室中與表面反應。在流入第二前驅物之前清除腔室中的第一前驅物。在空間ALD中，第一和第二前驅物都同時流到腔室中，但在空間上被分隔，使得在流動之間存在防止前驅物混合的區域。在空間ALD中，基板被相對於氣體分配板移動，或反之亦然。
在方法的一個或更多個部分在一個腔室中進行的實施例中，製程可以是空間ALD製程。儘管上述的一種或更多種化學品可能不相容(即產生在基板表面以外的反應及/或在腔室上的沉積物)，但空間分隔確保試劑不暴露於氣相中的每一種化學品。例如，時間ALD涉及清洗沉積腔室。然而，在實施中，有時不可能在流入另外的試劑之前將所有的過量試劑從腔室中清除。因此，腔室中的所有剩餘試劑都可以反應。使用空間分隔之下不需要清除過量的試劑，而且可限制交叉污染。此外，可能需要大量時間來清洗腔室，因此可以藉由免除清洗步驟來提高產量。
貫穿本說明書提及「一個實施例」、「某些實施例」、「一個或更多個實施例」或「一實施例」意指結合該實施例所描述的特定特徵、結構、材料、或特性被包括在本發明的至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書在各處出現的詞語例如「在一個或更多個實施例中」、「在某些實施例中」、「在一個實施例中」或「在一實施例中」不一定是指本發明的同一實施例。此外，可以在一個或更多個實施例中以任何適當的方式組合該特定特徵、結構、材料、或特性。
儘管已經參照特定實施例描述了本文的發明，但應當理解的是，這些實施例只是說明本發明的原理和應用。對於所屬技術領域中具有通常知識者而言顯而易見的是，可以在不偏離本發明的精神和範圍下對本發明的方法和設備進行各種修改和變化。因此，意圖使本發明包括在所附申請專利範圍及其均等物之範圍內的修改和變化。
310‧‧‧基板
330‧‧‧特徵
332‧‧‧頂部
334‧‧‧側壁
336‧‧‧底部
350‧‧‧薄膜
352‧‧‧頂部
356‧‧‧底部

Claims (19)

  1. 一種處理方法，包含以下步驟：使上面具有至少一個特徵的一基板表面暴露於包含一抑制劑的一有機系毒化劑，以相對於該至少一個特徵的一底部優先毒化該至少一個特徵的一頂部，該至少一個特徵具有大於或等於10：1的深寬比；以及以由下而上的方式在該至少一個特徵中沉積包含矽的一薄膜，使得在暴露於該有機系毒化劑的步驟之後，該至少一個特徵的該頂部上的生長少於發生在該至少一個特徵的該底部的生長約25%，以及使得該至少一個特徵中不存在孔隙或接縫。
  2. 如請求項1所述之處理方法，其中在該至少一個特徵中沉積該薄膜包含使該基板表面依序暴露於一前驅物和一反應物。
  3. 如請求項2所述之處理方法，其中使該基板表面暴露於該毒化劑是在每次暴露於該前驅物之前發生。
  4. 如請求項1所述之處理方法，其中在沉積厚度在約10Å至約50Å的範圍中的薄膜之後使該基板表面暴露於該毒化劑。
  5. 如請求項1所述之處理方法，其中該毒化劑包含一電漿。
  6. 如請求項5所述之處理方法，其中該電漿包含NH3、N2、Ar、H2O、CO2、N2O、H2及/或肼中之一者或更多者。
  7. 如請求項1所述之處理方法，其中該毒化劑被引入一電漿中。
  8. 如請求項7所述之處理方法，其中該毒化劑被以次飽和量引入該電漿中。
  9. 如請求項7所述之處理方法，其中該有機系毒化劑包含肼、水、乙二胺、乙醇胺、烷基、胺、烯烴、環氧化物、多胺及/或醇中之一者或更多者。
  10. 如請求項1所述之處理方法，其中該有機系毒化劑與該表面熱反應。
  11. 如請求項10所述之處理方法，其中該有機系毒化劑是以少量引入以優先與該至少一個特徵的該頂部反應。
  12. 如請求項1所述之處理方法，進一步包含重複該暴露於該有機系毒化劑和薄膜沉積以填充該特徵。
  13. 如請求項12所述之處理方法，其中被沉積在該至少一個特徵中的該薄膜具有小於2的濕蝕刻速率比。
  14. 一種處理方法，包含以下步驟： 將一基板表面定位在一處理腔室中，該基板表面具有至少一個特徵在該基板表面上，該至少一個特徵產生一縫隙，該縫隙具有一底部、一頂部及側壁，以及該縫隙具有大於或等於10：1的深寬比；使該基板表面暴露於一有機系毒化劑以相對於該至少一個特徵的底部優先抑制在該至少一個特徵的頂部的薄膜生長；使該基板表面依序暴露於一前驅物和一反應物以在該縫隙中沉積一層；以及重複暴露於該前驅物和該反應物而以由下而上的方式填充該至少一個特徵的該縫隙，使得在暴露於該有機系毒化劑的步驟之後，該至少一個特徵的該頂部上的生長少於發生在該至少一個特徵的該底部的生長約25%，以及使得該至少一個特徵中不存在孔隙或接縫。
  15. 如請求項14所述之處理方法，其中該有機系毒化劑包含一電漿。
  16. 如請求項15所述之處理方法，其中該電漿為一定向電漿。
  17. 如請求項14所述之處理方法，其中毒化該基板發生在使該基板依序暴露於該前驅物和該反應物兩次至約10次的範圍中之後。
  18. 如請求項14所述之處理方法，其中在每次暴露於該前驅物之前使該基板表面暴露於該有機系毒化劑。
  19. 一種處理方法，包含以下步驟：將具有一基板表面的一基板放入一處理腔室中，該處理腔室包含複數個區，每個區都藉由一氣幕與相鄰的區分隔，該基板表面具有至少一個特徵，該至少一個特徵具有一頂部、一底部和側面及大於或等於10：1的深寬比；在該處理腔室的一第一區中使該基板表面的至少一部分暴露於一第一處理條件，該第一處理條件包含一有機系毒化劑，以相對於該至少一個特徵的該底部優先抑制在該至少一個特徵的該頂部的薄膜生長，使得在暴露於該有機系毒化劑的步驟之後，該至少一個特徵的該頂部上的生長少於發生在該至少一個特徵的該底部的生長約25%，以及使得該至少一個特徵中不存在孔隙或接縫；將該基板表面橫向移動通過一氣幕到該處理腔室的一第二區；在該處理腔室的該第二區中使該基板表面暴露於一第二處理條件，該第二處理條件包含矽前驅物；將該基板表面橫向移動通過一氣幕到該處理腔室的 一第三區；在該處理腔室的該第三區中使該基板表面暴露於一第三處理條件，該第三處理條件包含一含氧反應物，以形成SiO2薄膜；以及重複暴露於該第一區、第二區及第三區，包括橫向移動該基板表面，以填充該至少一個特徵。
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