[發明專利]形成高質量的低溫氮化硅層的方法和設備

有效

• 申請號: 200910141773.0
• 申請日: 2003-12-19
• 公開（公告）號: CN101572232A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: S·王;E·A·C·桑柴茲;A·(史蒂文)·陳
• 申請（專利權）人: 應用材料有限公司
• 主分類號: H01L21/318
• 分類號: H01L21/318;H01L21/324;C23C16/34;C23C16/455
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙蓉民;路小龍

1.一種在加工室中加工襯底的方法，包括：

加熱襯底至550℃或更低的溫度；

熱分解含硅和氮源氣體，或含硅源氣體和含氮源氣體，以在所述襯 底表面上沉積氮化硅層，其中所述含硅源氣體或所述含硅和氮源氣體包 含具有選自Si-Si、N＝N、N-N或它們的組合的鍵的化合物并且所述氮化 硅層具有的第一氫原子百分比大于15at.％；和然后

將所述沉積的氮化硅層暴露于氫自由基，其中所述氫自由基通過含 氫源氣體的等離子體分解而被形成，并且該暴露的氮化硅層具有的第二 氫原子百分比小于10at.％。

2.如權利要求1所述的方法，其中所述含氫源氣體包括NH₃、H₂或 NH₃和H₂的組合。

3.如權利要求1所述的方法，其中所述氮化硅層用氫自由基以5×10¹⁵個原子/cm²至1×10¹⁷個原子/cm²之間的流量處理。

4.如權利要求1所述的方法，其中所述含氫源氣體還包括選自氮氣、 氬氣和氦氣的惰性氣體。

5.如權利要求1所述的方法，其中源氣體的等離子體分解在物理上 遠離用氫自由基處理所述氮化硅層的室的地方進行。

6.如權利要求1所述的方法，其中將所述氮化硅層暴露于氫自由基 后，所述氮化硅層具有小于1.0at.％的氯濃度。

7.如權利要求1所述的方法，其中將所述氮化硅層暴露于氫自由基 后，所述氮化硅層具有小于5at.％的碳濃度。

8.如權利要求1所述的方法，其中熱分解溫度低于500℃。

9.如權利要求1所述的方法，其中所述氮化硅層以高于/分鐘 的沉積速度形成。

10.如權利要求1所述的方法，其中所述含硅源氣體或所述含硅和氮 源氣體包含通過單鍵連接到第二硅原子的第一硅原子，和連接到所述第 一硅原子和所述第二硅原子的氯原子或氮原子中的至少一種。

11.如權利要求10所述的方法，其中所述含硅源氣體或所述含硅和 氮源氣體包含通過單鍵連接到第二硅原子的第一硅原子，和連接到所述 第一硅原子和所述第二硅原子的氮原子，以及連接到所述氮原子的碳原 子。

12.如權利要求1所述的方法，其中所述含硅源氣體或所述含硅和氮 源氣體包含選自具有R₂N-Si(R′₂)-Si(R′₂)-NR₂、R₃-Si-N₃、R′₃-Si-NR-NR₂的結構的化合物，其中R和R′包括一個或多個選自鹵素、具有一個或多 個雙鍵的有機或芳族基團、具有一個或多個三鍵的有機基團、脂族烷基 基團、環烷基基團、有機硅基團、烷基氨基基團或含有N或Si的環狀基 團及其組合的官能團。

13.如權利要求12所述的方法，其中R和R′包括一個或多個選自 氯、甲基、乙基、異丙基、三甲代甲硅烷基、吡咯烷及其組合的官能團。

14.如權利要求13所述的方法，其中所述含硅源氣體或所述含硅和 氮源氣體包含選自1，2二乙基-四(二乙基氨基)乙硅烷、1，2-二氯-四(二 乙基氨基)乙硅烷、六(N-吡咯烷基)乙硅烷、1，1，2，2-四氯-二(二-三甲基 氨基)乙硅烷、1，1，2，2-四氯-二(二-異丙基)乙硅烷、1，2-二甲基-四(二乙 基氨基)乙硅烷、三(二甲基氨基)硅烷疊氮化合物、三甲基氨基硅烷疊氮 化合物和(2，2二甲肼)二甲基硅烷的一種或多種化合物。

15.如權利要求1所述的方法，還包括：

通過熱分解含硅和氮源氣體或含硅源氣體和含氮源氣體將第二層氮 化硅層沉積到處理過的氮化硅層上；和

用氫自由基暴露所述第二層氮化硅層。