[發(fā)明專利]用于沉積無氯保形SiN 膜的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310021460.8
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103225071A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丹尼斯·豪斯曼;喬恩·亨利;巴特·范施拉芬迪克;伊斯瓦·斯里尼瓦桑
• 申請（專利權(quán)）人: 諾發(fā)系統(tǒng)公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/52;C23C16/34
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所 31263
• 代理人: 李獻(xiàn)忠

優(yōu)先權(quán)?

本申請要求于2012年1月20日提交的美國臨時申請No.61/588,964，以及于2012年3月7日提交的美國專利申請No.13/414,619的優(yōu)先權(quán)，這兩者的優(yōu)先權(quán)通過引用并入本發(fā)明。?

技術(shù)領(lǐng)域

本公開通常涉及在襯底上形成SiN材料。更具體地，本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體襯底上形成SiN膜。?

背景技術(shù)

由于氮化硅（SiN）薄膜具有獨特的物理、化學(xué)和機械性能，因此其被用于各種應(yīng)用中，尤其是在半導(dǎo)體器件中，例如擴(kuò)散阻擋層、柵絕緣、側(cè)壁隔離層、包封層、晶體管中的應(yīng)變膜、等等。SiN膜的一個問題是形成該膜的相對高的溫度，例如，在前工序生產(chǎn)線（FEOL）應(yīng)用中，SiN膜通常是通過化學(xué)氣相沉積法（CVD）在高于750℃的反應(yīng)器中使用二氯硅烷和氨沉積的。然而，由于SiN膜用于后序半導(dǎo)體制造工藝中，且隨著器件尺寸持續(xù)縮小，存在增加的要在較低的溫度下形成SiN膜的需求，該較低的溫度例如低于600℃。?

發(fā)明內(nèi)容

本說明描述了在襯底上制備氮化硅（SiN）材料的方法。還包括通過該方法制備改善的氮化硅膜。一個方面涉及沉積無氯（Cl）保形SiN膜。在一些實施方式中，SiN膜是無Cl和無碳（C）的。另一個方面涉及調(diào)整保形SiN膜的應(yīng)力和/或濕蝕刻速率的方法。另一個方面涉及沉積高質(zhì)量保形SiN膜的低溫方法。在一些實施方式中，該方法涉及使用三硅烷基胺?（TSA）作為含硅前驅(qū)體。?

一個方面是一種方法，該方法包括：周期性地將襯底暴露于無鹵素含硅反應(yīng)物的氣相流，其中，所述的無鹵素含硅反應(yīng)物被吸附在該襯底的表面；將該襯底暴露于第一含氮反應(yīng)物的氣相流，其中，所述含氮反應(yīng)物被吸附在該襯底的表面；以及當(dāng)氣相含氮反應(yīng)物存在于反應(yīng)室以及無鹵素含硅反應(yīng)物的氣相流已經(jīng)停止時，周期性地激勵該反應(yīng)室中的等離子體。在一些實施方式中，無鹵素含硅反應(yīng)物是TSA。在某些實施方式中，第一含氮反應(yīng)物是無碳的。無碳含氮反應(yīng)物的示例包括氨或肼。在某些實施方式中，第一含氮反應(yīng)物是胺，例如，C1-10烷基胺。在某些實施方式中，第一含氮反應(yīng)物是叔丁基胺。?

在一些實施方式中，將襯底暴露于不同于所述第一含氮反應(yīng)物的第二含氮反應(yīng)物的氣相流中。該第一含氮反應(yīng)物可以是無碳的而該第二含氮反應(yīng)物含有碳。在某些實施方式中，第一含氮反應(yīng)物與第二含氮反應(yīng)物的體積流量比介于約1:1和10:1之間，例如約1:1和4:1之間。在某些實施方式中，第一含氮反應(yīng)物與第二含氮反應(yīng)物的體積流量比介于約1:10和1:1之間，例如約1:4和1:1之間。?

在某些實施方式中，反應(yīng)室中的壓強是循環(huán)的，以便其在含硅反應(yīng)物的氣相流動過程期間較高。例如，在反應(yīng)室中的壓強可以在第一壓強和第二壓強之間循環(huán)，該第一壓強在約5和50乇之間且該第二壓強在約1和5乇之間。?

在某些實施方式中，通過該方法將襯底連續(xù)地暴露于第一含氮反應(yīng)物的氣相流。在某些實施方式中，將襯底周期性地暴露于第一含氮反應(yīng)物的氣相流。?

在某些實施方式中，提供了低溫工藝，溫度保持在不超過約400℃或更低，例如，不超過375℃、350℃或325℃。在某些實施方式中，氮化硅材料的應(yīng)力可被調(diào)整。例如，可以沉積具有約-4GPa和-2GP之間的應(yīng)力的氮化硅材料。在另一個例子中，可以沉積具有約-2GPa和1GPa之間的應(yīng)力的氮化硅材料。該氮化硅材料可以是無鹵素的。在某些實施方式中，氮化硅材料是無鹵素和無碳的。?

本發(fā)明的一個方面涉及在襯底上形成氮化硅材料的方法，其包括在反應(yīng)室中提供襯底；將該襯底暴露于氣相形式的TSA，以便TSA反應(yīng)物被吸附到襯底的表面；將該襯底暴露于氣相形式的含氮反應(yīng)物，以使該含氮反應(yīng)物被吸附到該襯底的表面；以及當(dāng)該含氮反應(yīng)物以氣相形式存在時點燃等離子體。該襯底的表面可包括凸起的或凹陷的特征。例如，該襯底可以包括如銅等金屬，如氧化硅等電介質(zhì)材料，或鍺-銻-碲（GST）合金中的一種或多種。在一些實施方案中，含氮反應(yīng)物是無碳含氮反應(yīng)物，如氨或肼。在一些實施方案中，含氮反應(yīng)物是含碳的反應(yīng)物。在一些實施方式中，含氮反應(yīng)物是含碳反應(yīng)物和無碳含氮反應(yīng)物的混合物。襯底溫度可以是，例如，在約300℃和約450℃之間，或在約300℃和約400℃之間。在一些實施方式中，溫度低于400℃。在一些實施方式中，RF功率可為約0.15-0.5W/cm²。?