專利名稱：硅基電介質(zhì)的化學(xué)氣相沉積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的具體實例 一般而言是關(guān)于用于沉積含硅材料的方法，且更具 體而言，本發(fā)明的具體實例是關(guān)于用于熱沉積氮化硅材料的化學(xué)氣相沉積 技術(shù)。
背景技術(shù)：
諸如氮化硅等含硅薄膜的熱化學(xué)氣相沉積法(CVD)是在制造半導(dǎo)體 裝置時所使用的一種最先進(jìn)技術(shù)的前段制程。例如，在用于沉積氮化硅的 熱CVD制程中，熱能是用于使得一種或以上的包含硅前驅(qū)物的原料化學(xué)物 發(fā)生斷裂，以在基板表面形成氮化硅的薄膜。傳統(tǒng)的含硅材料的熱CVD是 典型地在提高的制程溫度下，在批式爐或在單晶片沉積室中實施。隨著裝 置的幾何尺寸縮小以使得整合更為快速，因此用于沉積薄膜的熱預(yù)算( thermal budget)必須加以降低，以達(dá)成避免裝置受到損壞、令人滿意的 加工結(jié)果、優(yōu)良的生產(chǎn)良率、及穩(wěn)固的裝置性能。雖然已有某些使用沉積 溫度為55CTC以下的用于含硅材料的CVD制程的提案，但是并無僅使用熱 處理(亦即，無電漿或光子輔助的制程)已顯示在制造半導(dǎo)體裝置時具有 適用于大規(guī)模生產(chǎn)的利用價值。
因此，其是需要一種在低于約550。C以下的溫度沉積例如氮化硅的含 硅材料的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的具體實例 一 般而言是提供 一 種用于沉積的方法，在 一 具體實 例中， 一種用于將含硅薄膜沉積在基板上的方法包括將含有氮和碳的化 學(xué)物流入沉積腔室；將具有硅-氮鍵的含硅源化學(xué)物流入處理腔室；及將位 于腔室內(nèi)的基板加熱至低于55CTC以下的溫度。在另一具體實例，含硅化 學(xué)物是三硅基胺，且含有氮和碳的化學(xué)物是(CH3)3-N。


藉此方式則可詳細(xì)地理解到如上所例示本發(fā)明的特征方法，本發(fā)明的 更特定的說明，如上所述者，將可藉由參考具體實例而獲得了解， 一部份 是展示于附加的圖式中。然而，應(yīng)了解到所附加的圖式是僅作為例示本發(fā) 明的典型的具體實例，且并非視為限制其范圍，本發(fā)明是承認(rèn)熟習(xí)此技藝 者的其它等效的具體實例。
圖1是供實施本發(fā)明氮化硅沉積方法的處理腔室的一具體實例概略剖 面圖。
圖2是沉積氮化硅薄膜的方法的 一具體實例流程圖。
圖3A-B是具有至少一部份是根據(jù)圖2的方法所沉積的氮化硅層的 MOSFET晶體管剖面圖。
圖4是典型的具有至少一部份是使用圖2的方法所沉積的氮化硅層的 雙極性晶體管剖面圖。
為容易了解，其中是使用完全相同的組件符號，若可能時，對于圖中 共同的同 一組件則附以相同符號?？深A(yù)期的是一具體實例的某些組件代表
主要組件符號說明
■處理腔室
102本體
104內(nèi)部容積
106壁
簡底板
110蓋
112導(dǎo)液路
114頂起銷
116電源
118頂起板120力口熱器
122基板
124臺座
126泵送口
128基板存取口
130臺座升降組件
132波紋管
134進(jìn)口
136氣體控制面板
138泵送系統(tǒng)
140氣體管線
142泵送環(huán)
144噴淋頭
146控制器
148內(nèi)存
150CPU (中央處理單元)
152支持電路
154穿孔區(qū)
200方法
202沉積步驟
204加熱步驟
206含氮氣體流入步驟
208硅源氣體流入步驟
310基板
312源極/漏極層
313含硅層
316間隔物
318柵極阻障層
320偏置層 322柵極層
324蝕刻停止層
326介電質(zhì)層
328介層洞
430基板
432n型層
433隔離層
434化合物層
436接觸層
438偏置層
440隔離層
具體實施方式
本發(fā)明的最佳實施方式
本發(fā)明的具體實例是提供一種用于使用約550°C以下的溫度將例如氮 化硅等的含硅層沉積在基板上的方法。雖然本發(fā)明將針對如圖1所示的單 晶片熱化學(xué)氣相沉積(制程)腔室100為例加以說明，但是該方法是也可 相輔相成實務(wù)應(yīng)用在其它沉積系統(tǒng)，包括批式沉積系統(tǒng)在內(nèi)。此等之中， 可實施氮化硅沉積制程的處理腔室是包括可獲自應(yīng)用材料(Applied Materials )股份有限公司(加州Santa Clara )的SINGEN吸或SINGEN Plus 制程反應(yīng)室。適合于實施本發(fā)明的其它系統(tǒng)的實例是包括可獲自日本東 京電子有限公司(Tokyo Electron Limited)的TELFORMULA⑧批式爐；可 獲自應(yīng)用材料股份有限公司的FLEXSTAF^迷你型批式硅沉積系統(tǒng)；及可 獲自ASM International N.V.的已？511_0^@單晶片外延反應(yīng)爐。
除熱CVD之外，其它可用于沉積氮化硅材料的制程是包括脈沖
-CVD、及原子層沉積(ALD)制程。在脈沖-CVD制程中，例如硅前驅(qū)物 和反應(yīng)物等的試劑是以共流和脈沖導(dǎo)入處理腔室。在ALD制程中，例如硅 前驅(qū)物和反應(yīng)物等的化學(xué)藥劑，則是以各自和時序脈沖控制導(dǎo)入處理腔室 。電漿增強沉積技術(shù)也可使用于ALD或CVD的任一制程中。在本文中所
揭示的沉積制程中，可將含硅材料沉積在單 一基板或成批基板上。
在圖1的具體實例中，處理腔室100是包括聯(lián)結(jié)到泵送系統(tǒng)138的腔 室本體102、控制器146、及氣體控制面板(gas panel) 136。腔室本體 102具有壁106、底板108、及限定內(nèi)部容積104的蓋110。本體102的
壁106是加以熱調(diào)節(jié)。在一具體實例中，數(shù)個導(dǎo)液路112是設(shè)置在壁106 內(nèi)，且設(shè)置成為使用來調(diào)節(jié)腔室本體102的溫度的熱傳液體在該導(dǎo)液路 112內(nèi)循環(huán)。壁106也額外地包括一基板存取口 128,使得基板122的工 件容易進(jìn)出處理腔室100。
基板支撐臺座124是配置在腔室本體102的內(nèi)部容積104內(nèi)，用以在 加工處理時支撐基板122?；逯闻_座124是包括構(gòu)成為可調(diào)節(jié)基板122 的溫度和/或加熱處理腔室100的內(nèi)部容積104的加熱器120。如圖1所示 的具體實例中，加熱器120是一種連接到電源116的電阻加熱組件，且可 將基板加熱至至少55CTC的溫度。
臺座升降組件130是聯(lián)結(jié)到基板支撐臺座124,且是構(gòu)成為可在介于 上升的加工處理位置(如圖1所示)與易于經(jīng)由基板存取口 128存取位于 臺座124上的基板122的下降位置之間控制臺座124的高度。臺座升降組 件130是以封閉方式使用撓性波紋管132聯(lián)結(jié)到腔室本體102的底板108 。臺座升降組件130視需要也可構(gòu)成為使得臺座124在加工處理時旋轉(zhuǎn)的 方式。
氣體控制面板136是聯(lián)結(jié)到處理腔室100,且構(gòu)成為可對處理腔室本 體的內(nèi)部容積104供應(yīng)制程用化學(xué)物，其呈液體和/或氣體形態(tài)、及其它氣 體。如圖1所示的具體實例中，氣體控制面板136是經(jīng)由氣體管線140聯(lián) 結(jié)到在腔室本體102的蓋110中所形成的進(jìn)口 134。當(dāng)然，進(jìn)口 134可形 成為穿過腔室本體102的一個或以上的其它位置。
噴淋頭144是聯(lián)結(jié)到腔室本體102，用以改善由氣體控制面板或液體 注入器136所供應(yīng)至處理腔室100的內(nèi)部容積104的氣體或蒸氣的均勻分 布。噴淋頭144是包括穿孔區(qū)154。在穿孔區(qū)154所形成的許多孔是以能 提供經(jīng)通過噴淋頭144而到達(dá)基板122的氣體的預(yù)定流動分布的方式來構(gòu) 成其尺寸、幾何配置、數(shù)量和分布頂起銷114 (其中的一是展示于圖1中)是配置用于將基板122從基 板支撐臺座124的上表面分離，以易于經(jīng)由存取口 128伸入處理腔室本體 的機械手(未圖標(biāo))移出基板。如圖1所示的具體實例中，頂起板118是 設(shè)置在基板支撐臺座124的下面，且加以配置成使得臺座124在下降時， 頂起銷114則將在臺座124完成其下降行程之前，即接觸到頂起板118。 藉此，頂起板118將支撐頂起銷114使得臺座124繼續(xù)下降，頂起銷114 從臺座上的表面伸出。頂起板118的位置和/或頂起銷114的長度是構(gòu)成為 當(dāng)臺座124位于下降位置時，能使得基板122位于與基板支撐臺座124相 隔，且通常是在與存取口 128排成一線的位置。
泵送系統(tǒng)138是聯(lián)結(jié)到在腔室本體102所形成的泵送口 126。泵送系 統(tǒng)138通常是包括配置成可控制在處理腔室100的內(nèi)部容積104的內(nèi)的壓 力的節(jié)流閥及一個或以上的泵。從內(nèi)部容積104流向泵送口 126的氣體是 可經(jīng)由泵送環(huán)142等的路徑，以改善氣體均勻地在基板122的表面上流動 。 一種可相輔相成地適用于本發(fā)明的泵送環(huán)是揭示于美國發(fā)明專利第 10/911,208號，建檔于2004年10月4日，其中全部的內(nèi)容并入本文參考
控制器146是聯(lián)結(jié)到處理腔室100的各組件，以使其容易控制如下所 述氮化硅的沉積制程。控制器146通常是包括中央處理單元(CPU) 150 、內(nèi)存148、及支持電路152。 CPU 150可為任何形態(tài)的可使用工業(yè)用調(diào) 節(jié)裝置的用于控制各腔室的計算機處理機及副處理機。內(nèi)存148、或計算 機可讀的儲存媒體是可為 一種或以上的可容易獲得的內(nèi)存，例如隨機存取 內(nèi)存(RAM)、只讀存儲器(ROM)、軟磁盤、硬盤、閃存、或任何其它 形態(tài)的區(qū)域性或遙控式數(shù)字儲存器等。支持電路152是聯(lián)結(jié)到CPU 150， 以傳統(tǒng)方法支持處理機。此等支持電路152是包括高速緩存、電源、時鐘 電路、輸入/輸出電路及子系統(tǒng)等。例如， 一種如下所述的含硅材料沉積制 程200的制程通常是儲存于內(nèi)存148,其是典型地作為軟件程序。軟件程 序也可加以儲存和/或藉由遙控以CPU 150所控制的硬件的第二 CPU (未 圖標(biāo))來執(zhí)行。雖然本發(fā)明的沉積制程是描述為以軟件程序?qū)嵤?，但是?示于其中的某些方法步驟，是可在硬件及藉由軟件控制器來實施。因此，
本發(fā)明可在計算機系統(tǒng)上的軟件中執(zhí)行、在應(yīng)用特定的集成電路或其它類 型的硬件中"l丸行、或軟件與硬件的組合并用。
圖2是展示含硅材料沉積制程200的一具體實例的流程圖，其是可在 處理腔室100、或其它適當(dāng)?shù)脑O(shè)備中實施。方法200是從將基板122放置 在基板支撐臺座124上的步驟202開始。關(guān)于可實務(wù)應(yīng)用本發(fā)明的氮化硅 沉積制程的具體實例的基板122是包括(但是并不受限于此等)例如結(jié) 晶質(zhì)硅(例如，Si<100>、或Si<111>)、氧化硅、應(yīng)變硅、絕緣層上覆 硅層(SOI)、硅鍺、及摻雜或非摻雜多晶硅(polysilicon )等的半導(dǎo)體晶 片。用于沉積含硅層的基板表面可為棵硅、介電質(zhì)材料、導(dǎo)電性材料、阻 障性材料等。基板122在沉積含硅材料之前，視需要可藉由拋光、蝕刻、 還原、氧化、卣化、氬氧基化(hydroxylation)、退火和/或烘焙等步驟實 施預(yù)處理。
在步驟204中，基板122是加熱至低于約550。C以下的溫度。視制造 要求條件而定，基板122也可視需要加熱至低于約55CTC以下的溫度。在 一具體實例中，基板122是藉由從電源116對電阻式加熱組件(亦即，加 熱器120)施加電力，以將基板122加熱至溫度為介于約300與約50CTC 之間，而在另一具體實例中，基板122是加熱至約45(TC以下。
在步驟206中，含有氮和碳的化學(xué)物是供應(yīng)至處理腔室100的內(nèi)部容 積中。含有氮和碳的化學(xué)物通常是,人氣體控制面板136供應(yīng)至進(jìn)口 134。 含有氮和碳的化學(xué)物可為呈液體和/或氣體形態(tài)。
在一具體實例中，含有氮和碳的化學(xué)物是具有R(C)-CxNyR(N)的化學(xué) 式，其中R(C)是氫或其它碳?xì)浠衔锘?、R(N)是氮或其它含氮化合物基， 且x及y是正整數(shù)。此等之中，適用的含有氮和碳的氣體的實例是包括( 但是并不受限于此等)(CH3)3-N、 H3C-NH2、曱胺、H3C-NH-NH2、曱基 聯(lián)胺、(H3C)-N=N-H、及HC三N。
另一可行的含有氮和碳的化學(xué)物是可具有特征為 一種可在500。C以
下解離、在室溫下具有高蒸氣壓的含有碳、氮和氫的化合物。此等之中，
其它適當(dāng)?shù)暮械吞嫉幕瘜W(xué)物的實例是包括(但是并不受限于此等)
CH5N (在25。C的蒸氣壓為約353 kPa )、曱基聯(lián)胺(CH6N2;在25。C的
蒸氣壓為約66kPa)、及氫氰酸(CHN;在25°C的蒸氣壓為約98.8 kPa)。
在步驟208中，具有至少一個Si-N鍵的硅源化學(xué)物流是從氣體控制面 板136經(jīng)由噴淋頭144供應(yīng)至腔室本體102的內(nèi)部容積104。硅源化學(xué)物 可為呈液體和/或固體形態(tài)。在一具體實例中，硅源化學(xué)物是包含 (SiR3)3-N、 (SiR3)2N-N(SiR3)2、和(SiR3)N-(SiR3)N中的至少一種，其中該 R是氫(H)、或碳?xì)浠衔镌噭?、或碎?fragment)(其是由曱基、乙 基、苯基、三級丁基、及其組合物所組成)。在一具體實例中，該R是不含 鹵素而含有氫。在另一具體實例中，該R是包含一種或以上的卣元素且含 有氫。此等之中，適當(dāng)?shù)墓柙礆怏w是包含(SiH3)3-N、 (SiH3)2N-N(SH3)2 、(SiH3)N=(SiH3)N、及三硅基胺。
雖然介于氣體控制面板136與進(jìn)口 134之間是展示僅布置一氣體管線 140，但是可預(yù)期的是硅源氣體和含有氮和碳的化學(xué)物是可在分開的氣體管 線供應(yīng)至處理腔室100。也可預(yù)期的是氣體管線可加以控制其溫度。此外 ，又可預(yù)期的是可將在步驟206的含碳?xì)怏w連同在步驟208的含氮和/或含 硅化學(xué)物一起同時、或依序?qū)脒M(jìn)口 134。藉此，步驟206可發(fā)生在步驟 208之前，或步驟206可發(fā)生在步驟208之后。再者，步驟206、 208可 執(zhí)行選擇性控制化學(xué)物計量時間以確保原子層覆蓋率，且允許在各步驟之 間以吾所欲惰性氣體例如氬氣進(jìn)行凈化。
由于硅源化學(xué)物和含有氮和碳的化學(xué)物是在基板處理腔室100中結(jié)合 ，因此在加熱的基板122上是形成例如氮化硅(Si3N4 )薄膜的含硅材料。 所沉積的含硅材料顯示具有例如優(yōu)良的折射率和濕式蝕刻速率等薄膜品質(zhì) ，且沉積速率為大于5 A/min。在一具體實例中，含硅薄膜是以約10A/min 至約500 A/min的速率沉積，且所沉積的厚度為約10 A至約1,000 A。如 上所述所形成的含硅薄膜顯示具有低含氫量，且包含少量的可強化硼保持 在PMOS (P信道金屬氧半導(dǎo)體)裝置中的摻雜碳。在使用不含鹵素的硅 源氣體的具體實例中，可實現(xiàn)改善濕式蝕刻速率。
在步驟206和/或208步驟中，可提供載氣(carrier gas )以控制含有 氮和碳的化學(xué)物和/或硅源化學(xué)物的分壓為數(shù)mTorr至數(shù)百Torn且控制在
單晶片腔室中的總壓為約100 mTorr至約740 Torr。在另 一具體實例中， 在處理腔室中的壓力為介于約10 Torr與740 Torr之間。在批式制程系統(tǒng) 中，可供應(yīng)載氣以控制含有氮和碳的化學(xué)物和/或硅源化學(xué)物的分壓為約 100 mTorr至約1 Torr壓力。此等之中，適當(dāng)?shù)妮d氣的實例是包括氮氣( N2)、氬氣(Ar)、及氦氣(He)。
在另 一具體實例中，該方法200是包括在步驟202中，將基板122 加熱至溫度為介于約300與約500'C之間(例如450。C )。在步驟206中 ,將含有氮和碳的化學(xué)物例如(CH3)3-N供應(yīng)至處理腔室100。含有氮和碳 的J匕學(xué)物是以介于約100 sccm至約3,000 sccm之間(例3口約1,000 sccm 至約2,000 sccm)的速率供應(yīng)。在步驟208中，硅源化學(xué)物例如三硅基胺 是以介于1 sccm至約300 sccm之間，或在其它實例則以介于約13 sccm 至約130 sccm之間的速率供應(yīng)至處理腔室100。在載氣是與硅源化學(xué)物 結(jié)合的具體實例中，液體源的總速率為約10 sccm至10,000 sccm。通常 (CH3)3-N對三硅基胺的流量比是維持在約10:1至約1:1的比率。在一具體 實例中，(CH3)3-N相對于三硅基胺的流量比為3:1。
視需要可將氧前驅(qū)物添加到沉積方法200中，典型為在步驟206和/ 或步驟208中，以形成氮化硅或氧氮化硅。可使用于本文所揭示的沉積制 程中的氧前驅(qū)物是包括氧原子、氧氣(〇2)、臭氧(〇3)、水(H20) 、過氧化氫(H202 )、有機過氧化物、醇類、 一氧化二氮(N20)、 一氧 化氮(NO) 、 二氧化氮(N〇2)、五氧化二氮(N205 )、其衍生物、及其 組合物。
當(dāng)將方法200如上所述實務(wù)應(yīng)用在單晶片處理腔室100中時，則其是 允許調(diào)整所沉積的薄膜，特別是具有管理且控制薄膜的Si/N/C/H含量的能 力。藉由控制薄膜的Si、 N、 C及H的相對含量，則例如濕式蝕刻速率、 干式蝕刻速率、介電常數(shù)等的薄膜性能是可加以調(diào)整以使其符合特定的應(yīng) 用。例如，藉由降低氫含量，則可沉積獲得具有高抗拉應(yīng)力的薄膜。
除此之外，藉由使用N-Si-R或N-Si-Si-R型之前驅(qū)物，則硅源分子的 解離是在較低溫度下發(fā)生，藉此即可使得制程在較低溫度下進(jìn)行。其理由 為與Si-N鍵相比較，官能基(Si-R或Si-Si)是屬于弱鍵的緣故。此外，在本發(fā)明所使用的含氮源化學(xué)物是含有碳和氫的官能基，其是可與來自
硅源中的N-Si-R或N-Si-Si-R的R或Si-R進(jìn)行反應(yīng)，使得R基變成解離 ，且比并未與氮源化學(xué)物反應(yīng)者更容易加以移除。因此，氮源化學(xué)物除了 對最終薄膜提供額外的氮和碳源以外，其在本制程中也可作用如同觸媒。 因此，氮源是有利于促進(jìn)溫度為在例如約550。C以下的低溫制程。
使用如上所述方法200所沉積的含硅材料，由于數(shù)種物理性質(zhì)而廣泛 地使用于電子零組件及裝置。含硅-氮材料是一種電絕緣體及阻障材料。當(dāng) 含氮化硅材料是配置介于例如柵極材料與電極之間、或介于低介電常數(shù)的 多孔性材料與銅之間時，阻障特性會抑制離子在不同的材料或組件之間擴 散。因此，含氮化硅材料可使用于阻障層、保護層、偏置層、間隔物層和 上蓋層(capping layer)。氮化硅材料的其它物理性質(zhì)是具有高硬度。在 某些應(yīng)用中，含硅材料可用作為各種光學(xué)裝置及工具等的保護被覆。然而 ，含氮化硅材料例如氮化硅的其它物理性質(zhì)是可用作為在氧化硅介電質(zhì)層 下的蝕刻停止層，以精確地控制蝕刻深度，而并不會發(fā)生過度蝕刻或蝕刻 不足。此外，含硅-氮材料的物理性質(zhì)是其中碳和氫濃度可用于調(diào)整薄膜應(yīng) 力，例如具有吾所欲應(yīng)用的高抗拉應(yīng)力。
在某些具體實例中，如第3A-B和4圖所示，氮化硅材料是可沉積如 同在MOSFET (金屬氧半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)和雙極性晶體管中的各層。 例如，圖3A是展示氮化硅材料是沉積在一種含有凹入和提高兩者的源極/ 漏極的MOSFET內(nèi)部。源極/漏極層312是藉由基板310的離子布植法所 形成。通?；?10是經(jīng)摻雜的n型，而源極/漏極層312是經(jīng)摻雜的p 型材料。通常含有硅(Si)、硅鍺(SiGe)或硅鍺碳(SiGeC )的含硅層 313是藉由CVD法選擇性地經(jīng)外延生長在源極/漏極層312上、或直接生 長在基板310上。含硅層314也是藉由CVD法選擇性地經(jīng)外延生長在含 硅層313上。柵極阻障層318是用以橋接被分段的含硅層313。通常柵極 阻障層318可為由氧化硅、氧氮化石圭、氧化鉿、或鉿硅酸鹽所組成。局部 地圍繞柵極阻障層318的是間隔物316，其是通常為例如氯化物/氧化物/ 氮化物堆(stack)(例如，Si3N4/Si〇2/Si3N4)等的隔離材料。另一可行方 法是間隔物316可為氮化硅材料的均質(zhì)層，例如藉由在本文所揭示的各種方法所沉積的氮化硅或氧氮化硅。柵極層322 (例如，多晶硅)可具有間 隔物316和偏置層320位于任一側(cè)。偏置層320可為藉由在本文所揭示的 各種制程所沉積的氮化硅材料(例如氮化硅)材料所組成。
圖3B是展示沉積在MOSFET上的用于蝕刻源極/漏極層和柵極接觸介 層洞(gate contact via )的蝕刻停止層324。蝕刻停止層324可為藉由在 本文所揭示的各種制程所沉積的氮化硅材料例如氮化硅所組成。前置-金屬 介電質(zhì)層(pre-metal dielectric layer) 326 (例如，氧化硅)是沉積在蝕刻 停止層324上，且包含在其上所形成的4妄觸孔介層洞(contact hole vias )328。
在另一具體實例中，圖4是展示在本發(fā)明的各具體實例中，所沉積的 作為在雙極性晶體管內(nèi)的數(shù)層的氮化硅材料。含硅化合物層434是沉積在 先前已沉積在基板430的n-型集極層(collector layer) 432上。晶體管進(jìn) 一步又包括隔離層433(例如，Si〇2、 Si〇xNy、或Si3N4 )、接觸層436
(例如，經(jīng)大量摻雜的多晶硅)、偏置層438(例如，Si3N4)、及第二隔 離層440 (例如，Si〇2、 SiOxNy或Si3N4)。隔離層433和440、及偏置
層438是可藉由在本文所揭示的各種制程各自獨立地沉積例如氧氮化硅、 碳氮化硅、和/或氮化硅等作為氮化硅材料。在一具體實例中，隔離層433 和440是含有氧氮化硅，且偏置層438是含有氮化硅。
如上所述，本發(fā)明已提供一種用于沉積例如氮化硅等的含硅層的方法 。如上所述的方法是適合于制造具有小的臨界尺寸(critical dimension) 且要求低熱預(yù)算(由于使用沉積低于約55(TC以下的溫度)的裝置，其是 可有利地使用次90奈米技術(shù)來制造穩(wěn)固的電路。
如上所述，本發(fā)明可提供一種用于沉積如氮化硅等的含硅層的方法。
在前面揭示的方法，適合于具有小的關(guān)鍵尺寸且由于使用低于約55CTC的 沉積溫度而要求低熱預(yù)算的裝置的制造。其是有利于使用次90奈米技術(shù)來
制造堅固電路。
雖然如前所述是用于引導(dǎo)本發(fā)明的具體實例，但是可設(shè)計本發(fā)明的其 它及進(jìn)一步的具體實例，而并不會脫離其基本的范圍，且該范圍是根據(jù)如 下所述權(quán)利要求加以設(shè)定。
權(quán)利要求
1.一種將含硅薄膜沉積在基板上的方法，其是包括下列步驟將位于處理腔室內(nèi)的基板加熱至低于約550℃以下的溫度；將含有氮和碳的化學(xué)物流入該處理腔室；將具有硅-氮鍵的含硅源化學(xué)物流入該處理腔室；及將含有硅和氮的薄膜沉積在該基板上。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含硅源化學(xué)物是(SiR3)3-N、 (SiR3)2N-N(SiR3)2、及(SiR3)N-(SiR3)N中的至少一種，其中R是氫(H) 、或碳?xì)浠衔镌噭?、或是一碎?fragment)(其是由曱基、乙基、苯基、三級丁基及其組合物所組成群組中選出)。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中該R是不含卣素而含有氫。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中該R是包含一或多卣素元素。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含硅源化學(xué)物是(SiH3)3-N。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含硅源化學(xué)物是 (SiH3)2N-N(SiH3)2。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含硅源化學(xué)物是(SiH3)N-(SiH3)N
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含硅源化學(xué)物是三硅基胺。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含有氮和碳的化學(xué)物的化學(xué)式是 R(C)-CXNYR(N),其中該R(C)是氫或其它碳?xì)浠衔锘?，且R(N)是氮或其 它含氮化合物基。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含有氮和碳的氣體是H3C-NH2
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含有氮和碳的氣體是曱胺。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含有氮和碳的化學(xué)物是 H3C-NH-NH2。
13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含有氮和碳的化學(xué)物是曱基聯(lián)胺。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含有氮和碳的化學(xué)物是 (H3C)-N=N-H。
15. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含有氮和碳的化學(xué)物是HC三N
16. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含有氮和碳的化學(xué)物是在室溫 下具有高蒸氣壓、可在500。C以下解離的含有碳、氮和氬的化合物。
17. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含有氮和碳的化學(xué)物是CH5N 、CHeN2和CHN中的至少一種。
18. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該加熱基板的步驟更包括 將基板加熱至介于約300。C至約500。C間的溫度；及 將處理腔室內(nèi)的壓力維持在約10Torr至740 Torr之間。
19. 如權(quán)利要求1所述的方法，其更包括 將一氧前驅(qū)物流入處理腔室的步驟。.
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中該氧前驅(qū)物是氧原子、氧氣(02 )、臭氧(03)、水(H20)、過氧化氫(H202)、有機過氧化物、醇類 、 一氧化二氮(N20)、 一氧化氮(NO) 、 二氧化氮(N02)、五氧化二 氮(N205)、及其衍生物中的至少一種。
21. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含硅源化學(xué)物是(SiR3)3-N、 (SiR3)2N-N(SiR3)2、及(SiR3)N:(SiR3)N中的至少一種，其中該R是氬(H )、碳?xì)浠衔镌噭?、或由曱基、乙基、苯基、三級丁基、及其組合物所組成的碎片；且其中該含有氮和碳的化學(xué)物的化學(xué)式為R(C)-CXNYR(N), 其中該R(C)是氬或其它碳?xì)浠衔锘?，且R(N)是氮或其它含氮化合物基
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中該加熱基板的步驟更包括將基板加熱至介于約30crc至約50crc間的溫度的步驟。
23. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該沉積含硅薄膜的步驟更包括 沉積 一 單原子層的含硅材料的步驟。
24. —種將含硅層沉積在基板上的方法，其是包括下列步驟將位于處理腔室內(nèi)的基板加熱至550℃以下的溫度；將該處理腔室內(nèi)的壓力維持在約10Torr至約740 Torr之間；將(CH3)3-N流入該處理腔室；以氬氣凈化該處理腔室；將三石圭基胺流入該處理腔室；以氬氣凈化該處理腔室；及沉積含有硅和氮的層在該基板上。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中該加熱基板的步驟更包括 將基板加熱至介于約400'C至約50CTC之間的溫度的步驟。
26. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中該加熱基板的步驟更包括 將基板加熱至低于約450。C以下的溫度的步驟。
27. 如權(quán)利要求24所述的方法，其更包括 將一氧前驅(qū)物流入處理腔室的步驟。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中該氧前驅(qū)物是氧原子、氧氣(02 )、臭氧(03)、水(H20)、過氧化氫(H202)、有機過氧化物、醇類 、 一氧化二氮(N20)、 一氧化氮(NO) 、 二氧化氮(N02)、五氧化二 氮(N2〇5)、及其衍生物中的至少一種。
29. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該含有氮和碳的氣體是(CH3)3-N
全文摘要
本發(fā)明的具體實例一般而言是提供一種用于沉積含硅薄膜的方法。在一具體實例中，一種用于將含硅材料薄膜沉積在基板上的方法包含下列步驟將含有氮和碳的化學(xué)物流入沉積腔室內(nèi)；將具有硅-氮鍵的含硅源化學(xué)物流入處理腔室內(nèi)及將位于腔室內(nèi)的基板加熱至低于約550℃以下的溫度。在另一具體實例中，此含硅化學(xué)物是三硅基胺，且含有氮和碳的化學(xué)物是(CH₃)₃-N。
文檔編號H01L21/31GK101199044SQ200680021839
公開日2008年6月11日 申請日期2006年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月17日
發(fā)明者R·S·伊爾, S·M·蘇特, S·坦東, T·C·梅勒, Y·梅達(dá), Y·王 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司