硅氮化物沉积的制作方法

    技术2025-06-18  24



    背景技术:

    1、半导体设备制造可包括氮化硅膜的沉积。氮化硅薄膜具有独特的物理、化学和机械性质,因此用于各种应用。例如,氮化硅膜可用于扩散阻挡层、栅极绝缘体、侧壁间隔物、封装层、晶体管中的应变膜等。

    2、这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此背景技术部分中描述的范围内的当前指定的发明人的工作以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。


    技术实现思路

    1、一个方面涉及一种处理衬底的方法,所述方法包括:向处理室提供具有暴露表面的半导体衬底;通过(1)加热所述半导体衬底至第一温度和/或(2)将所述半导体衬底暴露于含氮等离子体以在所述半导体衬底上执行预处理;使用配料时间将卤硅烷气体的气流引入所述处理室;在停止所述卤硅烷气体的气流后,清扫所述处理室持续第一清扫时间;使用转换时间将第一含氮气体的气流引入所述处理室以通过热式原子层沉积形成氮化硅;以及在停止所述第一含氮气体的气流后,清扫所述处理室持续第二清扫时间。

    2、在各种实施方案中,所述暴露表面包括氧化硅。

    3、在各种实施方案中,通过点燃第二含氮气体形成所述含氮等离子体。例如,所述第二含氮气体可以是氮气、氨气、一氧化二氮及其组合中的任何一者。

    4、在各种实施方案中,所述第一温度小于约800℃。

    5、在各种实施方案中,所述第一温度和所述第二温度相同。

    6、在各种实施方案中,所述卤硅烷气体包括氯。

    7、另一方面包括一种处理衬底的方法,所述方法包括:向处理室提供具有暴露表面的半导体衬底;加热所述半导体衬底至第一温度;通过将所述半导体衬底暴露于含氮等离子体以在所述半导体衬底上执行预处理;在执行所述预处理后,加热所述半导体衬底至第二温度;在加热所述半导体衬底至所述第二温度后,使用配料时间,在无等离子体环境中将卤硅烷气体的气流引入所述处理室;在停止所述卤硅烷气体的气流后,清扫所述处理室持续第一清扫时间;使用转换时间在无等离子体环境中将第一含氮气体的气流引入所述处理室以形成氮化硅;以及在停止所述第一含氮气体的气流后,清扫所述处理室持续第二清扫时间。

    8、在各种实施方案中,所述暴露表面包括氧化硅。

    9、在各种实施方案中,通过点燃第二含氮气体形成所述含氮等离子体。例如,所述第二含氮气体可以是氮气、氨气、一氧化二氮和其组合中的任何一者。

    10、在各种实施方案中,所述第一温度小于约800℃。

    11、在各种实施方案中,所述第一温度和所述第二温度是相同的。

    12、在各种实施方案中,所述卤硅烷气体包括氯。

    13、另一方面涉及一种处理衬底的方法,所述方法包括:向处理室提供具有暴露表面的半导体衬底;将所述暴露表面暴露于含氮等离子体;使用配料时间将含硅气体的气流引入所述处理室;在停止所述含硅气体的气流后,清扫所述处理室持续第一清扫时间;使用转换时间将第一含氮气体的气流引入所述处理室以通过热式原子层沉积形成氮化硅;以及在停止所述第一含氮气体的气流后,清扫所述处理室持续第二清扫时间;其中所述配料时间与所述转换时间的比为约1:1至约10:4。

    14、在各种实施方案中,该氮化硅具有至少约0.69的硅与氮的原子比。

    15、在各种实施方案中,该氮化硅具有至少约1的硅与氮的原子比。

    16、在各种实施方案中,该含硅气体包括氯。

    17、在各种实施方案中,该含硅气体是卤硅烷。

    18、在各种实施方案中,该暴露表面包括硅。在一些实施方案中,该暴露表面还包括氧。

    19、另一方面涉及一种处理衬底的方法,所述方法包括:向处理室提供具有暴露表面的半导体衬底;将所述暴露表面暴露于含氮等离子体;使用配料时间在无等离子体环境中将含硅气体的气流引入所述处理室;在停止所述含硅气体的气流后,清扫所述处理室持续第一清扫时间;使用转换时间在无等离子体环境中将第一含氮气体的气流引入所述处理室以形成氮化硅;以及在停止所述第一含氮气体的气流后,清扫所述处理室持续第二清扫时间,其中所述配料时间与所述转换时间的比为约1x:3x至约10x:12x,其中x为约0.2秒至约10秒。

    20、在各种实施方案中,所述氮化硅具有至少约0.69的硅比氮的原子比。

    21、在各种实施方案中,所述氮化硅具有至少约1的硅比氮的原子比。

    22、在各种实施方案中,所述含硅气体包括氯。

    23、在各种实施方案中,所述含硅气体是卤硅烷。

    24、在各种实施方案中,所述暴露表面包括硅。在一些实施方案中,所述暴露表面还包括氧。

    25、另一方面涉及一种用于处理衬底的装置,所述装置包括:一个或多个处理室,每个处理室包括卡盘;一个或多个通向所述处理室内的气体入口和相关的气流控制硬件;以及控制器,其具有存储器和至少一个处理器,其中所述存储器和所述至少一个处理器彼此通信连接,所述至少一个处理器与所述气流控制硬件至少能操作地连接,以及所述存储器储存用于控制所述至少一个处理器的计算机可执行指令,以至少控制所述气流控制硬件以:致使衬底被提供至所述一个或多个处理室中的一者;致使等离子体通过使用含氮气体产生以产生氮等离子体物质;致使所述衬底在所述一个或多个处理室中被暴露于所述氮等离子体物质;致使含硅前体引入至所述一个或多个处理室;以及致使含氮反应物引入以在无等离子体环境中将所述含硅前体转换为氮化硅。

    26、另一方面涉及一种用于处理衬底的装置,所述装置包括:一个或多个处理室,每个处理室包括卡盘;一个或多个通向所述处理室内的气体入口和相关的气流控制硬件;以及控制器,其具有存储器和至少一个处理器,其中所述存储器和所述至少一个处理器彼此通信连接,所述至少一个处理器与所述气流控制硬件至少能操作地连接,以及所述存储器储存用于控制所述至少一个处理器的计算机可执行指令,以至少控制所述气流控制硬件以:致使衬底被提供至所述一个或多个处理室中的一者;致使卤硅烷前体在配料时间内引入所述一个或多个处理室;以及致使含氮反应物在转换时间内引入以在无等离子体环境中将所述卤硅烷前体转换为氮化硅,其中使用约1x:3x至约10x:12x的所述配料时间比所述转换时间的比率,其中x为约0.2秒至约10秒。

    27、以下参考附图以进一步描述这些及其他方面。



    技术特征:

    1.一种处理衬底的方法,所述方法包括:

    2.一种处理衬底的方法,所述方法包括:

    3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述暴露表面包括氧化硅。

    4.根据权利要求1或2所述的方法,其中,通过点燃第二含氮气体形成所述含氮等离子体。

    5.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述第一温度和所述第二温度是相同的。

    6.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述卤硅烷气体包括氯。

    7.一种处理衬底的方法,所述方法包括:

    8.一种处理衬底的方法,所述方法包括:

    9.一种用于处理衬底的装置,所述装置包括:

    10.一种用于处理衬底的装置,所述装置包括:


    技术总结
    本公开提供用于在各种应用中沉积氮化硅的方法和装置。实施方案包括在热式原子层沉积中使用经调整的配料时间与转换时间的比将氮化硅直接沉积在硅或氧化硅表面上。实施方案包括在沉积任何氮化硅之前将氧化硅表面暴露于含氮等离子体处理以及通过热式原子层沉积来沉积氮化硅。

    技术研发人员:阿维尼什·古普塔,巴特·J·范施拉芬迪克,乔恩·亨利,奥克萨娜·萨夫查克,韦逢艳,伊斯瓦·斯里尼瓦桑
    受保护的技术使用者:朗姆研究公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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