專利名稱：低濕蝕刻速率的氮化硅膜的制作方法
低濕蝕刻速率的氮化硅膜
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及納米制造技術(shù)解決方案，包括用于沉積、圖案化及處理薄膜與涂層的 設(shè)備、工藝和材料，代表性實例應(yīng)用包括(但不限于)半導(dǎo)體與介電材料和裝置、硅基晶 圓、平板顯示器(如TFT)、掩模和濾光片、能量轉(zhuǎn)換與儲存器(如光伏電池、燃料電池和蓄 電池)、固態(tài)照明設(shè)備(如LED和0LED)、磁光儲存器、微機電系統(tǒng)(MEMS)與納米機電系統(tǒng) (NEMS)、微光學(xué)與光電裝置、建筑與汽車玻璃、用于金屬與聚合物箔及封裝的金屬化系統(tǒng)、 和微成型與納米成型。較特別地，本發(fā)明涉及將薄膜施加于表面上。更特別地，本發(fā)明涉及 利用化學(xué)氣相沉積(CVD)形成高密度薄膜的方法。傳統(tǒng)熱CVD工藝供應(yīng)反應(yīng)氣體至基板表面，在此表面的熱引發(fā)化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生 膜。使用等離子體源促進化學(xué)反應(yīng)可改善沉積速率和膜性質(zhì)。等離子體增強化學(xué)氣相沉 積(PECVD)技術(shù)通過將射頻(RF)能量施加到基板表面附近的反應(yīng)區(qū)而產(chǎn)生等離子體，從 而促使反應(yīng)氣體激發(fā)、離解及離子化。等離子體中的高反應(yīng)性物種會降低活化化學(xué)反應(yīng)所 需的能量。相較于傳統(tǒng)熱CVD工藝，這有效地降低了 PECVD工藝所需的基板溫度。降低 基板溫度是有益的，因其可減少發(fā)生可能導(dǎo)致制造工藝產(chǎn)率降低的擴散或其它大量傳輸 (masstransport)作用的機會。利用高密度等離子體(HDP)CVD技術(shù)可進一步加以改善，其中密集等離子體在低 真空壓力下形成，因此等離子體物種更具反應(yīng)性。HDP-CVD能采用較低的反應(yīng)氣體分壓，同 時維持高離子濃度。HDP-CVD也能與離子化能量無關(guān)地獨立控制加速能量。除了與圖案化 晶圓處理相關(guān)的特點外，利用高密度等離子體沉積膜還有一些材料變化。以HDP-CVD方法 沉積的薄膜的密度比用其它CVD方法高。較密集薄膜展現(xiàn)更好的均勻性(homogeneity)，并 更適合做為蝕刻或研磨終止層。集成裝置制造常用的材料為氮化硅。氮化硅膜用于集成電路前端處理工藝的 兩種常規(guī)應(yīng)用包括在精密的集成裝置周圍形成間隔物結(jié)構(gòu)及在金屬前介電層(premetal dielectric layer)與半導(dǎo)體基板之間形成接觸蝕刻終止層(如阻擋層)。當(dāng)作為蝕刻終 止層時，理想的是，在氧化硅蝕刻工藝期間，此膜具有呈低濕蝕刻速率(WER)的能力。氮化硅膜內(nèi)存有雜質(zhì)常常與高蝕刻速率有關(guān)而降低做為蝕刻終止的效用。易并入 生長的氮化硅膜的一種雜質(zhì)為氫。以傳統(tǒng)熱CVD方法生長氮化硅已成功地減少其氫含量至 10%以下，然而，此化學(xué)氣相沉積的基板溫度在700°C至1000°C的范圍內(nèi)。高溫會降低、甚 至破壞材料性質(zhì)和先前處理步驟形成的裝置。因此，此技術(shù)仍需在低沉積溫度下沉積低TOR氮化硅膜至基板上的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是關(guān)于利用HDP-CVD工藝，在低沉積溫度下沉積高質(zhì)量氮化硅膜至基板上 的方法。在一些實施例中，平均基板溫度低于或約為600°C ；在其它實施例中，平均基板溫 度處于500°C或450°C、或者低于500°C或450°C。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，利用HDP-CVD工藝，沉積氮化硅膜至處理腔室內(nèi)的基板
4上的方法包含將含氮與硅的處理氣體混合物流入處理腔室中，同時維持氮原子流率與硅原 子流率的平均比率為約50 1或更大、維持處理腔室內(nèi)的平均壓力為約40毫托或更小、以 及維持平均基板溫度為約600°C或更低。高密度等離子體由處理氣體產(chǎn)生，用以沉積氮化硅 膜至基板上。在其它實施例中，氮原子流率與硅原子流率的平均比率大于或等于60 1或 90 1，處理腔室內(nèi)的平均壓力為25毫托或以下、15毫托或以下、10毫托或以下、或5毫托 或以下。處理氣體混合物可包括雙原子氮(N2)和甲硅烷(SiH4)，但也可使用乙硅烷(Si2H6) 和三硅胺(N(SiH3)3 ；TSA)、或其它適合的氣體混合物。本發(fā)明的制造方法可以以大于約500 埃/分鐘(A/min)的速率來沉積氮化硅膜，使用氫氟酸溶液(1 % HF水溶液)處理時，沉積 膜的濕蝕刻速率可以小于5 A/min。相較于傳統(tǒng)HDP溝填沉積(gapfill deposition)工藝，本發(fā)明的一些實施例在沉 積時施加少許或不施加RF偏壓功率，在不同實施例中，膜生長期間的沉積與濺射比率大于 或等于50 1、75 1或100 1。再者，在一些實施例中，沉積期間引進氬氣流至處理腔 室中，以促進高密度等離子體形成。氮原子流率與氬原子流率的比率可以維持在15 1與 15 2之間，施加來產(chǎn)生高密度等離子體的RF功率可以為在每平方厘米5瓦與15瓦之間 (5-15瓦/平方厘米)。本發(fā)明的上述和其它實施例將進一步詳述于后附的說明書其余部分和附圖中。


圖1為部分完成的集成裝置的局部截面圖，裝置制造受益于使用根據(jù)本發(fā)明一實 施例生長的低濕蝕刻速率(WER)氮化硅膜；圖2為根據(jù)本發(fā)明一實施例，形成高密度且高抗氧化物蝕刻性的氮化硅膜的步驟 流程圖；圖3為RBS-HFS材料分析系統(tǒng)的示意圖，用于測定氫含量；圖4為根據(jù)實施例改變N2 SiH4氣流比率所生長的氮化硅膜的濕蝕刻速率曲線 圖；圖5為根據(jù)實施例改變處理腔室壓力所生長的氮化硅膜的濕蝕刻速率曲線圖；圖6A為可施行本發(fā)明的方法的高密度等離子體化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的一個實施例 的簡化示意圖；以及圖6B為可與圖6A的示例處理系統(tǒng)一起使用的氣環(huán)的簡化截面圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及形成利用高密度等離子體CVD技術(shù)沉積的高質(zhì)量氮化硅膜的方法。當(dāng) 二者接觸同樣的蝕刻劑時，高質(zhì)量膜的WER比氧化硅低。通過減少氫含量可獲得低WER。在 不同實施例中，氮化硅膜的氫含量可以少于10%或可以少于7%。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)能沉 積氫含量少的氮化硅膜，同時在沉積期間維持基板溫度呈相對低溫(< 600°C )。許多受惠于具高密度、低濕(或干)氧化物蝕刻速率、高介電常數(shù)、高光學(xué)折射率 和其它相關(guān)物理特性的氮化硅膜的應(yīng)用，會受惠于本發(fā)明各實施例的使用。以先前CVD技術(shù)制得的氮化硅膜中的主要雜質(zhì)為氫，其通常是處理氣體混合物中 的氫氣留下所致。減少留在氮化硅膜中的氫可增加膜密度及提高氧化物蝕刻的氧化物/氮
5化物選擇性。換句話說，密度增加可提升氮化硅膜的抗蝕能力一段時間，期間沒有露出氮化 硅的區(qū)域遭連續(xù)侵蝕。舉例來說，高密度動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)的制造采用電容器來儲存信息。每 個電容器需有一定閾值水平的電容，以于各刷新周期(refresh cycle)之間儲存電荷。每 個裝置縮小對保持該閾值水平而言是一大挑戰(zhàn)。一電容器結(jié)構(gòu)涉及制造更高的圓柱，以補 償其在每個裝置縮小中必須制作得更薄的情況。此種電容器形狀易產(chǎn)生側(cè)向偏移而降低產(chǎn)率。金屬連接制作在電容圓柱底下時，此工藝稱為電容器覆位線(COB ；capacitor over bit line)結(jié)構(gòu)。氮化硅層可從上面支撐做為稱作實際無限高的機械增強儲存節(jié)點 (MESH ；mechanically enhanced storage node for vietually unlimitedheight)白勺結(jié) 構(gòu)。氮化硅MESH用來防止側(cè)向偏移。圖1顯示此制造方法。移除氧化硅區(qū)域108時，電容 器104未遭濕氧化物蝕刻。氮化硅層114的蝕刻速率期望比氧化硅區(qū)域108慢，使氮化物 層得以防止?jié)裱趸镂g刻劑侵蝕構(gòu)成電容器的介電層。因此，本發(fā)明的方法可用于制造采 用圖1所示結(jié)構(gòu)的DRAM裝置。本發(fā)明的方法和技術(shù)不限于制造DRAM。其也可應(yīng)用到其它蝕刻終止層(ESL)，包 括置于柵材料(如多晶硅)或金屬前電介質(zhì)(PMD)之上的蝕刻終止層。更廣泛地說，本發(fā) 明實施例將有益于任何可能受惠于低基板沉積溫度和具有高抗氧化物蝕刻步驟能力的膜 的應(yīng)用。此外，光波導(dǎo)通過使用高折射率的密集膜而增大局限。由于所述沉積技術(shù)能采取 較低的基板溫度，所以倘若與芯片上電子裝置整合，則特別適合光學(xué)應(yīng)用。在實施例中，等離子體激發(fā)為高密度等離子體，其可通過電感耦合(inductive coupling)產(chǎn)生。其它類型的等離子體源也可單獨使用或與感應(yīng)等離子體結(jié)合。使用高密 度等離子體在選擇處理氣體方面有較大的靈活性。可使用非常惰性的氣體，例如氮氣做為 HDP工藝的氮(N)源，而氨氣(NH3)更常做為低密度PECVD工藝的氮源。在此，高密度等離子體工藝為一種等離子體CVD工藝，其采用等離子體的離子密 度達IO11離子數(shù)/立方厘米或以上、離子化比例(離子/中性比)達10_4或以上。HDP-CVD 工藝一般包括同時沉積及濺射組分。本發(fā)明實行的HDP-CVD工藝與傳統(tǒng)的適合溝填的 HDP-CVD工藝略有不同。在一些實施例中，施加實質(zhì)微小或不施加偏壓功率來形成高密度氮 化硅膜，如此濺射程度比施加顯著偏壓功率以促進濺射的HDP-CVD工藝少。盡管這背離了 傳統(tǒng)的HDP-CVD工藝參數(shù)，然而濺射與沉積速率相關(guān)的特征仍是有幫助的，因此將在下面 的描述中定義它。高密度等離子體沉積和濺射特性的相對結(jié)合量可以視用于提供氣體混合物的氣 體流率、施加來維持等離子體的源功率大小、施加至基板的偏壓功率大小等而定。這些因素 的結(jié)合可適當(dāng)量化成“沉積/濺射比率”，有時以D/S表示來描述工藝特征。
D =凈沉積速率+毯覆濺射速率 5徑覆漉射速率 沉積/濺射比率隨沉積增加而提高，且隨濺射增加而降低。在D/S定義中，“凈沉積 速率”是指同時發(fā)生沉積及濺射時測量的沉積速率?！疤焊矠R射速率(blanket sputtering rate)”是在無沉積氣體的情況下進行工藝配方(processrecipe)、處理腔室內(nèi)的壓力調(diào)整
6成沉積期間的壓力時測量的濺射速率，并且是在毯覆熱氧化物上測量的濺射速率。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知的，其它類似測量也可用來定量HDP工藝中沉積及
濺射的相對貢獻度。另一常用比例為“蝕刻/沉積比率”。
E ^僅有來源的沉積速率-凈沉積速率 D= 僅有來源的沉積速率其隨濺射增加而提高，且隨沉積增加而降低。在E/D定義中，“凈沉積速率”是指同 時發(fā)生沉積及濺射時測量的沉積速率?！皟H有來源的沉積速率”是指無濺射的情況下進行工 藝配方時測量的沉積速率。本發(fā)明實施例在此是采用D/S比率。雖然D/S和E/D并非恰為 倒數(shù)，但它們是反向關(guān)聯(lián)的(inverselyrelated)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解二者之間的 轉(zhuǎn)換。典型的HDP-CVD工藝適合進行幾何結(jié)構(gòu)的溝填。在這些工藝中，偏壓功率用來加 速離子往形成窄范圍接近軌跡的生長表面前進。結(jié)合濺射作用的窄化造成在封閉通孔頂部 轉(zhuǎn)角而形成空隙前填充一些間隙。溝填應(yīng)用的D/S比率通常在3至10的范圍內(nèi)，一些奇特 應(yīng)用的D/S比率甚至超過25。本發(fā)明的一實施例涉及利用HDP-CVD工藝并施加少許或不施 加偏壓功率來形成高密度氮化硅膜。這些條件下的毯覆濺射速率很低且難以測量，然而D/ S比率通常預(yù)期會在約100以上。為了更好地理解本發(fā)明，請參照圖2，其為根據(jù)本發(fā)明的一實施例，形成高密度且 高抗氧化物蝕刻性的氮化硅膜的步驟流程圖。這些步驟將在后面詳細描述，在此先概略說 明。如圖2所示，將基板傳送到由真空泵排空的處理腔室(步驟204)。在流入氣體前、后或 期間(步驟212、216)，施加功率至等離子體源(步驟208)，并且持續(xù)開啟直到停止流入氣 體前、后或期間(步驟226、230)。在步驟212中，輸送前驅(qū)氣體和流動氣體(fluent gas) (圖2中未示出)至反應(yīng)區(qū)，以形成處理氣體混合物。處理氣體混合物提供氮與硅源，以在 基板上形成氮化硅膜(步驟220)。前驅(qū)氣體可以包括含硅氣體(如甲硅烷(SiH4))和含氮 (N)氣體(如氮分子(N2))。其它氣體也可使用?？刹捎冒枧c氮的分子做為一或多個 前驅(qū)氣體。一般而言，硅源和氮源經(jīng)由不同的輸送通道引入，使其在反應(yīng)區(qū)或附近混合。流動 氣體亦可引入用來協(xié)助處理氣體混合物的其它組分產(chǎn)生離子物種。例如，氬氣比N2更易被 離子化，在一實施例中，其為等離子體提供電子而促進N2離解及離子化。此作用提高了化 學(xué)反應(yīng)的可能性和沉積速率。流動氣體可經(jīng)由與硅源或氮源相同或不同的輸送通道引入。本發(fā)明的實施例維持高氮(N)與硅(Si)原子流比率，以降低氮化硅膜的氫濃度。 實質(zhì)上，氮原子有助于從生長氮化硅網(wǎng)絡(luò)中清除氫。在一實施例中，氣流比率為在25 1與 40 KN2 SiH4)之間，或更廣泛地說，原子流比率為在50 1與80 1(N Si)之間 時，從HFS的直接測量結(jié)果和TOR的間接測量結(jié)果可發(fā)現(xiàn)氫含量減到最少。在不同實施例 中，本發(fā)明采用的N2 SiH4比率為25 1、30 1、或者45 1或以上(或相當(dāng)于N Si 比率為50 1、60 1、或者90 1或以上)，用以使氫并入最少。原子流比率(N Si)是從各前驅(qū)氣體的流率和每一分子中各原子所占總數(shù)計算 而得。在前驅(qū)物為N2和SiH4的實施例中，每一氮分子包括二個氮原子，而每一甲硅烷只包 括一個硅原子。利用質(zhì)量流量控制器維持氣流比率如大于30 1時，原子流比率將大于
760 1。在另一實施例中，前驅(qū)氣體包括至少一含氮與硅的氣體。計算原子流比率時，所有 原子流率的貢獻皆已涵蓋。除了 N Si原子流比率外，氫的最小化還取決于反應(yīng)前驅(qū)物的其它性質(zhì)。氮氣 (N2)和三硅胺(N(SiH3)3JSA)是合適的前驅(qū)物，因二分子中的氮(N)均未直接與氫原子鍵 結(jié)。前驅(qū)氣體具有N-H鍵會妨礙氮原子將氫移出生長膜。因此氨氣(NH3)不是適當(dāng)?shù)牡础?含氧的氮源(如N2O)通過將氧并入網(wǎng)絡(luò)而惡化氮化硅膜性質(zhì)，這也將提高濕蝕刻速率。保持反應(yīng)區(qū)呈低壓還有助于維持低氫含量。增加壓力會縮短平均自由徑(mean free path)，進而改變離子化比例和氣相動態(tài)特性，以及妨礙氫移出氮化硅網(wǎng)絡(luò)。在不同實 施例中，反應(yīng)區(qū)的壓力可為40毫托或以下、25毫托或以下、15毫托或以下、10毫托或以下、 或者5毫托或以下。在高流率比下維持低壓需使用設(shè)有節(jié)流閥的大型泵，節(jié)流閥為完全或幾乎完全打 開以達到最小WER時的適當(dāng)生長速率。泵的抽吸能力視腔室體積與結(jié)構(gòu)和氣流比等因素 而定。若本發(fā)明用于應(yīng)用材料公司制造的Ultima HDP室和300毫米(mm)晶圓，則抽吸速 度大于或等于2800升/秒(liter/sec)可獲得600埃/分鐘(人/min)的最佳膜的生長速 率。本發(fā)明實施例采用美國專利號7，183，227、名稱為“Use of Enhanced Turbomolecular Pump for Gapfill DepositionUsing High Flows of Low-Mass Fluent Gas，，中所述的抽 吸構(gòu)造，在此引述其內(nèi)容作為參考。采取較快的抽吸速度或使WER大于根據(jù)本發(fā)明實施例 最佳化的值，可獲得較快的生長速率。 在不同實施例中，基板溫度維持為約600°C或以下、500°C或以下、或450°C或以 下。施加至處理腔室頂部和側(cè)邊的RF功率在反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生等離子體，其將在后面詳細描述。 頂部RF功率一般小于側(cè)邊RF功率，就300mm晶圓來說，總體RF功率介于4000瓦與10000 瓦之間(5瓦/平方厘米(watts/cm2)與15瓦/平方厘米之間)。在不同實施例中，總體RF 功率為在約5瓦/平方厘米與15瓦/平方厘米之間，或在約5. 5瓦/平方厘米與10瓦/ 平方厘米之間。在一實施例中，用來加速離子往晶圓前進的偏壓RF功率為0或近似0。然 而在不同實施例中，若偏壓功率開啟且相較于其它RF功率總和維持在低或最小功率使沉 積與濺射比率在約50、75或100以上，則本發(fā)明實施例的許多優(yōu)勢仍在。在本發(fā)明的一實施例中，將基板傳送到沉積腔室(步驟204)。(步驟208)開始產(chǎn) 生等離子體而步驟212流入含氮前驅(qū)物。進行步驟208和212后，流入含硅前驅(qū)物(步驟 216)及開始生長膜(步驟220)。接著在流入含氮前驅(qū)物(步驟230)及中止等離子體(步 驟238)前，停止流入含硅前驅(qū)物(步驟226)。在一些實施例中，理想的是在停止流入氮前 驅(qū)物前先停止流入硅前驅(qū)物，使得N Si原子流比率至少維持像膜生長(步驟220)期間 一樣高。如此維持高N Si原子流比率可避免生長工藝結(jié)束時形成可能具有高氫含量和 低WER的氮化硅薄層。理想的是在執(zhí)行特征描述(characterization)步驟時僅探測外面 數(shù)個單層。若最后數(shù)個單層具有不同物理特性，則體性質(zhì)(bulk property)的推測可能有 誤。還理想的是，整個膜保持低濕蝕刻速率，以膜如做為蝕刻終止的利用性最大。在一實施 例中，當(dāng)存有含硅前驅(qū)物時，確保等離子體含有充足的氮可獲得實質(zhì)均勻的低濕蝕刻速率。在另一實施例中，開始產(chǎn)生等離子體前先流入氮。同樣地，在流入含氮前驅(qū)物前， 中止等離子體。中止流入含氮前驅(qū)物及中止等離子體后，可以將晶圓移出沉積腔室(步驟 244)。也可進行圖2未示出的其它步驟，包括流入及終止流入流動氣體來提高等離子體密度，但不以此為限。在又一實施例中，步驟226與步驟230間可以開始流入惰性物種及增加 惰性物種流量并可減少氮流量。本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的氫前向散射光譜儀(HFS ；Hydrogen ForwardScattering spectroscopy)禾口 傅立葉變換紅夕卜線光譜儀(FTIR ；Fourier TransformInfrared spectroscopy)用來定量膜的氫含量。HFS對低濃度氫的靈敏度相當(dāng)高并更可靠。實驗條 件列于表I和圖3。HFS定量探測測試沉積膜的散射氫(H)，并與得自特征化的白云母樣品 的結(jié)果相比。接著以百分比表示氫含量。多個He++氦劑用來確保氫濃度在測試期間不會下 降。也可采用傅立葉變換紅外線光譜儀(FTIR)的更傳統(tǒng)的技術(shù)，但靈敏度較低。表I 氫前向散射(HFS)的實驗條件
權(quán)利要求
一種利用一高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝沉積一氮化硅膜至一處理腔室中的一基板上的方法，該方法包含將一包含氮與硅的處理氣體混合物流入該處理腔室中，同時維持該氮原子流率與該硅原子流率的一平均比率為約50∶1或更大，維持該處理腔室中的一平均壓力為約40毫托或更小，以及維持一平均基板溫度為600℃或更低；以及從該處理氣體形成一高密度等離子體以沉積該氮化硅膜至該基板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該氮原子流率與該硅原子流率的平均比率為約 60 1或更大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該氮原子流率與該硅原子流率的平均比率為約 90 1或更大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該平均基板溫度維持在500°C或以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該處理腔室中的該平均壓力為約15毫托或更小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用一氫氟酸溶液(1%HF水溶液)處理沉積的 氮化硅膜的一濕蝕刻速率小于5埃/分鐘(A/min)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中沉積的氮化硅膜的一生長速率大于約500埃/分 鐘(A/min)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包含將氬氣流入該處理腔室中，以及維持該氮 原子流率與該氬原子流率的一比率為在15 1與15 2之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該高密度等離子體的一RF功率為在每平方厘米基 板表面5與15瓦之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該高密度等離子體的一RF功率為在每平方厘米 基板表面5. 5與10瓦之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成該高密度等離子體的步驟在沉積該氮化硅 膜期間不朝向該基板偏壓該等離子體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝的一沉積 與濺射比率大于約50 1。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該處理氣體混合物包含雙原子氮(N2)和至少一 選自甲硅烷(SiH4)、乙硅烷(Si2H6)和三硅胺(N(SiH3)3JSA)組成的群組的氣體。
14.一種利用一高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝沉積一氮化硅膜至一處理腔室中的 一基板上的方法，該方法包含以一第一氣體流率將雙原子氮(N2)流入該處理腔室中并以一第二氣體流率將甲硅烷 (SiH4)流入該處理腔室中，同時維持該第一氣體流率與該第二氣體流率的一平均比率為約 25 1或更大，維持該處理腔室中的一平均壓力為約40毫托或更小，以及維持一平均基板 溫度為600°C或更低；以及從該處理氣體形成一高密度等離子體以沉積該氮化硅膜至該基板上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該第一氣體流率與該第二氣體流率的平均比率 為約30或更大。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該第一氣體流率與該第二氣體流率的平均比率為約40或更大。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該平均基板溫度維持在500°C或以下。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中該處理腔室中的該平均壓力為約15毫托或更
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中使用一氫氟酸溶液(1%HF水溶液)處理沉積 的氮化硅膜的一濕蝕刻速率小于5埃/分鐘(A/min)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中沉積的氮化硅膜的一生長速率大于約500埃/ 分鐘(A/min)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進一步包含以一第三氣體流率將氬氣流入該處理腔 室中，同時維持該第一氣體流率與該第三氣體流率的一比率為在15 2與15 4之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中該高密度等離子體的一RF功率為在每平方厘米 基板表面5與15瓦之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中該高密度等離子體的一RF功率為在每平方厘米 基板表面5. 5與10瓦之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中形成該高密度等離子體的步驟在沉積該氮化硅 膜期間不朝向該基板偏壓該等離子體。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中該高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝的一沉積 與濺射比率大于約50。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于利用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)，在基板溫度低于600℃下沉積低濕蝕刻速率氮化硅膜至基板上的方法。該方法還包括維持等離子體中的氮與硅呈高比例及維持低處理壓力。
文檔編號C23C16/34GK101981225SQ200880121406
公開日2011年2月23日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者吳璟, 楊·S·李, 王安川, 赫門特·P·芒吉卡 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司