專利名稱：低溫SiN沉積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式一般涉及襯底處理。更具體地，本發(fā)明涉及化學(xué)氣相沉積工藝。
背景技術(shù)：
化學(xué)氣相沉積(CVD)薄膜用于在集成電路中形成材料的多層。CVD薄膜用作絕緣體、擴(kuò)散源、擴(kuò)散掩模和注入掩模、間隔物和最終鈍化層。通常在設(shè)計(jì)具有特定的熱量和質(zhì)量傳輸特性的腔室中沉積所述薄膜以優(yōu)化在襯底表面上物理性和化學(xué)性均勻的薄膜的沉積。腔室通常為較大集成設(shè)備的一部分以在襯底表面上制造多個(gè)元件。設(shè)計(jì)腔室以同時(shí)處理一個(gè)襯底或處理多個(gè)襯底。
由于器件幾何尺寸減小以使集成電路能加快，預(yù)期降低沉積薄膜的熱預(yù)算同時(shí)滿足對(duì)高產(chǎn)率、新薄膜特性和低濃度的不相關(guān)物質(zhì)的不斷增長的需求。歷來，在數(shù)個(gè)小時(shí)的時(shí)間周期內(nèi)在低壓條件下進(jìn)行沉積的批式烘爐中以700℃或更高的溫度執(zhí)行CVD?？赏ㄟ^降低沉積溫度達(dá)到低熱預(yù)算。低溫沉積需要采用低溫前驅(qū)物或減少沉積時(shí)間。
已經(jīng)使用硅鹵化物做為低溫硅源(參照Skordas，et al.，Proc.Mat.Res.Soc.Symp.(2000)606109-114)。具體地，硅碘化物或四碘硅烷(SiI4)已與氨(NH3)一起使用以在低于500℃的溫度下沉積硅氮化物。一旦超過閾值暴露，硅氮化物沉積速率基本獨(dú)立于前驅(qū)物暴露。圖1示出了與硅前驅(qū)物暴露時(shí)間成函數(shù)關(guān)系的歸一化沉積速率如何漸近地到達(dá)最大值，并因此可估算前驅(qū)物暴露時(shí)間。所述溫度為450℃。SiI4為具有0.5Torr的部分氣壓的含硅前驅(qū)物以及氨為含氮前驅(qū)物。
然而，SiI4為具有低揮發(fā)性的固體，其使低溫硅氮化物沉積工藝?yán)щy。另外，與硅與氮含量化學(xué)計(jì)量比為約0.75的薄膜相比較，這些薄膜富含氮，具有硅與氮含量之比約0.66。這些薄膜還包含約16％到20％的氫。利用增強(qiáng)硼擴(kuò)散通過正溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)器件的柵極電介質(zhì)以及利用偏離化學(xué)計(jì)量薄膜濕刻速率，這些材料中高氫含量可能對(duì)于器件性能是有害的。即，低溫SiI4薄膜采用HF或熱磷酸的濕刻速率比采用二氯硅烷和氨氣在750℃沉積的硅氮化物薄膜的濕刻速率高3到5倍。另外，采用氨氣作為含氮前驅(qū)物與硅鹵化物一起用于硅氮化物薄膜的沉積產(chǎn)生諸如NH4Cl、NH4BR、NH4I和其他銨鹽的形成。
另一種在低溫下沉積硅氮化物薄膜的方法采用六氯乙硅烷(HCDS)(Si2Cl6)和氨氣(參照Tanaka，et al.，J.Electrochem.Soc.1472284-2289，美國專利申請(qǐng)公開號(hào)2002/0164890，和美國專利申請(qǐng)公開號(hào)2002/0024119)。圖2示出了沉積速率在大暴露量下如何不漸近至恒定值，但單調(diào)增加而不達(dá)到飽和值，即使具有大暴露量。當(dāng)它暴露于附加的氣相HCDS中以在表面形成Si-Cl2并可能形成SiCl4時(shí)，表面化學(xué)吸收的HCDS逐漸分解。發(fā)現(xiàn)引入SiCl4和HCDS可略微降低腔室中HCDS的分解。用于該實(shí)驗(yàn)的含氮前驅(qū)物為氨。
當(dāng)HCDS分解時(shí)，在襯底上可能不會(huì)出現(xiàn)沉積薄膜厚度的不均勻。還可能出現(xiàn)晶圓到晶圓薄膜厚度的變化。薄膜化學(xué)計(jì)量退化。所述薄膜富含硅并包含大量氯。這些偏差可導(dǎo)致最終產(chǎn)品中的漏電。為了防止HCDS分解，已試驗(yàn)了限定HCDS的部分壓力和暴露時(shí)間。美國專利申請(qǐng)20020164890描述了控制腔室壓力至2Torr并采用大流速的載氣以降低HCDS部分氣壓。然而，為了在超過每周期2的沉積速率下得到表面的飽和，需要諸如30秒的長暴露時(shí)間。如果降低該暴露時(shí)間，則沉積速率可降低至每周期1.5以下。
通過在晶圓上維持對(duì)流氣流以均勻分布反應(yīng)物還可改善具有HCDS的襯底表面飽和。在美國專利5,551,985和6,352,593中對(duì)此進(jìn)行了描述。
低壓硅氮化物沉積的另一問題為前驅(qū)物的凝聚以及腔室表面上的反應(yīng)副產(chǎn)物。由于這些沉積物從腔室表面分離并變得易碎，它們可能污染襯底。由于鹽的蒸發(fā)和升華溫度，銨鹽形成物更有可能在低溫硅氮化物沉積時(shí)形成。例如，NH4Cl在150℃蒸發(fā)。
因此，極需阻礙銨鹽形成并采用有效的前驅(qū)物和高效的工藝條件用于低溫硅氮化物沉積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要提供一種用于在處理區(qū)內(nèi)的襯底上沉積包含硅和氮的層的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，該方法包括步驟將含硅前驅(qū)物導(dǎo)入至處理區(qū)中，在包括含硅前驅(qū)物的處理區(qū)中排出氣體同時(shí)均勻地逐漸降低處理區(qū)的壓力，將含氮前驅(qū)物導(dǎo)入處理區(qū)中，以及在包括含氮前驅(qū)物的處理區(qū)中排出氣體同時(shí)均勻地逐漸降低處理區(qū)的壓力。根據(jù)本發(fā)明的一方案，在排氣步驟期間壓力降低相對(duì)時(shí)間的斜率基本為常數(shù)。


因此以上方式所述本發(fā)明的特征可以更詳細(xì)的理解，將參照實(shí)施方式對(duì)以上的簡單概述進(jìn)行對(duì)本發(fā)明更具體的描述，其中在附圖中示出了部分實(shí)施方式。然而，應(yīng)當(dāng)注意附圖僅示出了本發(fā)明的典型實(shí)施方式，并因此不能認(rèn)為是本發(fā)明范圍的限定，本發(fā)明可允許其他等同的有效實(shí)施方式。
圖1為歸一化沉積速率與硅源暴露時(shí)間的函數(shù)關(guān)系圖(現(xiàn)有技術(shù))；圖2為對(duì)于兩種溫度的沉積速率與壓力的函數(shù)關(guān)系圖(現(xiàn)有技術(shù))；圖3為壓力與時(shí)間函數(shù)關(guān)系圖；圖4為用于沉積硅氮化物薄膜的元件的流程圖；圖5為沉積速率和晶圓內(nèi)部(WiW)不均勻度與溫度的函數(shù)關(guān)系圖；圖6為晶圓不均勻度與壓力的函數(shù)關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供用于包括硅氮化物薄膜低溫沉積的襯底處理的方法和設(shè)備。將具體描述含硅前驅(qū)物、含氮前驅(qū)物和其他工藝氣體。接著，將描述工藝條件。最后，將描述實(shí)驗(yàn)結(jié)果和優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明可在從位于加利福尼亞的Santa Clara的應(yīng)用材料公司購買得到的FlexStar(tm)腔室、CA或在此處具體說明的條件下配置用于襯底處理的任意其他腔室中進(jìn)行。在美國專利第6,352,593號(hào)、美國專利第6,352,594號(hào)、美國專利申請(qǐng)第10/216,079號(hào)和美國專利申請(qǐng)第10/342,151號(hào)中描述了詳細(xì)的設(shè)備信息，在此引入其全部內(nèi)容作為參考。用于導(dǎo)入前驅(qū)物的載氣包括氬氣和氮?dú)?。在工藝中用于清洗步驟的清洗氣體包括氬氣和氮?dú)狻?br> 含硅前驅(qū)物用于低溫硅氮化物沉積的含硅前驅(qū)物為六氯乙硅烷和二氯硅烷?？蛇x擇含硅前驅(qū)物，原因在于它在室溫下為液態(tài)或固態(tài)，其在預(yù)熱溫度下容易蒸發(fā)或升華。其他含硅前驅(qū)物包括硅鹵化物，諸如SiI4、SiBr4、SiH2I2、SiH2Br2、SiCl4、Si2H2Cl2、SiHCl3、Si2Cl6和更一般地SiXnY4-n或Si2XnY6-n，其中X為氫或有機(jī)配位體以及Y為鹵素諸如Cl、Br、F或I。也可選擇較高階硅烷鹽，但一般前驅(qū)物的揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性隨著分子中硅原子數(shù)增加而降低。由于尺寸、熱穩(wěn)定性或其他特點(diǎn)，可選擇有機(jī)成分，并且該有機(jī)成分包括任意直鏈或支鏈烷基組，諸如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、替代的烷基組，及其異構(gòu)體諸如異丙基、異丁基、仲丁基、叔丁基、異戊烷、異己烷等。還可選擇芳基組，其包括苯基和奈基?？蛇x擇烯丙基組和替代的烯丙基組。適合用于低溫沉積應(yīng)用的含硅前驅(qū)物包括乙硅烷、硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷和雙(叔丁胺)硅烷。SiH2I2還可適合用作前驅(qū)物，原因在于與其他前驅(qū)物相比，它與含氮前驅(qū)物發(fā)生強(qiáng)烈的放能和放熱反應(yīng)。
含氮前驅(qū)物氨為用于低溫硅氮化物沉積最常用的氮源?？蛇x擇烷基胺。替代物包括二烯丙基胺和三烷基胺。具體的前驅(qū)物包括三甲胺、叔丁胺、二烯丙基胺、甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、烯丙胺、環(huán)丙胺和類似烷基胺。也可選擇聯(lián)氨、基于聯(lián)氨衍生物和疊氮化物諸如烷基疊氮化物、疊氮化銨及其他。替代地，可采用原子氮。原子氮可由等離子體中的二原子氮?dú)庑纬?。該等離子體可在獨(dú)立于沉積反應(yīng)器的反應(yīng)器中形成并經(jīng)由電場或磁場傳輸至沉積反應(yīng)器中。
基于沿著處理區(qū)的表面形成的不期望沉積的類型，還可選擇含硅或含氮前驅(qū)物。具有低熔點(diǎn)的副產(chǎn)物殘留比具有高熔點(diǎn)的副產(chǎn)物殘留更容易揮發(fā)并從腔室排出。
沉積的工藝條件圖3和圖4一起示出了如何操作腔室壓力同時(shí)將前驅(qū)物、載氣和清洗氣體從腔室導(dǎo)入和排出的示意圖。在清洗步驟401的時(shí)間t0時(shí)，腔室壓力為沉積期間腔室最低壓力P0。在含硅前驅(qū)物步驟402的時(shí)間t1時(shí)，含硅前驅(qū)物和可選載氣導(dǎo)入腔室，該腔室壓力快速上升至P1。在腔室壓力P1下含硅前驅(qū)物的可選載氣持續(xù)供應(yīng)至?xí)r間t2。在從t2到t3進(jìn)行的清洗步驟403期間，通過控制導(dǎo)入至腔室中的前驅(qū)氣體和可選載氣的減少并控制導(dǎo)入至腔室的清洗氣體，以及控制排氣閥的開口，得到腔室壓力逐漸降低至P0。在含氮前驅(qū)物步驟404的時(shí)間t3時(shí)，含氮前驅(qū)物和可選載氣導(dǎo)入腔室，腔室壓力快速上升至P1。在腔室壓力P1下，含氮前驅(qū)物和可選載氣持續(xù)供應(yīng)至t4。在從t4到t5進(jìn)行的清洗步驟405期間，通過控制導(dǎo)入至腔室的前驅(qū)氣體和可選載氣的減少并控制導(dǎo)入至腔室的清洗氣體，以及控制排氣閥的開口，得到腔室壓力逐漸降低至P0。在清洗步驟403和405期間，壓力降低相對(duì)于時(shí)間的斜率基本為常數(shù)。步驟403和405的斜率可相似或不同，取決于前驅(qū)物的選擇、襯底支架的溫度、或其他設(shè)計(jì)條件。
導(dǎo)入處理區(qū)的初始高密度的前驅(qū)物使包括位于襯底表面上的開口的襯底表面快速飽和。如果高密度的前驅(qū)物留在腔室中的時(shí)間過長，則具有前驅(qū)物成分的不止一層將粘附在襯底表面。例如，在從系統(tǒng)清洗前驅(qū)物之后，如果過多的含硅前驅(qū)物殘留在襯底表面，則生成的薄膜將具有不期望的高硅密度。處理區(qū)受控的逐漸降低的壓力有助于維持沿著襯底表面的化學(xué)物的均勻分布，同時(shí)促使無關(guān)前驅(qū)物和載體從區(qū)域排出，同時(shí)利用附加的清洗氣體諸如氮?dú)饣驓鍤馇逑聪到y(tǒng)。處理區(qū)受控的壓力的逐漸降低還防止在壓力快速降低下常見的溫度下降。
前驅(qū)物步驟402和404包括將前驅(qū)物導(dǎo)入腔室中。該前驅(qū)物步驟還包括導(dǎo)入諸如氮或氬的載氣。另外，固定容積的前驅(qū)物可在預(yù)熱區(qū)中加熱，并導(dǎo)入處理區(qū)中以沿著襯底表面提供前驅(qū)氣體均勻分布的飽和層。
可基于多種因素選擇用于導(dǎo)入前驅(qū)氣體和用于清洗所述氣體的時(shí)間?？杉訜嵋r底支架至需要調(diào)整前驅(qū)物暴露時(shí)間以避免沿著腔室表面化學(xué)沉積的溫度。在氣體導(dǎo)入和清洗結(jié)束時(shí)的處理區(qū)壓力可能影響時(shí)間選擇。前驅(qū)物需要不同的時(shí)間量以沿著襯底表面完全化學(xué)吸收，而不是由可能改變生成薄膜的化學(xué)成分的過量化學(xué)物完全覆蓋。前驅(qū)物的化學(xué)特性，諸如它們的化學(xué)質(zhì)量、生成熱或其他特性可能影響需要移動(dòng)化學(xué)物通過系統(tǒng)的時(shí)間或沿著襯底表面的化學(xué)反應(yīng)需要的長度。沿著腔室表面的沉積物的化學(xué)特性可能需要額外的時(shí)間清洗系統(tǒng)。在示例性實(shí)施方式中，用于導(dǎo)入前驅(qū)物和可選載氣的時(shí)間周期從1秒變化到5秒，以及用于清洗步驟的時(shí)間周期從2秒到變化到10秒。
HCDS或DCS為優(yōu)選的含硅前驅(qū)物。部分壓力HCDS由生成的副產(chǎn)物和前驅(qū)物的成本限定。前驅(qū)物導(dǎo)入的優(yōu)選摩爾分?jǐn)?shù)為0.05到0.3。氨為優(yōu)選的含氮前驅(qū)物，其也具有優(yōu)選的進(jìn)氣摩爾分?jǐn)?shù)0.05到0.3。
在軟件控制下，通過操作諸如進(jìn)氣閥和出氣閥的工藝硬件可控制處理區(qū)的壓力。如圖3所示，該工藝的系統(tǒng)的壓力可從0.1Torr變化到30Torr。在沉積工藝中，腔室的處理區(qū)內(nèi)的清洗壓力的最低值為約0.2到2Torr，而在約2到10Torr下前驅(qū)物和載氣可導(dǎo)入至腔室中?？烧{(diào)節(jié)襯底支架的溫度至約400℃到650℃。
尤其是當(dāng)選擇室溫下不可能是氣體的的前驅(qū)物時(shí)，氣體導(dǎo)入腔室可包括預(yù)熱前驅(qū)物和/或載氣。該氣體可預(yù)熱至約100到250℃以獲得用于輸送至處理區(qū)的充足蒸氣壓力和蒸發(fā)速率?？赡苄枰訜酳iI4高于約180℃。預(yù)熱前驅(qū)物輸送系統(tǒng)有助于在輸送管道、處理區(qū)和腔室的排氣裝置中避免前驅(qū)物的凝結(jié)。
用于減少銨鹽形成的工藝可采用五種方法以減少銨鹽形成和處理區(qū)的污染。一般地，通過從處理區(qū)去除氫鹵化合物或通過利用使鹽與氣態(tài)烯烴或炔物質(zhì)接觸形成后去除鹽，該機(jī)構(gòu)使銨鹽的形成最小。
首先，可利用諸如乙炔或乙烯的HY受主作為添加劑。在沉積前驅(qū)物混合物中包括HY受主允許鹽有效地從反應(yīng)器去除并可有助于除去從含硅或含氮前驅(qū)物離解的鹵素原子。其他HY受主添加劑包括可為鹵代或非鹵代的烯烴、諸如降冰片烯(norborene)和亞甲基環(huán)戊烯的應(yīng)變環(huán)系統(tǒng)，以及諸如SiH4的甲硅烷基氫化物。采用有機(jī)添加劑還可有益于沉積工藝原因在于可選擇添加劑以調(diào)整加入薄膜的碳。碳加入薄膜的控制為期望的原因在于調(diào)整的碳含量降低濕刻速率，改善SiO2的干刻選擇性，降低介電常數(shù)和折射系數(shù)，提供改善的絕緣性質(zhì)，并且還可減少漏電。利用調(diào)整的碳添加，還可獲得高的拐角刻蝕選擇性。
第二，諸如硅烷的甲硅烷基氫化物添加劑可用作HI受主。包括HI受主通過限制NH4I形成降低處理區(qū)中銨鹽的副作用。
第三，作為含硅前驅(qū)物和HI受主的化合物可用于將硅提供給工藝中并有效地從腔室去除鹽。適合的含硅前驅(qū)物包括具有SiXnY4-n或Si2XnY6-n化學(xué)式的物質(zhì)。
第四，可采用除氨外的氮源作為含氮前驅(qū)物，從而免除了用于形成銨鹽的原材料。例如，與采用氨時(shí)相比，當(dāng)烷基胺用作氮源時(shí)，將產(chǎn)生較少的HY。當(dāng)用作含氮前驅(qū)物時(shí)，三烷基胺在熱力學(xué)上更期望并且不產(chǎn)生任何HY。
最后，HY接收的諸如環(huán)丙基組或烯丙基組的一部分可結(jié)合諸如胺的氮源以得到最終的諸如環(huán)丙胺或丙烯胺的雙功能化合物。該方法減少了將第三成分添加至前驅(qū)氣體入口的必要。它還增加了HI受主結(jié)合HY受主的可能性。在溫度低于500℃，該方法還是尤其期望的。
所述五種方法可以任何方式獨(dú)立地采用或結(jié)合使用以有助于降低銨鹽形成。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果在前驅(qū)物沒有部分分解的情況下，如圖3和圖4所述，改進(jìn)傳統(tǒng)的清洗系統(tǒng)以使處理區(qū)壓力逐漸并均勻降低導(dǎo)致較高級(jí)別的前驅(qū)物表面飽和。圖5示出了晶圓到晶圓的不均勻度(百分比)和沉積速率(/周期)與從450℃到550℃采用HCDS和氨作為前驅(qū)物的沉積溫度如何相關(guān)。圖6示出了在導(dǎo)入前驅(qū)物氣體期間從0.2Torr到7Torr的壓力如何影響晶圓到晶圓的不均勻度。利用HCDS和氨在550℃沉積薄膜。傅立葉變換紅外光譜分析表明所述薄膜為Si3N4。薄膜的覆蓋率超過95％。該工藝還產(chǎn)生不超過1％的氯含量。沉積速率在590℃時(shí)增加至2/周期并在470℃降低至0.8/周期。在較低溫度下硼擴(kuò)散通過生成的薄膜也降低。下表1概述了在550℃時(shí)附加的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。


表1.在550℃沉積的硅氮化物薄膜的測試結(jié)果。
導(dǎo)入諸如氫氣或乙硅烷的載氣或添加劑也改變生成薄膜的性質(zhì)。表2示出了觀察到的沉積速率、反射系數(shù)、硅與氮之比，以及在利用不同的分裂方法形成的薄膜中觀察到的氫百分比。通過利用不包含氮的載氣或包括添加劑的載氣，可提高薄膜的氫含量和硅與氮之比。

表2.在基線條件下和采用添加劑沉積的薄膜的性質(zhì)。
有多種方法控制碳添加。在表3中，A為硅前驅(qū)物(HCDS)，B為氮前驅(qū)物(氨)，以及C為添加劑(叔丁胺)。

表3.用于不同沉積工藝的沉積速率、反射系數(shù)和濕刻速率。
用A→C→A→C順序沉積的薄膜包含高達(dá)20％的碳，而A→B→A→B順序薄膜不包含任何碳。其他方法在薄膜中得到中間值的碳。如果在順序A→50％B+50％C中用叔丁胺代替C2H4，則薄膜的濕刻速率將適當(dāng)降低同時(shí)沉積速率和反射系數(shù)基本不受影響。另外，碳含量為探測極限(小于1原子百分比)。
以控制量導(dǎo)入碳以100∶1 HF提高濕刻速率為1.5到10的倍數(shù)。利用具有碳加入的干刻速率降低為1.25到1.5倍。通過利用乙烯、叔丁胺和二烯丙基胺作為HY受主結(jié)合Si2Cl6和氨觀察到這種提高的濕刻速率。
發(fā)現(xiàn)導(dǎo)入SiCl4和HCDS以降低HCDS分解形成SiCl2的可能性。
在此描述的前驅(qū)物還可應(yīng)用在硅氧化物的低溫沉積中。該工藝可采用具有遠(yuǎn)程等離子體的O2、O3、H2O、H2O2、N2O或Ar和O2作為氧化劑。前驅(qū)物還可應(yīng)用于氮氧化物的低溫沉積中，其中N2O2用作氮和氧源。
雖然上述針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式，但在不偏離本發(fā)明的基本范圍內(nèi)，可設(shè)計(jì)本發(fā)明的其他及進(jìn)一步的實(shí)施方式，并且本發(fā)明的范圍由以下的權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1.一種用于在處理區(qū)內(nèi)的襯底上沉積包含硅和氮的層的方法，包括將含硅前驅(qū)物導(dǎo)入到所述處理區(qū)中；排出所述處理區(qū)中包括所述含硅前驅(qū)物的氣體，同時(shí)均勻地逐漸降低所述處理區(qū)的壓力；將含氮前驅(qū)物導(dǎo)入到所述處理區(qū)中；以及排出所述處理區(qū)中包括所述含氮前驅(qū)物的氣體，同時(shí)均勻逐漸降低所述處理區(qū)的壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括維持襯底支架在400℃到650℃的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述處理區(qū)的所述壓力為0.2到10Torr。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在每個(gè)排氣步驟期間壓力降低相對(duì)于時(shí)間的斜率基本為常數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述排氣步驟期間所述壓力降低相對(duì)于時(shí)間的所述斜率基本相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，用于導(dǎo)入所述含硅前驅(qū)物的時(shí)間周期和用于導(dǎo)入所述含氮前驅(qū)物的時(shí)間周期為1到5秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，用于排出所述處理區(qū)中包括所述含硅前驅(qū)物和所述含氮前驅(qū)物的氣體的時(shí)間周期為2到20秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在導(dǎo)入所述含硅前驅(qū)物時(shí)所述處理區(qū)中的壓力為0.2到10Torr，以及在導(dǎo)入所述含氮前驅(qū)物時(shí)所述處理區(qū)中的壓力為0.2到10Torr。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在導(dǎo)入所述含硅前驅(qū)物之前所述處理區(qū)中的壓力為0.2Torr，以及在導(dǎo)入所述含氮前驅(qū)物之前所述處理區(qū)中的壓力為0.2Torr。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氮前驅(qū)物選自包含氨、三甲胺、叔丁胺、二烯丙基胺、甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、丙烯胺和環(huán)丙胺的組。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，含硅前驅(qū)物選自包括乙硅烷、硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷和雙(叔丁胺)硅烷的組。
12.一種用于在處理區(qū)內(nèi)的襯底上沉積包括硅和氮的層的方法，其特征在于，包括預(yù)熱含硅前驅(qū)物和含氮前驅(qū)物；將含硅前驅(qū)物導(dǎo)入至所述處理區(qū)中；排出在所述處理區(qū)中包括所述含硅前驅(qū)物的氣體，同時(shí)均勻逐漸降低所述處理區(qū)的壓力；導(dǎo)入含氮前驅(qū)物至所述處理區(qū)內(nèi)；以及排出在所述處理區(qū)中包括所述含氮前驅(qū)物的氣體同時(shí)均勻逐漸降低所述處理區(qū)的壓力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于，將所述含硅前驅(qū)物和所述含氮前驅(qū)物預(yù)熱至100到250℃。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在所述排氣步驟期間通過控制導(dǎo)入至所述處理區(qū)的清洗氣體量以及通過控制連接所述處理區(qū)的排氣閥降低所述處理區(qū)的壓力。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述含氮前驅(qū)物選自包括氨、三甲胺、叔丁胺、二烯丙基胺、甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、丙烯胺和環(huán)丙胺的組以及所述含硅前驅(qū)物選自包括乙硅烷、硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷和雙(叔丁胺)硅烷的組。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述處理區(qū)中的所述襯底支架維持在400到650℃的溫度。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述處理區(qū)的壓力為0.2到10Torr。
18.一種用于在處理區(qū)中在襯底上沉積包括硅和氮的層的方法，其特征在于，包括將含硅前驅(qū)物導(dǎo)入至所述處理區(qū)中；排出所述處理區(qū)中包括所述含硅前驅(qū)物的氣體，同時(shí)降低所述處理區(qū)的壓力從而壓力降低相對(duì)于時(shí)間的斜率基本為常數(shù)；將含氮前驅(qū)物導(dǎo)入至所述處理區(qū)中；以及排出在所述處理區(qū)中包括所述含氮前驅(qū)物的氣體，同時(shí)降低所述處理區(qū)的壓力從而壓力降低相對(duì)于時(shí)間的斜率基本為常數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，用于導(dǎo)入所述含硅和含氮前驅(qū)物的時(shí)間周期為1-5秒，以及用于排出包括所述含氮和含硅前驅(qū)物的時(shí)間周期為2-20秒。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述處理區(qū)的壓力為0.2到10Torr。
全文摘要
本發(fā)明公開了通過將含硅前驅(qū)物導(dǎo)入處理區(qū)中，排出處理區(qū)中包括含硅前驅(qū)物的氣體，同時(shí)均勻逐漸降低處理區(qū)的壓力，將含氮前驅(qū)物導(dǎo)入處理區(qū)中，并排出處理區(qū)中包括含氮前驅(qū)物的氣體，同時(shí)均勻逐漸降低處理區(qū)的壓力，在處理區(qū)內(nèi)的襯底上沉積硅氮化物層。在排氣步驟期間，壓力降低相對(duì)于時(shí)間的斜率基本為常數(shù)。
文檔編號(hào)H01L21/318GK101061255SQ200580039394
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
發(fā)明者阿吉特·P·帕仁吉佩, 康展·張, 布倫登·麥克杜格爾, 韋恩·維雷布, 米歇爾·巴頓, 艾倫·戈德曼, 薩默納斯·內(nèi)奇 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司