用于半導(dǎo)體器件應(yīng)用的氮化硅膜的制作方法
【專利摘要】本文中的實(shí)施方式涉及等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法以及在襯底上沉積氮化硅的設(shè)備。所公開的方法提供氮化硅膜，其具有適合用于特定應(yīng)用（如垂直存儲(chǔ)器件）的濕法蝕刻率（例如在稀氫氟酸或熱磷酸中）。另外，所述方法提供的氮化硅膜具有適合用于目標(biāo)應(yīng)用的特定內(nèi)應(yīng)力水平。所述氮化硅膜特性可通過控制例如前體的組成和流率以及供應(yīng)到等離子體的低頻功率和反應(yīng)室中的壓強(qiáng)來設(shè)定或調(diào)整。在某些實(shí)施方式中，添加含硼前體。
【專利說明】用于半導(dǎo)體器件應(yīng)用的氮化硅膜 相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用
[0001] 本申請(qǐng)主張于2012年3月19日提交的題為"SMOOTH SILICON-CONTAINING FILMS"的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 61/612, 872,于2012年2月14日提交的題為"SMOOTH SILICON-CONTAINING FILMS"的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序列No. 61/598, 814的優(yōu)先權(quán)益，兩份專 利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容為了所有目的并入本申請(qǐng)中。本申請(qǐng)還是于2010年12月16日提交的 題為"SMOOTH SILICON-CONTAINING FILMS"的美國專利申請(qǐng)No. 12/970,853的部分繼續(xù)申 請(qǐng)，該申請(qǐng)主張所有下列美國專利臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)益：于2010年10月19日提交的題為 "IN-SITU PLASMA-ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION OF FILM STACKS"的美國專利臨 時(shí)申請(qǐng)序列 No. 61/394, 707 ;于 2010 年 9 月 13 日提交的題為 " IN-SITU PLASMA-ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION OF FILM STACKS" 美國專利臨時(shí)申請(qǐng)序列 No. 61/382, 465; 于2010年9月13日提交的題為"SMOOTH SILANE-BASED FILMS"的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序列 No. 61/382,468 ;以及于2010年3 月 25 日提交的題為"IN-SITU PLASMA-ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION OF FILM STACKS"的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序列No. 61/317, 656,上述每個(gè) 專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容為了所有目的并入本申請(qǐng)中。

【背景技術(shù)】
[0002] 氮化硅是一種常用于形成半導(dǎo)體器件的材料。在一些應(yīng)用中，氮化硅層用作犧牲 層，在氮化硅層沉積之后完全或部分去除某些點(diǎn)的氮化硅層。因?yàn)榈璨牧媳晃g刻，所 以希望在這些應(yīng)用中對(duì)材料具有受控的高濕法蝕刻速率。此外，因?yàn)楹罄m(xù)的半導(dǎo)體處理操 作通常會(huì)使材料暴露于高溫，所以希望氮化硅材料表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性。如果材料在暴 露于后沉積高溫處理操作時(shí)不產(chǎn)生氣體或者不產(chǎn)生明顯不受控的內(nèi)部壓強(qiáng)變化，那么這種 材料是熱穩(wěn)定的。另外，當(dāng)?shù)璨牧嫌糜诰哂衅渌牧蠈樱ɡ纾趸鑼樱┑亩询B中 時(shí)，會(huì)期望氮化硅材料具有可調(diào)整的特性以使所得的堆疊是熱穩(wěn)定的且可適當(dāng)?shù)夭⒖焖俚?被移除。為此，會(huì)期望氮化硅材料能表現(xiàn)出可抵消堆疊中其他層的特性的特定特性（例如， 內(nèi)應(yīng)力水平）。如此，需要一種以特定方式沉積氮化硅的方法與設(shè)備使得氮化硅的內(nèi)應(yīng)力和 /或蝕刻速率能被調(diào)整到特定值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在本文的實(shí)施方式的一方面，公開了一種在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備中在 襯底上形成氮化硅膜的方法，所述方法包括以下步驟：使含硅反應(yīng)物、含氮反應(yīng)物與含硼反 應(yīng)物流動(dòng)通過所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其中所述含硅反應(yīng)物與所述含氮反應(yīng) 物的流率比約為〇. 02或0. 02以下；在所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備中產(chǎn)生或維持 等離子體；并且在所述襯底上沉積所述氮化硅膜。
[0004] 在某些情況下，所述含硅反應(yīng)物可以是硅烷、二硅烷、三硅烷或烷基硅烷。在某些 情況下，含氮反應(yīng)物可以是氯、聯(lián)胺或氮。在某些實(shí)施方式中，含硼反應(yīng)物可以是乙硼烷或 硼酸三甲酯。所述流動(dòng)步驟可包括：使乙硼烷以約4-15 SCCm的流率流動(dòng)。在某些情況下， 所述含硅反應(yīng)物為硅烷而所述含硼反應(yīng)物為乙硼烷，且進(jìn)行所述流動(dòng)操作使得硅烷與乙硼 烷的流率比約為3比20(即流率比約為0. 15)。在某些實(shí)施方式中，硅烷與乙硼烷的流率比 約在0. 02與0. 35之間，例如在約0. 1與0. 2之間。某些實(shí)施方式使用惰性載氣來幫助一 種或多種反應(yīng)物流動(dòng)。例如，乙硼烷可隨著惰性載氣流入所述設(shè)備中。在某些實(shí)例中，惰性 氣體為氮?dú)狻Ｔ谄渌麑?shí)例中，惰性氣體可以是氫氣或氬氣。
[0005] 某些實(shí)施方式使用低頻和高頻功率來產(chǎn)生并維持等離子體，其中針對(duì)每個(gè)300mm 晶片提供約0-300W的低頻功率。在某些情況下，針對(duì)每個(gè)300mm晶片提供約100W或100W 以下的功率的低頻功率，例如針對(duì)每個(gè)300mm晶片約75W或75W以下。在某些情況下，針對(duì) 每個(gè)300mm晶片提供在約100W至750W之間的高頻功率，例如針對(duì)每個(gè)300mm晶片提供在 約100W至500W之間的高頻功率。在本文的某些實(shí)施方式中，當(dāng)將氮化硅膜沉積在襯底上 時(shí)，將設(shè)備中的壓強(qiáng)維持在約〇. 5托與8托之間，例如在約1托與6托之間。在許多實(shí)施方 式中，在沉積步驟期間，沉積約IOnm至IOOnm厚度的氮化娃膜。
[0006] 在某些實(shí)施方式中，將沉積形成的氮化娃膜暴露于20°C的含水氫氟酸時(shí)，其具有 至少約每分鐘20A的蝕刻率，其中含水氫氟酸具有1〇〇單位水比1單位標(biāo)準(zhǔn)50%氫氟酸的 體積比。某些實(shí)施方式還包括選擇氮化硅膜的內(nèi)部應(yīng)力的大小以及選擇用于沉積具有所選 的內(nèi)部應(yīng)力的大小的氮化硅膜的工藝參數(shù)。在某些情況下，在能夠制造出具有拉內(nèi)應(yīng)力的 氮化硅膜的條件下進(jìn)行沉積。在某些實(shí)施方式中，所述拉應(yīng)力可在約400MPa與600MPa之 間。在某些實(shí)施方式中，所沉積形成的氮化硅膜可包括在約1至15原子百分比之間的硼。 在某些實(shí)施方式中，氮化硅膜具有在襯底上測(cè)量到的小于約6人的平均粗糙度。在某些情況 下，氮化硅膜較平滑，具有于襯底上測(cè)量到的小于約4.5/\的平均粗糙度。本文中的實(shí)施方 式還可以包括將具有沉積形成的氮化硅膜的襯底加熱到至少約400°C的溫度。在某些實(shí)施 方式中，將具有所沉積形成的膜的襯底加熱到在約400°C與650°C之間，例如在約450°C與 600°C之間。
[0007] 本文中的實(shí)施方式還可以包括：形成具有氧化物與所沉積形成的氮化硅交替的膜 層的堆疊。在某些實(shí)施方式中，所述堆疊包括至少約10層的氮化硅膜。另外，在某些情況 下，所述堆疊包括至少約50層的氮化硅膜。在形成堆疊之后，可濕法蝕刻堆疊以形成具有 凹槽的魚骨形結(jié)構(gòu)。所述魚骨形結(jié)構(gòu)可具有氧化硅材料的"骨干"以及將氮化硅材料蝕刻 移除后形成的這些凹槽。在某些實(shí)施方式中，可使用魚骨形結(jié)構(gòu)來形成垂直存儲(chǔ)器件。例 如，可利用用來形成電容器的材料來填充藉由蝕刻氮化硅膜所形成的這些凹槽。在某些情 況下，利用鎢來填充這些凹槽。一般而言，電容器將會(huì)至少部分地位于通過濕法蝕刻氮化硅 所形成的這些凹槽的內(nèi)部。
[0008] 在所公開的實(shí)施方式的另一方面，提供一種在襯底上形成包括氮化硅膜與第二膜 的膜堆疊的方法，所述第二膜與所述氮化硅膜具有不同的組成，此方法包括以下步驟：在使 含硅反應(yīng)物、含氮反應(yīng)物與含硼反應(yīng)物流過所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備時(shí)，通過 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積在所述襯底上沉積所述氮化硅膜，其中所述氮化硅膜具有在約 IOnm與IOOnm之間的厚度；在所述氮化硅膜上沉積所述第二膜，其中所述第二膜具有在約 IOnm與IOOnm之間的厚度；并且重復(fù)所述兩個(gè)沉積步驟至少兩次以形成所述膜堆疊。在某 些實(shí)施方式中，進(jìn)行所述氮化硅膜沉積步驟使得所述含硅反應(yīng)物與所述含氮反應(yīng)物的流率 比約為0.02或更少。在某些實(shí)施方式中，所述第二膜為氧化硅膜。在某些情況下，所述氧 化硅膜是通過熱處理形成的?？芍貜?fù)所述沉積步驟多次以形成所述膜堆疊，例如可重復(fù)所 述步驟至少10次，或在某些情況下，重復(fù)至少50次以形成所述膜堆疊。另外，可從所述堆 疊濕法蝕刻所述氮化硅以形成具有凹槽的魚骨形結(jié)構(gòu)。如上所述，可使用所述魚骨形結(jié)構(gòu) 來形成垂直存儲(chǔ)器件。例如，某些實(shí)施方式包括：形成至少部分位于通過濕法蝕刻氮化硅所 形成的所述凹槽內(nèi)部的電容器。
[0009] 在某些實(shí)施方式中，形成所述堆疊的方法還可以包括：將光致抗蝕劑施加至所述 襯底；將所述光致抗蝕劑曝光；利用圖案來圖案化所述光致抗蝕劑并將所述圖案轉(zhuǎn)移至所 述襯底；并且選擇性地從所述襯底移除所述光致抗蝕劑。
[0010] 在所公開的實(shí)施方式的另一方面，提供一種配置用于在襯底上沉積膜堆疊的等離 子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備。所述設(shè)備包括：處理站；第一反應(yīng)物進(jìn)料裝置，其用于供應(yīng)含 硅反應(yīng)物到所述處理站；第二反應(yīng)物進(jìn)料裝置，其用于供應(yīng)共反應(yīng)物到所述處理站；等離 子體源；以及控制器，其配置用于控制所述設(shè)備以維持等離子體和工藝氣體流動(dòng)條件，所述 控制器具有用于進(jìn)行以下步驟的指令：當(dāng)使含硅反應(yīng)物、含氮反應(yīng)物與含硼反應(yīng)物流過包 括所述襯底的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備時(shí)，通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積將氮化 硅膜沉積在所述襯底上，其中所述氮化硅膜具有在約IOnm與IOOnm之間的厚度；將第二膜 沉積在所述氮化硅膜上，其中所述第二膜具有在約IOnm與IOOnm之間的厚度。在某些實(shí) 施方式中，控制器還具有用于進(jìn)行以下步驟的指令：重復(fù)所述兩個(gè)沉積步驟至少兩次以形 成膜堆疊。在某些實(shí)施方式中，控制器具有指令以重復(fù)所述沉積步驟超過兩次，例如十次或 五十次，以形成堆壘。在某些實(shí)施方式中，等離子體源可以是電容耦合等離子體源。
[0011] 在某些實(shí)施方式中，用于沉積氧化硅膜的控制器指令可包括使含硅反應(yīng)物與含氮 反應(yīng)物的流率比約為0.02或0.02以下的指令。在某些實(shí)施方式中，第二膜為氧化硅膜。 控制器指令還可以包括通過熱處理形成氧化硅膜的指令。在某些實(shí)施方式中，含硼反應(yīng)物 為乙硼烷，且控制器被配置以使所述乙硼烷以在約4s CCm與15sCCm之間的流率流入處理 站。在含硼反應(yīng)物為乙硼烷且含硅反應(yīng)物為硅烷的某些情況下，控制器可用于使所述硅烷 與乙硼烷按硅烷比乙硼烷為約3比20的流率比（即約0. 15的比例）流動(dòng)。在某些實(shí)施方 式中，控制器被配置成使硅烷與乙硼烷的流率比維持在約0. 02與0. 35之間，例如在約0. 1 與0. 2之間。在某些實(shí)施方式中，控制器還具有利用等離子體源來產(chǎn)生并維持等離子體的 指令。例如，指令可包括用于產(chǎn)生低頻和高頻功率的指令，其中針對(duì)每個(gè)300_晶片以等于 或小于約150W的功率提供低頻功率。又例如，指令可以包括用于針對(duì)每個(gè)300mm晶片產(chǎn)生 約100W與750W之間的高頻功率的指令。在某些實(shí)施方式中，控制器還可以包括在將氮化 硅膜沉積至襯底上時(shí)將處理站中的壓強(qiáng)維持在約0. 5托與8托之間的指令。
[0012] 在公開的實(shí)施方式的額外方面，提供一種包括上述設(shè)備（包括：處理站；第一反應(yīng) 物進(jìn)料裝置，其用于供應(yīng)含硅反應(yīng)物到所述處理站；第二反應(yīng)物進(jìn)料裝置，其用于供應(yīng)共反 應(yīng)物到所述處理站；等離子體源；以及控制器，其用于控制所述設(shè)備以維持等離子體和工 藝氣體流動(dòng)條件，所述控制器具有用于進(jìn)行以下步驟的指令：當(dāng)使含硅反應(yīng)物、含氮反應(yīng)物 與含硼反應(yīng)物流過包括所述襯底的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備時(shí)，通過等離子體增強(qiáng) 化學(xué)氣相沉積將氮化硅膜沉積在所述襯底上，其中所述氮化硅膜具有在約IOnm與IOOnm之 間的厚度；將第二膜沉積在所述氮化硅膜上，其中所述第二膜具有在約IOnm與IOOnm之間 的厚度）和步進(jìn)器工具的系統(tǒng)。
[0013] 下面將參考附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明的這些和其他特征。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1示出在襯底上形成單元層氮化硅的一個(gè)公開的實(shí)施方式的流程圖。
[0015] 圖2示出用于形成經(jīng)蝕刻的氮化硅/氧化硅堆疊的實(shí)施方式的流程圖。
[0016] 圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的處理站。
[0017] 圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的多站處理設(shè)備。
[0018] 圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的另一個(gè)多站處理設(shè)備。
[0019] 圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的另一個(gè)多站處理設(shè)備。
[0020] 圖7示出利用⑴基準(zhǔn)處理⑵使用低乙硼烷的基準(zhǔn)處理及⑶使用高乙硼烷的 基準(zhǔn)處理所制造的氮化硅膜的傅立葉變換紅外線光譜（FTIR)。
[0021] 圖8A至圖8B示出弓形偏移率（8A)及濕法蝕刻率比（8B)對(duì)工藝氣體中乙硼烷與 硅烷的比例。
[0022] 圖8C示出圖8A至圖8B所表征的膜反應(yīng)參數(shù)及所得膜特性。
[0023] 圖9示出利用（1)基準(zhǔn)處理及⑵低硅烷處理所制造的膜的FTIR光譜。
[0024] 圖IOA至圖IOC示出弓形偏移率（IOA)、濕法蝕刻率比（IOB)及表面粗糙度（8C) 對(duì)工藝氣體中的硅烷流率。
[0025] 圖IOD示出圖IOA至圖IOC所表征的膜反應(yīng)參數(shù)及所得膜特性。
[0026] 圖IlA示出根據(jù)低硅烷處理所制造的多層膜的濕法蝕刻率比對(duì)沉積態(tài) (as-deposited)的應(yīng)力值。
[0027] 圖IlB示出圖IlA所表征的膜反應(yīng)參數(shù)及所得膜特性。
[0028] 圖12示出根據(jù)低硅烷處理所制造的膜的弓形偏移率對(duì)沉積態(tài)的應(yīng)力。
[0029] 圖13示出利用⑴低硅烷/低氨處理⑵低硅烷/中氨處理及（3)低硅烷/高 氨處理所制造的氮化硅膜的FTIR光譜。
[0030] 圖14A至圖14C示出弓形偏移率（14A)、濕法蝕刻率比（14B)及表面粗糙度（14C) 對(duì)工藝氣體中的氨流率。
[0031] 圖14D示出圖14A至圖14C所表征的膜反應(yīng)參數(shù)及所得膜特性。
[0032] 圖15示出利用（1)低硅烷/高二硼處理（2)低硅烷/低二硼處理及（3)低硅烷 處理但無二硼所制造的氮化硅膜的FTIR光譜。
[0033] 圖16A至圖16C示出弓形偏移率（16A)、濕法蝕刻率比（16B)及表面粗糙度（16C) 對(duì)工藝氣體中二硼與硅烷的比例。
[0034] 圖16D示出圖16A至圖16C所表征的膜反應(yīng)參數(shù)及所得膜特性。
[0035] 圖17示出利用低硅烷/高乙硼烷處理及（1)預(yù)退火及（2)后退火所制造的氮化 硅膜的FTIR光譜。
[0036] 圖18示出利用低水平的硅烷、中水平的乙硼烷及提高水平的氮所制造的氮化硅 膜的FTIR光譜。
[0037] 圖19A至圖19C示出弓形偏移率（19A)、濕法蝕刻率比（19B)及表面粗糙度（19C) 對(duì)工藝氣體中氮的量。
[0038] 圖19D示出圖19A至圖19C所表征的膜反應(yīng)參數(shù)及所得膜特性。
[0039] 圖20A至圖20B示出弓形偏移率（20A)與濕法蝕刻率比（20B)對(duì)工藝氣體中乙硼 烷與硅烷的比例。
[0040] 圖20C示出圖20A至圖20B所表征的膜反應(yīng)參數(shù)及所得膜特性。
[0041] 圖21示出利用乙硼烷所制造的膜的弓形偏移率對(duì)沉積態(tài)的應(yīng)力。
[0042] 圖22示出示出本文的某些實(shí)驗(yàn)中所用到的具有氧化硅與氮化硅交替的膜層的堆 疊。
[0043] 圖23A示出經(jīng)蝕刻的利用氧化硅層與（1)基準(zhǔn)氮化硅層，（2)高氨：硅烷的氮化 硅層，及（3)較高氨：硅烷的氮化硅層所制造的多層堆疊。
[0044] 圖23B示出圖23A所顯示的膜反應(yīng)參數(shù)及所得膜特性。
[0045] 圖24A示出經(jīng)蝕刻的利用氧化硅層與（1)基準(zhǔn)氮化硅層，（2)低二硼的氮化硅層， 及（3)較高二硼的氮化硅層所制造的多層堆疊。
[0046] 圖24B示出圖24A所顯示的膜反應(yīng)參數(shù)及所得膜特性。
[0047] 圖25A示出利用氧化硅層與（1)基準(zhǔn)氮化硅層，（2)高氨：硅烷/高二硼的氮化 硅層，及（3)高氨：硅烷/高二硼的氮化硅層所制造的多層堆疊。
[0048] 圖25B示出圖25A所表征的膜反應(yīng)參數(shù)及所得膜特性。
[0049] 圖26A示出具有交替的氧化硅與氮化硅層的多層堆疊，尤其示出在蝕刻期間所移 除的氧化硅的低厚度。
[0050] 圖26B示出氧化硅層相比于⑴基準(zhǔn)氮化硅層與⑵氮化硼硅層的蝕刻比例以及 蝕刻選擇比。
[0051] 圖27A示出本文的某些實(shí)驗(yàn)中所用到的多層堆疊，這些多層堆疊具有氧化硅與 (1)氮化硅或（2)氮化硼硅的交替膜層。
[0052] 圖27B的數(shù)據(jù)示出不同的氮化硅層如何影響經(jīng)受高處理溫度作用的大型多層堆 置中的弓形偏移。
[0053] 圖28示出了用于半導(dǎo)體襯底上的某些垂直存儲(chǔ)器件中的魚骨結(jié)構(gòu)的顯微圖。

【具體實(shí)施方式】 方法
[0054] 本文所述的各種實(shí)施方式參照采用含硅反應(yīng)物、含氮反應(yīng)物和含硼反應(yīng)物的等 離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD)方法。在一些實(shí)施方式中，硅烷和氨氣用作反應(yīng)物處 理氣體。氮?dú)?、氫氣或惰性氣體可以用作載氣。作為背景，一些實(shí)施方式參照"基準(zhǔn)處 理"進(jìn)行描述。在這種基準(zhǔn)處理中，硅烷和氨氣被輸送到一個(gè)四站反應(yīng)器（例如，購自Lam Research, Inc. (Fremont, California)的 Vector? Extreme 或 Vector? Express 反應(yīng) 器），在反應(yīng)器中，它們?cè)?00mm晶片上產(chǎn)生氮化硅膜。應(yīng)當(dāng)理解，公開的實(shí)施方式不限于 300mm的晶片。其他尺寸的晶片，例如200mm的晶片，450mm晶片等，可以用作襯底。在一些 情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)使用其他尺寸的晶片時(shí)，工藝條件應(yīng)當(dāng)按照300mm晶 片所述的條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0055] 在基準(zhǔn)處理中，以約200sccm(100%硅烷）的流率輸送硅烷，以約1140sccm的流率 輸送氨氣，并且以約9000 SCCm的流率輸送氮?dú)狻；鶞?zhǔn)處理中采用的壓強(qiáng)是約2托。低頻與 高頻射頻功率被提供用于產(chǎn)生等離子體。以400kHz的頻率和約0至150W(每個(gè)300mm的 晶片約O至40W)的功率提供低頻射頻（LF RF)功率。以13. 56MHz的頻率和約800W(每個(gè) 300mm的晶片約200W)的功率提供高頻射頻（HF RF)功率。
[0056] 基準(zhǔn)處理用于產(chǎn)生氮化硅膜。在上下文中除非另外指明，否則術(shù)語氮化硅旨在涵 蓋硅和氮的主要化學(xué)計(jì)量和非化學(xué)計(jì)量的固體成分。氮化硅膜可以具有多種形態(tài)，包括不 同程度的結(jié)晶度、粗糙度等。一般術(shù)語氮化硅還包含包括除硅和氮之外的元素的成分。很 多情況下，成分中存在一些氫。在本文所述的許多實(shí)施方式中，添加了硼。因此，除非另外 指明，否則術(shù)語氮化硅包括本文所述的氮化硼硅。
[0057] 公開的對(duì)基準(zhǔn)處理的改進(jìn)包括：(a)在工藝氣體中添加包含硼前體；(b)降低工 藝氣體中硅烷的濃度；以及（c) (a)與（b)的組合。在某些實(shí)施方式中，改進(jìn)包括控制每個(gè) 300mm晶片的低頻射頻功率在0-300W之間，或者控制每個(gè)300mm的晶片的低頻射頻功率在 0-100W之間。落入這些改進(jìn)的范圍內(nèi)的工藝并不要求如上所述的精確的基本條件。例如， 可以在硅烷與氨氣的流量比率的范圍（例如，約0.007至0.2)內(nèi)，并且/或者在射頻頻率 和功率的范圍（例如，在13. 56MHz的高頻射頻功率，每個(gè)300mm的晶片約100W至750W，并 且在370KHz至430KHz的頻率范圍內(nèi)的低頻射頻功率，每個(gè)300mm的晶片約0至300W)內(nèi)， 并且/或者在壓強(qiáng)范圍（例如，約0.5托至6.0托）內(nèi)執(zhí)行這些工藝。上述范圍提供給被 配置成用于在300mm的硅晶片上沉積膜的4站PECVD反應(yīng)室。對(duì)于其他尺寸的反應(yīng)器，可 以適當(dāng)調(diào)節(jié)流率和功率。
[0058] 在多種應(yīng)用中，按照本文所述方式沉積的氮化硅層用作犧牲層。在這些應(yīng)用中，可 以通過濕法蝕刻工藝部分地或全部去除氮化硅層。因此，對(duì)于一些應(yīng)用而言，沉積的氮化硅 層的濕法蝕刻速率很重要。濕法蝕刻劑的實(shí)例包括氫氟酸（包括該酸的緩沖版本）和磷酸。
[0059] 對(duì)于多種應(yīng)用，氮化硅層應(yīng)當(dāng)具有很好的熱穩(wěn)定性。也就是說，氮化硅層在暴露于 后沉積高溫處理操作時(shí)不產(chǎn)生氣體，也不產(chǎn)生明顯不受控的內(nèi)部壓強(qiáng)變化。以下描述涉及 報(bào)道氮化硅膜的濕法蝕刻速率和/或熱穩(wěn)定性的某些實(shí)驗(yàn)。
[0060] 另外，描述了將沉積的氮化硅膜進(jìn)行高溫"退火"的多個(gè)實(shí)驗(yàn)。這種退火旨在總體 上代表在例如制造存儲(chǔ)器或邏輯器件的其他元件期間氮化硅層在沉積之后通常會(huì)經(jīng)歷的 高溫處理。在本文所述的許多實(shí)驗(yàn)中，膜在750°C的退火溫度退火兩個(gè)小時(shí)。在實(shí)施過程 中，后沉積處理有時(shí)候可能會(huì)超過這個(gè)溫度，有時(shí)候達(dá)到800°C或者甚至850°C。
[0061] 一般來講，公開的實(shí)施方式采用等離子體輔助沉積工藝，用于形成包含一部分硼 的含氮化硅膜。在被配置成接收工藝氣體的處理站沉積膜，所述工藝氣體包含含硅反應(yīng)物、 含氮反應(yīng)物和含硼反應(yīng)物。包含這些反應(yīng)物的工藝氣體可以在進(jìn)入處理站之前在處理站中 混合或者在上游預(yù)混合。產(chǎn)生并維持等離子體，并且等離子體與工藝氣體反應(yīng)以利于在襯 底上沉積氮化硅膜?？梢耘c硅、氮和含硼反應(yīng)物氣體一起使用載氣。在某些實(shí)施方式中，載 氣是氮?dú)?、氫氣、例如氬氣之類的惰性氣體或這些氣體的組合。
[0062] 在某些實(shí)施方式中，使用較低比例的含硅反應(yīng)物。在一些實(shí)施方式中，含硅反應(yīng)物 與含氮反應(yīng)物的流率比例是約〇. 02或0. 02以下。
[0063] 在某些實(shí)施方式中，含娃反應(yīng)物是娃燒（SiH4)。在其他實(shí)施方式中，含娃反應(yīng)物是 例如乙硅烷、丙硅烷或烷基硅烷之類的硅烷變體，例如單、雙、三或四取代基硅烷。烷基取代 物可以包括一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或六個(gè)碳原子。一般來講，含硅反應(yīng)物是室溫氣體， 然而，在某些實(shí)施方式中，可以通過使載氣揮發(fā)來輸送含娃反應(yīng)物。
[0064] 在某些具體實(shí)施中,含氮反應(yīng)物是氨氣。然而,可以采用其他類型的含氮反應(yīng)物。 實(shí)例包括在存在強(qiáng)等離子體的情況下的肼、一氧化二氮和元素氮。
[0065] 在各種實(shí)施方式中，含硼反應(yīng)物是乙硼烷。乙硼烷在室溫下是液體。因此，通常以 例如氦氣、氮?dú)饣驓錃獾容d氣的形式輸送乙硼燒到處理站。在一些實(shí)施方式中，在氦氣中提 供約5%摩爾濃度的乙硼烷。在一些實(shí)施方式中，可以使用硼的其他來源。這些包括，例如， 經(jīng)烷基取代的硼，例如，三甲基硼烷（TMB)。
[0066] 在各種實(shí)施方式中，在沉積氮化硅膜期間，含硅反應(yīng)物與含氮反應(yīng)物的比例維持 在較低水平。如上所述，在一些實(shí)施方式中，含硅反應(yīng)物與含氮反應(yīng)物的體積比是約〇. 02 或0.02以下。在其他實(shí)施方式中，比例甚至更小，例如，約0.01或0.01以下。
[0067] 這些比例適用于分別作為含硅反應(yīng)物和含氮反應(yīng)物的硅烷和氨氣。在反應(yīng)物之一 比硅烷-氨氣混合物成比例地包含更多的硅和/或氮（以摩爾計(jì)）的情況下，需要調(diào)節(jié)這 些比例以計(jì)算（account for)工藝氣體中不同元素量的娃和/或氮。一個(gè)實(shí)例是包含丙娃 烷和氨氣的工藝氣體的情況。
[0068] 含硼反應(yīng)物與含硅反應(yīng)物的比例通常較小。在某些實(shí)施方式中，該比例是約0. 02 至約0.1。這代表含硼反應(yīng)物與含硅反應(yīng)物的實(shí)際含量之間的體積比或流率比。所以，在 5%乙硼烷處理氣體的情況下，通過僅考慮乙硼烷而不考慮提供乙硼烷的載氣來確定該比 例。另外，上述比例適用于乙硼烷和硅烷。使用其他含硅反應(yīng)物和/或含硼反應(yīng)物會(huì)要求 調(diào)節(jié)這些比例以考慮每個(gè)反應(yīng)物分子中的硼或硅原子的數(shù)量。
[0069] 在形成氮化硅膜期間，處理站的沉積條件可以進(jìn)一步表征為溫度、壓強(qiáng)和等離子 體條件。在某些實(shí)施方式中，處理站在沉積期間的壓強(qiáng)在約0. 5托與8托之間，或者在約 1托與6托之間。在某些實(shí)施方式中，形成有氮化娃膜的襯底的溫度在約400 °C與650 °C之 間或者在約450°C與600°C之間。在沉積期間輸送到處理站的射頻功率可以包括高頻成分 和/或低頻成分。如果存在高頻成分，那么以約13. 56MHz提供高頻成分。對(duì)于每個(gè)300mm 的晶片，可以以約100W至750W的功率提供商頻成分，或者對(duì)于每個(gè)300mm的晶片，可以 以約100W與500W之間的功率提供高頻成分。如果存在低頻成分，那么可以以約IOOkHz 與IOOOkHz之間或者約370kHz與430kHz之間的頻率提供低頻成分。如果存在，那么對(duì)于 300mm的晶片，可以以約0與300W之間的功率提供低頻成分，或者對(duì)于每個(gè)300mm的晶片， 以約0與100W之間的功率提供低頻成分，或者對(duì)于每個(gè)300mm的晶片，以約0與75W之間 的功率提供低頻成分。
[0070] 按照本文公開的方式形成的氮化硅膜通常具有使它們適用于半導(dǎo)體器件行業(yè)的 某些應(yīng)用的多種特性。例如，膜通常不超過約1000納米厚。在某些實(shí)施方式中，膜通常具 有約10納米與100納米之間的厚度，或者約30納米與50納米之間的厚度。另外，膜較為 光滑。例如，對(duì)于丨000A厚的層，通過原子力顯微鏡測(cè)量的算術(shù)平均膜粗糙度（Ra)最多是 6.0A，或者對(duì)于1000A厚的層，最多是約45A。
[0071] 氮化硅沉積膜的成分包括硅、氮和硼。膜可以包含在約0與15原子百分比之間的 硼，或者在約0與5原子百分比之間的硼。膜可以包含在約30與50原子百分比之間的硅。 膜可以包含在約25與50原子百分比之間的氮。在某些實(shí)施方式中，膜包含氫，以及硅、氮 和硼。如果存在氫，那么氫可以構(gòu)成膜材料的較少的部分，例如，小于約18原子百分比，或 者小于約15原子百分比。
[0072] 沉積態(tài)的膜具有內(nèi)應(yīng)力。如上所述，這種內(nèi)應(yīng)力可以由上面沉積有膜的晶片中的 弓形量來表示。當(dāng)然，內(nèi)應(yīng)力也可以由兆帕（MPa)的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力數(shù)值來表示。在某些實(shí) 施方式中，本文公開的含硼氮化硅膜具有拉內(nèi)應(yīng)力。在某些實(shí)施方式中，內(nèi)應(yīng)力在約400MPa 與600MPa之間。
[0073] 在以下實(shí)驗(yàn)部分中采用了三種單獨(dú)的內(nèi)應(yīng)力度量值。其中之一是弓形偏移率，是 在所研究的膜中的弓形變化和通過基準(zhǔn)處理在氮化硅膜中產(chǎn)生的弓形變化的比值。對(duì)于本 文所述的弓形變化度量，所有膜都具有1000A的沉積態(tài)的厚度。沉積氮化硅膜通常在沉積 該氮化硅膜的晶片上產(chǎn)生一些彎曲、或弓形。弓形作為晶片的中心與外周之間在z方向的 差來測(cè)量。在退火之后，弓形通常發(fā)生一定程度的變化（得到具有比初始氮化硅沉積之后 觀察到的曲率更大或更小的曲率的晶片）。退火之后弓形的改變是弓形變化，通常以毫米為 單位描述。測(cè)量新型氮化硅膜的弓形變化，并將其與使用基準(zhǔn)處理得到的等厚度的氮化硅 的弓形變化進(jìn)行比較。這兩個(gè)弓形變化的比例可以用于表征膜。
[0074] 沉積的膜的另一種內(nèi)應(yīng)力測(cè)量涉及將沉積的膜的應(yīng)力與真實(shí)的化學(xué)計(jì)量的氮化 硅膜的"中性"內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行比較。這種測(cè)量是適當(dāng)?shù)?，因?yàn)榧僭O(shè)在一定量的熱處理之后，沉 積態(tài)的氮化硅膜轉(zhuǎn)變成真實(shí)的化學(xué)計(jì)量的氮化硅膜。通過長時(shí)間加熱非化學(xué)計(jì)量的單元層 氮化硅膜可以觀察到這種現(xiàn)象。最終會(huì)得到特定的最小內(nèi)應(yīng)力，大概對(duì)應(yīng)于與化學(xué)計(jì)量的 氮化硅相關(guān)的應(yīng)力。對(duì)于氮化硅，中性應(yīng)力被確定為大約700MPa的拉應(yīng)力。
[0075] 涉及氮化娃膜內(nèi)應(yīng)力的還有的另一個(gè)參數(shù)是應(yīng)力相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)工藝變量的 "可調(diào)性"。根據(jù)所公開的工藝生產(chǎn)的一些氮化硅和氮化硼硅膜的應(yīng)力可以調(diào)節(jié)到在大約 IOOOMPa拉應(yīng)力與大約IOOOMPa壓應(yīng)力之間。驅(qū)動(dòng)這種可調(diào)性的自變量最明顯是低頻功率、 工藝氣體中的氨濃度以及PECVD反應(yīng)器中的壓強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)部分中的某些實(shí)驗(yàn)表明內(nèi)應(yīng)力對(duì)低 頻射頻功率變化非常敏感。
[0076] 在某些應(yīng)用中，內(nèi)應(yīng)力的可調(diào)性對(duì)于在堆疊中利用氮化硅和其他材料很重要，特 別是在必須牢牢控制其他材料的電氣特性的那些應(yīng)用中。在某些實(shí)施方式中，犧牲的氮化 硅層的內(nèi)應(yīng)力可以進(jìn)行調(diào)節(jié)以補(bǔ)償由其他層引入的翹曲，其他層的內(nèi)應(yīng)力無法通過同種方 式進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，對(duì)于某些垂直存儲(chǔ)器應(yīng)用，如果沉積交替的氮化硅和氧化硅層，則氧化 硅層不是犧牲層，并且事實(shí)上必須具有非常特定的電氣性能，這些電氣性能大大地約束了 用于沉積氧化硅層的工藝窗口。在這種狹窄的工藝窗口內(nèi)，調(diào)節(jié)參數(shù)以修改沉積態(tài)的氧化 硅層的內(nèi)應(yīng)力的余地很小。因此，由氮化硅層來決定補(bǔ)償由氧化硅層導(dǎo)致的任何顯著的翹 曲。這對(duì)于氮化硅層來說是重要的作用，因?yàn)榇鎯?chǔ)器應(yīng)用中的垂直堆疊通常具有許多層并 且由每個(gè)氧化硅層導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力的累積效果會(huì)非常大。
[0077] 使用按照本文所述方式生產(chǎn)的氮化硅膜的特別有益的一個(gè)應(yīng)用是垂直存儲(chǔ)器堆 疊。這些堆疊可以采用二氧化硅和氮化硅的交替層。在沉積之后，堆疊經(jīng)過蝕刻以形成堆 柱，然后堆柱隨后進(jìn)行濕法蝕刻以在基本上保留二氧化硅的同時(shí)部分地或全部去除犧牲的 氮化硅。這會(huì)產(chǎn)生如圖28所示那樣的"魚骨"結(jié)構(gòu)。在垂直存儲(chǔ)器應(yīng)用中，通過蝕刻氮化 硅層產(chǎn)生的空腔可以填滿鎢以形成電容器的一部分。
[0078] 在以下實(shí)驗(yàn)部分的實(shí)例中，生產(chǎn)了多種單層氮化硅膜（有時(shí)候稱為"單元層"膜）， 并且就這些氮化硅膜的化學(xué)成分（傅里葉變換紅外光譜學(xué)（FTIR)頻譜）、濕法蝕刻率比、內(nèi) 應(yīng)力和其他特性對(duì)它們進(jìn)行表征。有關(guān)濕法蝕刻率比，其通常作為單元層氮化硅膜的濕法 蝕刻速率與在1100°c的溫度下生長的熱氧化膜的濕法蝕刻速率的比例進(jìn)行測(cè)量。在硅晶片 上生長熱氧化物可以通過使用利用潮濕的或干燥的氧氣作為氧化氣體的管式爐來實(shí)現(xiàn)。采 用的濕法蝕刻劑是按100單位的水與1單位標(biāo)準(zhǔn)的50%氫氟酸的體積比提供的含水氫氟 酸。在某些實(shí)施方式中，氮化硅膜的濕法蝕刻速率相對(duì)于稀氫氟酸中的熱二氧化硅的濕法 蝕刻速率的比例是約〇. 7或0. 7以下。在一些實(shí)施方式中，氮化硅的濕法蝕刻速率與稀氫 氟酸中的熱二氧化硅的濕法蝕刻速率的比例在約〇. 25與0. 45之間。通過將主要硅襯底的 平表面暴露于在約800°C與1200°C之間的溫度的氧氣和/或水蒸汽來形成熱二氧化硅。在 一些情況下，稀氫氟酸中的氮化硅的濕法蝕刻速率低于約25 A/min。在某些實(shí)施方式中， 稀氫氟酸中的氮化硅的濕法蝕刻速率在約丨〇A/min與2〇A/min之問，或者在約8A/min 與16A/min之間。當(dāng)使用熱磷酸作為蝕刻劑時(shí)，氮化娃比熱二氧化娃更快地蝕刻。在一些 實(shí)施方式中，按照如上所述方式形成的氮化硅在熱磷酸中以約5〇A/min與20〇A/min之 間的速率或者以約10〇A/miii與20〇A/min之間的速率進(jìn)行蝕刻。當(dāng)使用熱磷酸時(shí)，氮化 硅與二氧化硅之間的濕法蝕刻比在約20 :1與300 :1之間，或者在約30 :1與200 :1之間， 或者在約30 :1與100 :1之間。
[0079] 圖1提供了根據(jù)本文實(shí)施方式的一種制造單元層氮化硅的方法100的流程圖。在 方框103,工藝氣體供應(yīng)到具有襯底的處理站。這些工藝氣體會(huì)至少包括含硅前體和含氮 前體。在方框105,等離子體在處理站被激勵(lì)從而在襯底上沉積氮化硅膜。在方框107,當(dāng) 氮化硅膜沉積在襯底上時(shí)，控制一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)以便控制膜的濕法蝕刻速率和/或內(nèi) 應(yīng)力。例如，可以供應(yīng)含硼前體給工藝氣體，如方框109所示。另外，可以維持含硅反應(yīng)物 與含氮反應(yīng)物的低比例，如方框111所示。在某些實(shí)施方式中，含硅反應(yīng)物與含氮反應(yīng)物的 "低比例"意味著體積比在約0. 2以下。然而，在許多實(shí)施方式中，比例低更多，例如，約0. 02 或更低的比例，或者0.013或更低的比例?？梢钥刂频牧硪粋€(gè)參數(shù)是低頻射頻功率，對(duì)于每 個(gè)300mm的晶片可以將低頻射頻功率控制在約0至300W之間，如方框113所示。這些參數(shù) 可以發(fā)生變化以便生產(chǎn)具有所需的濕法蝕刻速率和內(nèi)應(yīng)力的氮化硅膜。
[0080] 圖2提供了根據(jù)本文實(shí)施方式的一種形成經(jīng)蝕刻的氧化硅-氮化硅堆疊的方法 200的流程圖。如方框203所示，含硅工藝氣體和含氮工藝氣體供應(yīng)到具有襯底的處理站。 在方框205,等離子體在處理站被激勵(lì)從而在襯底上沉積氮化硅膜。在方框207,當(dāng)沉積膜 時(shí)，控制一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)以便控制膜的濕法蝕刻速率和/或內(nèi)應(yīng)力。例如，可以供應(yīng)含 硼前體給工藝氣體，如方框209所示。另外，可以維持含硅反應(yīng)物與含氮反應(yīng)物的低比例， 如方框211所示。另外，對(duì)于每個(gè)300mm的晶片，可以控制低頻射頻功率在約0-300W之間， 如方框213所示。這些參數(shù)可以發(fā)生變化以便使用所需的濕法蝕刻速率和內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生氮化 硅膜。接著，在方框215,在氮化硅膜上沉積氧化硅膜。重復(fù)方框203至215的操作以形成 具有氮化硅和氧化硅的交替層的堆疊。在方框217,對(duì)堆疊進(jìn)行蝕刻以形成堆柱，并且在方 框219,對(duì)堆柱進(jìn)行濕法蝕刻以在基本上保留二氧化硅材料的同時(shí)部分地或全部去除氮化 硅材料。這種方法200導(dǎo)致具有空腔的經(jīng)蝕刻的堆柱，材料隨后可以沉積或者說是形成在 空腔中。例如，在某些情況下，空腔填滿例如鎢之類的電容器材料。通過控制方框207中的 工藝參數(shù)，所得的堆疊可以實(shí)現(xiàn)特別理想的整個(gè)內(nèi)應(yīng)力水平。另外，通過控制方框207中的 工藝參數(shù)，可以形成堆疊，在該堆疊中，不同的氮化硅層具有不同的濕法蝕刻速率。這種類 型的方法會(huì)導(dǎo)致具有空腔的蝕刻的堆柱，空腔的深度可以獨(dú)立于其他層的空腔的深度進(jìn)行 調(diào)節(jié)。 設(shè)備
[0081] 本文所述方法可以由任何合適的設(shè)備來執(zhí)行。合適的設(shè)備包括用于完成工藝操作 的硬件以及具有指令的系統(tǒng)控制器，所述指令用于控制根據(jù)本發(fā)明的工藝操作。例如，在一 些實(shí)施方式中，硬件可以包括在處理裝備中包括的一個(gè)或多個(gè)處理站。
[0082] 系統(tǒng)控制器通常包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)裝置和一個(gè)或多個(gè)處理器，所述處理器被配 置成執(zhí)行用于控制工藝操作的指令使得設(shè)備會(huì)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。例如，在一些實(shí)施 方式中，系統(tǒng)控制器可以操作多個(gè)閥門、溫度控制器、等離子體控制器和壓強(qiáng)控制器來調(diào)節(jié) 設(shè)備內(nèi)的工藝條件。在一些實(shí)施方式中，包括用于控制根據(jù)本發(fā)明的工藝操作的指令的機(jī) 器可讀的介質(zhì)可以連接至系統(tǒng)控制器。
[0083] 例如，圖3示意性地示出了了處理站3100的示例性實(shí)施方式。為了簡(jiǎn)單起見，處 理站3100被描述為具有用于維持低壓環(huán)境的工藝室主體3172的單獨(dú)的處理站。然而，應(yīng) 當(dāng)理解，在共同的低壓處理裝備環(huán)境中可以包括多個(gè)處理站3100。處理站3100包括用于提 供例如，惰性氣體、前體、反應(yīng)物和處理反應(yīng)物之類的工藝氣體的工藝氣體輸送線3174,以 將該工藝氣體輸送到處理站3100。在圖3所示的實(shí)例中，包括噴頭3178以在處理站3100 內(nèi)分配工藝氣體。襯底3186位于噴頭3178下方，并且圖示為?？吭谟傻鬃?182支撐的夾 具3180上。在一些實(shí)施方式中，底座3182可以被配置成繞著垂直軸線旋轉(zhuǎn)。另外地或可 替代地，底座3182可以被配置成水平和/或垂直平移。
[0084] 在一些實(shí)施方式中，噴頭3178可以是具有多組配氣孔的雙充氣室或多充氣室噴 頭。例如，第一組配氣孔可以接收來自第一工藝氣體輸送線的氣體，并且第二組可以接收來 自第二工藝氣體輸送線的氣體等。工藝氣體的這種物理隔離可以提供一種方法來減少噴頭 3178上游的工藝氣體輸送管件中不兼容的工藝氣體發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的小顆粒的量。
[0085] 噴頭3178和夾具3180與射頻電源3188和匹配網(wǎng)絡(luò)3190電氣連通，以便給等離子 體3192供電。等離子體3192可以由位于噴頭3178和夾具3180附近的等離子體鞘層3194 容納。盡管圖3示出了電容性耦合等離子體，但是等離子體3192可以由任何合適的等離子 體源來產(chǎn)生。在一個(gè)非限制性實(shí)例中，等離子體3192可以包括平行板等離子體源。
[0086] 在圖3所示的實(shí)施方式中，射頻電源3188可以提供任何合適頻率的射頻功率。在 一些實(shí)施方式中，射頻電源3188可以被配置成彼此獨(dú)立地控制高頻和低頻射頻電源。示例 的低頻射頻功率可以包括但不限于在200kHz與2000kHz之間的頻率。示例的高頻射頻功 率可以包括但不限于在13. 56MHz與80MHz之間的頻率。同樣地，射頻電源3188和匹配網(wǎng) 絡(luò)3190可以在任何合適的功率工作以形成等離子體3192。對(duì)于包括四個(gè)15英寸噴頭的四 站多處理裝備，合適功率的實(shí)例包括但不限于用于高頻等離子體的在250W與5000W之間的 功率（假設(shè)四站反應(yīng)室），以及用于低頻等離子體的在OW與2500W之間的功率（假設(shè)四站 反應(yīng)室）。射頻電源3188可以以任何合適的占空比工作。合適的占空比的實(shí)例包括但不限 于在5%與90%之間的占空比。
[0087] 在一些實(shí)施方式中，夾具3180的溫度可以通過加熱器3184進(jìn)行控制。另外，在 一些實(shí)施方式中，可以由蝶形閥3196或任何其他合適的壓強(qiáng)控制裝置來提供用于處理站 3100的壓強(qiáng)控制。如圖3所示，蝶形閥3196對(duì)真空泵（未示出）提供的真空進(jìn)行節(jié)流，該 真空泵流體連接到處理站排氣線3198。然而，在一些實(shí)施方式中，還可以通過改變引入到處 理站3100的一種或多種氣體的流率來調(diào)節(jié)處理站3100的壓強(qiáng)控制。
[0088] 應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以局部提供對(duì)一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)的控 制（例如，與射頻電源3188連通的等離子體控制器可以控制射頻功率，與蝶形閥3196或氣 體計(jì)量閥連通的閥門控制器或者與工藝氣體輸送線3174連接的所包括的流率控制器等可 以控制處理站壓強(qiáng)），或者對(duì)一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)的控制可以在由與處理站3100連通的系 統(tǒng)控制器（以下更加詳細(xì)地進(jìn)行描述）提供的部分或全部控制下。
[0089] 如上所述，在多站處理裝備中可以包括一個(gè)或多個(gè)處理站。在多站處理裝備的一 些實(shí)施方式中，可以從共享的來源分配多個(gè)工藝輸入（例如，工藝氣體、等離子體功率、力口 熱器功率等）的控制和/或供應(yīng)到處理裝備中包括的多個(gè)處理站。例如，在一些實(shí)施方式 中，共享的等離子體發(fā)生器可以供應(yīng)等離子體功率到兩個(gè)或更多個(gè)處理站。又如，共享的配 氣歧管可以供應(yīng)工藝氣體到兩個(gè)或更多個(gè)處理站。
[0090] 例如，圖4示意性地示出了示例性的處理裝備3200,處理裝備3200包括處于低壓 環(huán)境下的多個(gè)處理站3262。每個(gè)處理站3262被配置成沉積超光滑PECVD硅烷基二氧化硅 和硅烷基氮化硅。用于在輸送到每個(gè)處理站3262之前混合并且/或者調(diào)節(jié)工藝氣體的共 用混合容器3262給每個(gè)處理站3262供應(yīng)工藝氣體。
[0091] 圖5示出了具有入站裝載鎖3302和出站裝載鎖3304的另一個(gè)多站處理裝備3300 的實(shí)施方式的示意圖。機(jī)械手3306在大氣壓下被配置成經(jīng)由大氣端口 3310將穿過晶片載 具3308裝載到晶片匣的襯底移動(dòng)到入站裝載鎖3302中。入站裝載鎖3302連接到真空源 (未示出）上，使得當(dāng)大氣端口 3310關(guān)閉時(shí)可以抽空入站裝載鎖3302。入站裝載鎖302還 包括與處理室3314相連接的室輸送端口 3316。因此，當(dāng)打開室輸送端口 3316時(shí)，另一個(gè)機(jī) 械手（未示出）可以將襯底從入站裝載鎖3302移動(dòng)到第一處理站的底座以用于處理。
[0092] 在一些實(shí)施方式中，入站裝載鎖3302可以連接到被配置成供應(yīng)等離子體到裝載 鎖的遠(yuǎn)程等離子體源（未示出）上。這可以給位于入站裝載鎖3302中的襯底提供遠(yuǎn)程等 離子體處理。另外地或可替代地，在一些實(shí)施方式中，入站裝載鎖3302可以包括被配置成 加熱襯底的加熱器（未示出）。這可以去除位于入站裝載鎖3302內(nèi)的襯底上吸附的水分和 氣體。盡管圖5所示的實(shí)施方式包括裝載鎖，但是應(yīng)當(dāng)理解，在一些實(shí)施方式中，可以使襯 底直接進(jìn)入處理站。
[0093] 圖示的處理室3314包括四個(gè)處理站，在圖5所示的實(shí)施方式中從1編號(hào)到4。在 一些實(shí)施方式中，處理室3314可以被配置成維持低壓環(huán)境使得襯底可以在不經(jīng)歷真空中 斷和/或空氣接觸的情況下在處理站之間轉(zhuǎn)移。圖5所示的每個(gè)處理站包括處理站襯底夾 具（在處理站1圖示為3318)和工藝氣體輸送線入口。在一些實(shí)施方式中，可以加熱一個(gè) 或多個(gè)處理站襯底支架3318。
[0094] 在一些實(shí)施方式中，每個(gè)處理站可以具有不同的用途或多個(gè)用途。例如，處理站可 以在濕法蝕刻速率和內(nèi)應(yīng)力可調(diào)的處理模式與常規(guī)的PECVD或CVD模式之間切換。另外或 可替代地，在一些實(shí)施方式中，處理室3314可以包括一個(gè)或多個(gè)配對(duì)的濕法蝕刻速率/應(yīng) 力可調(diào)的處理站和常規(guī)的PECVD處理站（例如，一對(duì)包括濕法蝕刻速率/應(yīng)力可調(diào)的PECVD SiN處理站和常規(guī)的PECVD SiO2處理站）。又如，處理站可以在兩個(gè)或更多個(gè)膜類型之間 切換，使得在同一處理室中可以沉積不同膜類型的堆疊。
[0095] 盡管圖示的處理室3314包括四個(gè)站，但應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明的處理室可以具有 任意合適數(shù)量的站。例如，在一些實(shí)施方式中，處理室可以具有四個(gè)或更多個(gè)站，而在其他 實(shí)施方式中，處理室可以具有三個(gè)或更少的站。
[0096] 圖5還示出了用于在處理室3314內(nèi)轉(zhuǎn)移襯底的襯底搬運(yùn)系統(tǒng)3390的實(shí)施方式。 在一些實(shí)施方式中，襯底搬運(yùn)系統(tǒng)3390可以被配置成在多個(gè)處理站之間并且/或者在處理 站與裝載鎖之間轉(zhuǎn)移襯底。應(yīng)當(dāng)理解，可以采用任何合適的襯底搬運(yùn)系統(tǒng)。非限制性實(shí)例 包括襯底旋轉(zhuǎn)貨架和襯底搬運(yùn)機(jī)械手。
[0097] 應(yīng)當(dāng)理解，在一些實(shí)施方式中，多站處理裝備中可以包括低壓轉(zhuǎn)移室以便于在多 個(gè)處理室之間轉(zhuǎn)移。例如，圖6示意性地示出了多站處理裝備3400的另一個(gè)實(shí)施方式。在 圖6所示的實(shí)施方式中，多站處理裝備3400包括多個(gè)處理室3314,這些處理室包括多個(gè)處 理站（編號(hào)1至4)。處理室3314與低壓傳送室3404相連接，該低壓傳送室3404包括機(jī)械 手3406,該機(jī)械手被配置成在處理室3314和裝載鎖3408之間轉(zhuǎn)移襯底。包括大氣機(jī)械手 3412的大氣襯底轉(zhuǎn)移模塊3410被配置成便于在裝載鎖3408和晶片載具3308之間轉(zhuǎn)移襯 底。
[0098] 返回到圖5,多站處理裝備3300還包括系統(tǒng)控制器3350的實(shí)施方式，該系統(tǒng)控制 器用于控制處理裝備3300的工藝條件和硬件狀態(tài)。例如，在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制器 3350可以控制PECVD膜沉積階段期間的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)以實(shí)現(xiàn)沉積的膜所需的濕法 蝕刻速率或內(nèi)應(yīng)力。盡管圖6未示出，但是應(yīng)當(dāng)理解，多站處理裝備3400的實(shí)施方式可以 包括與圖5所示的系統(tǒng)控制器3350的實(shí)施方式類似的合適的系統(tǒng)控制器。
[0099] 系統(tǒng)控制器3350可以包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備3356、一個(gè)或多個(gè)大容量存儲(chǔ)設(shè) 備3354和一個(gè)或多個(gè)處理器3352。處理器3352可以包括CPU或計(jì)算機(jī)，模擬和/或數(shù)字 輸入/輸出連接，步進(jìn)電機(jī)控制板等。
[0100] 在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制器3350控制處理裝備3300的所有活動(dòng)。在一些實(shí) 施方式中，系統(tǒng)控制器3350執(zhí)行機(jī)器可讀的系統(tǒng)控制軟件3358,該系統(tǒng)控制軟件存儲(chǔ)在大 容量存儲(chǔ)器3354中，裝載到存儲(chǔ)設(shè)備3356中，并且在處理器3352上運(yùn)行?？商娲?，控制 邏輯可以硬編碼在控制器中。專用集成電路、可編程邏輯器件（例如，F(xiàn)PGA)等可以用于這 些目的。在以下討論中，無論何處使用"軟件"或"代碼"，都可以使用功能上相當(dāng)?shù)挠簿幋a 邏輯來代替。
[0101] 系統(tǒng)控制軟件3358可以包括用于控制計(jì)時(shí)、氣體混合、室壓和/或站壓強(qiáng)、室溫和 /或站溫度、襯底溫度、目標(biāo)功率水平、射頻功率水平、襯底基座、卡盤和/或基座位置以及 由處理裝備3300執(zhí)行的特定工藝的其他參數(shù)的指令。系統(tǒng)控制軟件3358可以被配置成任 何合適的方式。例如，可以編寫多個(gè)處理裝備組件子程序或控制對(duì)象以控制用于進(jìn)行多個(gè) 處理裝備過程的處理裝備組件的操作。系統(tǒng)控制軟件3358可以編碼成任何合適的計(jì)算機(jī) 可讀的編程語目。
[0102] 在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制系統(tǒng)3358可以包括用于控制如上所述的各種參數(shù) 的輸入/輸出控制（IOC)序列指令。例如，濕法蝕刻速率/應(yīng)力可調(diào)的工藝的每個(gè)階段可 以包括由系統(tǒng)控制器3350執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)指令。用于設(shè)定可調(diào)的PECVD工藝階段的工 藝條件的指令可以包括在對(duì)應(yīng)的可調(diào)的配方階段中。在一些實(shí)施方式中，可以順序布置可 調(diào)的PECVD配方階段，使得與工藝階段同時(shí)執(zhí)行用于可調(diào)的PECVD工藝階段的所有指令。
[0103] 在一些實(shí)施方式中可以采用存儲(chǔ)在與系統(tǒng)控制器3350相關(guān)聯(lián)的大容量存儲(chǔ)設(shè)備 3354和/或存儲(chǔ)設(shè)備3356上的其他計(jì)算機(jī)軟件和/或程序。用于該目的程序或程序段的 實(shí)例包括襯底定位程序、工藝氣體控制程序、壓強(qiáng)控制程序、加熱器控制程序和等離子體控 制程序。
[0104] 襯底定位程序可以包括用于處理裝備組件的程序代碼，該處理裝備組件用于將襯 底裝載到處理站襯底夾具3318上并且控制襯底與處理裝備3300的其他零件之間的間距。
[0105] 工藝氣體控制程序可以包括用于控制氣體成分和流率的代碼以及任選地用于在 沉積之前使氣體流入一個(gè)或多個(gè)處理站以便使處理站內(nèi)的壓強(qiáng)穩(wěn)定的代碼。例如，工藝氣 體控制程序可以包括用于通過供應(yīng)特定量的含硼前體（例如乙硼烷）以實(shí)現(xiàn)所需的濕法蝕 刻速率和/或內(nèi)應(yīng)力的代碼?？刂破鞲鶕?jù)所需的濕法蝕刻速率和/或內(nèi)應(yīng)力來確定流過的 乙硼烷的量。作為另一個(gè)實(shí)例，工藝氣體控制程序可以包括用于通過供應(yīng)特定比例的含硅 烷前體和含氮前體以實(shí)現(xiàn)所需的濕法蝕刻速率和/或內(nèi)應(yīng)力的代碼?？刂破骺刂七@些前體 的比例以實(shí)現(xiàn)所需的膜性能。壓強(qiáng)控制程序可以包括用于通過調(diào)節(jié)（例如，處理站的排氣 系統(tǒng)中的節(jié)流閥）流入處理站中的氣流等來控制處理站中的壓強(qiáng)的代碼。
[0106] 加熱器控制系統(tǒng)可以包括用于控制流到加熱單元的電流的代碼，該加熱器單元用 于加熱襯底?？商娲?，加熱器控制程序可以控制傳熱氣體（例如，氦氣）到襯底的輸送。
[0107] 等離子體控制程序可以包括用于設(shè)定施加在一個(gè)或多個(gè)處理站中的處理電極上 的射頻功率水平的代碼。在一個(gè)實(shí)例中，等離子體控制程序可以包括用于根據(jù)所需的內(nèi)應(yīng) 力水平設(shè)定低頻射頻功率水平的代碼。
[0108] 在一些實(shí)施方式中，可以存在與系統(tǒng)控制器3350相關(guān)聯(lián)的用戶界面。用戶界面 可以包括顯示屏、設(shè)備和/或處理?xiàng)l件的圖像軟件顯示器以及用戶輸入設(shè)備，例如，指針設(shè) 備、鍵盤、觸屏、麥克風(fēng)等。
[0109] 在一些實(shí)施方式中，由系統(tǒng)控制器3350調(diào)節(jié)的參數(shù)可以涉及工藝條件。非限制性 實(shí)例包括工藝氣體成分和流率、溫度、壓強(qiáng)、等離子體條件（例如，射頻偏置功率水平）、壓 強(qiáng)、溫度等。這些參數(shù)可以以配方的形式提供給用戶，可以利用用戶接口來輸入配方。
[0110] 用于監(jiān)測(cè)過程的信號(hào)可以由系統(tǒng)控制器3350的模擬和/或數(shù)字輸入連接從多個(gè) 處理裝備傳感器提供。處理裝備3300的模擬和數(shù)字輸出連接可以輸出用于控制工藝的信 號(hào)?？梢员O(jiān)測(cè)的處理裝備傳感器的非限制性實(shí)例包括質(zhì)量流控制器、壓強(qiáng)傳感器（例如壓 強(qiáng)計(jì)）、熱電偶等?？梢耘c來自這些傳感器的數(shù)據(jù)一起使用經(jīng)適當(dāng)編程的反饋和控制算法來 維持工藝條件。
[0111] 系統(tǒng)控制器3350可以提供用于實(shí)施上述沉積工藝的程序指令。這些程序指令可 以控制各種工藝參數(shù)，例如直流功率水平、射頻偏置功率水平、壓強(qiáng)、溫度等。這些指令可以 控制這些參數(shù)以根據(jù)本文所述的多個(gè)實(shí)施方式原位沉積膜堆疊。
[0112] 上述多種硬件和方法實(shí)施方式可以結(jié)合用于制備或制造半導(dǎo)體器件、顯示器、 LED、光伏面板等的光刻圖案化工具或方法使用。通常，盡管不一定，這些工具/方法可以在 共同的制造設(shè)施中一起使用或操作。
[0113] 光刻圖案化膜通常包括以下步驟中的一些或全部，每個(gè)步驟允許使用多種可用的 工具：（1)使用旋涂或噴涂工具將光致抗蝕劑涂覆在工件上，該工件如，上面形成有氮化硅 膜的襯底；（2)使用熱板或爐或其他合適的固化工具固化光致抗蝕劑；（3)使用例如晶片 步進(jìn)器（stepper)之類的工具將光致抗蝕劑暴露于可見光或紫外線或X射線光；(4)使用 例如濕式清洗臺(tái)或噴灑顯影器等工具使光致抗蝕劑顯影以便選擇性地去除抗蝕劑從而使 其圖案化；(5)通過使用干式或等離子體輔助蝕刻工具將抗蝕劑圖案轉(zhuǎn)移到下方的膜或工 件；并且（6)使用例如射頻或微波等離子體抗蝕劑剝離器之類的工具去除抗蝕劑。在一些 實(shí)施方式中，在涂覆光致抗蝕劑之前可以沉積可灰化硬掩膜層（例如，無定形碳層）和另一 個(gè)合適的硬掩膜（例如，抗反射層）。
[0114] 應(yīng)當(dāng)理解，本文所述的配置和/或方法在本質(zhì)上是示例性的，并且不應(yīng)當(dāng)以限制 意義看待這些具體的實(shí)施方式或?qū)嵗?，因?yàn)楸姸嘧兓强尚械?。本文所述的具體程序或方 法可以代表一個(gè)或多個(gè)任意數(shù)量的處理策略。如此，圖示的各種操作可以按照?qǐng)D示的順序、 其他順序、并列地、或者在一些情況有省略地執(zhí)行。同樣地，可以改變上述過程的順序。
[0115] 上文描述的電鍍?cè)O(shè)備/方法可以結(jié)合例如用于制備或制造半導(dǎo)體器件、顯示器、 LED、光伏面板等的光刻圖案化工具或方法使用。通常，盡管不一定，這些工具/方法可以在 共同的制造設(shè)施中一起使用或操作。光刻圖案化膜通常包括以下步驟中的一些或全部，每 個(gè)步驟允許使用多種可用的工具：（1)使用旋涂或噴涂工具將光致抗蝕劑涂覆在工件上， 即襯底上；（2)使用熱板或爐或UV固化工具固化光致抗蝕劑；（3)使用例如晶片步進(jìn)器之 類的工具將光致抗蝕劑暴露于可見光、紫外線或X射線；(4)使用例如濕式清洗臺(tái)之類的工 具使光致抗蝕劑顯影以便選擇性地去除抗蝕劑從而使其圖案化；（5)通過使用干式或等離 子體輔助蝕刻工具將抗蝕劑圖案轉(zhuǎn)移到下方的膜或工件；并且（6)使用例如射頻或微波等 離子體抗蝕劑剝離器之類的工具去除抗蝕劑。
[0116] 本發(fā)明的主題包括各種過程、系統(tǒng)及配置和其他特征、功能、操作和/或本文所述 的性能以及它們的任意和所有等同形式的所有新的且非顯而易見的組合和子組合。 實(shí)驗(yàn)
[0117] 下述描述解釋了圖7至圖27的某些方面。大部分討論內(nèi)容涉及參照用于沉積氮 化硅膜的基準(zhǔn)處理作出的工藝參數(shù)和工藝變化。具體地講，基準(zhǔn)氮化硅膜具有較低數(shù)量的 硅氫鍵。
[0118] 分析表明一些基本氮化硅膜的樣本包含由RBS/HFS光譜確定的約13. 4原子百分 比的氫。當(dāng)使用假設(shè)的鍵密度8. 9X IO2Vcm3通過FTIR測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)同一膜具有15. 6%的 氫濃度。膜是光滑的，由原子力顯微鏡確定平均粗糙度Ra為5.0 A。
[0119] 基準(zhǔn)處理是采用硅烷和氨氣作為反應(yīng)物工藝氣體的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 (PECVD)工藝。氮?dú)庥米鬏d氣。在基準(zhǔn)處理中，這些工藝氣體被輸送到四站反應(yīng)器（例如， 購自 Novellus Systems, Inc. (San Jose, California)的 Vector? Extreme 或 Vector? Express反應(yīng)器），這些工藝氣體在此發(fā)生反應(yīng)以在300mm的晶片上產(chǎn)生氮化硅膜。以約 200sccm (100 %硅烷）的流率輸送硅烷，以約1140sccm的流率輸送氨氣，并且以約9000sccm 的流率輸送氮?dú)?。該過程中采用的壓強(qiáng)是約2托。低頻&高頻射頻功率被提供用于產(chǎn)生 等離子體。采用約〇至150W(每個(gè)300mm的晶片約0至40W)功率的400kHz低頻射頻（LF RF)，約800W (每個(gè)300mm的晶片約200W)功率的13. 56MHz高頻射頻（HF RF)。
[0120] 現(xiàn)在參照?qǐng)D7至圖27,將討論一些術(shù)語。
[0121] "弓形偏移的比率"、"弓形率"和"弓形偏移率"指的是對(duì)使用本文所述的改進(jìn)工藝 生產(chǎn)的氮化硅層進(jìn)行退火所引起的晶片弓形變化與對(duì)按照基準(zhǔn)處理生產(chǎn)的氮化硅層進(jìn)行 退火所引起的弓形變化的比例。一般來講，當(dāng)新的氮化硅層產(chǎn)生比通過基準(zhǔn)處理生產(chǎn)的氮 化硅所表現(xiàn)的弓形變化在名義上相等或更小的弓形變化時(shí)會(huì)觀察到合適的結(jié)果。然而，在 某些實(shí)施方式中，可能希望獲得1以上的弓形變化比例。如本文所述，可以調(diào)節(jié)氮化硅層的 內(nèi)應(yīng)力（它的一個(gè)度量是弓形變化）以補(bǔ)償其他層引起的應(yīng)力。如此，目標(biāo)弓形偏移率可 以根據(jù)特殊用途不同而發(fā)生變化。
[0122] 術(shù)語"低氫SiN"和"低氫（BKM) "指的是使用基準(zhǔn)處理生產(chǎn)的氮化硅。假設(shè)通過 基準(zhǔn)處理生產(chǎn)的氮化硅具有較低含量的硅氫鍵。
[0123] 參數(shù)"WER比例"指的是在IKKTC的溫度下生長的熱氧化膜與所考慮的氮化硅膜 之間的濕法蝕刻速率的比例。通過按照如上所述的方式使膜暴露于稀氫氟酸來確定膜的蝕 刻速率。
[0124] 參數(shù)"AFM Ra"是襯底表面的平均粗糙度的度量值（算術(shù)平均值）。
[0125] 圖7所示的光譜是使用以下工藝生產(chǎn)的三個(gè)不同的氮化硅和氮化硼硅膜的FTIR 光譜：⑴基準(zhǔn)處理；⑵使用少量引入的乙硼烷的基準(zhǔn)處理；以及（3)使用大量引入的乙 硼烷的基準(zhǔn)處理。在低乙硼烷和高乙硼烷的情況中，乙硼烷的總流速在95%的氬氣中分別 是80sccm和260sccm (即，4sccm乙砸燒在76sccm気氣中，13sccm乙砸燒在247sccm氣氣 中）。
[0126] 在圖的右下方，下曲線示出了基準(zhǔn)處理，中間曲線代表低乙硼烷處理，并且上曲線 代表高乙硼烷處理。在曲線圖的左下方，這些曲線的相對(duì)位置是顛倒的，即，曲線峰值中心 在3300CHT 1附近。要注意的是，F(xiàn)TIR表明乙硼烷流率增大導(dǎo)致在1200CHT1和1380CHT1附近 出現(xiàn)兩個(gè)B-N峰值。另外，更高的乙硼烷流率導(dǎo)致較低的N-H峰值以及對(duì)應(yīng)的面積。
[0127] 圖8A示出了氮化硅膜的弓形偏移率對(duì)乙硼烷與硅烷的比例的視圖。圓8B示出了 濕法蝕刻率比對(duì)乙硼烷與硅烷的比例的視圖。在圖8A至圖B中X軸也可以表征為流過的 乙硼烷的量，因?yàn)闃颖鹃g的流過的硅烷的量為定值。濕法蝕刻率比隨著乙硼烷的流率增大 而減小。圖8C示出了圖8A至圖8B中表征的膜的處理范圍的表，其在基準(zhǔn)氮化硅沉積處理 中使用了變化量的乙硼烷。這些實(shí)例包括圖7的光譜所表征的兩種乙硼烷實(shí)例。如所述， 所有的處理都在具有四站的每個(gè)站夾持一個(gè)300mm晶片的Novellus系統(tǒng)PECVD反應(yīng)器中 進(jìn)行。每一實(shí)例中的硅烷流率為20〇 SCCm。乙硼烷流率在0至26〇SCCm之間變化。應(yīng)注意， 以載氣來提供乙硼烷。在此處的特定實(shí)例中，以95%的氫氣載氣提供5%的乙硼烷。應(yīng)當(dāng) 理解，可以采用除氬氣之外的其他載氣。氮?dú)夂蜌錃馐菍?shí)例。
[0128] 圖8C中的第三行顯示了對(duì)應(yīng)于氬氣載氣而調(diào)整的乙硼烷真實(shí)體積流率；即承認(rèn) 乙硼烷只構(gòu)成了輸送至反應(yīng)室的"乙硼烷"氣體總體積的5%。被標(biāo)示成"比例"的列代表 真實(shí)乙硼烷體積與硅烷體積的比例。被標(biāo)示成"AFM Ra"的列代表沉積形成的膜的平均表 面粗糙度，單位為埃。注意，測(cè)量粗糙度的膜約有1000 A的厚度。沉積速率的單位為埃/ 分鐘。表中的第八與九列顯示了沉積形成的膜在晶片內(nèi)的非均勻度。第十列代表沉積形成 的膜的折射系數(shù)。目標(biāo)膜應(yīng)具有約+IOOMPa的沉積態(tài)的應(yīng)力。
[0129] 圖9至圖12顯示了利用基準(zhǔn)處理的變化的實(shí)例，在這些實(shí)例中使用相對(duì)少量的硅 烷來沉積膜。具體而言，當(dāng)基準(zhǔn)處理使用20〇 SCCm的硅烷時(shí)，低硅烷處理只用4〇SCCm的硅 烷。除此之外，處理?xiàng)l件與基準(zhǔn)處理中使用的相同。低硅烷處理的其他方式可借鑒于2010 年12月16日提交的美國專利申請(qǐng)No. 12/970,853(美國公布專利申請(qǐng)2011-0236600-八1) 來理解,該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用的方式并入本申請(qǐng)中。
[0130] 在圖9中，顯示了基準(zhǔn)處理與低硅烷處理的FTIR光譜。注意，低硅烷處理導(dǎo)致在 大致2200cm- 1處的硅-氫鍵峰的有效移除，及在1200cm-1和3330cm-1附近較高的氮-氫峰 值/面積。
[0131] 圖10A-C顯示了某些膜特性（弓形偏移率（IOA)、濕法蝕刻率比（IOB)與表面粗糙 度（IOC))作為硅烷流率的函數(shù)而變化的方式。圖IOD顯示圖IOA至圖IOC中所表征的膜 的反應(yīng)參數(shù)與所得的膜特性。尤其應(yīng)該注意，弓形偏移率及濕法蝕刻率比為硅烷流率的極 強(qiáng)函數(shù)。所降低的內(nèi)部應(yīng)力（此處指弓形偏移率低至〇. 46)、所增加的濕法蝕刻率比（此處 指高至0.7)及晶片內(nèi)部的非均勻性改善顯著地表明：在某些氮化硅沉積處理中可有利地 使用低硅烷處理。
[0132] 圖IlA顯示了作為根據(jù)本文公開的低硅烷處理所制造的沉積態(tài)的膜的應(yīng)力的函 數(shù)的濕法蝕刻率比。圖IlB顯示了低頻射頻功率如何影響利用低硅烷（在此情況下為 4〇 SCCm的硅烷）處理所制成的膜的內(nèi)部應(yīng)力與其他膜參數(shù)。圖IlB的第二列代表單位為瓦 的低頻射頻功率。第三列顯示的應(yīng)力的單位為MPa。從這些結(jié)果可以觀察到，內(nèi)應(yīng)力為低頻 射頻功率的強(qiáng)函數(shù)。圖IlA至圖IlB中的數(shù)據(jù)也顯示，濕法蝕刻率比是沉積態(tài)的應(yīng)力的合 理強(qiáng)函數(shù)。
[0133] 圖12中所示的圖顯示弓形偏移率為沉積態(tài)的氮化硅膜的內(nèi)應(yīng)力的函數(shù)。有趣的 是，在約700MPa拉應(yīng)力下的"中性氮化硅"區(qū)域具有最小的弓形偏移率。相信，在具有這 種內(nèi)應(yīng)力的膜中，氮化硅組成近乎是化學(xué)計(jì)量的。在沉積后，相信，由于在后續(xù)處理期間暴 露于熱能及其他可能遇到的影響，因此非化學(xué)計(jì)量的膜會(huì)逐漸朝著化學(xué)計(jì)量組成的方向移 動(dòng)，由此使內(nèi)應(yīng)力朝向約700MPa拉應(yīng)力的方向移動(dòng)。因此，在某些實(shí)施方式中，可能期望的 是，沉積中性應(yīng)力水平的膜以避免膜改變，由此改善沉積形成的膜的熱穩(wěn)定性。
[0134] 圖13和圖14A至圖14D說明了在上述低硅烷處理范圍中氨流率的效應(yīng)。圖13顯 示根據(jù)利用不同氨量的低硅烷處理所制成的氮化硅膜的FTIR光譜。利用增大的氨流量所 制備的樣本顯現(xiàn)出在約1200CHT 1處的氮-氫鍵峰的增高。圖14A至圖14C顯示了某些膜 特性（弓形偏移率（14A)、濕法蝕刻率比（14B)及表面粗糙度（14C))作為氨流率的函數(shù)來 變化的情形。如圖14D中所示，氨流率在介于35〇 SCCm至350〇SCCm之間的范圍內(nèi)變化。在 所有實(shí)例中，硅烷流率恒定維持在4〇 SCCm。高氨流率可導(dǎo)致較低的弓形偏移率（此處低至 0.31)。相關(guān)的是，氨流率對(duì)沉積形成的氮化硅膜的濕法蝕刻率有強(qiáng)的影響。將氨流率從 350sccm增加至2500sccm會(huì)導(dǎo)致沉積形成的膜的濕法蝕刻率比有逐漸但明顯的增加（在此 處高至0. 84)。又如，增加氨流率對(duì)沉積形成的膜的表面粗糙度大致有正面的影響。
[0135] 在圖15至圖17中表征了使用乙硼烷處理所沉積形成的膜。這些處理在低硅烷處 理流程中使用乙硼烷。圖15至圖17中所示的數(shù)據(jù)的處理?xiàng)l件如下： SiH4 = 40sccm NH3 = 1040sccm N2 = 9000sccm 乙硼烷如第Ii頁中的表所示的那樣變化 壓強(qiáng)=2. 4托 溫度550°C HFRF = 800W (每個(gè) 300mm 晶片 200W) LFRF =調(diào)整到65W與IOOW之間（每個(gè)300mm晶片在16W至25W之間）以調(diào)整應(yīng)力
[0136] 圖15至圖17顯示了在低硅烷流處理范圍中將乙硼烷添加到工藝氣體的影響。相 信，在工藝氣體中存在乙硼烷會(huì)制造出質(zhì)量不同于本文所述的其他處理所制造的氮化硅的 膜。相信，此膜為氮化硼硅。
[0137] 在圖15至圖17所提供的所有實(shí)例與信息都在與針對(duì)前述低硅烷處理的所述處理 條件類似的處理?xiàng)l件下進(jìn)行，不同的是在某些情況下添加了乙硼烷。圖15中，"低"乙硼烷 處理使用SOsccm的5%的乙硼烷而"高"乙硼烷處理使用26〇 SCCm的5%的乙硼烷。乙硼 烷與硅烷的真實(shí)比例如圖16D的第四列所示。如圖16A所示，向低硅烷處理添加乙硼烷會(huì) 大幅改善弓形偏移率（此處低至〇. 42)。如圖16B中所示，乙硼烷的量也會(huì)強(qiáng)烈地影響稀氫 氟酸的濕法蝕刻率。增加工藝氣體中的乙硼烷的量會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)在1200CHT 1與1380CHT1附近 的額外硼-氮峰以及在845CHT1附近的硅-氮峰的降低。
[0138] 圖17顯示低硅烷/高乙硼烷處理在750°C的常壓爐管中退火兩小時(shí)之前與之后的 FTIR光譜。灰色箭頭顯示在退火后的光譜變化。應(yīng)注意，在樣本經(jīng)過退火后，在1070CHT 1處 出現(xiàn)了新峰值?？赡苁且?yàn)樵谕嘶鹛幚砥陂g晶片背側(cè)上發(fā)生了氧化。另外，在845CHT1處的 硅-氮峰降低。
[0139] 圖18至圖19顯示了氨對(duì)于添加乙硼烷的低硅烷處理的影響。在這些資料所顯 示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，硅烷流率為4〇 SCCm而乙硼烷流率為14〇SCCm(5%乙硼烷的源氣體，即 133sccm的載氣中有7sccm的乙硼燒）。氨濃度從350sccm變化到3500sccm。
[0140] 如圖18中的FTIR圖所示，增加氨流會(huì)減少兩個(gè)硼-氮峰（位于約1200CHT1及 1380CHT 1處）且也會(huì)減少硅-氮峰（例如位于700CHT1附近的硅-氮區(qū)域）。如圖19A顯 示，弓形偏移率為氨流的函數(shù)。較大的氨流會(huì)導(dǎo)致較好的弓形偏移率（此處低至〇. 36)。還 應(yīng)注意，如圖19B所示，氨濃度對(duì)于利用氫氟酸的濕法蝕刻率有相對(duì)強(qiáng)的影響（此處高至約 0.80)。因而相信，利用較高氨濃度所沉積形成的膜更容易被含氟蝕刻物干法蝕刻。注意， 在垂直存儲(chǔ)器件的一般制造過程中，會(huì)先干法蝕刻氮化物-氧化物堆疊以限定包含堆疊的 柱，然后僅僅用濕法蝕刻以選擇性地去除部分氮化硅。如圖19C所示，增大氨流使得表面粗 糙度顯現(xiàn)出些許改善。圖19D顯示圖19A至圖19C所表征的膜的反應(yīng)參數(shù)及所得膜特性。
[0141] 圖20A至圖20C所顯示的數(shù)據(jù)說明了在使用大的氨流的低硅烷處理中乙硼烷濃度 的效應(yīng)。更具體而言，提供流率為350〇 SCCm的氨并提供流率為4〇SCCm的硅烷。5%的乙硼 烷源氣體的流率介于〇至26〇 SCCm之間。圖20A說明了弓形偏移率為乙硼烷流率的函數(shù)， 圖20B顯示濕法蝕刻率比為乙硼烷流率的函數(shù)。雖然X軸表示為"比例B2H6:SiH4添加"， 但此軸也可理解成工藝氣體中的乙硼烷濃度，因?yàn)樵谶@些樣本間硅烷的量維持恒定。圖20C 顯示圖20A至圖20B所表征的膜的反應(yīng)參數(shù)及所得膜特性。應(yīng)注意，增加乙硼烷濃度會(huì)制 造出在氫氟酸中具有較低濕法蝕刻率及具有較低折射系數(shù)的更穩(wěn)定的膜（例如，具有較低 弓形偏移率的膜）。
[0142] 在圖21中，比較了氮化硼硅在沉積態(tài)時(shí)的應(yīng)力與根據(jù)本文中其他處理所沉積的 氮化硅在沉積態(tài)時(shí)的應(yīng)力。具體而言，將弓形偏移率繪制成沉積態(tài)的應(yīng)力的函數(shù)。已知沉 積態(tài)的應(yīng)力會(huì)與所沉積材料的組成成函數(shù)關(guān)系的方式變化。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)氮化硼硅膜具有 約400MPa的中性點(diǎn)。這應(yīng)該與氮化硅的中性應(yīng)力（約700MPa的拉應(yīng)力）比較，而氮化硼 硅膜的中性應(yīng)力約為400MPa的拉應(yīng)力。如圖21中的繪圖所示，相對(duì)于氮化硅，氮化硼硅具 有較低的弓形偏移以及較低的中性應(yīng)力值。因此，相信，氮化硼硅在高溫?zé)崽幚硐卤鹊?穩(wěn)定。
[0143] 圖22-27B說明了利用交替的氧化層與氮化層的大型堆疊所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。作為背 景，圖7至圖21顯示出利用多種單元膜層（即氮化硅或氮化硼硅的單一膜層）所進(jìn)行的實(shí) 驗(yàn)。圖22至圖27B相對(duì)地顯示出在氧化硅與氮化硅層交替的多層堆疊上所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。在 堆疊中所用的氧化硅為如上述硅烷所形成的熱氧化物。
[0144] 圖22至圖26B中的數(shù)據(jù)顯示熱磷酸對(duì)于大型堆疊中的氮化硅的蝕刻的效應(yīng)。熱 磷酸被加熱至158°C的溫度。
[0145] 堆疊中所用的氮化硅具有不同量的不同組成。具體而言，在每一堆疊中使用三種 不同組成的氮化硅（包含氮化硼硅）。如圖22中所示，這些不同的氮化硅以連續(xù)的氮化硅 層的方式被導(dǎo)入堆疊中。在每一堆疊中，多個(gè)氮化娃層之一（SiN 1/低氫（BKM)按照基準(zhǔn) 處理制造。在相同堆疊中使用這些不同的氮化硅組成的想法在于能輕易且直接地比較不同 氮化物組成的蝕刻反應(yīng)。這由圖23A至圖26B中的顯微圖來加以說明。如圖23A中所示， 低硅烷所沉積形成的氮化硅層比基準(zhǔn)處理的氮化硅層被蝕刻得快。另外，在兩層低硅烷的 氮化硅層（SiN 2與SiN 3)之間，使用高濃度氨的膜層（SiN 2)被蝕刻得最快。
[0146] 應(yīng)注意，弓形偏移率隨著蝕刻率的增大而減小。這兩種改變都是有利的。對(duì)于許 多應(yīng)用而言，重要的不僅僅是具有熱穩(wěn)定性的膜且具有顯示高濕法蝕刻率的膜。另外，可能 期望能將濕法蝕刻率和/或弓形偏移調(diào)整至期望值。
[0147] 圖24A至圖24B中所考慮的堆疊也具有三層不同的氮化硅層，其中兩層包含硼 (SiN 2與SiN 3)，而其中一層是基準(zhǔn)的氮化硅（SiN 1)。三層氮化硅層都是由使用基準(zhǔn)量 的硅烷和氨的工藝所制成的。然而，其中兩層包含了通過在工藝氣體中使用乙硼烷所導(dǎo)入 的硼。一項(xiàng)有趣的觀察結(jié)果是，將乙硼烷添加至基準(zhǔn)處理增大所得膜相對(duì)熱磷酸的蝕刻率， 但會(huì)減少此類膜在氫氟酸中的蝕刻率。因此，添加乙硼烷能消減膜相對(duì)各個(gè)濕式蝕刻劑的 蝕刻率。
[0148] 用來產(chǎn)生圖25A中所示的堆疊與顯微圖的三種獨(dú)特的氮化物層組成物中的每一 個(gè)由一些處理所制成，在這些處理中硅烷與乙硼烷兩者的流率會(huì)相對(duì)于其他氮化物層的組 成而改變。利用最大的乙硼烷量與低硅烷量所制成的膜（SiN 3)在熱磷酸中表現(xiàn)出大幅增 大的蝕刻率以及明顯較低的弓形偏移率。
[0149] 在某些實(shí)施方式中，硅烷流與總乙硼烷流（其中總乙硼烷流中只有約5%為乙硼 烷，剩下的95%為載氣）的流率比范圍在約0? 15至約0? 5(SiH4/5% B2H6)之間。在某些實(shí) 施方式中，SiH4與NH 3的流率比范圍約為0. 02或0. 02以下。在特定的實(shí)施方式中，SiH4與 NH3的流率比范圍約為0. 013或0. 013以下。應(yīng)了解，處理的變化例可使用不是乙硼烷的硼 前體和/或使用不是硅烷的氫化硅和/或不是氨也不是元素氮的含氮?dú)怏w。
[0150] 圖26A顯示在熱磷酸（加熱至158°C )中經(jīng)過蝕刻的氮化硅/氮化硅堆疊的顯微 圈。所用的兩層氮化硅層包含基準(zhǔn)的氮化硅以及利用乙硼烷所制成的氮化硅。圖26A顯示 極少量（例如，少于20人）的氧化硅受到熱磷酸的蝕刻。圖26B顯示不同層的SiOx :SiN 的蝕刻率和選擇比。值得注意的是，利用乙硼烷所制成的氮化硅有利地具有較低的SiOx : SiN蝕刻比以及其與基準(zhǔn)的氮化硅相比有較高的選擇比。
[0151] 圖27A-B顯示不同的氮化硅層如何影響大型多層堆疊受到高處理溫度時(shí)的弓形 偏移。如圖27A所示，產(chǎn)生六個(gè)堆疊，其中三者使用基準(zhǔn)處理的氮化硅而另外三者使用最佳 執(zhí)行的含硼氮化物。具體而言，可利用下列的工藝氣體比例來形成含硼氮化物：SiH 4/5% B2H6 = 0. 29且SiH4/NH3 = 0. 011。對(duì)于這些氮化物/硼氮化物中的每一者而言，制造31層、 61層及91層的堆疊。每一堆疊都具有熱氧化物與相關(guān)的氮化硅或氮化硼硅的交替層。將 氧化物層沉積至300A的厚度并將氮化物或硼氮化物層沉積至500A的厚度。所得的堆疊 會(huì)經(jīng)受750°C至800°C的退火溫度兩小時(shí)。選擇堆疊中的膜層數(shù)目（31、61和91)以適應(yīng)未 來器件的持續(xù)發(fā)展。
[0152] 圖27B中所示的數(shù)據(jù)顯示，相對(duì)于利用基準(zhǔn)處理所制成的堆疊（第2行和第3行）， 具有硼氮化物層（第4行和第5行）的堆疊表現(xiàn)出明顯較小的弓形偏移且面對(duì)強(qiáng)烈的熱處 理時(shí)具有較好的穩(wěn)定性。硼氮化物在750°C與800°C兩個(gè)溫度下都呈現(xiàn)穩(wěn)定，每一堆疊中的 弓形偏移小于約40微米。相反地，其他堆疊呈現(xiàn)出較高的溫度敏感度，弓形偏移的范圍在 約60微米至125微米之間，并且在較高的溫度下具有明顯較高的弓形偏移。
[0153] 具有基準(zhǔn)氮化物的31層堆疊在750°C的退火下觀察到62微米的弓形偏移，當(dāng)將退 火溫度提升到800°C時(shí)，弓形偏移基本上加倍。相比而言，包含硼氮化物的30層堆疊具有遠(yuǎn) 遠(yuǎn)較小的弓形偏移（約為33微米），其基本上是不隨著溫度變化。在61層堆疊與91層堆 疊上觀察到類似的結(jié)果。
[0154] 圖23A至圖27B說明使用者可針對(duì)特定的堆疊來選取特定的蝕刻率。對(duì)于不同的 氮化物或硼氮化物，用戶可改變堆疊中的空腔深度但將堆疊中的膜層暴露于相同的濕式批 次化學(xué)品。實(shí)際上，設(shè)計(jì)者會(huì)指定形成獨(dú)立膜層時(shí)欲使用的硼、含硅反應(yīng)物與含氮反應(yīng)物的 不同水平以定制作為堆疊位置的函數(shù)的空腔尺寸。不同的空腔能讓設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)半導(dǎo)體產(chǎn) 品時(shí)有更大的靈活性。
[0155] 圖28顯示可能被用于半導(dǎo)體制造中的魚骨形結(jié)構(gòu)的顯微圖。氮化硅被蝕刻移除， 從而形成多個(gè)空腔/凹槽。
【權(quán)利要求】
1. 一種在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備中在襯底上形成氮化硅膜的方法，所述方法 包括： 使含硅反應(yīng)物、含氮反應(yīng)物與含硼反應(yīng)物流動(dòng)通過含有所述襯底的所述等離子體增強(qiáng) 化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其中執(zhí)行所述流動(dòng)步驟以使所述含硅反應(yīng)物與所述含氮反應(yīng)物的流率 比約為0. 02或0. 02以下； 在所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備中產(chǎn)生或維持等離子體；及 在所述襯底上沉積所述氮化硅膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含硅反應(yīng)物選自由以下各項(xiàng)組成的組：硅烷、 -娃燒、二娃燒或燒基娃燒。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氮反應(yīng)物選自由以下各項(xiàng)組成的組：氨、聯(lián) 胺或氮。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含硼反應(yīng)物選自由以下各項(xiàng)組成的組：乙硼 烷與硼酸三甲酯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述流動(dòng)步驟通過使乙硼烷以約4sCCm至15sCCm 的流率流動(dòng)來進(jìn)行。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述含硅反應(yīng)物為硅烷且所述含硼反應(yīng)物為乙硼 烷，且其中執(zhí)行所述流動(dòng)步驟使得所述硅烷與所述乙硼烷的流率比約為3比20。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括使所述乙硼烷隨著惰性載氣而流至所述設(shè) 備。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中利用添加的流動(dòng)惰性氣體來進(jìn)行所述流動(dòng)步驟。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述惰性氣體為氮。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述產(chǎn)生與維持所述等離子體的步驟利用低頻 與高頻功率來進(jìn)行，并且其中所述低頻功率按每個(gè)300mm晶片約0至300W的功率來提供。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述低頻功率按每個(gè)300mm晶片約75W或約75W 以下的功率來提供。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述高頻功率按每個(gè)300mm晶片約100W至750W 的功率來提供。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)將所述氮化硅膜沉積在所述襯底上時(shí)，將所述 設(shè)備中的壓強(qiáng)維持在約〇. 5托至8托之間。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述沉積步驟在所述襯底上沉積厚度在約IOnm 與IOOnm之間的所述氮化硅膜。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氮化硅膜暴露于20°C的含水氫氟酸時(shí)，其以 至少約每分鐘2〇八的速率蝕刻，其中所述含水氫氟酸按100單位水比1單位標(biāo)準(zhǔn)的50%氫 氟酸的體積比提供。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括： 選擇所述氮化硅膜的內(nèi)應(yīng)力的量；并且 選擇用于沉積具有所述內(nèi)應(yīng)力的量的所述氮化硅膜的工藝參數(shù)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在能制造出具有拉內(nèi)應(yīng)力的所述氮化硅膜的條 件下進(jìn)行所述沉積步驟。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述拉內(nèi)應(yīng)力在約400MPa與600MPa之間。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氮化硅膜包括在約1至15原子百分比之間 的硼。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氮化硅膜具有于所述襯底上測(cè)量到的小于 約6A的平均粗糙度。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述氮化硅膜具有于所述襯底上測(cè)量到的小于 約4.5A的平均粗糙度。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將具有沉積形成的所述氮化硅膜的所述 襯底加熱到至少約400°C的溫度。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括形成具有氧化物與沉積形成的所述氮化 硅膜的交替層的堆疊。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述堆疊包括至少約10層的所述氮化硅膜。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述堆疊包括至少約50層的所述氮化硅膜。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，進(jìn)一步包括從所述堆疊濕法蝕刻所述氮化硅層以形 成具有凹槽的魚骨形結(jié)構(gòu)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，進(jìn)一步包括利用所述魚骨形結(jié)構(gòu)形成垂直存儲(chǔ)器 件。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，進(jìn)一步包括將電容器至少部分地形成在通過濕法蝕 刻氮化硅所形成的所述凹槽中。
29. -種在襯底上形成包括氮化硅膜和第二膜的膜堆疊的方法，所述氮化硅膜具有不 同于所述第二膜的材料組成，所述方法包括下列步驟： (a) 在使含硅反應(yīng)物、含氮反應(yīng)物與含硼反應(yīng)物流動(dòng)通過包括所述襯底的等離子體增 強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備時(shí)，通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積而在所述襯底上沉積所述氮化硅 膜，其中所述氮化硅膜具有在約IOnm與IOOnm之間的厚度； (b) 在所述氮化硅膜上沉積所述第二膜，其中所述第二膜具有在約IOnm與IOOnm之間 的厚度；并且 (c) 重復(fù)所述步驟（a)與（b)至少兩次以形成所述膜堆疊。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中進(jìn)行所述氮化硅膜沉積步驟使得所述含硅反應(yīng) 物與所述含氮反應(yīng)物的流率比約為〇. 02或0. 02以下。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述第二膜為氧化硅膜。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述氧化硅膜通過熱處理形成。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中步驟（c)包括重復(fù)步驟（a)與（b)至少10次以 形成所述膜堆疊。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，進(jìn)一步包括從所述堆疊濕法蝕刻所述氮化硅膜以形 成具有凹槽的魚骨形結(jié)構(gòu)。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，進(jìn)一步包括利用所述魚骨形結(jié)構(gòu)來形成垂直存儲(chǔ)器 件。
36. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，進(jìn)一步包括將電容器至少部分地形成在通過濕法蝕 刻氮化硅所形成的所述凹槽中。
37. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，進(jìn)一步包括： 施加光致抗蝕劑至所述襯底； 使所述光致抗蝕劑曝光； 利用圖案來圖案化所述光致抗蝕劑并將所述圖案轉(zhuǎn)移至所述襯底；并且 選擇性地從所述襯底移除所述光致抗蝕劑。
38. -種被配置成在襯底上沉積膜堆疊的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備，所述設(shè)備 包括： 處理站； 第一反應(yīng)物進(jìn)料裝置，其用于供應(yīng)含硅反應(yīng)物到所述處理站； 第二反應(yīng)物進(jìn)料裝置，用于供應(yīng)共反應(yīng)物到所述處理站； 等離子體源；以及 控制器，其被配置成控制所述設(shè)備以維持等離子體與工藝氣體流動(dòng)條件，所述控制器 包括用以進(jìn)行下列操作的指令： (a) 在使所述含硅反應(yīng)物、含氮反應(yīng)物與含硼反應(yīng)物流動(dòng)通過包括所述襯底的所述等 離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備時(shí)，通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積將氮化硅膜沉積在所述 襯底上，其中所述氮化硅膜具有在約IOnm與IOOnm之間的厚度；以及 (b) 將第二膜沉積于所述氮化硅膜上，其中所述第二膜具有在約IOnm與IOOnm之間的 厚度。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中所述控制器還具有用以進(jìn)行下列步驟（c)的指 令：（c)重復(fù)所述步驟（a)與（b)至少2次以形成膜堆疊。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中用于所述步驟（c)的所述指令包括用于重復(fù)所 述步驟（a)與（b)至少10次以形成所述膜堆疊的指令。
41. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中所述等離子體源為電容耦合等離子體源。
42. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中用于在所述襯底上沉積所述氮化硅膜的所述控 制器指令包括使所述含硅反應(yīng)物與所述含氮反應(yīng)物的流率比約為〇. 02或0. 02以下的指 令。
43. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中所述第二膜為氧化硅膜。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其中用于在所述襯底上沉積所述氧化硅膜之所述控 制器指令包括通過熱處理形成所述氧化硅膜的指令。
45. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中所述含硼反應(yīng)物為乙硼烷且所述控制器被配置 成使所述乙硼燒以在約4sccm與15sccm之間的流率流入所述處理站。
46. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中所述含硼反應(yīng)物為乙硼烷且所述含硅反應(yīng)物為 硅烷，其中所述控制器被配置成使所述硅烷與乙硼烷按所述硅烷比乙硼烷為約3比20的流 量比流動(dòng)。
47. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中所述控制器進(jìn)一步包括利用所述等離子體源來 產(chǎn)生與維持等離子體的指令。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其中用于產(chǎn)生并維持等離子體的所述指令包括用于 產(chǎn)生低頻和高頻功率的指令，其中所述低頻功率以每個(gè)300mm晶片約150W或150W以下的 功率來提供。
49. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其中用于產(chǎn)生低頻與高頻功率的所述指令包括用于 產(chǎn)生每個(gè)300mm晶片約IOOW至750W的高頻功率的指令。
50. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中所述控制器進(jìn)一步包括用于在將所述氮化硅膜 沉積在所述襯底上時(shí)將所述處理站中的壓強(qiáng)維持在約0. 5托和8托之間的指令。
51. -種系統(tǒng)，其包括根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備以及步進(jìn)器工具。
【文檔編號(hào)】C23C16/513GK104220637SQ201380015652
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月14日
【發(fā)明者】基思·?？怂古６? 約瑟夫·L·沃馬克, 曼迪亞姆·斯利拉姆, 喬治·安德魯·安東內(nèi)利, 巴特·J·范施拉芬迪克, 詹妮弗·歐洛克林 申請(qǐng)人:諾發(fā)系統(tǒng)公司