用于半導體器件應用的氮化硅膜的制作方法

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用于半導體器件應用的氮化硅膜的制作方法
【專利摘要】本文中的實施方式涉及等離子體增強化學氣相沉積方法以及在襯底上沉積氮化硅的設備。所公開的方法提供氮化硅膜，其具有適合用于特定應用（如垂直存儲器件）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應用的特定內應力水平。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到等離子體的低頻功率和反應室中的壓強來設定或調整。在某些實施方式中，添加含硼前體。
【專利說明】用于半導體器件應用的氮化硅膜相關專利申請的交叉引用
[0001] 本申請主張于2012年3月19日提交的題為"SMOOTH SILICON-CONTAINING FILMS"的美國臨時專利申請No. 61/612, 872,于2012年2月14日提交的題為"SMOOTH SILICON-CONTAINING FILMS"的美國臨時專利申請序列No. 61/598, 814的優先權益，兩份專利申請的全部內容為了所有目的并入本申請中。本申請還是于2010年12月16日提交的題為"SMOOTH SILICON-CONTAINING FILMS"的美國專利申請No. 12/970,853的部分繼續申請，該申請主張所有下列美國專利臨時申請的優先權益：于2010年10月19日提交的題為 "IN-SITU PLASMA-ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION OF FILM STACKS"的美國專利臨時申請序列 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" 美國專利臨時申請序列 No. 61/382, 465; 于2010年9月13日提交的題為"SMOOTH SILANE-BASED FILMS"的美國臨時專利申請序列 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"的美國臨時專利申請序列No. 61/317, 656,上述每個專利申請的全部內容為了所有目的并入本申請中。

【背景技術】
[0002] 氮化硅是一種常用于形成半導體器件的材料。在一些應用中，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的氮化硅層。因為氮化硅材料被蝕刻，所以希望在這些應用中對材料具有受控的高濕法蝕刻速率。此外，因為后續的半導體處理操作通常會使材料暴露于高溫，所以希望氮化硅材料表現出良好的熱穩定性。如果材料在暴露于后沉積高溫處理操作時不產生氣體或者不產生明顯不受控的內部壓強變化，那么這種材料是熱穩定的。另外，當氮化硅材料用于具有其他材料層（例如，二氧化硅層）的堆疊中時，會期望氮化硅材料具有可調整的特性以使所得的堆疊是熱穩定的且可適當地并快速地被移除。為此，會期望氮化硅材料能表現出可抵消堆疊中其他層的特性的特定特性（例如，內應力水平）。如此，需要一種以特定方式沉積氮化硅的方法與設備使得氮化硅的內應力和 /或蝕刻速率能被調整到特定值。

【發明內容】

[0003] 在本文的實施方式的一方面，公開了一種在等離子體增強化學氣相沉積設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：使含硅反應物、含氮反應物與含硼反應物流動通過所述等離子體增強化學氣相沉積設備，其中所述含硅反應物與所述含氮反應物的流率比約為〇. 02或0. 02以下；在所述等離子體增強化學氣相沉積設備中產生或維持等離子體；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，含氮反應物可以是氯、聯胺或氮。在某些實施方式中，含硼反應物可以是乙硼烷或硼酸三甲酯。所述流動步驟可包括：使乙硼烷以約4-15 SCCm的流率流動。在某些情況下，所述含硅反應物為硅烷而所述含硼反應物為乙硼烷，且進行所述流動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。某些實施方式使用惰性載氣來幫助一種或多種反應物流動。例如，乙硼烷可隨著惰性載氣流入所述設備中。在某些實例中，惰性氣體為氮氣。在其他實例中，惰性氣體可以是氫氣或氬氣。
[0005] 某些實施方式使用低頻和高頻功率來產生并維持等離子體，其中針對每個300mm 晶片提供約0-300W的低頻功率。在某些情況下，針對每個300mm晶片提供約100W或100W 以下的功率的低頻功率，例如針對每個300mm晶片約75W或75W以下。在某些情況下，針對每個300mm晶片提供在約100W至750W之間的高頻功率，例如針對每個300mm晶片提供在約100W至500W之間的高頻功率。在本文的某些實施方式中，當將氮化硅膜沉積在襯底上時，將設備中的壓強維持在約〇. 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，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單位標準50%氫氟酸的體積比。某些實施方式還包括選擇氮化硅膜的內部應力的大小以及選擇用于沉積具有所選的內部應力的大小的氮化硅膜的工藝參數。在某些情況下，在能夠制造出具有拉內應力的氮化硅膜的條件下進行沉積。在某些實施方式中，所述拉應力可在約400MPa與600MPa之間。在某些實施方式中，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。在某些實施方式中，氮化硅膜具有在襯底上測量到的小于約6人的平均粗糙度。在某些情況下，氮化硅膜較平滑，具有于襯底上測量到的小于約4.5/\的平均粗糙度。本文中的實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構。所述魚骨形結構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。在某些實施方式中，可使用魚骨形結構來形成垂直存儲器件。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部。
[0008] 在所公開的實施方式的另一方面，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：在使含硅反應物、含氮反應物與含硼反應物流過所述等離子體增強化學氣相沉積設備時，通過等離子體增強化學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；并且重復所述兩個沉積步驟至少兩次以形成所述膜堆疊。在某些實施方式中，進行所述氮化硅膜沉積步驟使得所述含硅反應物與所述含氮反應物的流率比約為0.02或更少。在某些實施方式中，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。可重復所述沉積步驟多次以形成所述膜堆疊，例如可重復所述步驟至少10次，或在某些情況下，重復至少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構。如上所述，可使用所述魚骨形結構來形成垂直存儲器件。例如，某些實施方式包括：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部的電容器。
[0009] 在某些實施方式中，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化學氣相沉積設備。所述設備包括：處理站；第一反應物進料裝置，其用于供應含硅反應物到所述處理站；第二反應物進料裝置，其用于供應共反應物到所述處理站；等離子體源；以及控制器，其配置用于控制所述設備以維持等離子體和工藝氣體流動條件，所述控制器具有用于進行以下步驟的指令：當使含硅反應物、含氮反應物與含硼反應物流過包括所述襯底的等離子體增強化學氣相沉積設備時，通過等離子體增強化學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。在某些實施方式中，控制器還具有用于進行以下步驟的指令：重復所述兩個沉積步驟至少兩次以形成膜堆疊。在某些實施方式中，控制器具有指令以重復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物與含氮反應物的流率比約為0.02或0.02以下的指令。在某些實施方式中，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。在某些實施方式中，含硼反應物為乙硼烷，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。在含硼反應物為乙硼烷且含硅反應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。在某些實施方式中，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。在某些實施方式中，控制器還具有利用等離子體源來產生并維持等離子體的指令。例如，指令可包括用于產生低頻和高頻功率的指令，其中針對每個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每個300mm晶片產生約100W與750W之間的高頻功率的指令。在某些實施方式中，控制器還可以包括在將氮化硅膜沉積至襯底上時將處理站中的壓強維持在約0. 5托與8托之間的指令。
[0012] 在公開的實施方式的額外方面，提供一種包括上述設備（包括：處理站；第一反應物進料裝置，其用于供應含硅反應物到所述處理站；第二反應物進料裝置，其用于供應共反應物到所述處理站；等離子體源；以及控制器，其用于控制所述設備以維持等離子體和工藝氣體流動條件，所述控制器具有用于進行以下步驟的指令：當使含硅反應物、含氮反應物與含硼反應物流過包括所述襯底的等離子體增強化學氣相沉積設備時，通過等離子體增強化學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）和步進器工具的系統。
[0013] 下面將參考附圖更詳細地說明本發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公開的實施方式的流程圖。
[0015] 圖2示出用于形成經蝕刻的氮化硅/氧化硅堆疊的實施方式的流程圖。
[0016] 圖3示意性地示出了根據本發明實施方式的處理站。
[0017] 圖4示意性地示出了根據本發明實施方式的多站處理設備。
[0018] 圖5示意性地示出了根據本發明實施方式的另一個多站處理設備。
[0019] 圖6示意性地示出了根據本發明實施方式的另一個多站處理設備。
[0020] 圖7示出利用⑴基準處理⑵使用低乙硼烷的基準處理及⑶使用高乙硼烷的基準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所表征的膜反應參數及所得膜特性。
[0023] 圖9示出利用（1)基準處理及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所表征的膜反應參數及所得膜特性。
[0026] 圖IlA示出根據低硅烷處理所制造的多層膜的濕法蝕刻率比對沉積態 (as-deposited)的應力值。
[0027] 圖IlB示出圖IlA所表征的膜反應參數及所得膜特性。
[0028] 圖12示出根據低硅烷處理所制造的膜的弓形偏移率對沉積態的應力。
[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所表征的膜反應參數及所得膜特性。
[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所表征的膜反應參數及所得膜特性。
[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所表征的膜反應參數及所得膜特性。
[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所表征的膜反應參數及所得膜特性。
[0041] 圖21示出利用乙硼烷所制造的膜的弓形偏移率對沉積態的應力。
[0042] 圖22示出示出本文的某些實驗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示出經蝕刻的利用氧化硅層與（1)基準氮化硅層，（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所顯示的膜反應參數及所得膜特性。
[0045] 圖24A示出經蝕刻的利用氧化硅層與（1)基準氮化硅層，（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所顯示的膜反應參數及所得膜特性。
[0047] 圖25A示出利用氧化硅層與（1)基準氮化硅層，（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所表征的膜反應參數及所得膜特性。
[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示出本文的某些實驗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的數據示出不同的氮化硅層如何影響經受高處理溫度作用的大型多層堆置中的弓形偏移。
[0053] 圖28示出了用于半導體襯底上的某些垂直存儲器件中的魚骨結構的顯微圖。

【具體實施方式】方法
[0054] 本文所述的各種實施方式參照采用含硅反應物、含氮反應物和含硼反應物的等離子體增強化學氣相沉積（PECVD)方法。在一些實施方式中，硅烷和氨氣用作反應物處理氣體。氮氣、氫氣或惰性氣體可以用作載氣。作為背景，一些實施方式參照"基準處理"進行描述。在這種基準處理中，硅烷和氨氣被輸送到一個四站反應器（例如，購自Lam Research, Inc. (Fremont, California)的 Vector? Extreme 或 Vector? Express 反應器），在反應器中，它們在300mm晶片上產生氮化硅膜。應當理解，公開的實施方式不限于 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，本領域技術人員應當理解，當使用其他尺寸的晶片時，工藝條件應當按照300mm晶片所述的條件進行調節。
[0055] 在基準處理中，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的流率輸送氮氣。基準處理中采用的壓強是約2托。低頻與高頻射頻功率被提供用于產生等離子體。以400kHz的頻率和約0至150W(每個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 300mm的晶片約200W)的功率提供高頻射頻（HF RF)功率。
[0056] 基準處理用于產生氮化硅膜。在上下文中除非另外指明，否則術語氮化硅旨在涵蓋硅和氮的主要化學計量和非化學計量的固體成分。氮化硅膜可以具有多種形態，包括不同程度的結晶度、粗糙度等。一般術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施方式中，添加了硼。因此，除非另外指明，否則術語氮化硅包括本文所述的氮化硼硅。
[0057] 公開的對基準處理的改進包括：(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。在某些實施方式中，改進包括控制每個 300mm晶片的低頻射頻功率在0-300W之間，或者控制每個300mm的晶片的低頻射頻功率在 0-100W之間。落入這些改進的范圍內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，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300mm的晶片約100W至750W，并且在370KHz至430KHz的頻率范圍內的低頻射頻功率，每個300mm的晶片約0至300W)內，并且/或者在壓強范圍（例如，約0.5托至6.0托）內執行這些工藝。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反應室。對于其他尺寸的反應器，可以適當調節流率和功率。
[0058] 在多種應用中，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，對于一些應用而言，沉積的氮化硅層的濕法蝕刻速率很重要。濕法蝕刻劑的實例包括氫氟酸（包括該酸的緩沖版本）和磷酸。
[0059] 對于多種應用，氮化硅層應當具有很好的熱穩定性。也就是說，氮化硅層在暴露于后沉積高溫處理操作時不產生氣體，也不產生明顯不受控的內部壓強變化。以下描述涉及報道氮化硅膜的濕法蝕刻速率和/或熱穩定性的某些實驗。
[0060] 另外，描述了將沉積的氮化硅膜進行高溫"退火"的多個實驗。這種退火旨在總體上代表在例如制造存儲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經歷的高溫處理。在本文所述的許多實驗中，膜在750°C的退火溫度退火兩個小時。在實施過程中，后沉積處理有時候可能會超過這個溫度，有時候達到800°C或者甚至850°C。
[0061] 一般來講，公開的實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物、含氮反應物和含硼反應物。包含這些反應物的工藝氣體可以在進入處理站之前在處理站中混合或者在上游預混合。產生并維持等離子體，并且等離子體與工藝氣體反應以利于在襯底上沉積氮化硅膜。可以與硅、氮和含硼反應物氣體一起使用載氣。在某些實施方式中，載氣是氮氣、氫氣、例如氬氣之類的惰性氣體或這些氣體的組合。
[0062] 在某些實施方式中，使用較低比例的含硅反應物。在一些實施方式中，含硅反應物與含氮反應物的流率比例是約〇. 02或0. 02以下。
[0063] 在某些實施方式中，含娃反應物是娃燒（SiH4)。在其他實施方式中，含娃反應物是例如乙硅烷、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、兩個、三個、四個、五個或六個碳原子。一般來講，含硅反應物是室溫氣體，然而，在某些實施方式中，可以通過使載氣揮發來輸送含娃反應物。
[0064] 在某些具體實施中,含氮反應物是氨氣。然而,可以采用其他類型的含氮反應物。實例包括在存在強等離子體的情況下的肼、一氧化二氮和元素氮。
[0065] 在各種實施方式中，含硼反應物是乙硼烷。乙硼烷在室溫下是液體。因此，通常以例如氦氣、氮氣或氫氣等載氣的形式輸送乙硼燒到處理站。在一些實施方式中，在氦氣中提供約5%摩爾濃度的乙硼烷。在一些實施方式中，可以使用硼的其他來源。這些包括，例如，經烷基取代的硼，例如，三甲基硼烷（TMB)。
[0066] 在各種實施方式中，在沉積氮化硅膜期間，含硅反應物與含氮反應物的比例維持在較低水平。如上所述，在一些實施方式中，含硅反應物與含氮反應物的體積比是約〇. 02 或0.02以下。在其他實施方式中，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物和含氮反應物的硅烷和氨氣。在反應物之一比硅烷-氨氣混合物成比例地包含更多的硅和/或氮（以摩爾計）的情況下，需要調節這些比例以計算（account for)工藝氣體中不同元素量的娃和/或氮。一個實例是包含丙娃烷和氨氣的工藝氣體的情況。
[0068] 含硼反應物與含硅反應物的比例通常較小。在某些實施方式中，該比例是約0. 02 至約0.1。這代表含硼反應物與含硅反應物的實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。使用其他含硅反應物和/或含硼反應物會要求調節這些比例以考慮每個反應物分子中的硼或硅原子的數量。
[0069] 在形成氮化硅膜期間，處理站的沉積條件可以進一步表征為溫度、壓強和等離子體條件。在某些實施方式中，處理站在沉積期間的壓強在約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。對于每個300mm 的晶片，可以以約100W至750W的功率提供商頻成分，或者對于每個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，或者對于每個300mm的晶片，以約0與100W之間的功率提供低頻成分，或者對于每個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體器件行業的某些應用的多種特性。例如，膜通常不超過約1000納米厚。在某些實施方式中，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，對于丨000A厚的層，通過原子力顯微鏡測量的算術平均膜粗糙度（Ra)最多是 6.0A，或者對于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] 沉積態的膜具有內應力。如上所述，這種內應力可以由上面沉積有膜的晶片中的弓形量來表示。當然，內應力也可以由兆帕（MPa)的拉應力和壓應力數值來表示。在某些實施方式中，本文公開的含硼氮化硅膜具有拉內應力。在某些實施方式中，內應力在約400MPa 與600MPa之間。
[0073] 在以下實驗部分中采用了三種單獨的內應力度量值。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處理在氮化硅膜中產生的弓形變化的比值。對于本文所述的弓形變化度量，所有膜都具有1000A的沉積態的厚度。沉積氮化硅膜通常在沉積該氮化硅膜的晶片上產生一些彎曲、或弓形。弓形作為晶片的中心與外周之間在z方向的差來測量。在退火之后，弓形通常發生一定程度的變化（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。測量新型氮化硅膜的弓形變化，并將其與使用基準處理得到的等厚度的氮化硅的弓形變化進行比較。這兩個弓形變化的比例可以用于表征膜。
[0074] 沉積的膜的另一種內應力測量涉及將沉積的膜的應力與真實的化學計量的氮化硅膜的"中性"內應力進行比較。這種測量是適當的，因為假設在一定量的熱處理之后，沉積態的氮化硅膜轉變成真實的化學計量的氮化硅膜。通過長時間加熱非化學計量的單元層氮化硅膜可以觀察到這種現象。最終會得到特定的最小內應力，大概對應于與化學計量的氮化硅相關的應力。對于氮化硅，中性應力被確定為大約700MPa的拉應力。
[0075] 涉及氮化娃膜內應力的還有的另一個參數是應力相對于一個或多個工藝變量的 "可調性"。根據所公開的工藝生產的一些氮化硅和氮化硼硅膜的應力可以調節到在大約 IOOOMPa拉應力與大約IOOOMPa壓應力之間。驅動這種可調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反應器中的壓強。實驗部分中的某些實驗表明內應力對低頻射頻功率變化非常敏感。
[0076] 在某些應用中，內應力的可調性對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用中。在某些實施方式中，犧牲的氮化硅層的內應力可以進行調節以補償由其他層引入的翹曲，其他層的內應力無法通過同種方式進行調節。例如，對于某些垂直存儲器應用，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，調節參數以修改沉積態的氧化硅層的內應力的余地很小。因此，由氮化硅層來決定補償由氧化硅層導致的任何顯著的翹曲。這對于氮化硅層來說是重要的作用，因為存儲器應用中的垂直堆疊通常具有許多層并且由每個氧化硅層導致的內應力的累積效果會非常大。
[0077] 使用按照本文所述方式生產的氮化硅膜的特別有益的一個應用是垂直存儲器堆疊。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，堆疊經過蝕刻以形成堆柱，然后堆柱隨后進行濕法蝕刻以在基本上保留二氧化硅的同時部分地或全部去除犧牲的氮化硅。這會產生如圖28所示那樣的"魚骨"結構。在垂直存儲器應用中，通過蝕刻氮化硅層產生的空腔可以填滿鎢以形成電容器的一部分。
[0078] 在以下實驗部分的實例中，生產了多種單層氮化硅膜（有時候稱為"單元層"膜），并且就這些氮化硅膜的化學成分（傅里葉變換紅外光譜學（FTIR)頻譜）、濕法蝕刻率比、內應力和其他特性對它們進行表征。有關濕法蝕刻率比，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行測量。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現。采用的濕法蝕刻劑是按100單位的水與1單位標準的50%氫氟酸的體積比提供的含水氫氟酸。在某些實施方式中，氮化硅膜的濕法蝕刻速率相對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。當使用熱磷酸作為蝕刻劑時，氮化娃比熱二氧化娃更快地蝕刻。在一些實施方式中，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之間的速率進行蝕刻。當使用熱磷酸時，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提供了根據本文實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,工藝氣體供應到具有襯底的處理站。這些工藝氣體會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從而在襯底上沉積氮化硅膜。在方框107,當氮化硅膜沉積在襯底上時，控制一個或多個工藝參數以便控制膜的濕法蝕刻速率和/或內應力。例如，可以供應含硼前體給工藝氣體，如方框109所示。另外，可以維持含硅反應物與含氮反應物的低比例，如方框111所示。在某些實施方式中，含硅反應物與含氮反應物的 "低比例"意味著體積比在約0. 2以下。然而，在許多實施方式中，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。可以控制的另一個參數是低頻射頻功率，對于每個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。這些參數可以發生變化以便生產具有所需的濕法蝕刻速率和內應力的氮化硅膜。
[0080] 圖2提供了根據本文實施方式的一種形成經蝕刻的氧化硅-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到具有襯底的處理站。在方框205,等離子體在處理站被激勵從而在襯底上沉積氮化硅膜。在方框207,當沉積膜時，控制一個或多個工藝參數以便控制膜的濕法蝕刻速率和/或內應力。例如，可以供應含硼前體給工藝氣體，如方框209所示。另外，可以維持含硅反應物與含氮反應物的低比例，如方框211所示。另外，對于每個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。這些參數可以發生變化以便使用所需的濕法蝕刻速率和內應力產生氮化硅膜。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,對堆疊進行蝕刻以形成堆柱，并且在方框219,對堆柱進行濕法蝕刻以在基本上保留二氧化硅材料的同時部分地或全部去除氮化硅材料。這種方法200導致具有空腔的經蝕刻的堆柱，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，所得的堆疊可以實現特別理想的整個內應力水平。另外，通過控制方框207中的工藝參數，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。這種類型的方法會導致具有空腔的蝕刻的堆柱，空腔的深度可以獨立于其他層的空腔的深度進行調節。設備
[0081] 本文所述方法可以由任何合適的設備來執行。合適的設備包括用于完成工藝操作的硬件以及具有指令的系統控制器，所述指令用于控制根據本發明的工藝操作。例如，在一些實施方式中，硬件可以包括在處理裝備中包括的一個或多個處理站。
[0082] 系統控制器通常包括一個或多個存儲裝置和一個或多個處理器，所述處理器被配置成執行用于控制工藝操作的指令使得設備會執行根據本發明的方法。例如，在一些實施方式中，系統控制器可以操作多個閥門、溫度控制器、等離子體控制器和壓強控制器來調節設備內的工藝條件。在一些實施方式中，包括用于控制根據本發明的工藝操作的指令的機器可讀的介質可以連接至系統控制器。
[0083] 例如，圖3示意性地示出了了處理站3100的示例性實施方式。為了簡單起見，處理站3100被描述為具有用于維持低壓環境的工藝室主體3172的單獨的處理站。然而，應當理解，在共同的低壓處理裝備環境中可以包括多個處理站3100。處理站3100包括用于提供例如，惰性氣體、前體、反應物和處理反應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所示的實例中，包括噴頭3178以在處理站3100 內分配工藝氣體。襯底3186位于噴頭3178下方，并且圖示為停靠在由底座3182支撐的夾具3180上。在一些實施方式中，底座3182可以被配置成繞著垂直軸線旋轉。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生反應所產生的小顆粒的量。
[0085] 噴頭3178和夾具3180與射頻電源3188和匹配網絡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生。在一個非限制性實例中，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。在一些實施方式中，射頻電源3188可以被配置成彼此獨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和匹配網絡3190可以在任何合適的功率工作以形成等離子體3192。對于包括四個15英寸噴頭的四站多處理裝備，合適功率的實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（假設四站反應室），以及用于低頻等離子體的在OW與2500W之間的功率（假設四站反應室）。射頻電源3188可以以任何合適的占空比工作。合適的占空比的實例包括但不限于在5%與90%之間的占空比。
[0087] 在一些實施方式中，夾具3180的溫度可以通過加熱器3184進行控制。另外，在一些實施方式中，可以由蝶形閥3196或任何其他合適的壓強控制裝置來提供用于處理站 3100的壓強控制。如圖3所示，蝶形閥3196對真空泵（未示出）提供的真空進行節流，該真空泵流體連接到處理站排氣線3198。然而，在一些實施方式中，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節處理站3100的壓強控制。
[0088] 應當理解，在不脫離本發明的范圍內，可以局部提供對一個或多個工藝參數的控制（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），或者對一個或多個工藝參數的控制可以在由與處理站3100連通的系統控制器（以下更加詳細地進行描述）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或多個處理站。在多站處理裝備的一些實施方式中，可以從共享的來源分配多個工藝輸入（例如，工藝氣體、等離子體功率、力口熱器功率等）的控制和/或供應到處理裝備中包括的多個處理站。例如，在一些實施方式中，共享的等離子體發生器可以供應等離子體功率到兩個或更多個處理站。又如，共享的配氣歧管可以供應工藝氣體到兩個或更多個處理站。
[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包括處于低壓環境下的多個處理站3262。每個處理站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。用于在輸送到每個處理站3262之前混合并且/或者調節工藝氣體的共用混合容器3262給每個處理站3262供應工藝氣體。
[0091] 圖5示出了具有入站裝載鎖3302和出站裝載鎖3304的另一個多站處理裝備3300 的實施方式的示意圖。機械手3306在大氣壓下被配置成經由大氣端口 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，使得當大氣端口 3310關閉時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，當打開室輸送端口 3316時，另一個機械手（未示出）可以將襯底從入站裝載鎖3302移動到第一處理站的底座以用于處理。
[0092] 在一些實施方式中，入站裝載鎖3302可以連接到被配置成供應等離子體到裝載鎖的遠程等離子體源（未示出）上。這可以給位于入站裝載鎖3302中的襯底提供遠程等離子體處理。另外地或可替代地，在一些實施方式中，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內的襯底上吸附的水分和氣體。盡管圖5所示的實施方式包括裝載鎖，但是應當理解，在一些實施方式中，可以使襯底直接進入處理站。
[0093] 圖示的處理室3314包括四個處理站，在圖5所示的實施方式中從1編號到4。在一些實施方式中，處理室3314可以被配置成維持低壓環境使得襯底可以在不經歷真空中斷和/或空氣接觸的情況下在處理站之間轉移。圖5所示的每個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。在一些實施方式中，可以加熱一個或多個處理站襯底支架3318。
[0094] 在一些實施方式中，每個處理站可以具有不同的用途或多個用途。例如，處理站可以在濕法蝕刻速率和內應力可調的處理模式與常規的PECVD或CVD模式之間切換。另外或可替代地，在一些實施方式中，處理室3314可以包括一個或多個配對的濕法蝕刻速率/應力可調的處理站和常規的PECVD處理站（例如，一對包括濕法蝕刻速率/應力可調的PECVD SiN處理站和常規的PECVD SiO2處理站）。又如，處理站可以在兩個或更多個膜類型之間切換，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包括四個站，但應當理解，根據本發明的處理室可以具有任意合適數量的站。例如，在一些實施方式中，處理室可以具有四個或更多個站，而在其他實施方式中，處理室可以具有三個或更少的站。
[0096] 圖5還示出了用于在處理室3314內轉移襯底的襯底搬運系統3390的實施方式。在一些實施方式中，襯底搬運系統3390可以被配置成在多個處理站之間并且/或者在處理站與裝載鎖之間轉移襯底。應當理解，可以采用任何合適的襯底搬運系統。非限制性實例包括襯底旋轉貨架和襯底搬運機械手。
[0097] 應當理解，在一些實施方式中，多站處理裝備中可以包括低壓轉移室以便于在多個處理室之間轉移。例如，圖6示意性地示出了多站處理裝備3400的另一個實施方式。在圖6所示的實施方式中，多站處理裝備3400包括多個處理室3314,這些處理室包括多個處理站（編號1至4)。處理室3314與低壓傳送室3404相連接，該低壓傳送室3404包括機械手3406,該機械手被配置成在處理室3314和裝載鎖3408之間轉移襯底。包括大氣機械手 3412的大氣襯底轉移模塊3410被配置成便于在裝載鎖3408和晶片載具3308之間轉移襯底。
[0098] 返回到圖5,多站處理裝備3300還包括系統控制器3350的實施方式，該系統控制器用于控制處理裝備3300的工藝條件和硬件狀態。例如，在一些實施方式中，系統控制器 3350可以控制PECVD膜沉積階段期間的一個或多個工藝參數以實現沉積的膜所需的濕法蝕刻速率或內應力。盡管圖6未示出，但是應當理解，多站處理裝備3400的實施方式可以包括與圖5所示的系統控制器3350的實施方式類似的合適的系統控制器。
[0099] 系統控制器3350可以包括一個或多個存儲設備3356、一個或多個大容量存儲設備3354和一個或多個處理器3352。處理器3352可以包括CPU或計算機，模擬和/或數字輸入/輸出連接，步進電機控制板等。
[0100] 在一些實施方式中，系統控制器3350控制處理裝備3300的所有活動。在一些實施方式中，系統控制器3350執行機器可讀的系統控制軟件3358,該系統控制軟件存儲在大容量存儲器3354中，裝載到存儲設備3356中，并且在處理器3352上運行。可替代地，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，FPGA)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的硬編碼邏輯來代替。
[0101] 系統控制軟件3358可以包括用于控制計時、氣體混合、室壓和/或站壓強、室溫和 /或站溫度、襯底溫度、目標功率水平、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執行的特定工藝的其他參數的指令。系統控制軟件3358可以被配置成任何合適的方式。例如，可以編寫多個處理裝備組件子程序或控制對象以控制用于進行多個處理裝備過程的處理裝備組件的操作。系統控制軟件3358可以編碼成任何合適的計算機可讀的編程語目。
[0102] 在一些實施方式中，系統控制系統3358可以包括用于控制如上所述的各種參數的輸入/輸出控制（IOC)序列指令。例如，濕法蝕刻速率/應力可調的工藝的每個階段可以包括由系統控制器3350執行的一個或多個指令。用于設定可調的PECVD工藝階段的工藝條件的指令可以包括在對應的可調的配方階段中。在一些實施方式中，可以順序布置可調的PECVD配方階段，使得與工藝階段同時執行用于可調的PECVD工藝階段的所有指令。
[0103] 在一些實施方式中可以采用存儲在與系統控制器3350相關聯的大容量存儲設備 3354和/或存儲設備3356上的其他計算機軟件和/或程序。用于該目的程序或程序段的實例包括襯底定位程序、工藝氣體控制程序、壓強控制程序、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或多個處理站以便使處理站內的壓強穩定的代碼。例如，工藝氣體控制程序可以包括用于通過供應特定量的含硼前體（例如乙硼烷）以實現所需的濕法蝕刻速率和/或內應力的代碼。控制器根據所需的濕法蝕刻速率和/或內應力來確定流過的乙硼烷的量。作為另一個實例，工藝氣體控制程序可以包括用于通過供應特定比例的含硅烷前體和含氮前體以實現所需的濕法蝕刻速率和/或內應力的代碼。控制器控制這些前體的比例以實現所需的膜性能。壓強控制程序可以包括用于通過調節（例如，處理站的排氣系統中的節流閥）流入處理站中的氣流等來控制處理站中的壓強的代碼。
[0106] 加熱器控制系統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。可替代地，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定施加在一個或多個處理站中的處理電極上的射頻功率水平的代碼。在一個實例中，等離子體控制程序可以包括用于根據所需的內應力水平設定低頻射頻功率水平的代碼。
[0108] 在一些實施方式中，可以存在與系統控制器3350相關聯的用戶界面。用戶界面可以包括顯示屏、設備和/或處理條件的圖像軟件顯示器以及用戶輸入設備，例如，指針設備、鍵盤、觸屏、麥克風等。
[0109] 在一些實施方式中，由系統控制器3350調節的參數可以涉及工藝條件。非限制性實例包括工藝氣體成分和流率、溫度、壓強、等離子體條件（例如，射頻偏置功率水平）、壓強、溫度等。這些參數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] 用于監測過程的信號可以由系統控制器3350的模擬和/或數字輸入連接從多個處理裝備傳感器提供。處理裝備3300的模擬和數字輸出連接可以輸出用于控制工藝的信號。可以監測的處理裝備傳感器的非限制性實例包括質量流控制器、壓強傳感器（例如壓強計）、熱電偶等。可以與來自這些傳感器的數據一起使用經適當編程的反饋和控制算法來維持工藝條件。
[0111] 系統控制器3350可以提供用于實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，例如直流功率水平、射頻偏置功率水平、壓強、溫度等。這些指令可以控制這些參數以根據本文所述的多個實施方式原位沉積膜堆疊。
[0112] 上述多種硬件和方法實施方式可以結合用于制備或制造半導體器件、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）和另一個合適的硬掩膜（例如，抗反射層）。
[0114] 應當理解，本文所述的配置和/或方法在本質上是示例性的，并且不應當以限制意義看待這些具體的實施方式或實例，因為眾多變化是可行的。本文所述的具體程序或方法可以代表一個或多個任意數量的處理策略。如此，圖示的各種操作可以按照圖示的順序、其他順序、并列地、或者在一些情況有省略地執行。同樣地，可以改變上述過程的順序。
[0115] 上文描述的電鍍設備/方法可以結合例如用于制備或制造半導體器件、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] 本發明的主題包括各種過程、系統及配置和其他特征、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。實驗
[0117] 下述描述解釋了圖7至圖27的某些方面。大部分討論內容涉及參照用于沉積氮化硅膜的基準處理作出的工藝參數和工藝變化。具體地講，基準氮化硅膜具有較低數量的硅氫鍵。
[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。當使用假設的鍵密度8. 9X IO2Vcm3通過FTIR測量時，發現同一膜具有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] 基準處理是采用硅烷和氨氣作為反應物工藝氣體的等離子體增強化學氣相沉積 (PECVD)工藝。氮氣用作載氣。在基準處理中，這些工藝氣體被輸送到四站反應器（例如，購自 Novellus Systems, Inc. (San Jose, California)的 Vector? Extreme 或 Vector? Express反應器），這些工藝氣體在此發生反應以在300mm的晶片上產生氮化硅膜。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 的流率輸送氮氣。該過程中采用的壓強是約2托。低頻&高頻射頻功率被提供用于產生等離子體。采用約〇至150W(每個300mm的晶片約0至40W)功率的400kHz低頻射頻（LF RF)，約800W (每個300mm的晶片約200W)功率的13. 56MHz高頻射頻（HF RF)。
[0120] 現在參照圖7至圖27,將討論一些術語。
[0121] "弓形偏移的比率"、"弓形率"和"弓形偏移率"指的是對使用本文所述的改進工藝生產的氮化硅層進行退火所引起的晶片弓形變化與對按照基準處理生產的氮化硅層進行退火所引起的弓形變化的比例。一般來講，當新的氮化硅層產生比通過基準處理生產的氮化硅所表現的弓形變化在名義上相等或更小的弓形變化時會觀察到合適的結果。然而，在某些實施方式中，可能希望獲得1以上的弓形變化比例。如本文所述，可以調節氮化硅層的內應力（它的一個度量是弓形變化）以補償其他層引起的應力。如此，目標弓形偏移率可以根據特殊用途不同而發生變化。
[0122] 術語"低氫SiN"和"低氫（BKM) "指的是使用基準處理生產的氮化硅。假設通過基準處理生產的氮化硅具有較低含量的硅氫鍵。
[0123] 參數"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"AFM Ra"是襯底表面的平均粗糙度的度量值（算術平均值）。
[0125] 圖7所示的光譜是使用以下工藝生產的三個不同的氮化硅和氮化硼硅膜的FTIR 光譜：⑴基準處理；⑵使用少量引入的乙硼烷的基準處理；以及（3)使用大量引入的乙硼烷的基準處理。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，這些曲線的相對位置是顛倒的，即，曲線峰值中心在3300CHT 1附近。要注意的是，FTIR表明乙硼烷流率增大導致在1200CHT1和1380CHT1附近出現兩個B-N峰值。另外，更高的乙硼烷流率導致較低的N-H峰值以及對應的面積。
[0127] 圖8A示出了氮化硅膜的弓形偏移率對乙硼烷與硅烷的比例的視圖。圓8B示出了濕法蝕刻率比對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，因為樣本間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，其在基準氮化硅沉積處理中使用了變化量的乙硼烷。這些實例包括圖7的光譜所表征的兩種乙硼烷實例。如所述，所有的處理都在具有四站的每個站夾持一個300mm晶片的Novellus系統PECVD反應器中進行。每一實例中的硅烷流率為20〇 SCCm。乙硼烷流率在0至26〇SCCm之間變化。應注意，以載氣來提供乙硼烷。在此處的特定實例中，以95%的氫氣載氣提供5%的乙硼烷。應當理解，可以采用除氬氣之外的其他載氣。氮氣和氫氣是實例。
[0128] 圖8C中的第三行顯示了對應于氬氣載氣而調整的乙硼烷真實體積流率；即承認乙硼烷只構成了輸送至反應室的"乙硼烷"氣體總體積的5%。被標示成"比例"的列代表真實乙硼烷體積與硅烷體積的比例。被標示成"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的非均勻度。第十列代表沉積形成的膜的折射系數。目標膜應具有約+IOOMPa的沉積態的應力。
[0129] 圖9至圖12顯示了利用基準處理的變化的實例，在這些實例中使用相對少量的硅烷來沉積膜。具體而言，當基準處理使用20〇 SCCm的硅烷時，低硅烷處理只用4〇SCCm的硅烷。除此之外，處理條件與基準處理中使用的相同。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No. 12/970,853(美國公布專利申請2011-0236600-八1) 來理解,該申請的全部內容通過引用的方式并入本申請中。
[0130] 在圖9中，顯示了基準處理與低硅烷處理的FTIR光譜。注意，低硅烷處理導致在大致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而變化的方式。圖IOD顯示圖IOA至圖IOC中所表征的膜的反應參數與所得的膜特性。尤其應該注意，弓形偏移率及濕法蝕刻率比為硅烷流率的極強函數。所降低的內部應力（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顯示了作為根據本文公開的低硅烷處理所制造的沉積態的膜的應力的函數的濕法蝕刻率比。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部應力與其他膜參數。圖IlB的第二列代表單位為瓦的低頻射頻功率。第三列顯示的應力的單位為MPa。從這些結果可以觀察到，內應力為低頻射頻功率的強函數。圖IlA至圖IlB中的數據也顯示，濕法蝕刻率比是沉積態的應力的合理強函數。
[0133] 圖12中所示的圖顯示弓形偏移率為沉積態的氮化硅膜的內應力的函數。有趣的是，在約700MPa拉應力下的"中性氮化硅"區域具有最小的弓形偏移率。相信，在具有這種內應力的膜中，氮化硅組成近乎是化學計量的。在沉積后，相信，由于在后續處理期間暴露于熱能及其他可能遇到的影響，因此非化學計量的膜會逐漸朝著化學計量組成的方向移動，由此使內應力朝向約700MPa拉應力的方向移動。因此，在某些實施方式中，可能期望的是，沉積中性應力水平的膜以避免膜改變，由此改善沉積形成的膜的熱穩定性。
[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。圖13顯示根據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之間的范圍內變化。在所有實例中，硅烷流率恒定維持在4〇 SCCm。高氨流率可導致較低的弓形偏移率（此處低至 0.31)。相關的是，氨流率對沉積形成的氮化硅膜的濕法蝕刻率有強的影響。將氨流率從 350sccm增加至2500sccm會導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中所示的數據的處理條件如下： 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=2. 4托溫度550°C HFRF = 800W (每個 300mm 晶片 200W) LFRF =調整到65W與IOOW之間（每個300mm晶片在16W至25W之間）以調整應力
[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制造出質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所提供的所有實例與信息都在與針對前述低硅烷處理的所述處理條件類似的處理條件下進行，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，乙硼烷的量也會強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導致出現在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。應注意，在樣本經過退火后，在1070CHT 1處出現了新峰值。可能是因為在退火處理期間晶片背側上發生了氧化。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驗結果中，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，增加氨流會減少兩個硼-氮峰（位于約1200CHT1及 1380CHT 1處）且也會減少硅-氮峰（例如位于700CHT1附近的硅-氮區域）。如圖19A顯示，弓形偏移率為氨流的函數。較大的氨流會導致較好的弓形偏移率（此處低至〇. 36)。還應注意，如圖19B所示，氨濃度對于利用氫氟酸的濕法蝕刻率有相對強的影響（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，在垂直存儲器件的一般制造過程中，會先干法蝕刻氮化物-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出些許改善。圖19D顯示圖19A至圖19C所表征的膜的反應參數及所得膜特性。
[0141] 圖20A至圖20C所顯示的數據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。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，圖20B顯示濕法蝕刻率比為乙硼烷流率的函數。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，因為在這些樣本間硅烷的量維持恒定。圖20C 顯示圖20A至圖20B所表征的膜的反應參數及所得膜特性。應注意，增加乙硼烷濃度會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的更穩定的膜（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時的應力與根據本文中其他處理所沉積的氮化硅在沉積態時的應力。具體而言，將弓形偏移率繪制成沉積態的應力的函數。已知沉積態的應力會與所沉積材料的組成成函數關系的方式變化。本發明人發現氮化硼硅膜具有約400MPa的中性點。這應該與氮化硅的中性應力（約700MPa的拉應力）比較，而氮化硼硅膜的中性應力約為400MPa的拉應力。如圖21中的繪圖所示，相對于氮化硅，氮化硼硅具有較低的弓形偏移以及較低的中性應力值。因此，相信，氮化硼硅在高溫熱處理下比氮化硅穩定。
[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行的實驗。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）所進行的實驗。圖22至圖27B相對地顯示出在氧化硅與氮化硅層交替的多層堆疊上所進行的實驗。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中的數據顯示熱磷酸對于大型堆疊中的氮化硅的蝕刻的效應。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的氮化硅層的方式被導入堆疊中。在每一堆疊中，多個氮化娃層之一（SiN 1/低氫（BKM)按照基準處理制造。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。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。對于許多應用而言，重要的不僅僅是具有熱穩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)，而其中一層是基準的氮化硅（SiN 1)。三層氮化硅層都是由使用基準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入的硼。一項有趣的觀察結果是，將乙硼烷添加至基準處理增大所得膜相對熱磷酸的蝕刻率，但會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各個濕式蝕刻劑的蝕刻率。
[0148] 用來產生圖25A中所示的堆疊與顯微圖的三種獨特的氮化物層組成物中的每一個由一些處理所制成，在這些處理中硅烷與乙硼烷兩者的流率會相對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。在特定的實施方式中，SiH4與 NH3的流率比范圍約為0. 013或0. 013以下。應了解，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氣體。
[0150] 圖26A顯示在熱磷酸（加熱至158°C )中經過蝕刻的氮化硅/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的弓形偏移。如圖27A所示，產生六個堆疊，其中三者使用基準處理的氮化硅而另外三者使用最佳執行的含硼氮化物。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。所得的堆疊會經受750°C至800°C的退火溫度兩小時。選擇堆疊中的膜層數目（31、61和91)以適應未來器件的持續發展。
[0152] 圖27B中所示的數據顯示，相對于利用基準處理所制成的堆疊（第2行和第3行），具有硼氮化物層（第4行和第5行）的堆疊表現出明顯較小的弓形偏移且面對強烈的熱處理時具有較好的穩定性。硼氮化物在750°C與800°C兩個溫度下都呈現穩定，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，當將退火溫度提升到800°C時，弓形偏移基本上加倍。相比而言，包含硼氮化物的30層堆疊具有遠遠較小的弓形偏移（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果。
[0154] 圖23A至圖27B說明使用者可針對特定的堆疊來選取特定的蝕刻率。對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品。實際上，設計者會指定形成獨立膜層時欲使用的硼、含硅反應物與含氮反應物的不同水平以定制作為堆疊位置的函數的空腔尺寸。不同的空腔能讓設計者在設計半導體產品時有更大的靈活性。
[0155] 圖28顯示可能被用于半導體制造中的魚骨形結構的顯微圖。氮化硅被蝕刻移除，從而形成多個空腔/凹槽。
【權利要求】
1. 一種在等離子體增強化學氣相沉積設備中在襯底上形成氮化硅膜的方法，所述方法包括：使含硅反應物、含氮反應物與含硼反應物流動通過含有所述襯底的所述等離子體增強化學氣相沉積設備，其中執行所述流動步驟以使所述含硅反應物與所述含氮反應物的流率比約為0. 02或0. 02以下；在所述等離子體增強化學氣相沉積設備中產生或維持等離子體；及在所述襯底上沉積所述氮化硅膜。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中所述含硅反應物選自由以下各項組成的組：硅烷、 -娃燒、二娃燒或燒基娃燒。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中所述含氮反應物選自由以下各項組成的組：氨、聯胺或氮。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中所述含硼反應物選自由以下各項組成的組：乙硼烷與硼酸三甲酯。
5. 根據權利要求4所述的方法，其中所述流動步驟通過使乙硼烷以約4sCCm至15sCCm 的流率流動來進行。
6. 根據權利要求4所述的方法，其中所述含硅反應物為硅烷且所述含硼反應物為乙硼烷，且其中執行所述流動步驟使得所述硅烷與所述乙硼烷的流率比約為3比20。
7. 根據權利要求6所述的方法，進一步包括使所述乙硼烷隨著惰性載氣而流至所述設備。
8. 根據權利要求1所述的方法，其中利用添加的流動惰性氣體來進行所述流動步驟。
9. 根據權利要求8所述的方法，其中所述惰性氣體為氮。
10. 根據權利要求1所述的方法，其中所述產生與維持所述等離子體的步驟利用低頻與高頻功率來進行，并且其中所述低頻功率按每個300mm晶片約0至300W的功率來提供。
11. 根據權利要求10所述的方法，其中所述低頻功率按每個300mm晶片約75W或約75W 以下的功率來提供。
12. 根據權利要求10所述的方法，其中所述高頻功率按每個300mm晶片約100W至750W 的功率來提供。
13. 根據權利要求1所述的方法，其中當將所述氮化硅膜沉積在所述襯底上時，將所述設備中的壓強維持在約〇. 5托至8托之間。
14. 根據權利要求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. 根據權利要求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，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單位標準的50%氫氟酸的體積比提供。
16. 根據權利要求1所述的方法，進一步包括：選擇所述氮化硅膜的內應力的量；并且選擇用于沉積具有所述內應力的量的所述氮化硅膜的工藝參數。
17. 根據權利要求1所述的方法，其中在能制造出具有拉內應力的所述氮化硅膜的條件下進行所述沉積步驟。
18. 根據權利要求17所述的方法，其中所述拉內應力在約400MPa與600MPa之間。
19. 根據權利要求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. 根據權利要求1所述的方法，其中所述氮化硅膜具有于所述襯底上測量到的小于約6A的平均粗糙度。
21. 根據權利要求20所述的方法，其中所述氮化硅膜具有于所述襯底上測量到的小于約4.5A的平均粗糙度。
22. 根據權利要求1所述的方法，進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. 根據權利要求1所述的方法，進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. 根據權利要求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. 根據權利要求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. 根據權利要求23所述的方法，進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構。
27. 根據權利要求26所述的方法，進一步包括利用所述魚骨形結構形成垂直存儲器件。
28. 根據權利要求26所述的方法，進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) 在使含硅反應物、含氮反應物與含硼反應物流動通過包括所述襯底的等離子體增強化學氣相沉積設備時，通過等離子體增強化學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) 重復所述步驟（a)與（b)至少兩次以形成所述膜堆疊。
30. 根據權利要求29所述的方法，其中進行所述氮化硅膜沉積步驟使得所述含硅反應物與所述含氮反應物的流率比約為〇. 02或0. 02以下。
31. 根據權利要求29所述的方法，其中所述第二膜為氧化硅膜。
32. 根據權利要求31所述的方法，其中所述氧化硅膜通過熱處理形成。
33. 根據權利要求31所述的方法，其中步驟（c)包括重復步驟（a)與（b)至少10次以形成所述膜堆疊。
34. 根據權利要求33所述的方法，進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構。
35. 根據權利要求34所述的方法，進一步包括利用所述魚骨形結構來形成垂直存儲器件。
36. 根據權利要求34所述的方法，進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. 根據權利要求29所述的方法，進一步包括：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化學氣相沉積設備，所述設備包括：處理站；第一反應物進料裝置，其用于供應含硅反應物到所述處理站；第二反應物進料裝置，用于供應共反應物到所述處理站；等離子體源；以及控制器，其被配置成控制所述設備以維持等離子體與工藝氣體流動條件，所述控制器包括用以進行下列操作的指令： (a) 在使所述含硅反應物、含氮反應物與含硼反應物流動通過包括所述襯底的所述等離子體增強化學氣相沉積設備時，通過等離子體增強化學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. 根據權利要求38所述的設備，其中所述控制器還具有用以進行下列步驟（c)的指令：（c)重復所述步驟（a)與（b)至少2次以形成膜堆疊。
40. 根據權利要求39所述的設備，其中用于所述步驟（c)的所述指令包括用于重復所述步驟（a)與（b)至少10次以形成所述膜堆疊的指令。
41. 根據權利要求38所述的設備，其中所述等離子體源為電容耦合等離子體源。
42. 根據權利要求38所述的設備，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物與所述含氮反應物的流率比約為〇. 02或0. 02以下的指令。
43. 根據權利要求38所述的設備，其中所述第二膜為氧化硅膜。
44. 根據權利要求43所述的設備，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. 根據權利要求38所述的設備，其中所述含硼反應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. 根據權利要求38所述的設備，其中所述含硼反應物為乙硼烷且所述含硅反應物為硅烷，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。
47. 根據權利要求38所述的設備，其中所述控制器進一步包括利用所述等離子體源來產生與維持等離子體的指令。
48. 根據權利要求47所述的設備，其中用于產生并維持等離子體的所述指令包括用于產生低頻和高頻功率的指令，其中所述低頻功率以每個300mm晶片約150W或150W以下的功率來提供。
49. 根據權利要求48所述的設備，其中用于產生低頻與高頻功率的所述指令包括用于產生每個300mm晶片約IOOW至750W的高頻功率的指令。
50. 根據權利要求38所述的設備，其中所述控制器進一步包括用于在將所述氮化硅膜沉積在所述襯底上時將所述處理站中的壓強維持在約0. 5托和8托之間的指令。
51. -種系統，其包括根據權利要求38所述的設備以及步進器工具。
【文檔編號】C23C16/513GK104220637SQ201380015652
【公開日】2014年12月17日申請日期:2013年2月14日優先權日:2012年2月14日
【發明者】基思·福克斯牛冬, 約瑟夫·L·沃馬克, 曼迪亞姆·斯利拉姆, 喬治·安德魯·安東內利, 巴特·J·范施拉芬迪克, 詹妮弗·歐洛克林申請人:諾發系統公司

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