[go: up one dir, main page]

TWI895265B - 形成氮化矽封裝層的方法 - Google Patents

形成氮化矽封裝層的方法

Info

Publication number
TWI895265B
TWI895265B TW109116902A TW109116902A TWI895265B TW I895265 B TWI895265 B TW I895265B TW 109116902 A TW109116902 A TW 109116902A TW 109116902 A TW109116902 A TW 109116902A TW I895265 B TWI895265 B TW I895265B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
precursor
silicon nitride
nitride layer
silicon
Prior art date
Application number
TW109116902A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202113126A (zh
Inventor
寶 齊
亞伯希吉特Ｂ 馬禮克
Original Assignee
美商應用材料股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商應用材料股份有限公司 filed Critical 美商應用材料股份有限公司
Publication of TW202113126A publication Critical patent/TW202113126A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI895265B publication Critical patent/TWI895265B/zh

Links

Classifications

    • H10P14/6336—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/345—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • C23C16/45542—Plasma being used non-continuously during the ALD reactions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • C23C16/463—Cooling of the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • C23C16/5096—Flat-bed apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/515—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using pulsed discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B63/00—Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices
    • H10B63/20—Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices comprising selection components having two electrodes, e.g. diodes
    • H10B63/24—Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices comprising selection components having two electrodes, e.g. diodes of the Ovonic threshold switching type
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/011—Manufacture or treatment of multistable switching devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/882—Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides
    • H10N70/8822—Sulfides, e.g. CuS
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/882—Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides
    • H10N70/8825—Selenides, e.g. GeSe
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/882—Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides
    • H10N70/8828—Tellurides, e.g. GeSbTe
    • H10P14/6339—
    • H10P14/6682—
    • H10P14/69433—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
    • H10N70/231—Multistable switching devices, e.g. memristors based on solid-state phase change, e.g. between amorphous and crystalline phases, Ovshinsky effect
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/821—Device geometry
    • H10N70/826—Device geometry adapted for essentially vertical current flow, e.g. sandwich or pillar type devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/882—Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

本文描述的實施例一般相關於一種處理一基板的方法，包括將基板放置於一處理腔室的一處理容積中。該基板包含具有複數個特徵的一圖案化表面。藉由穿過一多層堆疊形成的一個或更多個開口來界定該複數個特徵的各個特徵，且該多層堆疊包含一含硫屬元素材料。該方法進一步包含流動第一處理氣體的脈衝進入處理容積。此處，第一處理氣體包含矽前驅物及氮前驅物。該方法進一步包含將第一處理氣體的電漿點燃及維持。該方法進一步包含沉積第一氮化矽層至該基板的該圖案化表面上。此外，該方法包含在第一氮化矽層上沉積第二氮化矽層。

Description

形成氮化矽封裝層的方法
本文描述的實施例一般相關於半導體裝置製造領域，且更特定地，相關於用於形成用於相位改變記憶體隨機存取記憶體(PCRAM)裝置的保形氮化矽封裝層的方法。
非揮發性記憶體(NVM)技術在微電子工業中起著根本性的作用。一種這樣的新興NVM技術是相位改變記憶體(PCM)。
典型的PCM裝置包含記憶體單元陣列，其中每個記憶體單元包含記憶體元件和選擇元件，例如雙向閾值開關(OTS)。通常，記憶體元件由硫屬化物合金形成，該硫屬化物合金在非晶態和結晶態之間、或跨完全非晶態和完全結晶態之間的光譜在局部有序的不同可偵測狀態之間電切換。通常，記憶體單元陣列之各個記憶體單元彼此間隔開且藉由設置其間的介電材料在功能上隔離。介電材料防止相鄰設置的記憶體單元之間的單元間干擾，例如串擾(cross-talk)。通常，介電材料包含封裝層，該封裝層用於將設置在各個記憶體單元之間的開口的壁排線。封裝層保護相位改變和OTS材料免受濕氣和氧氣的損害。不幸的是，使用PECVD(電漿增強化學氣相沉積)方法沉積封裝層至PCRAM記憶體單元表面上的常規方法可能無法達到在溝槽底部具有足夠薄膜覆蓋率的下一代PCRAM節點所需的保形性。電漿增強原子層沉積(PEALD)可達到所需的保形性，但由於電漿引起的損壞，會導致硫屬化物材料的不期望的損失。
據此，在本領域中需要改進的在PCM裝置上形成封裝層的方法。
本文描述的實施例一般相關於形成用於相位改變記憶體(PCM)裝置的封裝層的方法。更特定地，本揭示案的實施例相關於在PECVD處理期間藉由發出處理氣體的脈衝來形成保形的氮化矽層的方法。另外，當與常規的電漿增強化學氣相沉積(PECVD)方法比較時，本文的方法在相對較低的溫度和相對較低的RF功率下提供了具有增強的保形性的保形氮化矽層。此外，本文的方法進一步提供了一種多操作處理，包含藉由PECVD處理來沉積第一氮化矽層，例如本文所述。進一步地，藉由PEALD將第二氮化矽層沉積在PECVD膜上以達到期望的保形性和氣密性。在一些範例中，PECVD處理或PEALD處理在低於攝氏280度的基板溫度下發生。
在一個實施例中，一種處理一基板的方法包含以下步驟：將基板放置於一處理腔室的一處理容積中。該基板包含具有複數個特徵的一圖案化表面。藉由穿過一多層堆疊形成的一個或更多個開口來界定該複數個特徵的各個特徵，且該多層堆疊包含一含硫屬元素材料。該方法進一步包含以下步驟：將一矽前驅物(precursor)及一氮前驅物的脈衝流動進入該處理容積。該方法進一步包含以下步驟：將該矽前驅物及該氮前驅物的一電漿點燃。該方法進一步包含以下步驟：沉積一第一氮化矽層至該基板的該圖案化表面上。
在另一實施例中，一種處理一基板的方法包含以下步驟：將基板放置於一處理腔室的一處理容積中。該基板包括具有複數個特徵的一圖案化表面。藉由穿過一多層堆疊形成的一個或更多個開口來界定該複數個特徵的各個特徵，且該多層堆疊包含一含硫屬元素材料。維持該基板於低於攝氏280度的一溫度。該方法進一步包含以下步驟：將一矽前驅物及一氮前驅物的脈衝流動進入該處理容積。該方法進一步包含以下步驟：將該矽前驅物及該氮前驅物的一電漿點燃。該方法進一步包含以下步驟：沉積一第一氮化矽層至該基板的該圖案化表面上，其中該第一氮化矽層具有約80%或更高的一保形性。該方法進一步包含以下步驟：在該第一氮化矽層上沉積一第二氮化矽層，包括以下序列週期：曝露該基板至一第二矽前驅物及曝露該基板至一第二氮前驅物、點燃一電漿、及曝露該基板至該電漿。
在另一實施例中，提供一種電腦可讀取媒體，具有儲存於上的指令以用於在由一處理器執行時實施處理一基板的方法。該方法包含以下步驟：將基板放置於一處理腔室的一處理容積中。該基板包括具有複數個特徵的一圖案化表面。藉由穿過一多層堆疊形成的一個或更多個開口來界定該複數個特徵的各個特徵，且該多層堆疊包含一含硫屬元素材料。維持該基板於低於攝氏280度的一溫度。該方法進一步包含以下步驟：將一矽前驅物及一氮前驅物的脈衝流動進入該處理容積。該方法進一步包含以下步驟：產生該矽前驅物及該氮前驅物的電漿。該方法進一步包含以下步驟：沉積一第一氮化矽層至該基板的該圖案化表面上，其中該第一氮化矽層具有約80%或更高的一保形性。
本文實施例一般相關於形成用於封裝相位改變記憶體(PCM)裝置的記憶體單元的封裝層的方法。更特定地，本揭示案的實施例相關於在PECVD處理期間藉由發出處理氣體的脈衝來形成保形的氮化矽層的方法。此外，當與常規的電漿增強化學氣相沉積(PECVD)方法相較時，本文的方法在低於280℃的溫度及相對低的RF功率下提供了保形的氮化矽層。
圖1是根據一個實施例的用於實現本文闡述的方法的示例性處理腔室的示意性橫截面圖。可使用以實現本文描述的方法的其他示例性沉積腔室包含：Ultima HDP CVD® 系統、或Precision® PECVD系統、或Juniper® PEALD系統等可從Santa Clara的Applied Materials公司獲得的系統以及可從其他製造商獲得的合適沉積腔室。
處理腔室100是經配置以實施PECVD、PEALD及/或ALD的處理腔室。處理腔室100經配置以藉由電容耦合來點燃並維持處理氣體的電漿。處理腔室100包含腔室蓋組件101、一個或更多個側壁102、和腔室基底104。腔室蓋組件101包含腔室蓋106、設置在腔室蓋106中的噴頭107、及設置在腔室蓋106和一個或更多個側壁102之間的電絕緣環108。噴頭107、一個或更多個側壁102、和腔室基底104一起界定了處理容積105。穿過腔室蓋106設置的氣體入口109流體地耦合到氣體源110。可使用噴頭107 (具有穿過噴頭107設置的複數個開口111)以將來自氣體源110的處理氣體均勻地分配進入處理容積105。噴頭107電耦合到第一電源112，例如RF電源，以藉由與其電容耦合來供電以點燃並維持處理氣體的電漿113。此處，RF功率具有從約400 kHz及約40 MHz的頻率，例如約400 kHz或約13.56 MHz。在其他實施例中，處理腔室100包括感應電漿產生器，且藉由將RF功率感應耦合至處理氣體而形成電漿。
處理容積105藉由真空出口114流體耦合至真空源，例如至一個或更多個專用真空泵，以將處理容積105保持在低於大氣壓力的條件下並由此排空處理氣體和其他氣體。設置在處理容積105中的基板支撐件115設置在密封地延伸穿過腔室基底104的可移動支撐軸件116上，例如被在腔室基底104下方的區域中的波紋管(未展示)環繞。此處，處理腔室100經配置以便於基板117藉由一個或更多個側壁102之其中一者中的開口118傳送進出基板支撐件115，可在基板處理期間使用門或閥(未展示)來密封該等側壁。
使用以下一者或兩者來將設置在基板支撐件115上的基板117維持於期望的處理溫度：加熱器(例如電阻加熱元件119)、和設置在基板支撐件115中的一個或更多個冷卻通道120。一個或更多個冷卻通道120流體地耦合至冷卻劑源(未展示)，例如具有相對高的電阻的經修改的水源或製冷劑源。在至少一個實施例中，基板支撐件115或其一個或更多個電極電耦合到第二電源121，例如連續波(CW)RF電源或脈衝RF電源，以向其供應偏壓電壓。在一些實施例中，如圖2A和2B中進一步所圖示，在基板的處理期間，發出處理氣體的流動和RF電源之其中一者或兩者的脈衝。
處理腔室100進一步包含系統控制器122，使用以控制處理腔室100的操作並實行本文所闡述的方法。系統控制器122包含可編程的中央處理單元，此處為中央處理單元(CPU)124，可與記憶體126(例如，非揮發性記憶體)和支援電路128一起操作。支援電路128耦合到CPU 124且包括耦合到處理腔室100的各個部件的快取、時脈電路、輸入/輸出子系統、電源及上述之組合，以便於其控制。CPU 124是任何形式的通用電腦處理器之一者，例如可編程邏輯控制器(PLC)，以用於控制處理腔室100的各種部件和子處理器。耦合到CPU 124的記憶體126是非暫態且通常是一種或更多種易取得的記憶體，例如隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、軟碟驅動、硬碟、或任何其他形式的本端或遠端數位儲存。
通常，記憶體126為含有指令的電腦可讀取儲存媒體的形式(例如，非揮發性記憶體)，在由CPU 124執行時便於處理腔室100的操作。記憶體126中的指令為程式產品的形式，例如實行本揭示案的方法的程式。程式碼可符合多種不同編程語言之任何一者。在一個範例中，本揭示案可被實行為儲存在電腦可讀取儲存媒體上以與電腦系統一起使用的程式產品。程式產品的程式界定了實施例的功能(包含本文所述的方法)。
圖2A至圖2B示意性地圖示了處理氣體的脈衝流動進入處理腔室的處理容積，例如圖1中所述的處理腔室。
在圖2A中，使用連續RF功率202來點燃並維持脈衝處理氣體流動200的電漿。此處，處理氣體流動200的每個脈衝週期具有持續時間T1 ，具有開啟時間(on-time)持續時間ton (開啟控制處理氣體流動進入處理腔室的閥)及關閉時間(off-time)持續時間toff (關閉控制處理氣體的流動的閥)。在一些實施例中，脈衝週期時間T1 具有約20秒或更低的持續時間，例如從約0.001秒至約20秒的範圍中，例如從約0.1秒至約15秒，例如從約0.5秒至約12.5秒，例如從約0.75秒至約10秒。此外，每個開啟週期具有約10秒或更低的開啟時間持續時間ton ，例如約7.5秒或更低，例如約5秒或更低，例如約2.5秒或更低，例如約1秒或更低，或例如約0.5秒或更低。流動脈衝的開啟時間工作週期為脈衝週期時間T1 的從約5%至約95%，例如從約10%至約90%，例如從約15%至約85%，例如從約20%至約80%。在進一步的實施例中，在關閉處理氣體的氣體流動的持續時間toff 為約0.001秒至10秒，例如從約0.05秒至7.5秒，例如從約0.2秒至約5秒，例如從約0.3秒到約2.5秒，例如從約0.4秒到約2秒，例如從約0.5秒到約1秒。處理氣體可為至少兩種氣體的混合物，例如第一氣體(例如，矽前驅物)和第二氣體(例如，氮前驅物)。在一些實施例中，第一氣體和第二氣體同時以脈衝的方式或連續地以相同的開啟時間持續時間ton 、以相同的關閉時間持續時間toff 、及/或以相同的流動脈衝的開啟時間工作週期流動。在另一實施例中，第一氣體在ton 1 時間連續流動，且第二氣體在ton 2 時間以脈衝方式流動，其中ton 2 時間低於ton 1 時間及/或與ton 1 重疊、不重疊、部分重疊。
圖2B圖示了一實施例，其中發出處理氣體流動200和用於點燃和維持處理氣體的電漿的RF功率204兩者的脈衝。當處理氣體以脈衝方式流動時(如上述)，發出用於點燃和維持電漿的RF功率204的脈衝，其中脈衝包含複數個開啟週期和關閉週期。此處，每個開啟週期具有開啟時間持續時間ton ，且每個關閉週期具有關閉時間持續時間toff ，其中每個(ton +toff )等於總持續時間T2 。此處，總持續時間T2 為從約0.001秒至約40秒，例如從約0.1秒至約35秒，例如從約0.5秒至約30秒，例如從約0.75秒至約25秒，例如從約1秒到約20秒。此外，每個開啟週期具有小於約40秒的持續時間ton ，例如約小於約30秒，例如小於約20秒，小於約10秒，小於約5秒，小於約0.05秒。脈衝的開啟時間工作週期為總工作期間時間的從約5%至約95%，例如從約10%至約90%，例如從約15%至約85%，例如從約20%至約80%。在進一步的實施例中，RF功率被關閉的關閉時間持續時間toff 小於約40秒，例如約小於約30秒，例如小於約20秒，小於約10秒，小於約5秒，小於約0.05秒。在一些實施例中，脈衝氣體流動ton 和RF脈衝ton 具有相同的持續時間且同時運行。在其他實施例中，脈衝氣體流動的開啟時間和RF脈衝的開啟時間不同，且在時間上部分重疊或不重疊。
在一些範例中，可藉由使惰性或載體氣體連續流動進入腔室但發出沉積(例如，反應性)前驅物氣體流動的脈衝來建立脈衝處理氣體流動。在該範例中，惰性或載體氣體的連續流動便於處理腔室內電漿的維持，同時沉積前驅物的脈衝達成本文揭露的益處。在可與本文其他範例組合的一個範例中，每個個別的沉積前驅物的ton 和toff 在PECVD處理期間可實質相同且重疊。
圖3是根據一個實施例闡述形成氮化矽層的方法300的流程圖。圖4A至圖4C根據一個實施例圖示了圖3中所闡述的方法300期間的基板。圖4D圖示了在經由PEALD形成第二氮化矽層的方法期間的基板。
在區塊302中，方法300包含將圖案化的基板400A放置在處理腔室的處理容積中，例如圖1中所述的處理腔室100。此處，圖案化的基板400A包含基板414(例如矽晶圓)，具有複數個記憶體單元(例如其上設置的複數個特徵402)。複數個特徵402由多層堆疊形成，其中藉由穿過多層堆疊形成的開口401來界定複數個特徵402之各個特徵。多層堆疊包含第一電極層404、設置在第一電極層404上的第一含硫屬元素層406、設置在第一含硫屬元素層406上的第二電極層408、設置在第二電極層408上的第二含硫屬元素層410、及設置在第二含硫屬元素層410上的第三電極層412。
此處「硫屬化物合金」是包括元素週期表的第16族元素之其中至少一者的任何材料，例如硫、硒、碲或上述之組合，及/或第14族或第15族元素之至少一者，例如元素週期表中的碳(C)、矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、或鉍(Bi)。
穿過多層堆疊形成以界定複數個特徵402的開口401具有約100 nm或更小的寬度W，例如約90 nm或更小，約70 nm或更小，約60 nm或更小，約50 nm或更小，例如約20 nm或更小。在一些實施例中，深寬比(開口401的深度D對開口401的寬度W之比率)在從約4:1至約40：1的範圍中，例如從約5：1至約15：1，從約7：1至約25：1，例如約10：1或更高(舉例而言)。在至少一個實施例中，複數個開口401之其中各個開口具有10：1或更高的深寬比和20nm或更小的寬度W。
在區塊304中，方法300包含使處理氣體的脈衝流動進入處理容積。此處，處理氣體包括矽前驅物和氮前驅物。合適的矽前驅物包含甲矽烷(SiH4)、三甲矽烷基胺(TSA,N(SiH3)3)、新戊矽烷(NPS,(SiH3)4Si)、碘矽烷、溴矽烷、烷基氨基矽烷(例如，SiH(N(CH3)2)3、(SiH2(NHtBu)2)、C9H29N3Si3、C6H17NSi、C9H25N3Si、C8H22N2Si)或上述之組合。合適的氮前驅物包含氮氣(N2)、氨氣(NH3)、肼(N2H4)或上述之組合。處理氣體也可包含載體氣體，例如惰性氣體，例如氬或氦。
合適的碘矽烷為SiI4、Si2I6、SiH2I2、Si3I8、SiH3I及上述之組合。合適的溴矽烷為SiBr4、Si2Br6、SiH2Br2、Si3Br8、SiH3Br及上述之組合。在一些實施例中，矽前驅物實質不含氟或氯原子，以避免曝露於其下而損壞記憶體單元的相位改變或OTS材料。在至少一個實施例中，基於原子計數，實質上不包含氯原子或氟原子的滷化矽前驅物由小於約1%的滷素原子組成，例如小於約0.5%，例如小於約0.1%。
進入處理容積的處理氣體的流率取決於要處理的基板的尺寸及/或腔室結構。例如，對於調整尺寸以處理直徑300mm的基板的腔室而言，在開啟時間持續時間ton期間矽前驅物的流率在從約5sccm至約1,000sccm的範圍中，例如從約10 sccm至約500 sccm，從約25 sccm到約250 sccm，例如約50 sccm(舉例而言)。
氮前驅物(例如，NH3 )的流率為從約5 sccm至約2,500 sccm，例如從約10 sccm至約2,000 sccm，例如從約25 sccm至約1,000 sccm，例如從約50 sccm至約250 sccm，例如舉例而言約100 sccm。在經配置以處理直徑300 mm的基板的腔室中，N2 流率為從約100 sccm至約4,000 sccm，例如從約250 sccm至約3,000 sccm，例如從約500 sccm至約2,500 sccm，例如舉例而言約2,000 sccm。
矽和氮前驅物的組合流率為從約5 sccm至約2,500 sccm，例如從約10 sccm至約2,000 sccm，例如從約25 sccm至約1,000 sccm，例如從約50 sccm至約250 sccm，例如舉例而言約100 sccm。
可選的載體氣體可為惰性氣體，例如氬或氦。在至少一個實施例中，載體氣體流率為從約100 sccm至約5,000 sccm，例如從約250 sccm至約4,500 sccm，例如從約500 sccm至約4,000 sccm。矽前驅物的流率可能慢於氮前驅物(和載體氣體，導致處理氣體具有低濃度的矽前驅物)的流率。
方法300進一步包含在區塊306中藉由向處理腔室的電極(例如噴頭)施加RF功率來點燃處理氣體的電漿。電漿激發處理容積中的處理氣體以從形成處理氣體的反應性較低的前驅物形成反應性物質，例如自由基和離子。此處，所施加的RF功率是連續的或脈衝的。使用本文所述的脈衝氣體流動和脈衝RF功率之其中一者或兩者所形成的電漿增加了電漿中的中性對離子物質的比率。長存的中性物質的增加允許擴散進入奈米尺寸的特徵，避免了電子遮蔽效應，並增加了吸附物質在基底表面上的遷移，從而改善了保形性。例如，在一些實施例中，與使用連續氣體流動和連續RF功率兩者的沉積方法相比，使用上述方法300的矽前驅物的激發物質(例如，TSA)具有較低的黏附係數和較大的表面遷移。有益地，與發出處理氣體的脈衝組合，發出RF功率的脈衝(例如，約250瓦或更低的RF功率)增加了自由基的形成，同時減少了離子的形成。理想的是，自由基在開口中的擴散比離子快，因為自由基的黏附係數低於離子的黏附係數。在一些實施例中，處理容積的壓力小於約15 Torr，例如從約1 mTorr至約15 Torr，以減少氣態分子相互作用或重組。例如，在一些實施例中，將處理容積的壓力維持在從約1 mTorr至約15 Torr，例如從約0.5 Torr至約12 Torr，例如從約1 Torr至約10 Torr，例如從約3 Torr至約8 Torr，例如6 Torr(舉例而言)。
提供給噴頭107的RF功率可取決於基板117和腔室100的尺寸。例如，對於調整尺寸以處理直徑300 mm基板的腔室而言，RF功率為約250瓦或更小，例如約200瓦或更小，例如約150瓦或更小，例如約100瓦或更小，例如約75瓦或更小，例如約50瓦或更小，例如約25瓦或更小。本文提供的RF功率可針對經配置以處理不同尺寸的基板的腔室而按比例縮放。例如，在一些實施例中，(基板處理表面的)RF功率為約0.35 W/cm2 或更小，例如約0.28 W/cm2 或更小，例如約0.21 W/cm2 或更小，例如約0.14 W/cm2 或更小，例如約0.11 W/cm2 或更小，例如約0.07 W/cm2 或更小，例如約0.035 W/cm2 或更小。在進一步的實施例中，RF功率具有從約400 kHz及約40 MHz的頻率，例如約400 kHz或約13.56 MHz。
方法300進一步包含在區塊308中將第一氮化矽層416沉積到基板的圖案化表面上。圖4A至4B展示了基板414的圖案化表面，圖4C展示了根據方法300形成而沉積其上的第一氮化矽層416。圖4D展示了在第一氮化矽的表面上保形地沉積的第二氮化矽層418，其中根據PEALD處理來形成第二氮化矽層418。
在至少一個實施例中，方法300包含在氮化矽層的沉積期間將基板414的溫度維持在約攝氏300度或更低，例如約攝氏200度或更低，約攝氏100度或更低，或例如在從約攝氏50度至約攝氏300度的範圍中，例如從約攝氏75度至約攝氏250度，從約攝氏100度及約攝氏200度，或例如約攝氏80度。圖4C至4D中所展示的第一氮化矽層416是具有約1Å到約500Å的厚度的介電膜，或約100Å或更小，例如約50Å或更小，例如30Å或更小。第一氮化矽層416對基板的下面的圖案化表面保形，此處為基板414的圖案化表面及設置於上的特徵402，以便提供特徵402的均勻封裝，從而形成結構400B(在圖4C中展示)。第一氮化矽層416對下面的表面保形，以便提供PCM裝置和設置於上的任何污染顆粒的均勻封裝。
由膜的保形性(例如，第一氮化矽層的保形性)來界定膜/層的保形本質。術語「保形性」是指在開口401的底部側壁處的氮化矽層的厚度對在開口401的頂部處的氮化矽層的厚度的比率(如圖4C中所述，保形性等於底部厚度「a」除以頂部厚度「b」)。就這一點而言，術語「保形」是指矽膜的厚度跨基板414的圖案化表面是均勻的。術語「實質上保形」是指膜的厚度變化相對於膜的平均厚度不超過約10%，例如約5%，例如約2%，例如約1%，例如約0.5%。在至少一個實施例中，第一氮化矽層416沉積至基板414的圖案化表面上，使得第一氮化矽層416為具有約80%或更高的保形性的保形的氮化矽層，例如約90%至約99.99%的保形性，例如從約92.5%至約97.5%。
在一個範例中，在將基板維持在小於約攝氏280度的溫度的同時發生區塊308。藉由在小於攝氏280度的溫度下形成第一氮化矽層416，同時發出處理氣體的脈衝，與傳統態樣相比，改善了第一氮化矽層416的保形性。此外，也改善了第一氮化矽層416的電流洩漏、蝕刻率和密度。
在一些實施例中，方法300進一步包含使用PEALD處理在第一氮化矽層416上沉積第二氮化矽層418以改善氣密性。通常，與使用PECVD處理形成的氮化矽層相比，使用PEALD處理形成的氮化矽層具有增加的氣密性。不幸的是，PEALD處理可能對硫屬化物材料造成不期望的損害。因此，在一些實施例中，使用第一氮化矽層416以形成保護性阻擋層，以防止對PCM裝置的硫屬化物材料的離子損傷，否則，如果PCM裝置曝露於用於形成第二氮化矽層418的PEALD處理下將發生離子損傷。
為了改善膜品質，可實施電漿處理。在一個範例中，電漿處理便於從沉積膜移除懸空鍵。在一些實施例中，方法300進一步包含在其沉積期間週期性地電漿處理第一氮化矽層416。在該等實施例中，方法300包含約5個週期至約100個週期之間的依序重複以沉積第一氮化矽層416的一部分並曝露電漿處理的沉積部分。例如，在一個實施例中，電漿處理至少部分沉積的第一氮化矽層416包含：流動包括氮N2 和He的處理氣體進入處理容積，使用從約250瓦至約750瓦的RF功率點燃並維持處理氣體的電漿，及使部分沉積的氮化矽層416曝露於電漿處理。在一個實施例中，在每5個脈衝至50個脈衝的處理氣體之後，將基板曝露於電漿處理，直到第一氮化矽層具有約10Å到約70Å的厚度為止。
在電漿處理期間，將處理容積中的壓力維持於從約0.1 Torr至約10 Torr，例如從約1 Torr至約3 Torr；例如，RF功率為從約50瓦至約1,500瓦，例如從約250瓦至約1,000瓦，例如約500瓦；N2 流率為從約50 sccm至約5,000 sccm，例如從約250 sccm至約4,000 sccm，例如從約500 sccm至約2,000 sccm；氣體載體(例如，He)的流率為從約50 sccm至約10,000 sccm，例如從約500 sccm至約8,000 sccm，例如從約1,000 sccm至約6,000 sccm，例如從約2,000 sccm至約4,000 sccm;及/或RF功率為從約50瓦至約1,500瓦，例如從約250瓦至約1,000瓦，例如從約500瓦至約750瓦。
此處，藉由PEALD處理形成第二氮化矽層418包含以下序列週期：在氣相中將基板曝露於氮前驅物之前在氣相中將基板因及第一氮化矽層416曝露於矽前驅物，反之亦然，及將基板曝露於電漿以便於膜生長。通常，在流動矽前驅物之後及在流動氮前驅物進入之後，使用沖洗氣體(例如惰性氣體)來沖洗處理容積105。例如，可將沖洗氣體(例如氬)引導進入處理腔室以沖洗反應區，或以其他方式從反應區移除任何殘留的反應性化合物或反應副產物。替代地，沖洗氣體可在整個沉積處理中連續流動，使得在前驅物的脈衝之間的時間延遲期間僅流動沖洗氣體。可交替地發出前驅物的脈衝，直到在第一氮化矽層416的表面上形成膜厚度。此處，用於形成第二氮化矽層418的矽和氮前驅物選自上方方法300的區塊304中所述的那些，且可與用於形成第一氮化矽層416的前驅物相同或不同。
在一個實施例中，第二氮化矽層418沉積在與第一氮化矽層416相同的腔室中。在另一實施例中，第二氮化矽層418沉積在與第一氮化矽層416不同的腔室中。在一些實施例中，將基板維持在從約攝氏25度至約攝氏300度的溫度，例如從約攝氏100度至約攝氏275度，例如從約攝氏150度至約攝氏250度，或在約攝氏300度或更低，例如約攝氏275度或更低，例如約攝氏250度或更低。在至少一個實施例中，處理容積維持在從約0.1 Torr至約100 Torr的壓力，例如約1 Torr至約50 Torr，例如約2 Torr至約30 Torr。
在至少一個實施例中，使用要求電漿生長的PEALD處理來沉積第二氮化矽層418，且相對於形成第一氮化矽層416來處理氮化矽膜。此處，沉積第一及第二氮化矽層416和418之每一者至約1Å至約100Å的厚度，例如約5Å至約75Å，約10Å至約50Å，例如約15Å至約30Å。此處，第二氮化矽層418具有至少70%或更高的保形性，例如80%或更高，例如90%或更高。
本文描述的方法提供了用於相位改變記憶體(PCM)裝置中的封裝層的沉積。更特定地，與常規的電漿增強化學氣相沉積(PECVD)方法(藉由在PECVD處理期間流動處理氣體的脈衝)相比，本揭示案的實施例提供了在相對低的溫度和相對低的RF功率下形成保形的氮化矽層的方法。有益地，本文的方法提供了氮化矽封裝的保形層沉積到基板的圖案化表面，而對PCM裝置的材料的損害最小。
另外，本文揭露的封裝層在相對低的溫度(例如，小於約攝氏280度)下沉積，但是封裝層即使在較高溫度(例如，高達約攝氏500度)下也是穩定的，從而在熱退火期間不會損壞。而且，所揭露的封裝層解吸最少或不解吸氫、氧或水蒸氣，且表現出高氣密性。此外，本文的方法提供了氮化矽封裝層的保形沉積，而對用於形成記憶體元件和記憶體單元的OTS的硫屬化物合金的損害最小或實質無損害。
儘管前述內容針對本揭示案的實施例，在不脫離本揭示案的基本範圍的情況下，可設計本揭示案的其他和進一步的實施例，且本揭示案的範圍由隨後的請求項來決定。
100:處理腔室 101:腔室蓋組件 102:側壁 104:腔室基底 105:處理容積 106:腔室蓋 107:噴頭 108:電絕緣環 109:氣體入口 110:氣體源 111:開口 112:第一電源 113:電漿 114:真空出口 115:基板支撐件 116:可移動支撐軸件 117:基板 118:開口 119:電阻加熱元件 120:冷卻通道 121:第二電源 122:系統控制器 124:中央處理單元(CPU) 126:記憶體 128:支援電路 200:處理氣體流動 202:連續RF功率 204:RF功率 300:方法 302~308:區塊 400A:圖案化基板 400B:結構 401:開口 402:特徵 404:第一電極層 406:第一含硫屬元素層 408:第二電極層 410:第二含硫屬元素層 412:第三電極層 414:基板 416:第一氮化矽層 418:第二氮化矽層
為了可詳細地理解本揭示案的上述特徵的方式，可藉由參考實施例來對本揭示案進行更詳細的描述(在上文中被簡要總結)，其中一些圖示於附圖中。然而，應注意，附圖僅圖示示例性實施例，因此不應視為限制其範圍，且可允許其他等效實施例。
圖1是根據一個實施例的用於實現本文闡述的方法的示例性處理腔室的示意性橫截面圖。
圖2A至圖2B示意性地圖示了根據本文所述的各個實施例的用於點燃和維持電漿的處理氣體的流動和RF功率。
圖3是根據一個實施例闡述形成氮化矽層的方法的流程圖。
圖4A至圖4C根據一個實施例示意性地圖示了圖3中所闡述的方法期間的基板。
圖4D根據一個實施例示意性地圖示了在經由PEALD形成第二氮化矽層的方法期間的基板。
為了便於理解，儘可能地使用相同的附圖標記來表示圖中共有的相同元件。可預期的是，一個實施例的元件和特徵可有益地併入其他實施例中，而無需進一步敘述。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
200:處理氣體流動
202:連續RF功率
204:RF功率

Claims (18)

  1. 一種處理一基板的方法，包括以下步驟：將基板放置於一處理腔室的一處理容積中，該基板包括具有複數個特徵的一圖案化表面，其中藉由穿過一多層堆疊形成的一個或更多個開口來界定該複數個特徵的各個特徵，其中該多層堆疊的至少一個層包括一含硫屬元素材料；將一處理氣體的脈衝流動進入該處理容積，其中該處理氣體包含一矽前驅物(precursor)及一氮前驅物，其中該處理氣體的脈衝的每一脈衝週期具有10秒或更低的一週期時間；將該矽前驅物及該氮前驅物的一電漿點燃；及沉積一第一氮化矽層至該基板的該圖案化表面上。
  2. 如請求項1所述之方法，其中以相同工作週期(duty cycle)引導該矽前驅物及該氮前驅物至該處理容積。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該矽前驅物及該氮前驅物同時流動。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該矽前驅物及該氮前驅物之其中一者具有較該矽前驅物及該氮前驅物之另一者更大的一工作週期。
  5. 如請求項1所述之方法，其中使用以點燃該矽前驅物及該氮前驅物的該電漿的一RF功率為約基板處理表面的每平方公分0.035瓦(W/cm2)或更低。
  6. 如請求項1所述之方法，進一步包括以下步驟：維持該基板於低於攝氏280度的一溫度。
  7. 如請求項1所述之方法，其中該矽前驅物包括甲矽烷(SiH4)、三甲矽烷基胺、新戊矽烷、鹵化矽烷、烷基氨基矽烷、或上述之組合。
  8. 如請求項1所述之方法，其中該氮前驅物包括氮氣、氨氣、肼、或上述之組合。
  9. 如請求項1所述之方法，其中該第一氮化矽層沉積至約30Å或更低的一厚度，且具有約80%或更高的一保形性。
  10. 如請求項9所述之方法，進一步包括以下步驟：在一電漿增強原子層沉積(PEALD)處理期間在該第一氮化矽層上沉積一第二氮化矽層。
  11. 如請求項10所述之方法，其中該PEALD處理包括以下序列週期：曝露該基板至一矽前驅物、曝露該基板至一氮前驅物、及曝露該基板至一電漿。
  12. 如請求項11所述之方法，其中該第二氮化矽層沉積至約15Å至約30Å的一厚度，且具有大於80%的一保形性百分比。
  13. 一種處理一基板的方法，包括以下步驟：將基板放置於一處理腔室的一處理容積中，該基板包括具有複數個特徵的一圖案化表面，其中藉由穿過一多層堆疊形成的一個或更多個開口來界定該複數個特徵的各個特徵，其中該多層堆疊的至少一個層包括一含硫屬 元素材料，且其中維持該基板於低於攝氏280度的一溫度；將一處理氣體的脈衝流動進入該處理容積，其中該處理氣體包含一矽前驅物(precursor)及一氮前驅物，其中該處理氣體的脈衝的每一脈衝週期具有10秒或更低的一週期時間；將該矽前驅物及該氮前驅物的一電漿點燃；沉積一第一氮化矽層至該基板的該圖案化表面上，其中該第一氮化矽層具有約80%或更高的一保形性；及在該第一氮化矽層上沉積一第二氮化矽層，包括以下序列週期：曝露該基板至一第二矽前驅物及曝露該基板至一第二氮前驅物、點燃一電漿、及曝露該基板至該電漿。
  14. 如請求項13所述之方法，進一步包括以下步驟：在曝露該基板至該矽前驅物之後及在曝露該基板至該氮前驅物之後，使用一沖洗氣體來沖洗該處理容積，其中該沖洗氣體為一惰性氣體。
  15. 一種電腦可讀取媒體，具有儲存於上的指令以用於在由一處理器執行時實施處理一基板的方法，該方法包括以下步驟：將基板放置於一處理腔室的一處理容積中，該基板包括具有複數個特徵的一圖案化表面，其中藉由穿過一多層堆疊形成的一個或更多個開口來界定該複數個特徵的 各個特徵，其中該多層堆疊的至少一個層包括一含硫屬元素材料，且其中維持該基板於低於攝氏280度的一溫度；將一處理氣體的脈衝流動進入該處理容積，其中該處理氣體包含一矽前驅物(precursor)及一氮前驅物，其中該處理氣體的脈衝的每一脈衝週期具有10秒或更低的一週期時間；將該矽前驅物及該氮前驅物的一電漿點燃；及沉積一第一氮化矽層至該基板的該圖案化表面上，其中該第一氮化矽層具有約80%或更高的一保形性。
  16. 如請求項15所述之電腦可讀取媒體，其中該矽前驅物及該氮前驅物具有相同工作週期(duty cycle)。
  17. 如請求項15所述之電腦可讀取媒體，進一步包括指令以用於：使用一電漿增強原子層沉積(PEALD)處理在該第一氮化矽層上沉積一第二氮化矽層。
  18. 如請求項17所述之電腦可讀取媒體，進一步包括指令以用於：在該PEALD處理期間在曝露該基板至由該矽前驅物形成的該電漿及曝露該基板至由該氮前驅物形成的該電漿之間沖洗該處理容積。
TW109116902A 2019-05-31 2020-05-21 形成氮化矽封裝層的方法 TWI895265B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962855597P 2019-05-31 2019-05-31
US62/855,597 2019-05-31
US16/814,765 2020-03-10
US16/814,765 US20200381623A1 (en) 2019-05-31 2020-03-10 Methods of forming silicon nitride encapsulation layers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202113126A TW202113126A (zh) 2021-04-01
TWI895265B true TWI895265B (zh) 2025-09-01

Family

ID=73551595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109116902A TWI895265B (zh) 2019-05-31 2020-05-21 形成氮化矽封裝層的方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20200381623A1 (zh)
JP (1) JP7520892B2 (zh)
KR (1) KR102795137B1 (zh)
CN (1) CN113874982B (zh)
SG (1) SG11202112610WA (zh)
TW (1) TWI895265B (zh)
WO (1) WO2020242592A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11482414B2 (en) * 2019-12-18 2022-10-25 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Ultra-low temperature ALD to form high-quality Si-containing film
US12412742B2 (en) 2020-07-28 2025-09-09 Lam Research Corporation Impurity reduction in silicon-containing films
KR20220081905A (ko) * 2020-12-09 2022-06-16 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 실리콘 질화물 증착용 실리콘 전구체
US12029144B2 (en) * 2021-03-24 2024-07-02 Eugenus, Inc. Encapsulation layer for chalcogenide material
JP2024524553A (ja) 2021-07-09 2024-07-05 ラム リサーチ コーポレーション ケイ素含有膜のプラズマ強化原子層堆積
CN118830053A (zh) * 2022-01-07 2024-10-22 朗姆研究公司 硅氮化物沉积

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200701222A (en) * 2005-06-17 2007-01-01 Macronix Int Co Ltd Thin film fuse phase change ram and manufacturing method
CN1967895A (zh) * 2005-11-16 2007-05-23 旺宏电子股份有限公司 隔离片电极小管脚相变随机存取存储器及其制造方法
TW200812073A (en) * 2006-08-22 2008-03-01 Macronix Int Co Ltd Thin film fuse phase change cell with thermal isolation layer and manufacturing method
US20150287916A1 (en) * 2014-04-03 2015-10-08 Micron Technology, Inc. Semiconductor structures including multi-portion liners and related methods
TW201723216A (zh) * 2015-09-24 2017-07-01 蘭姆研究公司 硫族材料之封裝方法
US20170323785A1 (en) * 2016-05-06 2017-11-09 Lam Research Corporation Method to deposit conformal and low wet etch rate encapsulation layer using pecvd

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7081271B2 (en) * 2001-12-07 2006-07-25 Applied Materials, Inc. Cyclical deposition of refractory metal silicon nitride
US8298628B2 (en) * 2008-06-02 2012-10-30 Air Products And Chemicals, Inc. Low temperature deposition of silicon-containing films
US8563095B2 (en) * 2010-03-15 2013-10-22 Applied Materials, Inc. Silicon nitride passivation layer for covering high aspect ratio features
US9611544B2 (en) * 2010-04-15 2017-04-04 Novellus Systems, Inc. Plasma activated conformal dielectric film deposition
US9257274B2 (en) * 2010-04-15 2016-02-09 Lam Research Corporation Gapfill of variable aspect ratio features with a composite PEALD and PECVD method
US8912353B2 (en) * 2010-06-02 2014-12-16 Air Products And Chemicals, Inc. Organoaminosilane precursors and methods for depositing films comprising same
US8592328B2 (en) 2012-01-20 2013-11-26 Novellus Systems, Inc. Method for depositing a chlorine-free conformal sin film
US9048294B2 (en) * 2012-04-13 2015-06-02 Applied Materials, Inc. Methods for depositing manganese and manganese nitrides
US8716149B2 (en) * 2012-05-29 2014-05-06 GlobalFoundries, Inc. Methods for fabricating integrated circuits having improved spacers
US9824881B2 (en) * 2013-03-14 2017-11-21 Asm Ip Holding B.V. Si precursors for deposition of SiN at low temperatures
TWI701357B (zh) * 2015-03-17 2020-08-11 美商應用材料股份有限公司 用於膜沉積的脈衝化電漿
US9385318B1 (en) * 2015-07-28 2016-07-05 Lam Research Corporation Method to integrate a halide-containing ALD film on sensitive materials
JP2018525841A (ja) * 2015-08-21 2018-09-06 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 高温の熱ａｌｄ及び窒化ケイ素膜
JP6761028B2 (ja) * 2015-09-11 2020-09-23 バーサム マテリアルズ ユーエス，リミティド ライアビリティ カンパニー コンフォーマルな金属又はメタロイド窒化ケイ素膜を堆積するための方法及びその結果として得られる膜
WO2017048596A1 (en) * 2015-09-18 2017-03-23 Applied Materials, Inc. Low temperature conformal deposition of silicon nitride on high aspect ratio structures
US9929006B2 (en) * 2016-07-20 2018-03-27 Micron Technology, Inc. Silicon chalcogenate precursors, methods of forming the silicon chalcogenate precursors, and related methods of forming silicon nitride and semiconductor structures
US9865455B1 (en) 2016-09-07 2018-01-09 Lam Research Corporation Nitride film formed by plasma-enhanced and thermal atomic layer deposition process
KR101967529B1 (ko) * 2017-06-12 2019-04-09 에스케이머티리얼즈 주식회사 실리콘 질화막의 제조 방법
US10958743B2 (en) * 2017-07-31 2021-03-23 Fanplayr Inc. Method and system for segmentation as a service
WO2019060069A1 (en) * 2017-09-21 2019-03-28 Applied Materials, Inc. High aspect ratio deposition
US11239420B2 (en) * 2018-08-24 2022-02-01 Lam Research Corporation Conformal damage-free encapsulation of chalcogenide materials

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200701222A (en) * 2005-06-17 2007-01-01 Macronix Int Co Ltd Thin film fuse phase change ram and manufacturing method
CN1967895A (zh) * 2005-11-16 2007-05-23 旺宏电子股份有限公司 隔离片电极小管脚相变随机存取存储器及其制造方法
TW200812073A (en) * 2006-08-22 2008-03-01 Macronix Int Co Ltd Thin film fuse phase change cell with thermal isolation layer and manufacturing method
US20150287916A1 (en) * 2014-04-03 2015-10-08 Micron Technology, Inc. Semiconductor structures including multi-portion liners and related methods
TW201723216A (zh) * 2015-09-24 2017-07-01 蘭姆研究公司 硫族材料之封裝方法
US20170323785A1 (en) * 2016-05-06 2017-11-09 Lam Research Corporation Method to deposit conformal and low wet etch rate encapsulation layer using pecvd

Also Published As

Publication number Publication date
US20200381623A1 (en) 2020-12-03
CN113874982A (zh) 2021-12-31
JP7520892B2 (ja) 2024-07-23
CN113874982B (zh) 2026-01-16
KR102795137B1 (ko) 2025-04-10
TW202113126A (zh) 2021-04-01
KR20220003638A (ko) 2022-01-10
SG11202112610WA (en) 2021-12-30
JP2022534761A (ja) 2022-08-03
WO2020242592A1 (en) 2020-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI895265B (zh) 形成氮化矽封裝層的方法
KR102757376B1 (ko) Ale (atomic layer etch) 리셋을 사용한 선택적인 증착
US11832533B2 (en) Conformal damage-free encapsulation of chalcogenide materials
TWI821283B (zh) 沉積方法
US11282681B2 (en) Semiconductor manufacturing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
US11800824B2 (en) Low temperature silicon nitride/silicon oxynitride stack film with tunable dielectric constant
WO2020093013A1 (en) Method for generating high quality plasma for enhanced atomic layer deposition
US20230416909A1 (en) Method for formation of conformal ald sio2 films
JP2022544038A (ja) 原子層堆積による多層カプセル化スタック
TWI868212B (zh) 利用介電ａｌｄ膜的無縫間隙填充
US20240297039A1 (en) Silicon precursors for silicon nitride deposition
TWI876055B (zh) 利用電漿脈衝之薄層沉積及非暫態電腦可讀取媒體
US12327763B2 (en) Treatment methods for titanium nitride films
TW202523891A (zh) 多室反應器系統以及沉積氮化矽之方法