冲DC电源。如下文将进一步描述，脉冲DC电源有利地在一组处理条件下在处理腔室12内形成过渡区。另外，脉冲DC电源还对溅出目标12有利，这当在过渡区(下文更详细描述)中操作时可形成介电SiN表面。在替代实施例中，可使用例如RF电源的其它类型的电压源，条件是其经配置以提供过渡区，如下文所述。
[0026]如上文所述，向目标22施加电压可对工作气体内的氩原子进行充电，以产生等离子体34，其将来自目标22的原子向下溅镀到晶片30上。在硅原子从目标22溅出时，所述硅原子可在处理腔室12中与氮气组合以形成氮化硅(“SiN”)，其形成SiN膜晶片30。
[0027]如上文所述，气体源16可经配置以在溅镀期间将氮气引入处理腔室12中以形成SiN膜。然而，作为反应气体引入的氮气可能影响目标22。更具体来说，引入的氮气也将电离，且其将与硅目标22反应。如果与目标22的反应速率足够快，S卩，比目标22的溅出快，那么目标22上将存在氮化物表面的累积。此情形被称为“中毒(poisoned)”模式。在中毒模式下，到晶片30上的沉积显著减少或完全停止。然而如果溅镀是以足够高的速率发生，或如果腔室中没有那么多的氮气，那么氮化物无法在目标22的表面上累积。此情形被称为“金属”或未中毒模式。术语金属模式是从待溅镀的第一材料中的金属的溅镀的延期。由此将了解，本文所描述的金属模式不涉及金属的沉积。
[0028]—种检测中毒模式的技术是监视目标22的阴极电压，因为目标22的阴极电压受形成于目标22上的氮化物影响。更具体来说，将了解，目标22的阴极电压是从电压源14施加的功率除以流经目标22的电流所得商的函数。然而在中毒模式下，处理腔室中氮气的量导致次级电子生成的增加，其增加了目标电流并减小了阴极电压。举例来说，图2是说明根据一个实施例的示范性SiN磁滞曲线42的曲线图40。如图2中所说明，在大约10.4sccm的氮气流量下或在低于大约10.4sccm的氮气流量下，目标22上的阴极电压在380伏与390伏之间相对恒定。在此阴极电压电平下，处理腔室12在金属模式(称为金属区44)下操作。在此金属区44中，目标22未中毒，且硅原子可在处理腔室12内从目标22溅镀。
[0029]如果氮气流量达到某一等级(例如，大约Hsccm)，那么目标22可变为中毒，且处理腔室12将进入中毒区46。在中毒区46中，目标22的阴极电压可充分下降(例如在图2中下降到310伏)，且目标22的硅原子的溅镀可显著减少或停止，因为氮化物累积在目标表面上的速度比其可溅出的速度快。
[0030]然而，如图2还说明，在金属区44与中毒区46之间存在过渡区48。当处理腔室12在过渡区48中时，目标22的阴极电压随氮气的量而相当快速地波动。此外，如下文将进一步描述，当处理腔室12内的压力高于6.5mT (针对一组腔室条件，如上文所述)的阈值时，在过渡区期间溅镀的SiN膜将是张力SiN膜；而金属区或中毒区中的溅镀将产生压缩SiN膜。
[0031]如上文所述，对于多种应用，溅镀张力SiN膜(趋向于使下伏层弯曲成凹入形状的具有正膜应力的SiN膜)是有利的。举例来说，用张力SiN膜构造的负沟道金属氧化物半导体(“NM0S”)栅极结构的性能优于用压缩SiN膜构造的类似结构的性能。然而将了解，这只是溅镀张力SiN膜的优点的一个实例，且由此不希望是排他性的。
[0032]图3是根据一个实施例针对两种示范性处理压力来说明氮气流量与SiN膜应力之间的关系的曲线图50。如表示针对5.3mT腔室应力的SiN膜应力对氮气流量的曲线52所示，SiN膜应力针对从6sccm到21sccm(即，在金属区、过渡区和中毒区中)的氮气流量保持压缩(即，负)。然而，如曲线54所示，当腔室压力处于10.4mT时，当处理腔室12在过渡区中操作时，膜应力变为张力(即，正)。
[0033]图4中进一步说明张力膜应力与处理腔室12的压力之间的这种关系，图4描绘针对处理腔室在过渡区(曲线62)中、中毒区46 (曲线64)中和金属区48 (曲线66)中的操作说明处理腔室压力与SiN膜应力之间关系的曲线图60。如图4所示，只有在过渡区期间SiN膜的膜应力才变为张力(即，正)。此外，如图4所示，同样只有在处理腔室12中的处理压力高于大约6.5mT时才将形成张力SiN膜。
[0034]接下来参看图5，其说明展示用于根据一个实施例溅镀张力SiN膜的示范性技术的流程图，且其一般由参考标号70表示。在一个实施例中，技术70可由图1中所说明的处理腔室组合件10执行。然而在替代实施例中，可使用其它合适的组合件和/或处理装置来执行技术70。
[0035]如图5的框72所指示，技术70可以气体源16将氮气和氩气引入处理腔室12中而开始。如上文所述，以足以将处理腔室12放入过渡区48中的含量引入氮气。举例来说，在一个实施例中，气体源可以8sccm与14sccm之间的流动速率来引入氮气。然而将了解，引入处理腔室12中的氮气的量可视多种腔室和处理条件而定。由此，在替代实施例中，其它的氮气量也可适合于将处理腔室12放入过渡区48中。
[0036]接下来，如框74所指示，将把处理腔室12内的处理压力设定为至少大约6.5mT。在一个实施例中，可调节低温栗20的操作和闸阀18的位置，以将处理腔室12的压力设定为至少6.5mT。最后，如框76所指示，电压源14可向目标22施加电压。如上文所述，在一个实施例中，电压源14可包含经配置以向目标22施加DC电压的时变脉冲DC电源。有利的是，与RF电源不同，脉冲DC电源不需要匹配，且购买和/或操作的费用可能较少。最后，向目标22施加电压将导致形成等离子体34，从而便于将SiN膜溅镀到晶片30上。
[0037]尽管本发明可允许各种修改和替代形式，但已通过图中的实例而展示并已在本文中详细描述了具体的实施例。然而应理解，不希望本发明限于所揭示的特定形式。相反，本发明将涵盖属于所附权利要求书所界定的本发明的精神和范围内的所有修改、等效物和替代方案。
【主权项】
1.一种方法(70)，其包括: (72)将氮气(16)引入处理腔室(12)中，其中所述处理腔室(12)包含:包括硅的目标(22);排列在所述目标(22)周围和/或后方的磁体(24)，所述磁体(24)经配置以捕捉和/或吸持在所述目标(22)前方的电子；排列在所述目标(22)的任一侧的暗空间遮蔽物(26);以及遮蔽物(28)，所述遮蔽物(28)与所述暗空间遮蔽物(26)组合以保护所述处理腔室(12)的内部，以免硅原子从所述目标(22)溅出； (74)将所述处理腔室(12)放入金属区(44)与中毒区(46)之间的过渡区中； (76)向所述目标(22)施加电压(14)以维持所述处理腔室(12)的所述过渡区； 在晶片(30)上溅镀张力氮化硅膜；以及 根据所述电压(14)所施加的功率除以流经所述目标(22)的电流所得的商，监视所述目标(22)的阴极电压，以检测包含在所述目标(22)上的氮化物表面的累积的中毒模式，其中(74)将所述处理腔室(12)放入过渡区中包括将所述处理腔室(12)的压力设定为大于大约6.5mT。2.根据权利要求1所述的方法(70)，其中(72)将所述氮气(16)引入所述处理腔室(12)中包括在8sccm与14sccm之间进行引入。3.根据权利要求1所述的方法(70)，其中(76)向所述目标(22)施加所述电压(14)包括向所述目标(22)施加脉冲DC电压(14) ο4.根据权利要求1所述的方法(70)，其中(76)向所述目标(22)施加所述电压(14)包括向金属板施加所述电压(14)。5.根据权利要求1所述的方法(70)，其包括将工作气体引入所述处理腔室(12)中。6.根据权利要求1所述的方法(70)，其中所述张力氮化硅膜趋向于弯曲成凹入形状。7.一种张力氮化硅膜，其中通过以下过程来形成所述张力氮化硅膜: (72)将氮气(16)引入处理腔室(12)中，其中所述处理腔室(12)包含:包括硅的目标(22);排列在所述目标(22)周围和/或后方的磁体(24)，所述磁体(24)经配置以捕捉和/或吸持在所述目标(22)前方的电子；排列在所述目标(22)的任一侧的暗空间遮蔽物(26);以及遮蔽物(28)，所述遮蔽物(28)与所述暗空间遮蔽物(26)组合以保护所述处理腔室(12)的内部，以免硅原子从所述目标(22)溅出； (74)将所述处理腔室(12)放入金属区(44)与中毒区(46)之间的过渡区中；(76)向所述目标(22)施加电压(14)以维持所述处理腔室(12)的所述过渡区；以及根据所述电压(14)所施加的功率除以流经所述目标(22)的电流所得的商，监视所述目标(22)的阴极电压，以检测包含在所述目标(22)上的氮化物表面的累积的中毒模式，其中(74)将所述处理腔室(12)放入过渡区中包括将所述处理腔室(12)的压力设定为大于大约6.5mT。8.根据权利要求7所述的张力氮化硅膜，其中(72)将所述氮气(16)引入所述处理腔室(12)中包括在8sccm与14sccm之间进行引入。
【专利摘要】提供一种用于溅镀张力氮化硅膜的系统和方法。更具体来说，在一个实施例中，提供一种方法，其包括：将氮气引入处理腔室中，其中所述处理腔室包含包括硅的目标；将所述处理腔室放入金属区与中毒区之间的过渡区中；以及向所述目标施加电压。
【IPC分类】C23C14/06, C23C14/00
【公开号】CN105018880
【申请号】CN201510471979
【发明人】艾伦·麦克蒂尔
【申请人】美光科技公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2007年3月7日
【公告号】CN101395294A, EP1999289A2, US8936702, US20070212893, WO2007103471A2, WO2007103471A3