紫外线辅助的保形膜沉积方法
【专利摘要】本发明描述了用于在衬底上制备氮化硅(SiN)材料膜和其他含硅膜的方法，其他含硅膜包括含碳和/或含氧膜，例如，SiCN(也被称为SiNC)、SiON和SiONC膜。根据各种实施方式，所述方法涉及电磁辐射辅助激活一种或多种反应物。在某些实施方式中，例如，所述方法涉及紫外线(UV)激活气相胺共反应物。所述方法可用于在低于约400℃的温度下沉积含硅膜，包括SiN和SiCN膜。
【专利说明】紫外线辅助的保形膜沉积方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2012年I月26日提交的题为“紫外线辅助的保形膜沉积方法”的美国临时专利申请N0.61/591，230以及于2012年5月15日提交的美国专利申请N0.13/472，282的优先权，这两份申请通过引用的方式并入本申请中。
【技术领域】
[0002]本发明总体上涉及在半导体衬底上形成包含SiN、SiCN和SiC膜的含硅材料。更具体地讲，本发明涉及在半导体衬底上形成含硅膜。
【背景技术】
[0003]氮化硅(SiN)薄膜具有独特的物理、化学和力学性能并且因此具有广泛应用，特别是应用在半导体器件中，例如用于扩散阻挡物、栅极绝缘层、侧壁间隔物、封装层、晶体管中的应变膜等。氮化硅膜的一个问题是用于形成膜的较高温度，例如，在前端制程(FEOL)应用中，通常使用二氯甲硅烷和氨在高于750°C的反应器中通过化学气相沉积(CVD)来沉积氮化硅膜。然而，由于氮化硅膜在后阶段的半导体制造过程中使用，并且由于器件尺寸持续缩小，因此越来越需要在较低的温度，例如，在低于600°C形成氮化硅膜。
【发明内容】
[0004]本发明描述了用于在衬底上制备氮化硅(SiN)材料膜和其他含硅膜的方法，其他含硅膜包括含碳和/或含氧膜，例如，SiCN(也被称为SiNC)、S1N和S1NC膜。根据各种实施方式，所述方法涉及电磁辐射辅助激活一种或多种反应物。在某些实施方式中，例如，所述方法涉及紫外线(UV)激活气相胺共反应物。所述方法可用于在低于约400°C的温度沉积含硅膜，包括SiN和SiCN膜。
[0005]以下参照附图更详细地描述本发明的这些和其他特征和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1和图2示出了沉积过程的示例中阶段的时间进程。
[0007]图3和图4示出了用于制造含硅膜的示例工艺流程。
[0008]图5示出了用于制造SiN膜的示例工艺流程。
[0009]图6至图13示出了 SiN沉积过程的示例中阶段的时间进程。
[0010]图14示出了 CFD处理站的示例。
[0011]图15示出了多站加工工具的示意图的示例。
【具体实施方式】
综述
[0012]本发明涉及特别是在半导体衬底上形成包含SiN、SiCN和SiC膜在内的含硅膜。本文所述的方法包括沉积膜的低温过程。
定义
[0013]本文使用的以下定义应当适用，除非另外指明。
[0014]“含硅反应物”是用于制造SiN、SiCN, SiC或其他含硅材料的反应物(单种反应物或多种反应物的混合物)，其中该反应物包含至少一种硅的化合物。硅的化合物可以是例如硅烷、卤代硅烷或氨基硅烷。硅烷包含氢基和/或碳基团，但是不包含卤素。硅烷的不例是甲硅烷(SiiH4)、乙硅烷(Si2H6)和有机硅烷，例如甲基硅烷、乙基硅烷、异丙基硅烷，叔丁基硅烷、二甲基硅烷、二乙基硅烷、二 _叔-丁基硅烷、稀丙基硅烷、仲丁基硅烷、叔己基硅烷、异戍硅烷、叔丁基二硅烷、二 _叔丁基乙硅烷等。卤代硅烷包含至少'代基，并且可以包含或不包含氢和/或碳基团。卤代硅烷的示例是碘硅烷、溴硅烷、氯硅烷和氟硅烷。尽管卤素硅烷，特别是氟硅烷，可以形成能够蚀刻硅材料的反应性卤化物，但是在本文描述的某些实施方式中，当等离子体被激励时，不存在含硅反应物。具体的氯硅烷是四氯硅烷(SiCl4),三氯硅烷(HSiCl3), 二氯硅烷(H2SiCl2),单氯硅烷(ClSiH3),氯烯丙基硅烷，三甲基氯硅烷，二氯甲基硅烷，氯二甲基硅烷，氯乙基硅烷，叔丁基氯硅烷，二 -叔丁基氯硅烷，氯异丙基硅烷，氯-仲-丁基硅烷，叔-丁基二甲基氯硅烷，叔己基二甲基氯硅烷等。氨基硅烷包含至少一个键合在硅原子上的氮原子，但是还可以包含氢、氧、卤素和碳。氨基硅烷的示例是单、双、三和四氨基硅烷(分别为H3Si (NH2)4、H2Si(NH2)2, HSi (NH2)3和Si(NH2)4),以及经取代的单、双、三和四氨基硅烷，例如，叔丁基氨基硅烷，甲基氨基硅烷，叔丁基硅烷胺，二(叔丁基氨基)硅烷(SiH2 (NHC (CH3)3)2 (BTBAS)，甲硅烷基氨基甲酸叔丁酯，SiH(CH3)-(N(CH3)2)2, SiHCl-(N(CH3)2)2, (Si (CH3)2NH)3 等。氨基硅烷的进一步示例是三甲硅烷基胺(N(SiH3))。
[0015]“含氮反应物”包含至少一个氮，例如，氨，肼，胺类(含碳的胺类)，如甲胺、二甲胺、乙胺、异丙胺、叔丁胺、二 -叔-丁基胺、环丙胺、仲丁胺、环丁基胺、异戊胺、2-甲基丁-2-胺、三甲胺、二异丙基胺、二乙基异丙胺、二-叔丁基肼、以及例如苯胺、吡啶和苄胺等含芳胺。胺可以是伯、仲、叔或季胺(例如，四烷基铵化合物)。含氮反应物可以包含除氮之外的杂原子，例如，羟胺，叔丁氧羰胺和N-叔丁基羟胺是含氮反应物。
[0016]“等离子体”指的是在反应室中被点燃的或者远程的且引入反应室中的等离子体。等离子体可以包含本文所述的反应物，并且可以包含其他介质，例如，载气或例如氢气等反应物质。当等离子体被激励时，反应室中可以存在反应物和其他介质，或者远程等离子体可以流入存在反应物的室中，并且/或者可以远程点燃反应物和/或载气形成等离子体并且引入反应室中。“等离子体”的意思是包括已知在技术上可行的任何等离子体，包括电感耦合等离子体和微波表面波等离子体。本领域普通技术人员应当理解技术会进步，并且因此可以预期发达的等离子体生成技术在本发明的范围内。
[0017]“可热去除的基团”指的是在约200°C至约550°C间分解成挥发性成分的含氮反应物和含硅反应物中的任一种或两者的一部分。本文所述是非限制性示例，例如，在此温度范围内经过消去反应的仲和叔碳基团。本领域普通技术人员应当理解其他基团按照其他机理所述发生热分解，例如，叔丁氧羰基(t-BOC或“B0C”)基团通过两次消去机制发生热分解，其中基团的叔丁部分形成异丁烯，而且分解形成二氧化碳。因此，可热去除的基团不限于特定机制或多个机制的组合。只要基团在特定温度范围内分解，产生至少一种挥发性成分，那么它就足以成为一种可热去除的基团。例如，在一组给定条件下，叔丁乙胺会经过热分解，在乙基保留的同时叔丁基形成异丁烯，并且因此异丁烯和乙胺是热分解的产物。本领域普通技术人员应当理解成分的挥发性部分取决于产生该成分的反应条件。例如，异丁烯在加热和低压条件下可以是挥发性的并且可以从反应室去除，因为异丁烯与吸附的反应物不发生反应，而例如氨(尽管一般是挥发性化合物)与吸附在衬底表面上的含硅反应物发生反应。
方法
[0018]本文描述了 SiN膜和包含SiCN和SiC膜在内的其他含硅介电膜的制备方法。在特定实施方案中，含硅膜是使用紫外线激活的保形膜沉积(CFD)制备的。可以沉积Si3N4膜以及包含氧和/或碳的含硅膜在内的其他SiN膜。尽管实施方式包括CFD，但是本文所述的方法不限于CFD。其他合适的方法包括ALD、PEALD, CVD、PECVD和等离子体增强的循环化学气相沉积(PECCVD)。于2011年4月11日提交的序列号为13/084，399的美国专利申请中描述了使用CFD形成膜的方法，该专利申请为了所有目的通过引用的方式并入本申请中。作为背景，提供了 CFD的简短描述。
[0019]半导体器件的制造通常涉及在集成制造工艺中在非平坦的衬底上沉积一个或多个薄膜。在集成工艺的一些方面，沉积共形的膜可能是有用的。例如，氮化硅膜可以沉积在增高的栅极堆叠层(elevated gate stack)的顶部作为间隔层以保护轻掺杂的源极和漏极区域免受随后的离子注入工艺的损坏。
[0020]在间隔层沉积工艺中，化学气相沉积(CVD)工艺可用于在非平坦的衬底上形成氮化硅膜，然后对其进行各向异性蚀刻以形成间隔结构。然而，随着栅极堆叠层之间的距离减小，CVD气相反应的物质运输限制可能会导致“面包块”(“bread-loafing”)沉积效应。这些效应通常导致在栅极堆叠层的顶面出现较厚的沉积物并且在栅极堆叠层的底部角落出现较薄的沉积物。此外，由于一些管芯(die)可以有不同器件密度的区域，因此在整个晶片表面的物质运输效应可能会导致在管芯内和晶片内的膜厚度的变化。这些厚度的变化可能导致在一些区域的过蚀刻和在其他区域的蚀刻不足。这会降低器件的性能和/或管芯产量。
[0021]解决这些问题的一些方法包括原子层沉积(ALD)。相比于使用热激活气相反应以沉积膜的CVD工艺，ALD工艺使用表面介导沉积反应以逐层沉积膜。在一个示例的ALD工艺中，包括多个表面活性位点的衬底表面被暴露于气相分布的第一反应物(A)。反应物A的一些分子可以在衬底表面顶部形成凝聚相，其包括反应物A的化学吸附类物和物理吸附分子。然后将反应器抽空，以除去气相和物理吸附的反应物A，以便只有化学吸附类物留下。然后引入第二膜反应物B到反应器中，使得一些反应物B的分子吸附到衬底表面。提供于衬底的热能激活反应物A和反应物B的吸附分子之间的表面反应，形成膜层。最后，将该反应器抽空，以去除反应副产物和未反应的反应物A和反应物B，结束ALD循环。可以包括其他ALD循环以增加膜的厚度。等离子体或者其他能量工具可以结合加热使用或者作为替代物使用以加热衬底，从而驱动反应物A和B之间的反应。
[0022]在一个示例中，根据投配步骤反应物的暴露时间和反应物的粘着系数，每个ALD循环可以沉积厚度在0.5和3埃之间的膜层。因此，当沉积超过几纳米厚的膜时，ALD工艺可能是耗时的。此外，一些反应物可以具有长的暴露时间，以沉积保形膜，从而也可以减少晶片吞吐的时间。
[0023]保形膜也可以沉积在平坦的衬底上。例如，可以由包含交替类型膜的平坦堆叠层形成光刻图案化应用中的抗反射层。这样的抗反射层厚度可介于约100至1000埃之间，使得ALD工艺的吸引力不及CVD工艺。然而，相比于许多CVD工艺可能提供的晶片内厚度变化的容差，这样的抗反射层还可以具有晶片内厚度变化的较小的容差。例如，600埃厚的抗反射层可以有小于3埃的厚度范围的容差。
[0024]本文所述的各种实施方式包括CFD以沉积SiN、SiCN, SiC、S1、S1N和S1CN膜和其他含娃膜。一般来讲，CFD并不依赖于在反应以形成含娃膜之前完全清扫一种或多种反应物。例如，当等离子体(或其他激活能量)被激励时，可以存在一种或多种处于气相的反应物。因此，在示例的CFD工艺中可以缩短或消除在ALD过程中描述的一个或多个工艺步骤。另外，在一些实施方式中，等离子体激活沉积反应会导致比热激活反应低的沉积温度，从而有可能减小集成工艺的热预算。
[0025]图1示出了当开启能量源时各种工艺参数(例如,惰性气体流量、反应物A、反应物B)在CFD工艺100的示例性阶段的时间进程。在图1中，示出了两个沉积循环IlOA和IlOB0本领域普通技术人员应当理解在CFD工艺中可以包括任意合适数量的沉积循环以沉积期望的膜厚度。示例的CFD工艺参数包括，但不限于，惰性气体和反应物的流率、等离子体功率和频率、紫外线光波长、周期和强度、衬底温度和处理站压强。
[0026]CFD “循环”的概念与本文的多种实施方式的论述有关。一般来讲，一个循环是进行一次表面沉积反应所需的最小的一组操作。一个循环的结果是在衬底表面上产生至少部分膜层。通常，CFD循环将仅包括那些输送并吸附每种反应物到衬底表面，然后与这些被吸附的反应物发生反应以形成部分膜层所需的步骤。循环可以包括某些辅助步骤，例如，清扫反应物或副产物之一，并且/或者处理沉积的部分膜。一般来讲，循环只包含独特操作序列的一个实例。作为示例，循环可以包括以下操作:(i)输送/吸附反应物A;(ii)输送/吸附反应物B从反应室中清扫出反应物B ;以及(iv)应用激活以驱动反应物A和B的表面反应，从而在表面上形成部分膜层。
[0027]参见图1，在过程100的所有阶段期间，惰性气体流动。在反应物A暴露阶段120A，反应物A以受控的流率供应到处理站以布满衬底的暴露表面。反应物A可以是任何合适的沉积反应物，例如，含氮反应物。在图1所示的实施方式中，在整个沉积循环IlOA和IlOB中，反应物A连续流动。不同于通常的ALD工艺(其中膜前体(反应物)的暴露被分开以防止气相反应)，一些CFD工艺的实施方式中，反应物A和B能以气相混合。在ALD工艺中，反应物A首先被导通，然后稳定，并暴露于衬底，然后关闭，并最终从反应器中移除，相较于ALD工艺，连续地给处理站供给反应物A可减少或消除反应物A的流率导通和稳定时间。虽然在图1所示的实施方式描述了反应物A暴露阶段120A具有恒定的流率，但可以理解的是，在本发明公开的范围内可以使用任何合适流量的反应物A，包括可变的流量。在一些实施方式中，反应物A暴露阶段120A可具有超过反应物A布满衬底表面的时间的持续时间。例如，图1所示的实施方式包括在反应物A暴露阶段120A中的反应物A布满后暴露时间130。可选地，反应物A暴露阶段120A可以包括受控制的惰性气体流率。惰性气体的示例包括，但不限于，氮气、氩气和氦气。可以提供惰性气体，以协助处理站的压强和/或温度控制、液态反应物的蒸发、更快速地传送反应物和/或作为清扫气体用于从处理站和/或处理站管道除去工艺气体。
[0028]在图1所示实施方式的反应物B暴露阶段140A，反应物B以受控的流率供给到处理站，以布满暴露的衬底表面。在此示例中，反应物B可以是例如含硅反应物。尽管图1所示实施方式描述了具有恒定流率的反应物B暴露阶段140A，但应理解的是，在本发明公开的范围内，可以使用任何合适流量的反应物B,包括可变流量的反应物B。此外,应理解的是，反应物B暴露阶段140A可具有任何合适的持续时间。在一些实施方式中，反应物B暴露阶段140A的持续时间可以超过反应物B的衬底表面布满时间。例如，图1所示实施方式描述了包括在反应物B暴露阶段140A中的反应物B布满后的暴露时间150。
[0029]在一些实施方式中，表面吸附的B物质可以在衬底表面上以不连续的岛状物存在，这使得难以实现表面布满反应物B。各种表面条件可能会推迟反应物B在衬底表面上的成核和布满。例如，反应物A和/或B吸附时释放的配位体可能阻止一些表面活性点，防止反应物B的进一步吸附。因此，在一些实施方式中，在反应物B暴露阶段140A期间，通过调制流量和/或离散施加脉冲方式把反应物B供入处理站，可以提供反应物B的连续吸附层(adlayers)。相较于恒定流率的情况，这可在保护反应物B的同时，提供额外的时间用于表面吸附过程和去吸附过程。额外地或可替代地，在一些实施方式中，在反应物B连续暴露之间，可以包括一个或更多清扫阶段。
[0030]在激活之前，在一些实施方式中，可以在清扫阶段160A从处理站除去气相反应物B。清扫处理站可避免气相反应,在这样的气相反应中，反应物B是容易受到等离子体激活的影响或者会形成不希望有的物质。此外，清扫处理站可以去除吸附在表面的配体，否则的话，这些配体会留下来并污染膜。清扫气体的示例可以包括，但不限于，氩气、氦气和氮气。在图1所示示例中，清扫阶段160A的清扫气体由连续的惰性气体流供给。在一些实施方式中，清扫阶段160A可包括用于抽空处理站的一个或多个抽空亚阶段。替代地，可以理解的是，在一些实施方式中，也可以省略清扫阶段160A。
[0031]清扫阶段160A可具有任何合适的持续时间。在一些实施方式中，增大一种或多种清扫气体的流率可以减少清扫阶段160A的持续时间。例如，可根据各种反应物的热力学特性和/或处理站的几何特征和/或处理站管道的几何特征调整清扫气体的流率，从而调整清扫阶段160A的持续时间。在一个非限制性的示例中，可以通过调整清扫气体流率优化清扫阶段的持续时间。这可减少沉积循环的时间，从而可提高衬底的吞吐率。
[0032]在图1所示的实施方式的激活阶段180A，提供等离子体能量以激活表面吸附的反应物A和B之间的表面反应。例如，等离子体可直接或间接激活反应物A的气相分子，以形成反应物A的自由基。然后，这些自由基可以与表面吸附的反应物B相互作用，导致形成膜的表面反应。又如，紫外线(UV)辐射可以直接或间接地激活反应物A的气相分子以形成反应物A的自由基，然后这些自由基可以与表面吸附的反应物B相互作用。
[0033]根据各种实施方式，激活阶段180A可以包括直接(原位)等离子体、远程等离子体、紫外线辐射暴露、可见光辐射暴露和微波辐射暴露中的一种或多种。激活阶段180A在沉积循环IlOA结束，在图1的实施方式中，接着是沉积循环110B，从反应物A暴露阶段120B开始，然后是B暴露阶段140B、清扫阶段160B和等离子体激活阶段180B。
[0034]在一些实施方式中，在激活阶段180A中形成的等离子体可直接在衬底表面上形成。这可以提供更大的等离子体密度以及提高在反应物A和B之间的表面反应速率。例如，用于CFD工艺的等离子体可通过用两个电容耦合板把射频(RF)场施加到低压气体生成。可以使用任何合适的气体以形成等离子体。在此示例中，可以与反应物A和含氮反应物一起使用例如氩气或氦气之类的惰性气体以形成等离子体。由RF场在板之间导致的气体的电离点燃等离子体，在等离子体放电区产生自由电子。这些电子被RF场加速，并可与气相反应物分子相碰撞。这些电子与反应物分子的碰撞可形成参与沉积处理的自由基种类物。应理解的是，可以通过任何合适的电极耦合RF场。电极的非限制性示例包括工艺气体分布喷头和衬底支撑基座。应理解的是，除了 RF场电容耦合至气体的方法之外，还可以用其他一个或多个合适的方法形成用于CFD工艺的等离子体。
[0035]在一些实施方式中，可以在远程等离子体源中形成激活阶段180A中形成的等离子体。在一些实施方式中，来自远程等离子体的激活物质可以进入容纳衬底的室中并且与反应物发生反应。在一些实施方式中，这些激活物质包括离子、电子、自由基和高能分子。在一些实施方式中，进入室中的激活物质由于在进入室之前重组所以包括基本上不含离子和/或电子的自由基。在一些实施方式中可以使用离子过滤器。可以供应到提供激活物质的远程等离子体源中的气体的不例包括IS气、氦气、氨气、氢气和氧气。
[0036]在一些实施方式中，激活阶段180A可以涉及暴露于紫外线光源的辐射。可以使用包括宽带和窄带紫外线光源的任何合适的紫外线光源。例如，通过暴露于紫外线辐射可以形成参与沉积过程的自由基物质。在一些实施方式中，紫外线光源可以发射被选定用于激发一种或多种反应物或者激活反应的一种或多种波长的光。在一些实施方式中，当反应物在反应室中时会进行紫外线暴露。例如，在室内或外可以安装紫外线光源。紫外线辐射可以穿过窗口到达反应物。在一些其他的实施方式中，可以在反应物进入室之前进行紫外线暴露。例如，反应物可以在进入室内之前暴露于紫外线辐射，导致自由基和/或其他激活物质进入室内。在这些实施方式中，激活阶段180A可以与反应物暴露阶段并行或重叠。以下进一步描述了这些过程的示例。
[0037]在一些实施方式中，激活阶段180A可以涉及暴露于可见光光源的辐射。例如，可以形成参与沉积过程的自由基物质。在一些实施方式中，可见光光源可以发射被选定用于激发一种或多种反应物或者激活反应的一种或多种波长的光。在一些实施方式中，当反应物在反应室中时会进行可见光暴露。例如，在室内或外可以安装光源。可见光可以穿过窗口到达反应物。在一些其他的实施方式中，可以在反应物进入室之前暴露于激发反应物的可见光。例如，反应物可以在进入室内之前暴露于可见光辐射，导致自由基和/或其他激活物质进入室内。在这些实施方式中，激活阶段180A可以与反应物暴露阶段并行或重叠。以下进一步描述了这些过程的示例。
[0038]在一些实施方式中，激活阶段180A可以涉及暴露于微波辐射。例如，可以形成参与沉积过程的自由基物质。在一些实施方式中，微波源可以发射被选定用于激发一种或多种反应物或者激活反应的一种或多种频率的光。在一些实施方式中，当反应物在反应室中时会进行微波暴露。例如，在室内或外可以安装微波源。微波辐射可以穿过窗口到达反应物。在一些其他的实施方式中，可以在反应物进入室之前发生暴露于激发反应物的微波。例如，反应物可以在进入室内之前暴露于可见微波辐射，导致自由基和/或其他激活物质进入室内。在这些实施方式中，激活阶段180A可以与反应物暴露阶段并行或重叠。以下进一步描述了这些过程的示例。
[0039]在一些实施方式中，激活阶段180A可以涉及上述激活模式中的一种或多种。激活阶段180A可具有任何合适的持续时间。在一些实施方式中，激活阶段180A可具有一定的持续时间，该持续时间超过活化的自由基与所有暴露的衬底表面以及被吸附物进行相互作用以在衬底表面的最上面形成连续膜所需的时间。例如，在图1所示的实施方式包括在激活阶段180A中的等离子体布满后暴露时间190。
[0040]在一些实施方式中，延长激活能量暴露时间和/或提供多个暴露阶段，可提供整个沉积膜和/或表面附近部分沉积膜的反应后处理。在一个实施方式中，降低表面污染可制备用于吸附反应物A的表面。例如，由含硅反应物和含氮反应物的反应形成的氮化硅膜，可以具有能抵制吸附后续反应物的表面。用等离子体或其他激活能量处理氮化硅表面，可以产生有利于后续吸附和反应的氢键。除等离子体处理之外，这些处理包括电磁辐射处理、热处理(例如，退火或高温脉冲)等。这些处理中的任何处理可以单独进行或者结合包括等离子体处理在内的另外的处理进行。在特定实施方式中，该处理涉及使膜暴露于紫外线辐射。如下所述，在特定实施方式中，该方法涉及在膜原位(即，在形成膜期间)或者在沉积膜之后应用紫外线辐射。这种处理用于减少或消除缺陷结构并且提供改善的电气性能。[0041 ] 在某些特定实施方式中，紫外线处理可以与等离子体处理耦合。可以同时或顺序进行这两种操作。在选择顺序进行时，可以首先进行任一种操作。在选择同时进行时，可以从分开的源(例如，等离子体的射频功率源和用于紫外线的灯)或者从例如产生紫外线辐射作为副产物的氦气等离子体之类的单个的源提供两种处理。
[0042]在一些实施方式中，可以通过改变等离子体的参数或其他激活能量的参数调整膜的属性，例如膜应力、介电常数、折光率、蚀刻速率。
[0043]尽管本文中讨论的许多示例包括两种反应物(A和B)，但是应当理解在本发明的范围内可以实施任意合适数量的反应物。在一些实施方式中，可以使用用于给表面反应提供等离子体能量的单种反应物和惰性气体。可替代地，一些实施方式可以使用多种反应物来沉积膜。例如，在一些实施方式中，通过含娃反应物与一种或多种含氮反应物，或者一种或多种含硅反应物与单种含氮反应物，或者多于一种的含硅反应物和多于一种的含氮反应物发生反应可以形成氮化硅膜。
[0044]图2示出了当开启能量源时各种工艺参数(例如,惰性气体流量、反应物A、反应物B)在过程200阶段的时间进程的另一个示例。在图2中，示出了两个沉积循环210A和210B。本领域普通技术人员应当理解在过程中可以包括任意合适数量的沉积循环以沉积期望的膜厚度。示例的工艺参数包括，但不限于，惰性气体和反应物的流率、等离子体功率和频率、紫外线辐射波长、周期和强度、衬底温度和处理站压强。
[0045]参见图2，惰性气体在过程200的所有阶段期间流动，尽管在其他实施方式中惰性气体可以不流动。在反应物A暴露阶段220A，反应物A以受控的流率供应到处理站，以布满衬底的暴露表面。反应物A可以是任何合适的沉积反应物，例如，含硅反应物。尽管图2所示的实施方式示出了反应物A暴露阶段220A具有恒定的流率，但是应当理解在本发明的范围内可以采用反应物A的任何合适的流量,包括可变流量。在一些实施方式中，反应物A暴露阶段220A可以具有超过反应物A的衬底表面布满时间的持续时间。例如，图2的实施方式包括在反应物A暴露阶段220A中的反应物A的布满后暴露时间230。任选地，反应物A暴露阶段220A可以包括受控流率的惰性气体。示例的惰性气体包括，但不限于，氮气、氩气和氦气。可以提供惰性气体以帮助控制处理站的压强和/或温度、液体反应物的蒸发，更快速地输送反应物并且/或者作为从处理站和/或处理站管件去除工艺气体的清扫气体。
[0046]在一些实施方式中，在B暴露阶段240A之前，在清扫阶段260A中可以从处理站去除气相反应物A。清扫处理站可以清扫未吸附在衬底表面上的任何反应物A。示例的清扫气体可以包括，但不限于，氮气、氩气和氦气。在图2所示的实施方式中，由连续的惰性气体流供应清扫阶段260A的清扫气体。在一些其他的实施方式中，可以仅在清扫阶段供应清扫气体。在一些实施方式中，清扫阶段260A可以包括用于抽空处理站的一个或多个抽空子阶段。可替代地，应当理解，在一些实施方式中可以省略清扫阶段260A。
[0047]在图2所示实施方式的反应物B暴露阶段240A，反应物B以受控的流率供应到处理站，以布满暴露的衬底表面。在此实例中，反应物B例如可以是含氮反应物。尽管图2所示的实施方式示出了反应物B暴露阶段240A具有恒定的流率，但是应当理解在本发明的范围内可以采用反应物的任何合适的流量，包括可变流量。另外，应当理解，反应物B暴露阶段240A可以具有任何合适的持续时间。在一些实施方式中，反应物B暴露阶段240A可以具有超过反应物B的衬底表面布满时间的持续时间。例如，图2所示的实施方式示出了反应物B暴露阶段240A中包括的反应物B布满后暴露时间250。
[0048]在图2所示实施方式的激活阶段280A，提供能量以激活表面吸收的反应物A和反应物B之间的表面反应。例如，等离子体可以直接或间接激活反应物B的气相分子以形成反应物B的自由基。然后这些自由基可以与表面吸收的反应物A相互作用，从而引起形成膜的表面反应。又如，紫外线(UV)辐射可以直接或间接地激活反应物B的气相分子以形成反应物B的自由基，然后这些自由基可以与表面吸附的反应物B相互作用。尽管在图2中示出B暴露阶段240A在激活阶段280A之前结束，但是在一些实施方式中，这两个阶段可以重叠。根据各种实施方式，激活阶段280A可以包括如上所述的直接(原位)等离子体、远程等离子体、紫外线辐射暴露、可见光辐射暴露和微波辐射暴露中的一种或多种。
[0049]激活阶段280A可以具有任何合适的持续时间。在一些实施方式中，激活阶段280A的持续时间可以超过激活的自由基与所有暴露的衬底表面和吸附物相互作用从而在衬底表面上形成连续膜的时间。例如，图2所示的实施方式包括在激活阶段280A中的布满后暴露时间290。
[0050]图2示出了在激活280A之后执行的清扫阶段270A。在一些实施方式中，在清扫阶段260A中可以从处理站去除气相反应物B。清扫处理站可以清扫任何气相反应物B以及不希望有的副产物和/或污染物。示例的清扫气体可以包括，但不限于，氮气、氩气和氦气。在图2所示的实施方式中，由连续的惰性气体流供应清扫阶段270A的清扫气体，但可以以其他方式供应。清扫阶段270A可以包括用于抽空处理站的一个或多个抽空子阶段。可替代地，应当理解，在一些实施方式中可以省略清扫阶段270A。清扫阶段270A在沉积循环210A结束，在图2的实施方式中，接着是沉积循环210B，从反应物A暴露阶段220B开始，然后是清扫阶段260B、B暴露阶段240B、等离子体激活阶段280B和清扫阶段270B。
[0051]图3示出了工艺流程300，概括了方法的实施方式的多个方面。将衬底提供到反应室，参见305。可以进行任选的热浸泡以加热衬底到所需温度，参见310。在一个实施方式中，通过使用本文所述的任意方法，将衬底加热到50°C至约550°C之间，或者更具体地加热到约300°C至约450°C之间，例如，约350°C或400°C。然后将一种或多种含硅前体输送到反应室，参见315。在一些实施方式中,操作415除输送含娃反应物之外还可以包括输送共反应物，例如，氧化剂(例如，用于沉积二氧化硅或氧氮化硅)和/或含氮前体(例如，用于沉积氮化硅或氧氮化硅)。一种或多种含硅前体可以吸附(例如，化学吸附或物理吸附)在衬底表面上。然后可以进行任选的清扫操作，从而在衬底表面上留下吸附的材料，参见320。可以使用紫外线能量激活表面附着的分子，参见325。根据各种实施方式，紫外线能量可以与一种或多种表面附着的含娃反应物和表面附着的共反应物相互作用。在一些实施方式中，可以选择紫外线波长或紫外线波长范围以便与反应物上的一种或多种配体相互作用。由于紫外线辐射，激活了形成所需的含硅膜(例如，SiN、SiC、S12, SiCN、S1N或S1NC)的反应。例如，含碳的娃前体和含氮的共反应物可以用于形成SiCN。含氧和含碳的娃前体和含氮的共反应物可以用于形成S1NC。在一些实施方式中，共反应物可以是用于沉积S1的氧化剂。例如，含氧和含碳的硅前体和氧化剂可以用于形成二氧化硅。参见330，过程300然后可以继续任选的清扫，从而在衬底上只留下成层的SiN、S12, SiCN、S1N、S1NC或其他的膜。可以重复操作315至330以形成所需厚度的膜。
[0052]在某些实施方式中，在操作325中，除紫外线能量之外或者代替紫外线能量，还可以使用另一种能源。例如，操作325中的紫外线辐射可以结合等离子体来使用。在一些实施方式中，可以使用微波和/或可见光来代替紫外线辐射，或者除了使用紫外线辐射外，还可以使用微波和/或可见光。
[0053]图4示出了工艺流程400，概括了方法的实施方式的多个方面。提供衬底到室中，参见405。执行上述任选的热浸泡,参见410。然后将一种或多种含娃前体输送到室,参见415。一种或多种前体可以吸附(例如，化学吸附或物理吸附)在衬底表面上。过程400然后可以继续任选的清扫，从而在衬底上留下吸附的材料层，参见420。根据各种实施方式，所述层可以包括表面附着的含硅反应物。可以使用紫外线波长能量激活共反应物前体或前体流，参见425。例如，在反应物室中或反应物室上游可以激活气相含氮反应物和/或氧化剂。在一些实施方式中，可以激活表面附着的含硅反应物和气相共反应物。由于紫外线辐射，激活了形成所需的含硅膜(例如，SiN、SiC、S1、SiCN、S1N或S1NC)的反应。过程400然后可以继续任选的清扫，从而在衬底上只留下成层的SiN、SiCN、SiC、S1、S1N、S1NC或其他的含硅膜，参见430。可以重复操作415至430以形成所需厚度的膜。
[0054]图5示出了根据某些实施方式的用于形成含硅膜的工艺流程的示例。应当理解，根据所使用的特定的含硅和含氮反应物，图5图示的过程可以用于形成SiCN、S1NC和S1N膜。形成S1NC和S1N膜可以包括除使用方框515中的含氮反应物之外还使用含氧共反应物。另外，例如通过使用含氧反应物而不是方框515中的含氮反应物，图5中图示的过程可以用于形成S1。含氧的共反应物的示例包括02。
[0055]过程500开始时提供衬底到室中，参见505。衬底可以是希望在上面具有含硅膜的任何合适的衬底。例如，衬底可以是部分制造的集成电路、闪存或相变存储器衬底。可以提供衬底为裸露的衬底，例如，裸露的硅衬底，或者上面沉积一层或多层的衬底。上面将会沉积SiN或其他的含硅膜的表面可以是或者可以包括例如硅、聚硅、铜、钛、钨、二氧化硅或锗-锑-碲(GST)合金。在一些实施方式中，表面包括一个或多个升高或凹陷的特征。一个或多个升高的特征可以具有例如2:1至10:1的深宽比。衬底暴露于含硅反应物，参见510。在一些实施方式中，操作510为非等离子体操作。在一些实施方式中，反应器可以加压到例如约5托与50托之间的第一压强。在特定实施方式中，在操作510期间，压强约为20托。根据所需的实施方式可以使用在此范围之外的压强。含硅反应物吸附在衬底表面上。在所需的量的含硅反应物吸附在表面上之后，可以停止含硅反应物的流(未示出)。衬底暴露于一种或多种含氮反应物，参见515。当含氮反应物以气相存在时提供激活能量，从而在衬底上形成SiN或其他含硅和含氮膜，参见520。根据各种实施方式，含氮反应物可以在整个过程中连续流动(例如，作为图1中的反应物A)或者间歇流动(例如，作为图2中的反应物B)。在前者的一些实施方式中，可以间隙地进行操作520，而在后者的一些实施方式中，甚至在不存在含氮反应物时，也可以继续使用能源。
[0056]根据各种实施方式，操作520可以包括直接(原位)等离子体、远程等离子体、紫外线辐射暴露、可见光辐射暴露和微波辐射暴露中的一种或多种。
[0057]例如，在一些实施方式中，操作520可以包括直接形成在衬底表面上方的直接等离子体。这可以提供较大的等离子体密度并且提高反应物之间的表面反应速率。例如，通过使用两个电容耦合平板给低压气体施加射频(RF)场可以产生等离子体。可以使用任何合适的气体来形成等离子体。射频场导致的平板之间的气体电离点燃等离子体，从而在等离子体放电区中形成自由电子。这些电子通过射频场加速并且可以与气相反应物分子碰撞。这些电子与反应物分子的碰撞可以形成参与沉积过程的自由基物质。应当理解，射频场可以经由任何合适的电极耦合。电极的非限制性实例包括工艺气体分配喷头和衬底支撑基座。应当理解，可以使用一种或多种合适的方法来形成等离子体，该一种或多种合适的方法不是使射频场电容耦合至气体。
[0058]在一些实施方式中，远程产生的或下游的等离子体可以提供520中的所有能量或部分能量。在一些实施方式中，来自远程等离子体的激活物质可以进入容纳衬底的室中并且与反应物发生反应。在一些实施方式中，这些激活物质包括离子、电子、自由基和高能分子。在一些实施方式中，进入室中的激活物质由于在进入室之前重组所以包括基本上不含离子和/或电子的自由基。在一些实施方式中，可以通过提供含氮反应物或其他的共反应物到远程等离子体发生器而在方框515之前进行方框520 ;例如，可以供应氨的共反应物到远程等离子体源以形成SiN、SiCN、S1CN和S1N膜。又如，可以供应氧气到远程等离子体源以形成S1膜、S1CN膜和S1N膜。
[0059]在一些实施方式中，操作520可以涉及暴露于紫外线光源的辐射。可以使用包括宽带和窄带紫外线光源的任何合适的紫外线光源。例如，通过暴露于紫外线辐射可以形成参与沉积过程的自由基物质。在一些实施方式中，紫外线光源可以发射被选定用于激发一种或多种反应物或者激活反应的一种或多种波长的光。在一些实施方式中，当含氮反应物在反应室中时会进行紫外线暴露。例如，在室内或外可以安装紫外线光源。紫外线辐射可以穿过窗口到达反应物。在一些其他的实施方式中，可以在含氮反应物进入室之前进行紫外线暴露。例如，反应物可以在进入室内之前暴露于紫外线辐射，导致自由基和/或其他激活物质进入室内。
[0060]根据各种实施方式，可以选择宽带或窄带的紫外线辐射以激活共反应物或其他物质。例如，可以用于激活氨和伯、仲、叔胺的波长小于约240nm。可以用于激活氧气的波长小于约300nm。示例的强度在宽带源的整个紫外线范围内可以是约0.5W/cm2，或者单波长准分子的示例的强度是约lOmW/cm2。
[0061]在一些实施方式中，操作520可以涉及暴露于可见光光源的辐射。例如，可以形成参与沉积过程的自由基物质。在一些实施方式中，可见光光源可以发射被选定用于激发一种或多种反应物或者激活反应的一种或多种波长的光。在一些实施方式中，当含氮反应物在反应室中时会进行可见光暴露。例如，在室内或外可以安装光源。可见光可以穿过窗口到达反应物。在一些其他的实施方式中，可以在含氮反应物进入室之前，使该反应物暴露于激发该反应物的可见光。例如，反应物可以在进入室内之前暴露于可见光辐射，导致自由基和/或其他激活物质进入室内。
[0062]在一些实施方式中，操作520可以涉及暴露于微波辐射例如，可以形成参与沉积过程的自由基物质。在一些实施方式中，微波源可以发射被选定用于激发一种或多种反应物或者激活反应的一种或多种频率的光。在一些实施方式中，当含氮反应物在反应室中时会进行微波暴露。例如，在室内或外可以安装微波源。微波辐射可以穿过窗口到达反应物。在一些其他的实施方式中，可以在含氮反应物进入室之前，使该反应物暴露于激发该反应物的微波。例如，反应物可以在进入室内之前暴露于可见光辐射，导致自由基和/或其他激活物质进入室内。
[0063]在一些实施方式中，反应器中的压强循环使得在操作515和/或520期间比在操作510期间的压强低。例如，在这些操作期间的压强可以在约I托和约5托之间，例如，2托。在一些实施方式中，在520之后可以停止含氮反应物的流(未示出)。在一些实施方式中，可以清扫含硅反应物和/或含氮反应物。510至520可以反复执行一次或多次以形成SiN或其他的含硅层。在一个实施方式中，重复这些操作以在衬底上形成厚度在约Inm与约10nm之间的保形层。在另一个实施方式中，厚度在约5nm至约50nm之间。在另一个实施方式中，厚度在约5nm至约30nm之间。
[0064]在一个实施方式中，通过使用本文所述的任意方法，将衬底加热到50°C至约550°C之间，或者更具体地加热到约300°C至约450°C之间，例如，约350°C或400°C。在一个实施方式中，在整个沉积过程中加热衬底，在其他实施方式中，在沉积过程中周期性地加热衬底，或者在沉积步骤之后作为退火。
[0065]图6至图13提供了各种工艺参数的一个或两个SiN沉积循环的时间进程的示例，这些参数例如含硅前体流量、含氮反应物和紫外线光源强度。为了容易说明，没有示出可能存在的其他参数，例如，惰性气体流量。尽管图6至图13的描述主要指的是SiN膜，但是应当理解，除含氮反应物之外或者代替含氮反应物，还可以使用其他反应物来形成例如Si02、SiCN或S1NC。类似地，应当理解，根据所使用的特定的含硅和含氮反应物，图6至图13图示的过程可以用于形成SiCN、S1CN和S1N膜。类似地，尽管图6至图13指的是紫外线能量，但应当理解，除紫外线能量之外或代替紫外线能量，还可以使用一种或多种上述其他的能源。
[0066]在某些实施方式中，含硅反应物可以是紫外线透明的，但含氮反应物可以是紫外线激活的。在某些其他实施方式中，含硅反应物可以包括能被紫外线激活的配体。例如，波长小于约240nm的紫外线辐射可以激活NH3。波长小于约240nm的紫外线辐射可以激活含氧气的配体。波长小于约200nm的紫外线辐射可以激活SiH4及其大部分衍生物。
[0067]首先，图6示出了两个阶段61A和61B，每个阶段导致沉积SiN层。沉积循环61A以阶段620A中的含硅反应物流开始。尽管图6所示的实施方式示出了阶段620A具有恒定的流率的含硅反应物，但是应当理解可以采用附图所示的反应物的任何合适的流量，包括可变流量。任选的清扫阶段20A在阶段620A之后。在阶段630A中，含氮反应物流入室中。另外在此阶段期间，开启紫外线光源使得室中的蒸气相分子和/或表面附着分子暴露于紫外线辐射并可被紫外线辐射激活。具体地讲，紫外线辐射可以激活气相含氮反应物。尽管图6所示的实施方式将紫外线强度描述为恒定的，但是应当理解，紫外线强度可以变化或者是脉冲式的。此外，在一些实施方式中，紫外线辐射可以与含氮气流暂时重叠，但是紫外线辐射在后者开始之前或之后开始，在后者停止之前或之后停止。循环610A在任选的清扫30A结束。图示的第二循环610B包括阶段620B和630B以及任选的清扫阶段20B和30B。
[0068]图7示出了两个循环710A和710B，其中循环710A包括阶段720A，和之后的阶段730A，并且循环710B包括阶段720B，和之后的阶段730B。阶段720A和阶段720B包括含硅反应物气流和含氮反应物气流，没有紫外线。尽管图未示出，但是在一些实施方式中，这些阶段之后可以有任选的清扫阶段。在阶段730A和730B中，含氮反应物持续流动，而在这些阶段中还开启紫外线光
[0069]图8示出了当含硅反应物分别在循环810A和810B的阶段820A和820B流入室中时开启紫外线光的实施方式的两个循环810A和810B。紫外线光可以激活表面附着的含硅分子。在一些实施方式中，在含硅反应物流动与开启紫外线辐射之间可以存在延迟。在含氮反应物在阶段830A和830B中流入室中之前，任选的清扫操作20A和20B可以分别在阶段820A和820B之后。每个循环可以在任选的清扫操作30A或30B结束。
[0070]图9示出了在每个循环的持续时间内开启紫外线光的示例的实施方式的两个循环910A和910B。每个循环包括含硅反应物流(循环910A中的阶段920A和循环910B中的阶段920B)，接着是任选的清扫阶段(循环910A中的阶段20A和循环910B中的阶段20B)，以及含氮反应物流(循环910A中的阶段930A和循环910B中的阶段930B)，接着是任选的清扫阶段(循环910A中的阶段30A和循环910B中的阶段30B)。在一些实施方式中，在循环910A和910B的部分循环期间，例如，在任选的清扫阶段(如果执行)期间，可以关闭紫外线光。
[0071]图10示出了含氮反应物在被紫外线辐射激活之后进入反应室的示例的实施方式的两个循环1010A和1010B。沉积循环1010A包括含硅反应物流(阶段1020A)，接着是任选的清扫阶段20A。然后紫外线激活的含氮反应物流入室中(阶段1030A)，该反应物在该室中与表面附着的含硅反应物能发生反应从而形成SiN层。然后可以执行任选的清扫阶段30A以结束循环1010A。沉积循环1010B包括阶段1020B和1030B以及任选的清扫阶段20B和 30B。
[0072]图11和图12示出了含硅反应物气流、含氮反应物气流和紫外线暴露顺序进行的沉积过程的示例的三阶段循环。首先，图11示出了含硅反应物在阶段1120A开始流动的沉积循环1110A。随后是任选的清扫20A。接着，在阶段1140A中，开启紫外线光源，使至少表面附着的含硅反应物暴露于紫外线辐射。阶段1140A之后也可以是任选的清扫阶段40A。然后，在阶段1130A中，含氮反应物流入反应器中，与激活的表面附着的含硅反应物发生反应。形成了 SiN。该循环可以在此阶段之后或者在任选的清扫阶段30A之后结束。可以执行额外的循环以沉积所需厚度的SiN膜。
[0073]图12示出了沉积过程1210A，其在阶段1220A开始流动含硅反应物，接着是任选的清扫20A。接着，在阶段1230A中含氮反应物流入反应器中，随后是任选的清扫30A。在阶段1240A中，反应物暴露于紫外线辐射，从而激活反应物以形成SiN。可以激活表面附着的含硅反应物和含氮反应物之一或两者。在一些实施方式中，没有执行任选的清扫30A，使得在阶段1240A期间可以存在蒸气相含氮反应物。在紫外线暴露之后，可以执行任选的清扫40A，从而留下SiN材料的固体层，并且结束循环1210A。可以按照需要执行额外的循环以沉积所需厚度的膜。在一些实施方式中，除了在阶段1230A之后，还可以在阶段1220A之后并且在阶段1230A之前(例如，如图11所示)进行紫外线暴露阶段。
[0074]图13示出了含硅反应物和含氮反应物在阶段1320A中存在紫外线辐射时一起流动的实施方式的示例的时间进程。例如，含硅反应物可以是紫外线透明的，而含氮反应物可以是紫外线激活的。然后这可以在随后沉积的含硅反应物上产生自由基。任选的清扫阶段20A可以在阶段1320A之后以完成循环1310A。可以执行一个或多个额外的循环。
反应物
[0075]如上所述，含硅反应物的示例可以包括硅烷、卤代硅烷或氨基硅烷。硅烷包含氢和/或碳基，但是不包含卤素。硅烷的不例是甲硅烷(SiH4)乙硅烷(Si2H6)和有机硅烷，例如甲基硅烷，乙基硅烷，异丙基硅烷，叔丁基硅烷，二甲基硅烷，二乙基硅烷，_._叔-丁基硅烷，稀丙基硅烷，仲丁基硅烷，叔己基硅烷，异戍硅烷，叔丁基二硅烷，二 _叔丁基乙硅烷等。卤代硅烷包含至少一个卤素基，并且可以包含或不包含氢和/或碳基。卤代硅烷的示例是碘硅烷、溴硅烷、氯硅烷和氟硅烷。在本文描述的某些实施方式中，尽管卤代硅烷，特别是氟硅烷，可以形成能够蚀刻硅材料的反应性卤化物，但是当等离子体被激励时，不存在含硅反应物。具体的氯硅烷是四氯硅烷(SiCl4),三氯硅烷(HSiCl3), 二氯硅烷(H2SiCl2)，单氯硅烷(ClSiH3)，氯代烯丙基硅烷，三甲基氯硅烷，二氯甲基硅烷，氯二甲基硅烷，氯乙基硅烷，叔丁基氯硅烷，二 - 叔丁基氯硅烷，氯异丙基硅烷，氯仲-丁基硅烷，叔-丁基二甲基氯硅烷，叔己基二甲基氯硅烷等。氨基硅烷包含至少一个结合在硅原子上的氮原子，但是还可以包含氢、氧、卤素和碳。氨基硅烷的示例是单、双、三和四氨基硅烷(分别SH3Si (NH2)4、H2Si (NH2)2, HSi (NH2)3和Si (NH2)4)，以及取代的单、双、三和四氨基硅烷，例如，叔丁基氨基硅烷，甲基氨基硅烷，叔丁基硅烷胺，二(叔丁基氨基)硅烷(SiH2 (NHC (CH3) 3)2 (BTBAS)，双(甲氧基)甲基硅烷和其他类似的化合物，其中碳取代娃和氣基，叔丁基甲娃烷基氣基甲酸叔丁酯，SiH (CH3) - (N (CH3) 2) 2，SiHCl-(N (CH3) 2) 2，(Si (CH3) 2ΝΗ) 3 等。氨基硅烷的进一步示例是三甲基烷胺(N(SiH3))。根据各种实施方式，含硅反应物可以是或者不是紫外线透明的。如果使用紫外线透明的含硅反应物，那么当要用紫外线辐射激活氮的共反应物时，例如，以上参照图5、图6至图7和图9至图13所述，一般就要给紫外线暴露安排时间。
[0076]可以使用任何合适的含氮反应物。在一个实施方式中，含氮反应物选自由氨、肼、胺和它们的混合物组成的组。在一些实施方式中，含氮反应物可以用紫外线在气相中激活。示例包括NH3、NR3> NR2H和NRH2、N2和合成气体(N2/H2)。
[0077]在一个实施方式中，含氮的反应物包括C1,烷基胺或C1,烷基胺的混合物。在一个实施方式中，C1,烷基胺是伯烷基胺或仲烷基胺。在一个实施方式中，C1,烷基胺是伯烷基胺。在一个实施方式中，C1,烷基胺与化学式I相应:
【权利要求】
1.一种方法，其包括: 提供衬底到反应室；并且执行一个或多个沉积循环以沉积含硅膜，每个循环包括: (a)使所述衬底暴露于含氮反应物的气相流； (b)使所述衬底暴露于含硅反应物的气相流；并且 (C)使所述含氮反应物的气相流暴露于紫外线辐射，但是所述含硅反应物的气相流不暴露于紫外线辐射。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底在暴露于所述含硅前体的气相流期间暴露于所述含氮反应物的气相流。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底在暴露于所述含硅前体的气相期间不暴露于所述含氮反应物的气相流。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中所述含氮反应物的气相流在所述反应室中暴露于紫外线辐射。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中所述含氮反应物的气相流在所述反应室的上游暴露于紫外线辐射。
6.根据权利要求1至5的中任一项所述的方法，其中所述含硅反应物选自由硅烷、卤代硅烷、氨基硅烷和它们的混合物组成的组。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述含硅反应物是在硅和氨基上包含含碳取代基的氨基硅烷。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中所述含碳反应物选自由氨、肼、胺和它们的混合物组成的组。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中所述含硅膜选自由SiN、SiCN,S1N或S1NC组成的组。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述含硅膜是SiCN。
11.一种方法，其包括: 提供衬底到反应室；并且执行一个或多个沉积循环以沉积含硅膜，每个循环包括: (a)使用远程等离子体源激活含氮反应物的气相流； (b)使所述衬底暴露于所述激活的含氮反应物；并且 (C)使所述衬底暴露于含硅反应物的气相流。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述衬底在暴露于所述含硅前体的气相流期间暴露于所述含氮反应物的气相流。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述衬底在暴露于所述含硅前体的气相期间不暴露于所述含氮反应物的气相流。
14.根据权利要求11至13中的任一项所述的方法，其中所述含硅反应物选自由硅烷、卤代硅烷、氨基硅烷和它们的混合物组成的组。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述含硅反应物是在硅和氨基上包含含碳取代基的氣基硅烷。
16.根据权利要求11至15中的任一项所述的方法，其中所述含碳反应物选自由氨、肼、胺和它们的混合物组成的组。
17.根据权利要求11至16中的任一项所述的方法，其中所述含硅膜选自由SiN、SiCN、S1N或S1NC组成的组。
18.根据权利要求11至17中的任一项所述的方法，其中所述含硅膜是SiCN。
19.一种用于在半导体晶片上沉积氮化硅膜的设备，所述设备包括: (a)反应室； (b)紫外线辐射源； (C)反应物入口 ；以及 (d)控制器，所述控制器包括用于以下操作的指令: 使含氮反应物的气相流流入所述反应室中； 使所述含硅反应物的气相流流入所述反应室中；并且使所述含氮反应物的气相流暴露于紫外线辐射，但是所述含硅反应物的气相流不暴露于紫外线辐射。
20.根据权利要求19所述的设备，其中所述含氮反应物的气相流在所述反应室中暴露于紫外线辐射。
21.根据权利要求19所述的设备，其中所述含氮反应物的气相流在所述反应室的上游暴露于紫外线辐射。
22.根据权利要求19至21中的任一项所述的设备，其中所述含氮反应物的气相流在所述含硅前体的气相流期间流动。
23.根据权利要求19至21中的任一项所述的设备，其中所述含氮反应物的气相流在所述含硅前体的气相流期间不流动。
24.一种用于在半导体晶片上沉积氮化硅膜的设备，所述设备包括: (a)反应室； (b)远离所述反应室的等离子体源； (c)反应物入口；以及 (d)控制器，所述控制器包括用于以下操作的指令: 使含氮反应物的气相流流入所述远程等离子体室中； 使激活的含氮物质从所述远程等离子体发生器流入所述反应室中；并且 使含硅反应物的气相流流入所述反应室中。
25.根据权利要求24所述的设备，其中所述含氮反应物的气相流在所述含硅前体的气相流期间流动。
26.根据权利要求25所述的设备，其中所述含氮反应物的气相流在所述含硅前体的气相期间不流动。
【文档编号】H01L21/205GK104081505SQ201380006994
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年1月24日 优先权日:2012年1月26日
【发明者】阿德里安·拉瓦伊, 巴德里·瓦拉达拉简, 乔恩·亨利, 丹尼斯·豪斯曼 申请人:诺发系统公司