工艺室、制备工艺室的方法和操作工艺室的方法_3

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上的更好的均匀性、产量和性倉泛。
[0045]如图2B中所示,第一蚀刻剂气体E1通过入口 209流入工艺室200内。第一蚀刻剂气体E1用于处理含石英元件218的表面以改进第一阻挡层220 (在图2D中示出)对含石英元件218的粘合性。例如,由第一蚀刻剂气体E1处理的含石英元件218的表面可以是面向工艺室200的腔200d的含石英元件218的表面。第一蚀刻剂气体E1可以部分地蚀刻含石英元件218的表面,从而使该表面粗糙。随后形成的第一阻挡层220 (在图2D中示出)对含石英元件218的粗糙的或处理的表面具有更好的粘合性。
[0046]在实施例中,第一蚀刻剂气体E1可以包括含卤素气体(例如,NF3)和惰性气体(例如,Ar)的气体混合物。含卤素气体的流速可以在从约600标准立方厘米每分钟(seem)至约800sccm的范围内,例如,约750sccm,但是也可以是其他流速。惰性气体的流速可以在从约40sccm至约80sccm的范围内,例如,约60sccm,但是也可以是其他流速。工艺室200内第一蚀刻剂气体E1的压力可以在从约100毫托至约500毫托的范围内,例如,约300毫托,但是也可以是其他压力。
[0047]在图2B所示的工艺步骤中,例如,当第一蚀刻剂气体E1正流入工艺室200内时,可以通过第一 RF电源204和第二 RF电源208中的至少一个施加RF电压。RF电压可以处于从约500瓦至约1500瓦的范围内的偏置功率电平,例如,约1000瓦,但是可以是其他偏置功率电平也。在处理和/或使含石英元件218的表面粗糙之后,第一蚀刻剂气体E1通过出口 212从工艺室200排出。
[0048]如图2C所示,在处理含石英元件218之后,第一工艺气体P1通过入口 209流入工艺室200内。除其他气体之外,第一工艺气体P1提供用于形成第一阻挡层220 (在图2D中示出)的源气体。在实施例中,第一工艺气体P1包含硅并且可以包括第一含硅气体(例如,SiCl4)、惰性气体(例如,Ar)和含氧气体(例如,02)的气体混合物。第一含硅气体的流速可以在从约150sccm至约400sccm的范围内,例如,约250sccm,但是也可以是其他流速。惰性气体的流速可以在从约lOsccm至约30sccm的范围内,例如,约20sccm,但是也可以是其他流速。含氧气体的流速可以在从约50sccm至约150sccm的范围内,例如,约lOOsccm,但是也可以是其他流速。工艺室200内的第一工艺气体P1的压力可以在从约20毫托至约30毫托的范围内,例如,约23毫托,但是也可以是其他压力。
[0049]如图2D所示,可以由第一工艺气体P1生成(例如,点燃)第一等离子体PL1,从而在含石英元件218上方形成第一阻挡层220 (例如,用作暴露于第一等离子体PL1的含石英元件218的表面的内衬)。因此,形成第一阻挡层220可以包括或可以是等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)工艺。第一阻挡层220的厚度可以在从约0.5纳米到约2.0纳米的范围内。
[0050]通过对工艺室200的ESC206施加(例如,通过第二 RF电源208)第一 RF功率(例如,DC RF功率),可以由第一工艺气体P1生成第一等离子体PL1。第一 RF功率可以处于从约700瓦至约1200瓦的范围内(例如,约700瓦)的偏置功率电平,但是其他偏置功率电平也是可以的。
[0051]第一含娃气体可以是SiCl4,惰性气体可以是Ar,并且含氧气体可以是02。在这样的实例中,用于形成第一阻挡层220的化学反应可以表示为:SiCl4+Ar+02 — SIC10x+Ar,其中X是实数,例如,大于或等于2且小于或等于4的实数。在这个实例中,第一阻挡层220包括SIC10X。X的精确值可以取决于含氧气体(例如,02)和第一含娃气体SiCl4的气体比率。在其他实例中,含硅气体、惰性气体和含氧气体可以包括其他化合物。因此,在这样的实例中,第一阻挡层220可以包括其他含硅化合物,例如,S1y,其中y是大于或等于1且小于或等于2的实数。在形成含硅第一阻挡层220后,工艺室200内的气体副产物(例如,Ar)通过出口 212从工艺室200排出。
[0052]如图2E所示,在形成第一阻挡层220之后,第二工艺气体P2通过入口 209流入具有第一阻挡层220的工艺室200内。除其他气体之外,第二工艺气体P2提供用于形成第二阻挡层222(在图2F中示出)的源气体。在一个实施例中,第二工艺气体P2包含硼并且可以包括含硼气体(例如,BC13)和含卤素气体(例如,Cl2)的气体混合物。第二工艺气体P2可以额外地包括气体混合物中的含氧气体(例如,02)或含氮气体(例如,N2)。含硼气体的流速可以在从约lOOsccm至约300sccm的范围内,例如,约200sccm,但是也可以是其他流速。含氧气体或含氮气体的流速可以在从约lsccm至约lOsccm的范围内,例如,约5sccm,但是也可以是其他流速。含卤素气体的流速可以在从约lsccm至约20sccm的范围内,例如,约lOsccm,但是也可以是其他流速。工艺室200内的第二工艺气体P2的压力可以在从约2毫托至约10毫托的范围内,例如,约5毫托,但是也可以是其他压力。
[0053]如图2F所示,可以由第二工艺气体P2生成(例如,点燃)第二等离子体PL2,从而在第一阻挡层220上方形成第二阻挡层222 (例如,用作暴露于第二等离子体PL2的第一阻挡层220的表面的内衬)。因此,形成第二阻挡层222可以包括或可以是等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)工艺。第二阻挡层222的厚度可以在从约1.0纳米到约3.0纳米的范围内。
[0054]通过对工艺室200的ESC206施加(例如,通过第二 RF电源208)第二 RF功率(例如,DC RF功率)可以由第二工艺气体P2生成第二等离子体PL2。第二 RF功率可以处于从约100瓦至约1000瓦的范围内(例如,约500瓦)的偏置功率电平,但是其他偏置功率电平也是可以的。此外,可以通过第一 RF电源204对电极202施加电压。该电压可以在从约5伏至约15伏的范围内,例如,约10伏,但是也可以是其他电压。
[0055]第二工艺气体P2可以包括BC13、Cl2和02的气体混合物。在这样的实例中,用于形成第二阻挡层222的化学反应可以表示为:Si+Cl2+BCl3+02 — SiC10w+SiB0z,其中w和z是实数,例如,大于或等于2且小于或等于4的实数。可以由含硅第一阻挡层220提供化学反应中的硅Si。在示出的实例中,第二阻挡层222包括SiB0z。z的精确值可以取决于含硼气体BC13和含卤素气体Cl2的气体比率。在其他实例中,含硼气体和含卤素气体可以包括其他化合物。而且,第二工艺气体P2可以包括含氮气体而不是含氧气体。因此,在这样的实例中,第二阻挡层222可以包括其他含硼化合物,例如,SiBNv,其中V是大于或等于2且小于或等于4的实数。在形成含硼第二阻挡层222后,工艺室200内的气体副产物通过出口 212从工艺室200排出。
[0056]第一阻挡层220和第二阻挡层222抑制、防止或大幅减少气体残留物或副产物通过含石英元件218在工艺室200的腔200d内的释放或排气。这依次可以导致工艺室200内的内部条件一致,因此,这可以导致,例如,对于相同工艺的蚀刻速率、沉积速率、蚀刻深度、临界尺寸、蚀刻轮廓和金属栅极电阻的一致。这还可以导致在相同的半导体器件上的更好的均匀性、产量和性能。此外,例如,可以通过光学发射光谱(0ES)或原子发射光谱(AES)容易地检测第二阻挡层222和/或第一阻挡层220的任何劣化。因此,在早期阶段,0ES或AES信号可以用来表明工艺室200的内部条件是否已经改变,例如
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