[发明专利]均匀减少氮化硅膜的特征内湿法蚀刻速率的方法和装置

权利要求书

1.一种用于在处理室中的半导体衬底上沉积具有降低的湿法蚀刻速率的SiN膜的方法，所述方法包括：

(a)使膜前体吸附到在处理室中的半导体衬底上，使得所述膜前体在所述衬底上形成吸附受限层，所述膜前体包含Si；

(b)从围绕所吸附的所述膜前体的体积去除至少一些未吸附的膜前体；

(c)在(b)中去除未吸附的膜前体之后，通过将所吸附的所述膜前体暴露于包含含N离子和/或自由基的等离子体使所吸附的所述膜前体反应以在所述衬底上形成SiN膜层；

(e)通过将所述SiN膜层暴露于包含He的等离子体持续介于0.5和15秒之间使所述SiN膜层致密化，所述包含He的等离子体相对于所述衬底表面的功率密度为介于0.035和2.2W/cm²之间；以及

(g)重复(a)、(b)、(c)和(e)，以在所述衬底上形成另一致密的SiN膜层，

其中在(c)中所吸附的所述膜前体被暴露其中的包含含N离子和/或自由基的所述等离子体具有介于0.035和2.2W/cm²之间的功率密度，并且其中通过将所吸附的所述膜前体暴露于所述等离子体持续介于0.1和6秒之间在

(c)中使所吸附的所述膜前体反应；以及

其中所述包含He的等离子体在(e)中的功率密度与所述包含含N离子和/或自由基的所述等离子体在(c)中的功率密度的比率小于1。

2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

(d)在(c)中的所述反应之后并在(e)中的所述致密化之前从围绕所述SiN膜层的所述体积去除至少一些含N离子、含N自由基、解吸的膜前体、和/或反应副产物；以及

其中(g)还包括重复(d)。

3.如权利要求2所述的方法，其进一步包括：

(f)在(e)中的所述致密化之后从围绕所述SiN膜层的所述体积去除至少一些He；以及

其中(g)还包括重复(f)。

4.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中所述膜前体还包括一种或多种卤素。

5.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中所述膜前体还包括两种或更多种卤素。

6.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中所述膜前体选自：二氯硅烷、六氯二硅烷、四氯硅烷和氨基硅烷。

7.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中通过施加RF EM辐射到选自NH₃、N₂、和胺的含N等离子体前体形成在(c)中所吸附的所述膜前体被暴露于其中的包含含N离子和/或自由基的等离子体。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述含N等离子体前体选自：NH₃和叔丁基胺。

9.如权利要求1所述的方法，其中在(e)中的等离子体暴露时间与在(c)中的所述等离子体暴露时间的比率大于1。

10.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中在(e)中所述SiN层被暴露其中的包含He的所述等离子体具有介于0.070和0.28W/cm²之间的功率密度，并且其中通过将所述SiN层暴露于所述等离子体持续介于4和8秒之间在(e)中将所述SiN层致密化。

11.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中在(e)的过程中在围绕所述衬底的所述体积中He的分压为介于2和6乇之间。

12.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中在(a)、(b)、(c)和(e)的过程中在所述处理室中的温度为500℃或低于500℃。