[发明专利]用于提高氮化硅批间均匀度的非晶硅陈化作用

说明书

本发明实施方式提供用于在设置在处理腔室中的大尺寸基板上沉积含氮材料的方法。在一个实施方式中，所述方法包括：在处理腔室中处理一批基板，以在出自所述一批基板的基板上沉积含氮材料；以及在处理所述一批基板期间以预定间隔执行陈化处理，以在设置在所述处理腔室中的腔室组件的表面上沉积导电陈化层。所述腔室组件可包括气体分配板，所述气体分配板由未经阳极化处理的裸铝制成。在一个实例中，所述导电陈化层可包括非晶硅、掺杂非晶硅、掺杂硅、掺杂多晶硅、掺杂碳化硅或其他同类物。

本申请是申请日为2011年8月16日申请的申请号为201110251079.1，并且发明名称为“用于提高氮化硅批间均匀度的非晶硅陈化作用”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明实施方式大体上涉及一种非晶硅(a-Si)陈化处理，所述非晶硅(a-Si)陈化处理用于氮化硅膜，所述氮化硅膜在分批处理中的大尺寸基板上沉积，所述分批处理使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统。

背景技术

现代半导体装置制造的主要步骤之一是通过气体的化学反应在半导体基板上形成薄膜。这样的沉积处理被称为化学气相沉积或CVD。传统的热CVD处理将反应气体提供至基板表面，在所述基板表面发生热诱导化学反应以产生想要的膜。

在基板上沉积层的选择性的方法包括等离子体增强CVD(PECVD)技术。等离子体增强CVD技术通过将射频(RF)能量施加至基板表面附近的反应区域来促进反应物气体的激发和/或解离，由此产生等离子体。等离子体中的物质的高反应活性降低了发生化学反应所需的能量，因此相比传统的热CVD处理，这种CVD处理所需的温度被降低。一些PECVD处理的相对低的温度帮助半导体制造商降低了在一些集成电路制造中的总的热开支。

半导体制造商在使用PECVD技术时经常沉积的一种材料是氮化硅。在集成电路中氮化硅膜被用于多种不同的用途。例如，氮化硅膜可被用作围绕晶体管栅极的绝缘层或者被用作阻挡层，所述阻挡层在金属前介电层和半导体基板之间。

随着大面积面板的迅速发展，不断增长的基板尺寸在可靠的晶片间可重复性以及沉积的材料层的均匀度方面对于生产产生了极大的挑战。例如，在利用PECVD沉积SiN膜的传统的分批处理中，前驱气体解离速率的差别、腔室压力的波动(当反应物被引入腔室时会发生)，和/或增加的腔室温度会导致沉积速率的变化，因此在初始基板被处理之后，膜厚度的均匀度会变差。如可在图3所见的，图3是示出了根据被处理的基板的数量，利用PECVD沉积SiN膜的膜沉积速率(以为单位)以及膜均匀度(以％为单位)的离散变化的图表。膜的厚度和电气性质会在每一个基板的整条直径上变化并且膜的厚度和电气性质也会从基板到基板发生变化。已报告在尺寸约为3米乘3米规模的大基板上这种不均匀度会更加严重。沉积的层的不均匀度限制沉积处理的成品率和产量，以及集成电路的整体性能。

虽然可频繁地执行腔室清洗(例如，每1个至每2个基板)以稳定腔室条件并因此提高膜厚度的均匀度，但是频繁的腔室清洗会降低生产线的总处理量。因此，需要以更好的膜均匀度以及更可靠的可重复性在大尺寸基板上沉积氮化硅材料，同时保持基板总处理量。

发明内容

本发明实施方式提供用于在设置在处理腔室中的大尺寸基板上沉积含氮材料的方法。在一个实施方式中，所述方法包括：在处理腔室中处理一批基板，以在出自所述一批基板的基板上沉积含氮材料；以及在处理所述一批基板期间以预定间隔执行陈化处理，以在腔室组件的表面上沉积导电陈化层，所述腔室组件设置在所述处理腔室中。所述腔室组件可包括气体分配板，所述气体分配板由未经阳极化处理的裸铝制成。在一个实例中，所述导电陈化层可包括非晶硅、掺杂非晶硅、掺杂硅、掺杂多晶硅、掺杂碳化硅或其他同类物。