[发明专利]使用基于卤化物的前体沉积无金属ALD氮化硅膜的方法

权利要求书

1.一种在等离子体增强原子层沉积(PEALD)反应室的微体积中处理的半导体衬底上沉积氮化硅膜的方法，其中单个半导体衬底被支撑在基座的陶瓷表面上并且将工艺气体通过喷头的陶瓷表面中的气体出口引入所述半导体衬底上方的反应区中，所述方法包括：

(a)用氟等离子体清洁所述基座和所述喷头的所述陶瓷表面；

(b)在所述陶瓷表面上沉积不含卤化物的原子层沉积(ALD)氧化物底涂层；

(c)在所述不含卤化物的ALD氧化物底涂层上沉积ALD氮化硅预涂层；以及

(d)通过将每个半导体衬底转移到所述反应室中并在被支撑在所述基座的所述陶瓷表面上的所述半导体衬底上沉积ALD氮化硅膜来处理成批的半导体衬底。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)通过以下方式来进行：(i)将不含卤素的含硅第一反应物的气相流引入所述反应室并使所述第一反应物能吸附到所述反应室的所述内部表面上；(ii)在使所述第一反应物吸附在所述反应室的所述内表面上时，将含氧的第二反应物的气相流引入所述反应室；以及(iii)当所述第一反应物和所述第二反应物中的至少一种的流动停止时，将所述反应室暴露于等离子体，以驱动在所述反应室的所述内表面上的在所述第一反应物和所述第二反应物之间的反应，以形成所述底涂层，其中所述底涂层共形涂覆所述反应室的所述内表面；其中操作(i)-(iii)在所述反应室中不存在衬底时发生，并且其中重复操作(i)-(iii)直至所述底涂层至少约500埃厚。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述喷头和所述基座的所述陶瓷表面是氮化铝，步骤(a)在低于400℃的温度下对所述基座和所述喷头进行，并且步骤(c)在高于400℃的温度下对所述基座和所述喷头进行。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述底涂层沉积到至少500埃的厚度。

5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(c)在约475℃至约635℃的温度下对所述基座和所述喷头进行。

6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)在低于300℃的温度下对所述基座和所述喷头进行。

7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(c)通过以下方式进行：(i)将卤代硅烷、碘硅烷或溴硅烷第一反应物的气相流引入所述反应室并使所述第一反应物能吸附到所述反应室的所述内部表面上；(ii)在使所述第一反应物吸附在所述反应室的所述内表面上时，将含氮的第二反应物的气相流引入所述反应室；以及(iii)当所述第一反应物和所述第二反应物中的至少一种的流动停止时，将所述反应室暴露于等离子体，以驱动在所述反应室的所述内表面上的在所述第一反应物和所述第二反应物之间的反应，以形成所述底涂层，其中所述预涂层共形涂覆所述反应室的所述内表面；其中操作(i)-(iii)在所述反应室中不存在衬底时发生，并且其中重复操作(i)-(iii)直至所述底涂层至少约500埃厚。

8.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(d)通过以下方式进行：(i)将卤代硅烷、碘硅烷或溴硅烷第一反应物的气相流引入所述反应室并使所述第一反应物能吸附到所述反应室内的半导体衬底的暴露表面上；(ii)在使所述第一反应物吸附在所述半导体衬底的所述暴露表面上时，将含氮的第二反应物的气相流引入所述反应室；以及(iii)当所述第一反应物和所述第二反应物中的至少一种的流动停止时，将所述反应室暴露于等离子体，以驱动在所述反应室内的所述半导体衬底的所述暴露表面上的在所述第一反应物和所述第二反应物之间的反应，以形成所述氮化硅膜。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述卤代硅烷选自单氯硅烷、二氯硅烷、四氯硅烷和六二氯硅烷，所述碘硅烷选自二碘硅烷、三碘硅烷和四碘硅烷，并且所述溴硅烷是四溴硅烷。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述卤代硅烷选自单氯硅烷、二氯硅烷、四氯硅烷和六二氯硅烷，所述碘硅烷选自二碘硅烷、三碘硅烷和四碘硅烷，并且所述溴硅烷是四溴硅烷。