[发明专利]通过化学气相沉积的保形密封膜沉积

说明书

一种用于形成保形的密封氮化硅膜的方法。所述方法包括：用聚硅烷气体使用热化学气相沉积以在基板上产生超保形非晶硅膜，随后用氨或氮等离子体处理所述膜以将所述非晶硅膜转化成保形的密封氮化硅。在一些实施方式中，所述非晶硅沉积和所述等离子体处理在相同的处理腔室中执行。在一些实施方式中，重复所述非晶硅沉积和所述等离子体处理直到达到所希望的氮化硅膜厚度。

背景

技术领域

本公开的实施方式总体涉及用于半导体器件制造的方法，尤其是涉及在基板处理腔室中使用热化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)和等离子体处理形成超保形密封氮化硅膜的方法。

背景技术

氮化硅膜在半导体器件中用作电介质材料，例如用作在不同类型的材料层之间的金属层与阻挡层之间的绝缘体层以防止多层互连件、硬掩模、钝化层、间隔物材料、晶体管栅极结构、抗反射涂层材料、非易失性存储层和其他应用中的氧化或原子扩散。密封氮化硅膜可用作防护涂层以防止底层在其高温退火期间氧化，底层诸如非晶硅层。在大于400℃的温度下使用氯硅烷和氨前驱物的原子层沉积是一种用于沉积氮化硅膜的方法。然而，这种前驱物的组合发生反应产生盐酸和/或氯化铵副产物，这是不希望的，因为这些副产物对于基板上先前形成的材料层具有腐蚀作用。

批反应器已用于通过热化学气相沉积处理以在基板上形成硅层，例如在基板上先前形成的膜层上形成硅层，随后对其进行等离子体氮化以将硅层转化为氮化硅层来形成氮化硅膜。然而，批处理所固有的到达基板的沉积前驱物分布不均经常导致所沉积硅层的厚度不均匀。此外，不均匀的等离子体分布可能导致跨整个硅层在沉积的硅层中的氮化深度不均匀。不均匀的硅厚度和不均匀的氮化深度的组合经常导致一些区域中的不希望的氮扩散穿过所沉积硅层且扩散到基板中，以及在其他区域中不完全的硅层氮化。不希望的氮扩散穿过所沉积硅层且到底层材料中降低了氮化硅膜作为电介质的有效性，且可能改变底层材料的性质。

因此，本领域中需要在低沉积温度下形成超保形密封氮化硅和类似氮化硅的膜而不产生盐酸或氯化铵副产物且组分和厚度极为均匀的一种方法。

发明内容

本公开的实施方式总体涉及用于半导体器件制造的方法，尤其是涉及在基板处理腔室中使用热化学气相沉积(CVD)和等离子体处理形成超保形密封氮化硅膜的方法。

在一个实施方式中，提供形成膜层的方法。该方法包括：在基板处理腔室内将基板加热到基板温度，使硅前驱物气体流动到基板处理腔室中，在基板上沉积非晶硅层，使氮前驱物气体流动到基板处理腔室中，用氮前驱物气体在基板处理腔室内形成等离子体，和使沉积的非晶硅层暴露于等离子体以将该沉积的非晶硅层的至少一部分转化为氮化硅层。

在另一实施方式中，提供形成膜层的方法。该方法包括：在基板处理腔室内将安置在基板支撑件上的基板加热到低于约500℃的温度。该方法进一步包括：使硅前驱物气体流动到基板处理腔室中。该方法进一步包括：在基板上沉积非晶硅层。该方法进一步包括：使氮前驱物气体流动到基板处理腔室中，其中氮前驱物气体包括N₂、NH₃、H₂N₂、或其组合，和在基板处理腔室内形成氮前驱物气体的等离子体。该方法进一步包括：向与基板支撑件耦合的第一电极施加偏压，其中第一电极与第一共振调谐电路耦合，以及动态调节第一共振调谐电路的阻抗以控制穿过第一电极的电流，其中将电流按所希望地维持在约1安培与30安培之间的设定点。该方法进一步包括：将沉积的非晶硅层氮化以将该沉积的非晶硅层转化为氮化硅层。