用于高温工艺的碳层制造技术

通过相应地选择处理参数，可以由等离子体增强化学气相沉积来沉积具有减少的氢含量的碳层。这样的碳层可以经受高温处理，而不显现过大的收缩。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】通过相应地选择处理参数，可以由等离子体增强化学气相沉积来沉积具有减少的氢含量的碳层。这样的碳层可以经受高温处理，而不显现过大的收缩。【专利说明】用于高温工艺的碳层
本申请涉及随后进行高温工艺的碳层的沉积、对应的装置和具有这种碳层的器 件。
技术介绍
碳层，特别是所谓的金刚石状碳层或膜，具有良好的特性，这使得期望例如在半导 体器件(例如硅基器件）的制造工艺中使用这种层。 在一些应用中，希望利用其它层涂覆或包封这样的碳层，为此可能希望采用需要 相对高温的炉工艺。然而，对于许多常规沉积的碳膜而言，例如对于氢化碳膜而言，这样的 高温处理可能导致碳层的较大收缩或甚至碳层与衬底的层离，这是不期望的。其它常规沉 积的碳层可能耐受这样的高温工艺，但可能具有低生长速率，因而例如在需要高生长速率 的情况下限制它们的适用性。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，提供一种方法，包括：使用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)在衬底上沉积具有氢含量的碳层，所述氢含量使得在低于700°C的温度对所述碳层 进行任意热处理1小时或1小时以下时所述碳层的收缩低于10% ;以及在至少400°C的温度 执行所述碳层的处理。 根据本公开的另一方面，提供一种方法，包括：使用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)工艺沉积碳层；以及在至少500°C的温度在所述碳层上沉积另一层，其中在沉积所 述另一层期间所述碳层的收缩小于10%。 根据本公开的另一方面，提供一种装置，包括等离子体增强化学气相沉积（PECVD) 设备，所述等离子体增强化学气相沉积设备被配置成在衬底上沉积具有氢含量的碳层，所 述氢含量使得在低于700°C的温度对所述碳层进行任意热处理1小时或1小时以下时所述 碳层的收缩低于10%。 根据本公开的又一方面，提供一种器件，包括：衬底；以及等离子体增强化学气相 沉积所沉积的具有氢含量的碳层，所述氢含量使得在低于700°C的温度对所述碳层进行任 意热处理1小时或1小时以下时所述碳层的收缩低于10%。 【专利附图】【附图说明】 图1是根据一个实施例的处理装置的示意图； 图2是根据一个实施例的沉积装置的示意图； 图3是图示根据一个实施例的方法的流程图； 图4是图示根据一个实施例的用于碳层的各种处理可能性的示图；以及 图5A至图?示出了碳层的截面图，其中图5A和图5B示出了示例，而图5C和图 5D示出了比较示例。 下面将详细地描述各种实施例。尽管给出了关于这样的实施例的各种具体内容和 细节，但这并不暗示着这里公开的技术和实施例的应用限于这样的特定细节。实施例将仅 视为示例，并且可以按照与所示方式不同的方式实施其它实施例。例如，其它实施例可以包 括更少的特征或备选的特征。 而且，需注意的是，除非另外特别指出，否则来自不同实施例的特征可以彼此组 合。 【具体实施方式】 各种实施例涉及碳层在衬底上的沉积。衬底可以是预处理过的衬底，例如，其中 已经形成半导体器件或部分形成半导体器件的半导体衬底，和/或碳层沉积可以是用以制 造半导体器件的衬底整体处理的一部分。在一些实施例中，使用等离子增强化学气相沉积 (PECVD)工艺来沉积碳层。在一个或多个实施例中，处理条件使得：经由添加稀释气体和/ 或引入增加的沉积功率，碳层具有减少的氢含量。在一些实施例中，通过使用稀释工艺可以 察看到这种膜的改进的温度稳定性。在各种实施例中，制造具有增加的温度稳定性的碳层， 其在700°C或更低温度退火1小时之后呈现小于10%的收缩，或者在800°C或更低温度退火 2小时之后呈现小于5%的收缩。在一些实施例中，例如利用稀释气体稀释用于碳沉积的前 驱气体，并且调整类似沉积温度、等离子体生成器功率或沉积压力之类的其它处理条件以 获得当在高温处理中（例如在500°C或500°C以上或者甚至在700°C或700°C以上的温度)被 处理时呈现相对低收缩的碳层，例如小于10%的收缩，例如约5%或更小。这样的低收缩减 少了各种实施例中碳层层离的问题。 在一些实施例中，这样的高温处理可以包括碳层的热处理和/或其它层在碳层上 的沉积，该其它层类似氮化物层、氮氧化物层、氧化物层(特别是沉积的氧化物层)、非晶硅 层或多晶硅层。一些实施例涉及通过具有增加的密度的PECVD沉积碳层。 现在参见附图，在图1中，示出了根据一个实施例的处理装置。图1的处理装置示 出为包括等离子体增强化学气相沉积（PECVD)碳沉积设备10和高温处理设备11，例如批处 理炉。图1的处理装置可以是较大型处理装置的一部分，该较大型处理装置包括在PECVD碳 沉积站10的上游和/或在高温处理站11的下游的其它站。换言之，在进入PECVD碳沉积 设备10之前，衬底可以是已经被处理过的，和/或在离开高温处理设备11之后，衬底可以 被进一步处理。而且，在一些实施例中，可以在站10和11之间提供一个或多个其它设备。 术语"装置"并不暗示着装置内包括的各种设备之间的任何空间关系。具体地，不同设备也 可以彼此远离地定位，例如定位在不同房间或房间的不同部分中，其中提供用以将衬底从 一个设备传递到下一设备的机构。此外，在一些实施例中，可以将单个设备划分成若干个设 备。这若干个设备可以紧密地定位在一起或者彼此远离地定位。 在PECVD碳沉积器件10中，借助于等离子体增强化学气相沉积的方式沉积碳层。 稍后将结合图2详细地说明这种等离子体增强化学气相沉积的示例。 在一些实施例中，可以通过PECVD沉积具有高热稳定性的快速生长和/或耐久 (durable)的碳基层。这样的实施例可以使用下列特征中的一个或多个或者这样特征的组 合。然而，其它实施例可以包括其它特征和/或备选特征。 1.可以向在PEVCD工艺中用作前驱气体的碳氢气体添加稀释气体(例如氮气 (N2)、氦气（He)、氩气（Ar)等）； 2.可以在升高的沉积温度(彡900°C )执行碳层沉积； 3.可以在PECVD工艺中高等离子体生成器功率下的强离子轰击中执行碳层沉积； 4.可以在低沉积压力下执行碳层沉积；以及 5.在碳层沉积之后，可以执行例如在批处理炉中的后退火。 在一些实施例中，沉积的碳层在高温下呈现低收缩。在一些实施例中，这可以通过 提供具有减少的氢含量的碳层来实现。在一些实施例中，与常规PECVD沉积的碳层相比，在 沉积之后具有高密度的沉积的碳层在抗湿性上也可以更稳定。通过如下事实可以察看到该 稳定性：由于水分子的吸收导致的内在层应力的变化小，例如小于典型的测量仪器的测量 准确度，即，基本上应力保持恒定。 在碳沉积设备10中沉积碳层之后，将例如像硅衬底那样的半导体衬底的衬底传 送到高温处理设备11，该衬底如提及的那样可以被预处理。在高温处理设备11中，例如可 以执行例如在500°C和1000°C之间的温度和/或低压化学气相沉积（LPCVD)工艺下对具有 碳层的衬底的热处理，例如用于利用通过LPCVD炉处理沉积的其它层来涂覆或包封碳层， 该其它层如氮化物层、氮氧化物层或氧化物层。 在图2中，示意性地示出了 PECVD装置的示意图。下面参照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：使用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）在衬底上沉积具有氢含量的碳层，所述氢含量使得在低于700℃的温度对所述碳层进行任意热处理1小时或1小时以下时所述碳层的收缩低于10%；以及在至少400℃的温度执行所述碳层的处理。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G·德尼弗尔，M·卡恩，H·舍恩赫尔，D·莫勒，T·格里勒，J·希尔施勒，U·赫德尼格，R·门尼希，M·金勒，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE