掺杂氮化硅薄膜的低温沉积方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭示一种掺杂氮化硅薄膜的低温沉积方法及装置。所改善者包含ＣＶＤ反应室的机械设计（其可以提供低温制程均匀的热分布和制程化学品的均匀分布），以及在一基材上沉积至少一层含有硅和氮的沉积层的方法，其中该方法是藉由加热一基材、通入一含硅前驱物至一制程反应室（其具有由一接合环和一或多个阻断板及一排气系统界定的混合区）中、加热该接合环及一部分的排气系统、通入一或多种的氢、锗、硼、或含碳前驱物至该制程反应室内、以及选择性地通入一含氮前驱物至该制程反应室内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例大体来说是有关于基材处理。更明确地说，本专利技术的 实施例是有关于化学气相沉积反应室及制程。
技术介绍
化学气相沉积(CVD)薄膜是用来在集成电路中形成材料层。CVD薄膜 是用来做为绝缘体、扩散来源、扩散及植入掩膜、间隙壁、及最终保护层， 除了其它用途之外。所述薄膜通常是在拥有特定的热及质量传输特性的反 应室内沉积，以最佳化在一基材表面上的物理性及化学性均匀的薄膜的沉 积，例如硅晶片、玻璃面板等等。用来沉积CVD薄膜的化学品可因为其在低温下快速反应以及提供具 有更均匀的结晶结构、低介电常数(k)、和改善的应力分布的薄膜的能力而 被选择。许多应用希望能拥有低介电常数薄膜，例如互补式金属氧化物半 导体(CMOS)。改善对于所沉积薄膜的应力的控制改善对该阴极金属氧化物 半导体(NMOS)所形成的驱动电流的控制。一 CMOS晶体管包含一栅极结构，其是介于界定在该半导体基材内的 源极区和漏极区之间。该栅极结构通常是形成在一栅极介电材料上的栅极 电极。该柵极电极控制该栅极电极下方介于该漏极区和该源极区之间的通 道区内的电荷载体流，以将该晶体管开启或关闭。紧邻该栅极堆栈设置的 是一间隙壁层，其在该栅极堆栈两侧形成侧壁。侧壁间隙壁有若干功能， 包含电气隔离该栅极电极以及源极和漏极接触或内联机，作用为例如硼的 掺质或例如氢气的不纯物的扩散的障壁，保护该栅极堆栈在随后的制程步 骤期间不产生物理性劣化，以及提供氧气及湿气障壁，以保护该栅极金属。一间隙壁堆栈内的低介电常数薄膜具有改善的米勒电容，而有改善的 CMOS的驱动电流。若侧壁间隙壁是由介电常数相当高的材料制成，例如 介电常数大于7的材料，相邻的内联机之间过量的信号串讯可能会在使用含有完成的栅极电极的组件期间发生。虽然低介电常数材料，例如介电常 数低于3的材料，可用来做为间隙壁层，但是所述材料常常缺乏必须的结 构整合度以熬过随后的制程步骤，或缺乏所要求的对于例如硼的掺质以及 对于氧气和湿气的不通透性，以保护该栅极金属不发生腐蚀。沉积反应室通常是用来制造基材表面上的多个零组件的较大的整合式 工具的 一 部分。所述反应室是经设计来 一 次处理 一 个基材或处理多个基材。历史上，热CVD是由加热一基材来执行，藉由加热该基材支撑构件至高于 70CTC的温度。当在高温下执行CVD时，流入该反应室的热是主要的设计 参数。目前的CVD制程在较低温度下操作，以限制施加至所述基材的热能 并避免不想要的结果。较低温的CVD操作要求在较低温度下的改善的热分 布，以及提供该CVD反应室内更有效的热和化学品分布。此外，在较低的基材支撑温度下需要改善的热分布，以避免冷凝的前 驱物的沉积物和沉积薄膜在反应室表面上的累积。不希望在反应室表面上 发生材料的堆积，因为其可变得脆弱，沉积在该基材表面上，并且劣化该 基材薄膜的特性。此外，材料的累积可能增加沉积步骤之间所需的清洁， 并可能增加停机时间以清洁该系统。因此，需要一种用来调整化学品以达到低温下预期的薄膜特性的方法，的设备，以形成改善的含硅薄膜。
技术实现思路
本专利技术提供掺杂氮化硅薄膜的低温沉积方法及装置。本专利技术提供一 CVD反应室，其提供低温制程均匀的热分布和制程化学品的均匀分布。此 外，所改善者包含在 一 基材上沉积至少 一 层含有硅和氮的沉积层的方法， 藉由加热一基材，通入一含硅化合物至一制程反应室中，其具有由一接合 环和至少一个阻断板及一排气系统界定的混合区，加热该接合环及一部分 的排气系统，通入氢、锗、硼、或含碳化合物至该制程反应室内，以及选 择性地通入一含氮化合物至该制程反应室内。附图说明因此可以详细了解上述本专利技术的特征的方式，即对本专利技术更明确的描 述，简短地在前面概述过，可以藉由参考实施例来得到，其中某些在附图 中示出。但是需要注意的是，附图只示出本专利技术的一般实施例，因此不应 被认为是对其范围的限制，因为本专利技术可允许其它等效实施例。图1是反应室的一实施例的剖面图。图2是单 一 晶片热CVD制程反应室用的制程套件的另 一 实施例及用来 输送制程气体至一反应室的液体输送系统的简要透视图。图3是气体输送系统的 一 实施例的透视图。图4是一制程套件的各零组件的分解图。图5是本专利技术的一面板的上视图。图6是排气系统的一实施例的剖面图。图7是节流阀加热器的一 实施例的剖面图。图8是一排气泵板的透视图。图9是一排气泵板用的覆盖物的透视图。图10是一狭缝阀内衬的透视图。图11是一基材表面的图示，其示出在该基材表面上收集样品的位置。图12是形成的特征的一实施例的图示。主要组件符号说明1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、8、 9 位置101 嵌入件102 混合区103 接合环104 第一阻断板105 第二阻断板106 反应室壁107、 109 排气泵板108、 208 面板110、 209 上盖111 基材支撑组件112 排气板覆盖物113 混合器114 狭缝阀开口115 选择性的狭缝阀内衬116 孔洞122 场隔离区<table>table see original document page 8</column></row><table>具体实施例方式本专利技术的实施例提供在一基材上沉积一层的方法和装置。首先提出包 含一 实施例的图式的硬件讨论。在硬件讨论之后是制程调整及测试结果的解释。化学气相沉积(CVD)、次大气压化学气相沉积(SACVD)、快速热化 学气相沉积(RTCVDP)、以及低压化学气相沉积(LPCVD)皆是可从如下装 置和制程调整中受惠的沉积方法。可使用此装置及制程的某些实施例的 CVD制程反应室的范例包含可从加州圣塔克拉拉的应用材料公司购得的 SiNgenTM、 SiNgen-Plus 、以及FlexStar 。装置图1是单一晶片CVD制程反应室的一实施例的剖面图，其具有顶端由 一上盖110封闭的实质上圆柱状的侧壁106。该上盖110可进一步包含在 后方描述的进气口、气体混合器、电浆来源、以及一或多个配气盘。可加 热该侧壁106的某些部分。 一狭缝阀开口 114是设置在该侧壁106内以让一基材进入。一基材支撑组件111支撑该基材并且可供热至该反应室。除了该基材 支撑组件外，该反应室的基座可含有在后方进一步描述的额外装置，包含 反射板、或其它经调整以促进热传输的机构、测量反应室情况的探针、排 气组件、以及其它支撑该基材及控制该反应室环境的设备。馈送气体可在通过位于该上盖110内的混合器113以及位于一第一阻 断板104内的孔洞(未示出)之前通过一气体输送系统进入该反应室。该馈 送气体然后行进通过位于一第一阻断板104和一第二阻断板105间的混合 区102。该第二阻断板105在结构上是由一接合环103支撑。在该馈送气 体通过该第二阻断板105内的孔洞(未示出)后，该馈送气体流经位于一面 板108内的孑L洞(未示出)，然后进入该反应室壁106、该面板108、和该基 材支撑111界定出的主要制程区。然后废气在该反应室基座处通过该排气 泵板107离开该反应室。选择性地，该反应室可含有介于所述反应室壁106 和该上盖110间的嵌入件101,其是经加热以供热至该接合环103以加热 该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基材上沉积含有硅和氮的沉积层的方法，其至少包含：　　　　气化含硅化合物；　　　　将该含硅化合物通入制程反应室的混合区中，其中该混合区是由加热的接合环及至少一阻断板界定；　　　　通过配气盘将该含硅化合物通入制程区，其中该制程区是由加热的侧壁、基材支撑、以及该配气盘界定；以及　　　　通过加热的排气系统排出剩余气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RS伊尔，JW史密斯，SM佐伊特，K张，AM兰姆，KL坎宁安，P拉马钱德兰，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]