制作半导体装置的方法及形成介电层的方法制造方法及图纸

一种制作半导体装置的方法及形成介电层的方法。制作半导体装置的方法包括：在衬底上形成具有高度差的结构；以及使用原子层沉积方法在所述结构上形成介电层结构。形成所述介电层结构包括在具有所述高度差的所述结构上形成包含氮化硅的第一介电层。形成所述第一介电层包括将包含五氯二硅烷或二异丙胺五氯二硅烷作为硅前体的第一气体以及包含氮成分的第二气体馈送到包括所述衬底的腔室中，使得在具有所述高度差的所述结构上在原位形成所述第一介电层。

Method for manufacturing semiconductor device and method for forming dielectric layer

A method of fabricating a semiconductor device and a method of forming a dielectric layer. A method of making a semiconductor device includes the formation of a structure with a height difference on the substrate, and the formation of a dielectric layer on the structure using the atomic layer deposition method. The dielectric layer structure includes forming a first dielectric layer containing silicon nitride on the structure having the height difference. The first dielectric layer consists of a first gas containing five chlorine two silane or two isopropamine five chloro two silane as the first gas of the silicon precursor and a second gas containing the nitrogen component to the chamber including the substrate, so that the first dielectric layer is formed in situ on the structure with the height difference.

【技术实现步骤摘要】
制作半导体装置的方法及形成介电层的方法
本专利技术示例性实施例涉及一种制作半导体装置的方法及形成介电层的方法。本专利技术示例性实施例涉及在衬底上形成薄膜以具有台阶覆盖(stepcoverage)。
技术介绍
随着半导体装置的集成密度增大，制作半导体装置变得越来越困难，且特别是在衬底上形成在制作半导体装置时所使用的薄膜(例如(举例来说)，氮化硅层)以具有台阶覆盖变得越来越困难。在使用例如双叔丁基胺硅烷(bis(tertiary-butylamine)silane，BTBAS)等有机硅前体通过原子层沉积(atomiclayerdeposition，ALD)形成氮化硅层的情形中，可提供改善的台阶覆盖，但氮化硅层的品质可能因有机硅前体中所包含的碳(C)成分及氮(N)成分而劣化。
技术实现思路
本专利技术实施例涉及一种制作半导体装置的方法，所述方法包括在衬底上形成具有高度差的结构以及使用原子层沉积(ALD)方法在所述结构上形成介电层结构。形成所述介电层结构包括在具有所述高度差的所述结构上形成包含氮化硅的第一介电层。形成所述第一介电层包括将包含五氯二硅烷(pentachlorodisilane，PCDS)或二异丙胺五氯二硅烷(diisopropylaminepentachlorodisilane，DPDC)作为硅前体的第一气体以及包含氮成分的第二气体馈送到包括所述衬底的腔室中，使得在具有所述高度差的所述结构上在原位(in-situ)形成所述第一介电层。本专利技术实施例还涉及一种制作半导体装置的方法，所述方法包括在衬底上形成结构；以及使用原子层沉积(ALD)方法在腔室内在所述结构上形成氮化硅层。形成所述氮化硅层可包括将包含五氯二硅烷(PCDS)及二异丙基胺基五氯二硅烷(DPDC)中的一个作为硅前体的第一气体馈送到所述腔室中，通过将第一吹洗气体馈送到所述腔室中来吹洗所述第一气体的未反应部分，将包含氮气的第二气体馈送到所述腔室中，并通过将第二吹洗气体馈送到所述腔室中来吹洗所述第二气体的未反应部分。本专利技术实施例还涉及通过原子层沉积在靶物体上形成介电层的方法，所述靶物体包括至少一个具有侧壁的结构特征，所述方法包括：将包含五氯二硅烷(PCDS)或二异丙胺五氯二硅烷(DPDC)的第一气体馈送到包括所述靶物体的腔室中，以在所述靶物体上形成具有原子层厚度的硅前体层；将第一吹洗气体馈送到所述腔室中以从所述腔室吹洗掉所述第一气体的未反应的或未吸附的部分；将第二气体馈送到所述腔室中，所述第二气体为氮气或含有氮化合物的气体，使得所述第二气体与所述硅前体反应以在所述靶物体上形成具有原子层厚度的氮化硅层；将第二吹洗气体馈送到所述腔室中以从所述腔室吹洗掉所述第二气体的未反应的或未吸附的部分；以及重复地馈送所述第一气体、馈送所述第一吹洗气体、馈送所述第二气体及馈送所述第二吹洗气体，以将所述介电层形成为包括厚度大于原子层厚度的氮化硅层。附图说明通过参照附图详细阐述示例性实施例，各种特征对所属领域中的技术人员来说将变得显而易见，在附图中：图1示出根据示例性实施例的氮化硅层的形成的时序图。图2示出用于解释根据示例性实施例的氮化硅层的形成的实验例的图表。图3至图5示出根据示例性实施例的制作半导体装置的方法的各个阶段的示意图。图6至图8示出根据示例性实施例的制作半导体装置的方法的各个阶段的示意图。图9至图12示出根据示例性实施例的制作半导体装置的方法的各个阶段的示意图。图13及图14示出根据示例性实施例的制作半导体装置的方法的各个步骤的示意图。具体实施方式在下文中，现将参照附图来更充分地阐述各示例性实施例；然而，所述各示例性实施例可被实施为不同的形式而不应被视为仅限于本文所述实施例。确切来说，提供这些实施例是为了使本公开透彻及完整，并将向所属领域中的技术人员全面传达示例性实施方式。在所绘示的各个图中，为使例示清晰起见，可夸大各层及各区的尺寸。相同的参考编号自始至终指代相同的元件。在下文中，将参照图1阐述根据一些示例性实施例的氮化硅层的形成。图1示出根据一些示例性实施例的氮化硅层的形成的时序图。可使用根据本公开的原子层沉积(ALD)方法在原位形成氮化硅层。原子层沉积方法可包括：馈送包含硅前体的第一气体；使用第一吹洗气体来吹洗第一气体的未反应部分；通过馈送包含氮气的第二气体来形成具有原子层厚度的氮化硅层；以及使用第二吹洗气体来吹洗第二气体的未反应部分。举例来说，参照图1，可在腔室内放置将在上面形成氮化硅层的靶物体(例如，形成在衬底上的结构)。靶物体的高宽比(height-to-widthratio)(即，纵横比)可为例如10或大于10。之后，可对温度及压力进行调整，且可将包含硅前体的第一气体馈送到腔室中。接着，硅前体被吸附到靶物体上。不同于包含碳(C)成分及氮(N)成分的典型有机硅前体，所述硅前体可为不包含任何C成分及N成分的化合物。在一些实施方式中，硅前体可包含C成分。硅前体可为或可包含例如由式1表示的五氯二硅烷(PCDS)或由式2表示的二异丙基胺基五氯二硅烷(DPDC)：<式1>及<式2>与使用六氯二硅烷(HCDS)或二氯硅烷(DCS)作为硅前体的情形相比，当使用五氯二硅烷或二异丙胺五氯二硅烷作为硅前体时，硅前体的表面反应性可得到改善，且因此，每循环生长(growthpercycle，GPC)速率可提高。之后，可通过将第一吹洗气体(例如(举例来说)，氮(N2)气、氦(He)气或氩(Ar)气)馈送到腔室中来吹洗掉腔室中的硅前体的保持未反应的部分。因此，吸附到靶物体上的硅前体可被转换成具有原子层厚度的层。之后，可通过将包含N成分的氮化物气体馈送到腔室中来形成氮化硅层。作为实例，氮化物气体可包括N2、氨气(NH3)及一氧化氮(NO)中的至少一个。之后，可通过将第二吹洗气体(例如(举例来说)，N2、He或氩气)馈送到腔室中来吹洗掉腔室中的氮化物气体的保持未反应的部分。这样一来，氮化硅层形成过程的一个循环便可完成，且可在靶物体上形成具有原子层厚度的氮化硅层。通过重复地执行具有原子层厚度的氮化硅层的形成，可在靶物体上形成具有期望厚度的氮化硅层。可使氮化硅层经受热处理工艺以提高氮化硅层的品质。可以与用于通过化学气相沉积(chemicalvapordeposition，CVD)形成氮化硅层的温度一样高的沉积温度执行热处理工艺。举例来说，可以约850℃到约1,050℃的沉积温度执行热处理工艺。通过原子层沉积方法获得的氮化硅层的品质可优于通过例如化学气相沉积获得的氮化硅层的品质。本文所述通过原子层沉积方法获得的氮化硅层可具有优异的台阶覆盖，且因此可共形地形成在具有大的高度差或高纵横比的结构上而不会留下任何空隙。提供以下实例及比较例是为了突出一个或多个实施例的特性，但应理解，所述实例及比较例并非被视为对实施例的范围进行限制，且所述比较例也并非被视为处于实施例的范围外。另外，应理解，各实施例并非仅限于在所述实例及比较例中所阐述的具体细节。在下文中将参照图2阐述根据一些示例性实施例的氮化硅层的形成的实验例。图2示出根据一些示例性实施例的氮化硅层的形成的实验例的图表。实验例-对于五氯二硅烷及六氯二硅烷来说根据处理温度进行的每循环生长速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制作半导体装置的方法，其特征在于，包括：在衬底上形成具有高度差的结构；以及使用原子层沉积方法在所述结构上形成介电层结构，其中形成所述介电层结构包括在具有所述高度差的所述结构上形成包含氮化硅的第一介电层，其中形成所述第一介电层包括将包含五氯二硅烷或二异丙胺五氯二硅烷作为硅前体的第一气体以及包含氮成分的第二气体馈送到包括所述衬底的腔室中，使得在具有所述高度差的所述结构上在原位形成所述第一介电层。

【技术特征摘要】
2017.01.25 US 15/414,9131.一种制作半导体装置的方法，其特征在于，包括：在衬底上形成具有高度差的结构；以及使用原子层沉积方法在所述结构上形成介电层结构，其中形成所述介电层结构包括在具有所述高度差的所述结构上形成包含氮化硅的第一介电层，其中形成所述第一介电层包括将包含五氯二硅烷或二异丙胺五氯二硅烷作为硅前体的第一气体以及包含氮成分的第二气体馈送到包括所述衬底的腔室中，使得在具有所述高度差的所述结构上在原位形成所述第一介电层。2.根据权利要求1所述的制作半导体装置的方法，其特征在于，形成所述第一介电层包括通过将第一吹洗气体馈送到所述腔室中来吹洗所述第一气体的未反应部分以及通过将第二吹洗气体馈送到所述腔室中来吹洗所述第二气体的未反应部分。3.根据权利要求1所述的制作半导体装置的方法，其特征在于，形成所述第一介电层包括在300℃到400℃的温度下以0.8埃/循环或高于0.8埃/循环的每循环生长速率来沉积所述硅前体。4.根据权利要求3所述的制作半导体装置的方法，其特征在于，形成所述第一介电层包括在300℃的温度下以0.9埃/循环或高于0.9埃/循环的每循环生长速率来沉积所述硅前体。5.根据权利要求1所述的制作半导体装置的方法，其特征在于，形成所述介电层结构还包括在所述衬底与所述第一介电层之间形成包含氧化硅的第二介电层。6.根据权利要求5所述的制作半导体装置的方法，其特征在于，具有所述高度差的所述结构包括全局位线，且形成所述介电层结构还包括在所述全局位线上形成所述第二介电层，以及在所述第二介电层上形成所述第一介电层。7.根据权利要求5所述的制作半导体装置的方法，其特征在于，具有所述高度差的所述结构包括电荷存储层，且形成所述介电层结构还包括在所述电荷存储层上形成所述第二介电层，以及在所述第二介电层上形成所述第一介电层。8.根据权利要求1所述的制作半导体装置的方法，其特征在于，具有所述高度差的所述结构包括栅极，且形成所述第一介电层还包括在所述栅极的侧壁上形成所述第一介电层。9.根据权利要求1所述的制作半导体装置的方法，其特征在于，所述第二气体包括氮气及氨气中的至少一个。10.一种制作半导体装置的方法，其特征在于，包括：在衬底上形成结构；以及使用原子层沉积方法在腔室内在所述结构上形成氮化硅层，其中形成所述氮化硅层包括将包含五氯二硅烷及二异丙基胺基五氯二硅烷中的一个作为硅前体的第一气体馈送到所述腔室中，通过将第一吹洗气体馈送到所述腔室中来吹洗所述第一气体的未反应部分，将包含氮气的第二气体馈送到所述腔室中，并通过将第二吹洗气体馈送到所述腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑元雄，黄宣惠，曹仑廷，崔晶植，周晓兵，布莱恩大卫·雷肯，黄秉槿，麦可大卫·泰根霍夫，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，美国陶氏有机硅公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR