封装方法技术

本发明专利技术提供了封装方法，具体提供了适于在低于约300℃的温度下沉积低氢含量的、密封的薄封装层的方法和装置。方法包括在将衬底暴露于沉积反应物时对等离子体施以脉冲，并且对沉积的封装膜后处理以使其致密化并降低氢含量。后处理方法包括在低于约300℃的衬底温度下周期性地暴露于没有反应物的惰性等离子体并暴露于紫外辐射。露于紫外辐射。露于紫外辐射。

【技术实现步骤摘要】
封装方法
本申请是申请号为201710316752.2、申请日为2017年5月8日、专利技术名称为“封装方法”的专利技术专利申请的分案申请。


本专利技术总体上涉及半导体处理领域，更具体地涉及封装方法。

技术介绍

[0001]半导体器件制造涉及存储器堆叠的形成，存储器堆叠通常对氧化和水分敏感，并且可能不能承受高温操作或暴露于能量物质。因此，在后续处理之前，存储器堆叠通常被封装。然而，沉积封装层的常规方法可能损坏处理室的部件，或损坏衬底材料。此外，常规技术可能不能形成足够薄且密封的层。

技术实现思路

[0002]本文提供了用于在存储器装置上形成封装层的方法和装置。一个方面涉及一种封装衬底上的存储器装置的方法，所述方法包括：(i)在低于300℃的衬底温度下将具有存储器装置的衬底暴露于沉积前体和反应物；和(ii)点燃等离子体以在存储器装置上沉积封装层，封装层是密封的并且具有小于15％的氢含量。
[0003]在多种实施方式中，该方法还包括在低于300℃的温度下将封装层暴露于后处理工艺。
[0004]例如，在一些实施方式中，后处理工艺包括将衬底暴露于后处理气体并在没有反应物的情况下点燃第二等离子体。衬底可以暴露于后处理气体和第二等离子体持续介于约10秒至约50秒之间的持续时间。在一些实施方式中，后处理气体是氮、氨、氦、氩及其组合中的任一种。该方法还可以包括重复(i)和(ii)以形成封装层。
[0005]在另一个示例中，在一些实施方式中，后处理工艺包括将衬底暴露于紫外辐射。紫外辐射可以在约180nm和约600nm之间的波长下发射约60秒至约600秒之间的持续时间。
[0006]在多种实施方式中，沉积的封装层是氮化硅、未掺杂碳化硅、掺杂氧的碳化硅、氮化锗、未掺杂碳化锗和掺杂氧的碳化锗中的任何一种。
[0007]在多种实施方式中，该方法包括对等离子体施以脉冲以沉积封装层。等离子体的脉冲可以具有在约0.02毫秒至约5毫秒之间的脉冲持续时间。等离子体可以以约100Hz和约6Hz之间的脉冲频率施以脉冲。在一些实施方式中，原位产生等离子体。在一些实施方式中，沉积前体是含硅前体或含锗前体。
[0008]在多种实施方式中，通过远程等离子体增强化学气相沉积来沉积封装层。例如，在一些实施方式中，等离子体是在其中容纳衬底的处理区域上游并与该处理区域分离的区域中产生的。在一些实施方式中，远程等离子体增强化学气相沉积包括：(a)使反应物流到远程等离子体产生区域并点燃等离子体以产生反应物自由基；(b)通过喷头将反应物自由基引入衬底；和(c)在引入反应物自由基的同时将喷头下游的沉积前体引导至衬底。衬底可以
在具有约1.5托和约7托之间的室压强的室中进行处理。
[0009]在多种实施方式中，存储器装置是磁阻随机存取存储器。在多种实施方式中，存储器装置包括磁隧道结。
[0010]封装层可以沉积到约50埃至约500埃之间的厚度。在其中使用后处理工艺的一些实施方式中，后处理工艺可以在封装层沉积到约20埃至约50埃之间的厚度之后进行。
[0011]在多种实施方式中，通过等离子体增强化学气相沉积沉积封装层。沉积在存储器装置上的封装层可以具有在约70％和约90％之间的台阶覆盖率。在多种实施方式中，衬底被图案化有约1.5:1和约20:1之间的深宽比的特征。
[0012]封装层可以是通过将衬底暴露于含硅前体和含氮反应物而沉积的氮化硅膜。在一些实施方式中，封装层是通过将衬底暴露于含硅和碳的前体和氢而沉积的碳化硅膜。
[0013]该方法还可以包括在沉积封装层之前，将衬底加热至约300℃的温度。
[0014]另一方面涉及一种封装衬底上的存储器装置的方法，所述方法包括(i)在低于约300℃的衬底温度下将衬底暴露于沉积前体和反应物；和(b)当衬底暴露于沉积反应物时，以约100Hz和约6Hz之间的脉冲频率对等离子体施以脉冲持续约0.02毫秒和约5毫秒的持续时间，以形成封装层，使得形成的封装层是氮化硅、未掺杂碳化硅、掺杂氧的碳化硅、氮化锗、未掺杂碳化锗和掺杂氧的碳化锗中的任何一种。
[0015]该方法可以进一步包括在沉积膜之后，在低于约300℃的衬底温度下将膜暴露于后处理工艺以形成封装层。后处理工艺可以包括将衬底暴露于后处理气体并在没有含硅或含锗反应物的情况下点燃等离子体。在一些实施方式中，后处理工艺包括将衬底暴露于紫外辐射。
[0016]另一方面涉及存储器装置，所述存储器装置包括：存储器堆叠；气密封装层，其被沉积在存储器堆叠上并封装存储器堆叠，封装层通过暴露于沉积前体、反应物和等离子体而在低于约300℃的衬底温度下沉积，所述封装层具有低于15％的氢含量。在多种实施方式中，封装层具有至少70％的台阶覆盖率。在一些实施方式中，暴露可以包括使用在约0.02毫秒至约5毫秒之间的等离子体脉冲持续时间对等离子体施以脉冲。可以在低于约300℃的衬底温度下使用UV暴露对封装层进行后处理。在一些实施方式中，在具有后处理气体的情况下利用暴露于第二等离子体持续约10秒至约50秒之间的持续时间来对封装层进行后处理。
[0017]在一些实施方式中，封装层是氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)、掺杂氧的碳化硅(SiCO)、氮化锗(GeN)、碳化锗(GeC)和掺杂氧的碳化锗(GeCO)中的任何一种。
[0018]可以使用远程等离子体化学气相沉积来沉积封装层。
[0019]另一方面涉及一种用于处理包括半导体材料的半导体衬底的装置，该装置包括：一个或多个处理室，由此至少一个处理室包括用于加热半导体衬底的加热基座；等离子体发生器；通向处理室的一个或多个气体入口和相关联的流控制硬件；以及控制器，其具有至少一个处理器和存储器，由此所述至少一个处理器和所述存储器彼此通信地连接，所述至少一个处理器至少与所述流控制硬件可操作地连接，并且所述存储器存储用于通过下列操作控制所述至少一个处理器以至少控制所述流控制硬件的计算机可执行指令：(i)将所述基座温度设置为低于约300℃的温度；(ii)将沉积前体和反应物引入所述一个或多个处理室；和(iii)当沉积前体和反应物被引入一个或多个处理室时，以脉冲方式点燃等离子体以形成氢含量小于15％的气密密封层。
[0020]计算机可执行指令可以包括以约100Hz和约6Hz之间的脉冲频率在(iii)对等离子体施以脉冲持续介于约0.02毫秒和约5毫秒之间的脉冲持续时间。在一些实施方式中，存储器还存储用于通过下列操作控制至少一个处理器以至少控制流控制硬件的计算机可执行指令：(iv)在以脉冲方式点燃等离子体之后，停止沉积前体和反应物流入一个或多个处理室；(v)将惰性气体引入所述一个或多个处理室；和(vi)将等离子体点燃持续介于约10秒至约50秒之间的持续时间。
[0021]在一些实施方式中，装置还包括紫外线辐射源，由此存储器还存储用于控制至少一个处理器以至少通过接通紫外线辐射源来控制流控制硬件的计算机可执行指令。
[0022]具体而言，本专利技术的一些方面可以阐述如下：1.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在处理室中封装衬底上的存储器装置的方法，所述方法包括：在低于300℃的衬底温度下将位于所述处理室内的具有存储器装置的所述衬底暴露于沉积前体；以及在远程等离子体发生器中产生反应性物质；将所述反应性物质引入所述处理室以与所述沉积前体反应以在所述存储器装置上方沉积封装层；以及将所述封装层暴露于后处理工艺以形成气密封装层。2.根据权利要求1所述的方法，其中在低于300℃的温度下执行所述后处理工艺。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述封装层选自氮化硅、未掺杂的碳化硅、掺杂氧的碳化硅、氮化锗、未掺杂的碳化锗和掺杂氧的碳化锗。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述封装层通过远程等离子体增强化学气相沉积沉积。5.如权利要求4所述的方法，其中远程等离子体增强化学气相沉积包括：(a)使反应物流到远程等离子体产生区域并点燃等离子体以产生包括反应物自由基的所述反应性物质；(b)通过喷头将所述反应物自由基引入所述衬底；以及(c)在引入所述反应物自由基时将所述喷头下游的所述沉积前体引入所述衬底。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述后处理工艺包括将所述衬底暴露于后处理气体并在没有反应物的情况下点燃第二等离子体。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述衬底暴露于所述后处理气体和所述第二等离子体持续介于约10秒和约50秒之间的持续时间。8.根据权利要求6所述的方法，其中所述后处理气体选自氮、氨、氦、氩及其组合。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述存储器装置是磁阻随机存取存储器。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述存储器装置包括磁隧道结。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述封装层被沉积到介于约50埃和约500埃之间的厚度。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述封装层通过等离子体增强化学气相沉积来沉积。13.根据权利要求1所述的方法，其中沉积在所述存储器装置上的所述封装层具有介于约70％和约90％之间的台阶覆盖率。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述封装层是通过将所述衬底暴露于含硅前体和含氮反应物而沉积的氮化硅膜。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述封装层是通过将所述衬底暴露于含硅和含碳的前体和氢而沉积的碳化硅膜。16.根据权利要求1所述的方法，其还包括在沉积所述封装层之前，将所述衬底加热至约300℃的温度。17.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应性物质包括氮气和惰性气体。18.一种在处理室中封装衬底上的存储器装置的方法，所述方法包括：在低于约300℃的衬底温度下将位于所述处理室内的具有存储器装置的所述衬底暴露
于沉积前体和反应物...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴特，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：