提供了用于在半导体衬底上的硫族化物材料上方形成封装双层的方法和设备。方法涉及形成双层，所述双层包含利用脉冲等离子体式等离子体增强化学气相沉积(PP‑PECVD)直接在硫族化物材料沉积的阻挡层以及利用等离子体增强原子层沉积(PEALD)在阻挡层上方沉积的封装层。在多种实施方案中，所述阻挡层利用无卤素的硅前体形成，而通过PEALD所沉积的所述封装层利用含卤素的硅前体与无氢含氮反应物形成。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硫族化物材料的保形无损伤封装通过引用并入PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。
技术介绍
半导体装置制造涉及形成内存堆栈，内存堆栈通常对于氧化与水气灵敏且可能无法耐受高温操作或暴露于能量物质。因此，在后续工艺之前内存堆栈通常受到封装。然而，沉积封装层的一些方法可能会损伤处理室的组件、或可能会损伤衬底材料。此外，一些技术可能无法形成充分薄与密封的层。这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的专利技术人的工作在其在此
技术介绍
部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
技术实现思路
本文中提供了半导体衬底的处理方法。一方面涉及包含下列步骤的方法：提供包含一个或更多个暴露的硫族化物材料层的衬底；通过将所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层暴露于脉冲式无卤素等离子体以沉积第一硅氮化物层；以及在沉积所述第一硅氮化物层之后，通过使用交替的含卤素含硅前体与含氮反应物的脉冲进行的原子层沉积在所述第一硅氮化物层上沉积第二硅氮化物层。在多种实施方案中，所述第一硅氮化物层是利用脉冲等离子体式等离子体增强化学气相沉积来沉积的。在一些实施方案中，在沉积所述第二硅氮化物层期间的所述含氮反应物的所述脉冲包含有氮气无氢气的脉冲与有氢气无氮气的脉冲。在多种实施方案中，在产生等离子体期间脉冲化所述含氮反应物。在一些实施方案中，在沉积所述第二硅氮化物层期间所述含氮反应物的所述脉冲包含有氮等离子体无氢的脉冲与有氢等离子体无氮的脉冲。在一些实施方案中，在将所述第二硅氮化物层沉积至所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层上方时，所述第一硅氮化物层防止所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层受到损伤。可以在所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层的侧壁上将所述第一硅氮化物层沉积至介于约至约的厚度。在多种实施方案中，在包含硅烷前体与氨的环境中点燃所述脉冲式无卤素等离子体。例如，可以以含氮的混合物将所述硅烷前体导入至所述硅烷前体与氨环境。在一些实施方案中，在所述混合物中所述硅烷前体比氮的比值至少为约30:1。可以以含氢的混合物将氨导入所述硅烷前体与氨环境。在所述混合物中氨比氢的比值可至少为约30:1。在多种实施方案中，在介于约5％至约20％的工作周期下脉冲化所述无卤素等离子体。在一些实施方案中，在0W与每片衬底介于约150W至约250W的等离子体功率之间脉冲化所述无卤素等离子体。在一些实施方案中，所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层为双向(ovonic)阈值切换装置的一部分。所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层可以是相变装置的一部分。在多种实施方案中，所述方法还包含，在沉积所述第一硅氮化物层之后并且在沉积所述第二硅氮化物层之前，将所述第一硅氮化物层暴露于后处理的等离子体以致密化所述第一硅氮化物层。在一些实施方案中，所述第一硅氮化物层与所述第二硅氮化物层中的至少一者是在低于约250℃的衬底温度下沉积的。所述含氮反应物可为无氢的。在一些实施方案中，所述含卤素的含硅前体包含碘、溴、或其组合。在一些实施方案中，所述方法还包含，在沉积所述第一硅氮化物层之前，蚀刻包含所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层的所述衬底，由此在不破坏真空的情况下进行所述蚀刻与所述第一硅氮化物层的所述沉积。在一些实施方案中，在不破坏真空的情况下进行所述第一硅氮化物层的所述沉积与所述第二硅氮化物层的所述沉积。另一方面涉及一种衬底处理方法，所述方法包含下列步骤：提供包含一个或更多个暴露的硫族化物材料层的衬底；通过下述方式在所述硫族化物材料上方形成封装双层，所述封装双层包含具有第一密度的第一硅氮化物层与具有第二密度的第二硅氮化物层：直接在所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层上沉积具有所述第一密度的所述第一硅氮化物层；以及在具有所述第一密度的所述第一硅氮化物层上方沉积具有所述第二密度的所述第二硅氮化物层，其中所述第一密度小于所述第二密度，以及其中所述第一硅氮化物层位于所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层与所述第二硅氮化物层之间。在一些实施方案中，在将所述第二硅氮化物层沉积至所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层上方时，所述第一硅氮化物层防止所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层受到损伤。在多种实施方案中，在所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层的侧壁上，所述第一硅氮化物层沉积至介于约至约的厚度。所述第一硅氮化物层可利用脉冲等离子体式等离子体增强化学气相沉积进行沉积。在一些实施方案中，所述第一硅氮化物层通过将所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层暴露于脉冲式等离子体进行沉积。可以在无卤素的硅烷前体与氨的环境中点燃所述脉冲式等离子体。在一些实施方案中，所述第一密度小于约2.5g/cm3。在一些实施方案中，所述第二密度大于约2.6g/cm3。在多种实施方案中，所述方法还包含，在沉积所述第一硅氮化物层之后且在沉积所述第二硅氮化物层之前，将所述第一硅氮化物层暴露于后处理的等离子体以将所述第一硅氮化物层致密化至介于所述第一密度与所述第二密度之间的密度。在一些实施方案中，将所述第一硅氮化物层暴露于所述后处理的等离子体包含在氮与氦存在的情况下点燃所述后处理的等离子体持续介于约30秒至约60秒的持续时间。可在比用于沉积所述第一硅氮化物层的等离子体功率大的等离子体功率下点燃所述后处理的等离子体。可在具有比用于沉积所述第一硅氮化物层的室压强小的室压强的室中点燃所述后处理的等离子体。在一些实施方案中，利用一或多个循环沉积所述第二硅氮化物层，每一所述循环包含含硅前体的脉冲、有氮等离子体无氢的脉冲、以及有氢等离子体无氮的脉冲。在一些实施方案中，所述方法还包含，在沉积所述第一硅氮化物层之前，蚀刻包含所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层的所述衬底，由此在不破坏真空的情况下进行所述蚀刻与所述第一硅氮化物层的所述沉积。在一些实施方案中，在不破坏真空的情况下进行所述第一硅氮化物层的所述沉积与所述第二硅氮化物层的所述沉积。另一方面涉及一种用于处理衬底方法，所述方法包含：蚀刻包含一个或更多个暴露的硫族化物材料层的衬底；在蚀刻所述衬底之后，在不破坏真空的情况下在所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层上方形成封装双层。所述方法还可以包含在所述蚀刻与所述封装双层的所述形成之间清洁所述衬底。在一些实施方案中，在相同的设备中进行所述清理、所述蚀刻、以及所述封装双层的所述形成。在一些实施方案中，所述封装双层是在介于约7Torr至约10Torr的室压强下形成。针对上述的任何实施方案，所述封装双层可在低于250℃的衬底温度下形成。在一些实施方案中，所述衬底被提供至具有介于约7Torr至约10Torr之间的室压强的处理室中。另一方面本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种方法，其包含：/n提供包含一个或更多个暴露的硫族化物材料层的衬底；/n通过将所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层暴露于脉冲式无卤素等离子体以沉积第一硅氮化物层；以及/n在沉积所述第一硅氮化物层之后，通过使用交替的含卤素含硅前体与含氮反应物的脉冲进行的原子层沉积在所述第一硅氮化物层上沉积第二硅氮化物层。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180824 US 16/112,5031.一种方法，其包含：
提供包含一个或更多个暴露的硫族化物材料层的衬底；
通过将所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层暴露于脉冲式无卤素等离子体以沉积第一硅氮化物层；以及
在沉积所述第一硅氮化物层之后，通过使用交替的含卤素含硅前体与含氮反应物的脉冲进行的原子层沉积在所述第一硅氮化物层上沉积第二硅氮化物层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一硅氮化物层是利用脉冲等离子体式等离子体增强化学气相沉积来沉积的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在将所述第二硅氮化物层沉积至所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层上方时，所述第一硅氮化物层防止所述一个或更多个暴露的硫族化物材料层受到损伤。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在包含硅烷前体和氨的环境中点燃所述脉冲式无卤素等离子体。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中在介于约5％至约20％的工作周期下脉冲化所述无卤素等离子体。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其还包括，在沉积所述第一硅氮化物层之后并且在沉积所述第二硅氮化物层之前，将所述第一硅氮化物层暴露于后处理的等离子体以致密化所述第一硅氮化物层。
7.一种用于处理衬底的方法，其包含：
提供包含一个或更多个暴露的硫族...
【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·塞缪尔·西姆斯，安德鲁·约翰·麦克罗，沈美华，索斯藤·贝恩德·莱尔，谢恩·唐，凯瑟琳·梅赛德·凯尔克纳，约翰·霍昂，亚历山大·杜尔金，潜丹娜，维克兰特·莱，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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