CN103109352A - 用于3d内存应用的pecvd氧化物-氮化物以及氧化物-硅堆栈 - Google Patents

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Abstract

在单一等离子体增强化学气相沉积处理腔室中，将不同材料的层堆栈结构沉积至基板上，同时维持真空。将基板放到处理腔室中，并且第一处理气体用于在基板上形成第一层的第一材料。在第二处理气体用于在基板上形成第二层的第二材料之前，进行等离子体净化及气体净化。重复等离子体净化及气体净化，并且将第一与第二材料的附加层沉积至层堆栈结构上。

Description

用于3D内存应用的PECVD氧化物-氮化物以及氧化物-硅堆栈
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年10月6日提交的“用于3D内存应用的PECVD氧化物-氮化物以及氧化物-硅堆栈（PECVD OXIDE-NITRIDE ANDOXIDE-SILICON STACKS FOR3D MEMORY APPLICATION）”的美国专利申请第12/899,401号的优先权。上述申请的内容以引用方式并入本文。
1.技术领域
本发明涉及半导体基板处理系统，且更具体地，本发明涉及用于沉积材料的层堆栈结构的工艺。
2.背景技术
半导体基板处理系统通常含有处理腔室，处理腔室具有基座，以在腔室内邻近处理区域处支撑半导体基板。腔室构成真空封闭区而部分地界定处理区域。气体分配组件或喷淋头将一种或多种处理气体提供至处理区域。气体接着经加热和/或供应能量而形成等离子体，以在基板上执行一些工艺。这些工艺可包括等离子体增强化学气相沉积（PECVD），以将膜沉积至基板上。
三维（3D）内存可由沉积在基板上的交替膜材料的层堆栈结构制成。例如，3D内存可包括氧化物与氮化物膜的交替层、或者氧化物与硅膜的交替层。这些堆栈结构可包括多层第一材料和第二材料。为了形成这些层堆栈结构，把基板放到第一PECVD腔室内，并且将真空施加至腔室。前驱物气体用来产生等离子体，并且第一材料沉积在基板上。可用惰性气体（例如氮气）净化腔室，接着将基板移出第一PECVD腔室。接着将基板传送到第二PECVD腔室。将真空施加至第二PECVD腔室，并且前驱物气体用来产生等离子体，且第二材料沉积在基板上的第一材料上。移开基板，并且重复工艺，直到在基板上形成所需层数。
上述工艺的问题在于，在不同处理腔室中沉积每一材料层可能十分没有效率。需要一种用于在单一处理腔室中形成多层不同材料、而无需破坏处理腔室真空的方法。
发明内容
在一个实施例中，用于制造交替材料的层堆栈结构的工艺在单一PECVD处理腔室中原位地执行。基板被放到PECVD处理腔室的接地基座上。关闭处理腔室的门以密封腔室，并且将真空施加至腔室。在一个实施例中，电极可按电容耦合构造装设在基座上。交流射频（RF）功率可施加至电极，而在基板与电极之间产生电场。第一组处理气体流入处理腔室，并在PECVD腔室内激发成第一等离子体。等离子体具有被离子化的相当多比例的离子化原子或分子，并且原子或分子释出电子。这些高能电子会诱发第一处理气体分子的解离以及大量自由基的产生。如此将第一材料沉积至基板上。
在沉积第一材料层之后，进行等离子体净化，以清洁PECVD腔室并且调理第一材料层的表面，使第一材料层与将沉积的下一材料层有良好界面。接着进行气体净化，以清除残余气体。第二组处理气体流入处理腔室，并在PECVD腔室内激发成第二等离子体。第二材料层从第二等离子体沉积在第一材料上。等离子体净化清洁PECVD腔室并且调理第二材料层的表面。接着进行气体净化，以移除第二处理气体。
重复所述沉积第一与第二材料层的工艺，直到在基板上已沉积所需层数。由于不同材料的沉积是在同一PECVD处理腔室中且在整个沉积过程中进行，PECVD处理腔室维持真空，因此可增进工艺效率。因不需要在两个不同的PECVD处理腔室之间传送基板来沉积不同材料层，可节省许多时间。
所沉积的材料层堆栈结构可取决于制造的3D内存的类型。可形成层堆栈结构的材料实例包括：氧化硅/氮化硅、氧化硅/硅、硅/掺杂硅、硅/氮化硅和其它材料。在沉积层堆栈结构之后，可将基板移出PECVD处理腔室，并且可进行额外处理，以制造3D存储设备。在一些实施例中，存储设备可需要8x、16x、24x或更多层材料。
将材料层沉积至基板上的潜在问题为，每一层会产生施加到基板的拉伸应力或压缩应力。基板可反抗来自沉积层的应力，以造成基板应变变形，所述应力可导致基板上表面弯曲。基板上表面的所述变形会造成后续平版印刷处理产生误差。为了使基板变形最小化，可调整沉积材料层，使基板上的净应力很小。更具体地，可调整两种材料的应力，使两种材料的应力强度实质相等且方向相反。当沉积彼此相邻的多对层时，相等、但相反的拉伸或压缩应力将趋向于互相抵消，如此基板的净应力将很小，确保基板不会发生任何变形。
虽然净应力可近似零，但因应力相反，相邻层之间的应力可能很大。如果应力太大，则可能打断相邻层之间的键合，以致层堆栈结构的一部分分层。为了避免分层，相邻材料的键合必须很强。在一个实施例中，在沉积材料之后，可向材料的露出表面施行等离子体处理，以改善相邻层之间的键合界面并且防止分层。
附图说明
图1图示沉积在基板上的层堆栈结构；
图2图示PECVD处理腔室；
图3图示沉积在基板上的具有拉伸应力的截面；
图4图示沉积在基板上的具有压缩应力的截面；
图5图示层堆栈结构的截面，所述层堆栈结构具有交替的拉伸应力与压缩应力层；
图6图示层堆栈结构的俯视图，所述层堆栈结构具有交替的拉伸应力与压缩应力层；
图7图示用以将氧化硅/氮化硅层堆栈结构沉积至基板上的工艺步骤的流程图；
图8图示用以将氧化硅/硅层堆栈结构沉积至基板上的工艺步骤的流程图；
图9图示用以将硅/掺杂硅层堆栈结构沉积至基板上的工艺步骤的流程图；
图10图示用以将硅/掺杂硅层堆栈结构沉积至基板上的工艺步骤的流程图；
图11图示用以将硅/氮化硅层堆栈结构沉积至基板上的工艺步骤的流程图；以及
图12图示用以将第一材料/第二材料层堆栈结构沉积至基板上的工艺步骤的流程图。
具体实施方式
参照第1图，在一个实施例中，多层堆栈结构101形成在基板100上，基板100具有第一材料层103和第二材料层105。后续层可重复第一材料层103与第二材料层105的所述交替图案而得。在一个实施例中，第一材料可以是氧化物，并且第二材料可以是氮化物。在其它实施例中，第一/第二材料堆栈结构可以是氧化物/硅、硅/掺杂硅、或者硅/氮化物。所有这些材料组合物可用于BiCS（比特-成本可缩减（Bit-Cost Scalable））、TCAT（万亿比特单元阵列晶体管（Terabit Cell Array Transistor））和其它3D内存结构。在其它实施例中，第一/第二材料堆栈结构可以是其它材料组合物。第一与第二材料层沉积至基板上的顺序也可相反。
层数可取决于制造的存储设备。在一个实施例中，堆栈数量可为8x或16x或24x或甚至更多，其中8、16、24或更多层的每一堆栈结构对应于一个存储设备。两个不同材料层构成每一堆栈结构，因此8x堆栈数量的对应层数可为16，16x堆栈数量可有32层，24x堆栈数量可有48层，并且更多堆栈数量可具有更多层数。
参照图2，图示PECVD处理腔室201。处理腔室201包括基座211、处理气体歧管213、处理气体源215、电极217、发射交流RF电力的RF功率源219、加热器221和净化气体源221。在一个实施例中，电极217可设在基座211正上方，基座211按电容耦合构造电气接地。在一个实施例中，电极217可以是喷头结构，喷头结构具有处理气体的流动路径。处理和净化气体可流过歧管213和电极217而至处理腔室201的基座上方。
在处理期间，将基板100放到基座211上，并且将真空施加至PECVD处理腔室201。可向加热器2211施加能量，以加热基板100。第一组处理气体通过歧管213而进入处理腔室201。电极217由RF功率源219供给能量，以在电极217与接地基座211之间产生电场。在一个实施例中，基座211可设在可变高度调整器上，可变高度调整器能控制基板100的顶部与电极217之间的间隔。RF电场激发第一组处理气体并且产生等离子体225。等离子体225具有相当多比例的离子化的原子或分子，原子或分子释出电子。这些高能电子会诱发前驱物分子的解离以及大量自由基的产生。如此将材料沉积至基板100上。一旦沉积期望厚度的第一材料，即可停止沉积。第一材料层厚度可为100埃（
Figure BDA00002919116200051
）至
Figure BDA00002919116200052
在将第一材料沉积至基板100上之后，等离子体净化PECVD处理腔室201。净化气体可从净化气体源221流入歧管213和处理腔室201。向电极217和基座211供给能量，以产生净化气体等离子体。可使用各种净化气体，包括氨气（NH3）、氮气（N2）、一氧化二氮（N2O）、氢气（H2）、氩气（Ar）和其它适合的等离子体净化气体。在净化工艺期间，可维持处理腔室内的热和压力。等离子体净化调节露出的层表面供附加沉积用。已调理表面造成平滑的层间界面与较佳的层间黏着性、以及较佳的微粒控制。在一些实施例中，为了获得较佳层键合可期望较粗糙的界面，并且可执行不同或额外的等离子体净化工艺。在完成等离子体净化之后，可关闭供给电极217和基座211的能量，并且净化气体从净化气体源222流入歧管213和处理腔室201，以移除所有气体污染物。在一个实施例中，在净化工艺期间，停止前驱物气体的一种或多种组分。例如，如果处理气体包括甲烷（SiH4）与N2O的混合物，则净化气体可只包括N2O，且关闭SiH4流入。在其它实施例中，可使用一种或多种不同的净化气体。
在完成等离子体与气体净化之后，将第二材料沉积至基板上。电极217由RF功率源219供给能量，以在电极217之间产生电场，并且所述电场激发第二组处理气体而产生等离子体225。一旦沉积期望厚度的第二材料，即可停止沉积。第二材料层厚度可为
Figure BDA00002919116200053
至
Figure BDA00002919116200054
在沉积第二材料层之后，如上所述，可等离子体净化PECVD腔室。如上所述，接着可移除供给电极217的能量，并且气体净化PECVD腔室。一旦完成等离子体及气体净化，即可重复沉积第一材料与第二材料的工艺，直到已沉积所需层为止。接着可将基板100移出PECVD腔室201，以进行额外处理。
所述第一材料与第二材料层沉积工艺具有高的时间与能量效率，因为在同一PECVD处理腔室中发生不同材料的沉积。因为不需在两个PECVD处理腔室之间传送晶圆来沉积第一材料与第二材料层，因此可节省许多时间。例如，所述工艺节省的时间可比采用两个PECVD处理腔室的相同沉积工艺快50%以上。同样，因为只需要单一PECVD处理腔室而不需破坏施加至处理腔室的真空并且再施予每一沉积层，因此所述层堆栈结构沉积工艺更具有能量效率。
另一可能发生问题在于，不同材料沉积至基板上后会引发压缩或拉伸应力。此应力会造成基板弯曲。参照图3，材料层291可沉积在基板100上。第一材料291接着可膨胀而造成压缩应力295。基板100反抗第一材料层291的压缩应力295，压缩应力295导致基板100的边缘往下弯曲。同样地，参照图4，第二材料层293可沉积在基板100上，并且第二材料293可引发拉伸应力297。基板100还将反抗拉伸应力297，拉伸应力297导致基板100的边缘往上弯曲。由于制造容差必须非常精确，因此在进行后续平版印刷处理时，任何基板弯曲或者基板中的凸块会引起对准问题。此不对准会产生制造误差和有缺陷的器件建构。
为了修正此问题，在一个实施例中，可能调整每一沉积层施加至基板的应力。应力可由沉积材料决定。也可通过调整沉积处理条件来将应力调整在限制范围内，沉积处理条件包括处理温度、前驱物气体流率、气体压力和等离子体密度。例如，较冷处理温度会产生压缩应力，并且较热处理温度会产生拉伸应力。较低等离子体压力会增强离子轰击反应物质而产生压缩应力，反之，较高等离子体压力会产生拉伸应力。藉由提高RF功率或缩小基板上方的间隔，可提高等离子体密度，如此会产生更多离子轰击反应物质而产生压缩应力；并且较低等离子体密度会产生拉伸应力。藉由控制温度和等离子体密度，可预测沉积材料的应力。
参照图5，图示多层堆栈结构101的截面，并且图6图示多层堆栈结构101的俯视图。第一材料层291的拉伸应力295实质上可等于第二材料层293的压缩应力297，第二材料层293沉积在第一材料层291上。由于这些应力295、297呈相反方向，因而可有效地互相抵消。由于拉伸与压缩层的数量相同，因此基板100的总净应力近似零。
例如，第一材料层291可为氧化硅，第一材料层291产生压缩应力。第二层293可为氮化硅层，第二层293产生拉伸应力。氮化硅第二层293产生的拉伸应力强度实质上可等于氧化硅第一层291的压缩应力。各对层291、293沉积在彼此的顶部而形成层堆栈结构101，层堆栈结构101具有平衡应力，此平衡应力具有小于150兆帕（MPa）的低总净应力。如此导致基板100将不会因沉积层应力而应变变形。因为应力达到平衡，因此将变形减至最少，并且基板100的上表面将变得平滑又平坦。在沉积层291、293之后，进行精确平版印刷处理需要平坦的基板表面，以形成半导体器件，例如BiSC3D内存。弯曲或依其它方式变形的基板100将造成平版印刷误差。
如所述的，各种材料组合物可如层般沉积至基板100上。这些材料各自可以特定处理气体和特定PECVD操作条件沉积。用于沉积层堆栈结构的工艺在图7至10中示出，图7至10为沉积工艺的流程图，这些沉积工艺用以将多层形式的不同材料组合物沉积至基板上。
参照图7，图示用以将氧化硅与氮化硅的层堆栈结构原位沉积至基板上的流程图。把基板放到PECVD处理腔室内，并且将真空施加至腔室（301）。腔室中的真空压力可为约0.5托耳至10托耳。处理腔室经加热达约180℃至650℃。施加至电极的高频或RF功率可为约45瓦（W）至1000W，并且基板与电极之间的间隔可为约200密耳至800密耳。第一处理气体可包括SiH4与N2O、或者其它含硅分子与含氧分子。SiH4的流率可为约20标准立方厘米每分钟（sccm）至1000sccm，并且N2O的流率可为约1000sccm至20000sccm。SiH4与N2O将被激发并转化成含Si与O离子的等离子体。离子反应导致氧化硅层沉积至基板上（303）。在沉积所需厚度的氧化硅之后，停止沉积。
在一个实施例中，在将SiH4引入处理腔室之前，可通过开启等离子体来减少氧化硅表面的表面粗糙度。藉由缩短SiH4物质的驻留时间，晶圆表面将更为平滑，进而可改善界面与后续沉积层之间的键合。
在沉积氧化硅之后，等离子体净化及气体净化PECVD处理腔室。温度可为约180℃至650℃，并且真空压力可为约0.5托耳至10托耳。基板与电极之间的间隔可为约200密耳至800密耳。N2O净化气体可按约2000sccm至30000sccm的流率流过歧管而进入处理腔室（305）。以100W至1000W的功率向电极和基座供应能量，以产生净化气体等离子体。等离子体净化和N2O净化清洁处理腔室并且造成平滑的层间界面、较佳的沉积层间黏着性和较佳的微粒控制。
在完成净化之后，可将氮化硅层沉积至氧化硅层上。腔室中的压力可为约0.5托耳至10托耳。处理腔室经加热达约180℃至650℃。施加至电极的高频或RF功率可为约50W至700W，并且基板与电极之间的间隔可为约200密耳至800密耳。第二处理气体可包括SiH4、NH3与N2、或者其它含硅分子与含氮分子。SiH4的流率可为约20sccm至1000sccm，且NH3的流率可为约50sccm至1000sccm，并且N2的流率可为约2000sccm至30000sccm。SiH4、NH3与N2将被激发并转化成含Si与N离子的等离子体，这些离子将反应并将氮化硅层沉积至基板上（307）。在沉积所需厚度的氮化硅之后，停止沉积。系统接着将决定是否需沉积附加层（309）。
在沉积氮化硅之后，对氮化硅层进行等离子体处理（311），以改善氮化硅上的键合界面表面，使氧化硅层得以牢牢地沉积在氮化硅上。虽然基板的净应力可近似零，但如果任何相邻层之间的界面键合很弱，则相邻层之间的个别应力可能导致分层。层堆栈结构的单一部分的分层将造成器件缺陷。因此在相邻层之间需有强界面键合，以防分层。在一个实施例中，对氮化硅层进行等离子体处理还可改善表面粗糙度，因此与沉积在氮化硅层上的材料之间将有强键合。
如果相邻层之间的界面键合很强，并且层的应力强度相等且方向相反，则基板上的净应力可小于150MPa，并且基板将不会因层中的应力而变形。由于基板未变形，因此在沉积层堆栈结构之后，上表面将变得平滑又平坦。在沉积氧化层与氮化层之后，进行精确平版印刷处理需要平滑的表面，以形成半导体器件，例如BiSC和TCAT3D内存。层堆栈结构101的上表面中的凸块或弯曲会造成平版印刷误差，如此可导致制造器件产生缺陷。
在一个实施例中，等离子体处理气体可包括NH3与N2。处理腔室经加热达约180℃至650℃，并且真空压力可为约0.5托耳至10托耳。施加至电极的高频或RF功率可为约200W至2000W，并且基板与电极之间的间隔可为约200密耳至800密耳。NH3的流率可为约50sccm至1000sccm，并且N2的流率可为约2000sccm至30000sccm。NH3与N2被激发成等离子体，所述等离子体处理氮化硅层表面，从而通过提供所需表面粗糙度来改善界面。已调理表面提供与待沉积氧化硅层的良好界面键合。层间键合强会防止分层并且防止基板弯曲或变形。
在进行氮化硅等离子体处理之后，净化处理腔室（313）。步骤313的净化工艺可和以上参考步骤305所描述的使用流率为约2000sccm至30000sccm的N2净化气体的工艺一样。接着可重复工艺步骤303至313，直到在基板上已沉积所需层数的氧化层和氮化层（309）。
在3D存储设备中，以所述方式沉积的层数和垂直堆栈的内存晶体管数量成比例。在一个实施例中，8、16、24或更多晶体管可垂直排列在基板上。每一晶体管可能需要一对相邻层。因此，所需层数可为16、32或48或更多。在基板上已沉积所需材料层之后，使PECVD处理腔室处于周围压力，并且将基板移出PECVD处理腔室（315），从而可进行进一步处理。
参照图8，图示用以将氧化硅与硅的层堆栈结构原位沉积至基板上的流程图。把基板放到PECVD处理腔室内，并且将真空施加至腔室（401）。可以和以上参考图7中的步骤303所描述一样的方式，采取相同操作条件沉积氧化硅材料。处理气体可被激发并转化成含Si与O离子的等离子体，这些离子将反应而将氧化硅层沉积至基板上（403）。在沉积氧化硅之后，等离子体净化及气体净化腔室（405）。可使用和上述图第7的步骤305一样的净化工艺。
在等离子体及气体净化处理腔室之后，可将硅层沉积至氧化硅层上（407）。腔室中的压力可为约0.5托耳至10托耳。处理腔室经加热达约400℃至650℃。施加至电极的高频或RF功率可为约50W至700W，并且基板与电极之间的间隔可为约200密耳至800密耳。处理气体可包括SiH4或其它含硅分子与He。SiH4的流率可为约50sccm至2000sccm，并且He的流率可为约1000sccm至20000sccm。处理气体被激发而形成硅离子，硅离子与电子反应而沉积硅层。系统将决定是否需要附加层（409），并且可净化PECVD腔室（415），以备进行额外沉积。可重复工艺步骤403至411，直到已沉积所有氧化硅与硅层。在已沉积所有层之后（409），使PECVD腔室处于周围压力，并且移出基板（415）。就3D内存而言，在基板上应沉积至少八层材料。可在其它处理腔室中进行额外处理。
参照图9，在一个实施例中，可将硅与掺杂硅的层堆栈结构沉积在基板上。把基板放到PECVD处理腔室内，并且施加真空（501）。将硅材料沉积至基板上（503）。以上参考图8中的步骤403所述的硅沉积工艺可用来沉积硅层。在沉积硅材料之后，等离子体净化及净化处理腔室（505）。上述图7中的步骤305中的净化工艺可用来净化PECVD腔室。
接着可通过将硅与掺杂剂前驱物输送到处理腔室来将掺杂硅材料沉积至硅层上（507）。掺杂硅包括硅和提高硅导电率的杂质。导电率不仅会随杂质原子数量改变，还会因杂质原子类型而不同。掺杂硅沉积处理类似于上述在图8的步骤407中叙述的硅沉积。处理气体可包括SiH4与He、以及其它掺杂剂气体，以形成p型或n型掺杂硅层。掺杂剂前驱物气体与SiH4和H2混合并将杂质加入沉积硅晶格中。
为了制造p型掺杂硅，需要硼（B）掺杂剂前驱物气体。适合的掺杂剂前驱物气体包括三甲基硼（B(CH3)3；TMB）和二硼烷（B2H6）或其它含硼分子，掺杂剂前驱物气体可伴随SiH4和He流入处理腔室。在其它实施例中，可使用其它包括硼的处理气体。p型掺杂剂气体与SiH4和He混合并将杂质加入沉积硅晶格中。这些B掺杂剂前驱物气体的流率可为约1sccm至50sccm。B掺杂剂前驱物气体的流率和p型掺杂硅层中的B掺杂剂浓度可以成比例。在沉积所需厚度的p型硅之后，停止沉积。在一个实施例中，硼可从p型掺杂硅层扩散。为了使硼扩散最小化，可在p型掺杂硅层旁沉积富含氮的材料薄层。富含氮的材料可防止硼从掺杂硅层扩散，使所需量的硼将留在掺杂硅中。
为了制造n型掺杂硅，需要磷（P）掺杂剂前驱物气体。适合的P掺杂剂前驱物气体包括膦（PH3）和其它含磷分子，掺杂剂前驱物气体可伴随SiH4和He按约1sccm至50sccm的流率流入处理腔室。在其它实施例中，可使用其它含磷分子。PH3的流率和n型掺杂硅层中的P掺杂剂浓度可以成比例。在沉积所需厚度的n型硅之后，停止沉积处理。
在沉积掺杂硅之后，系统可决定是否需要附加层（509），且可净化PECVD处理腔室（511），并且重复步骤503至511，直到已沉积所需层数（509），所需层数可为四层或更多层。所有层在同一PECVD处理腔室中沉积，且在整个层沉积过程中，处理腔室维持真空。在沉积硅和掺杂硅层之后，自PECVD处理腔室移除真空，并且可移出基板（515）。接着可对晶圆进行额外处理。
在另一实施例中，可利用不同工艺来将硅与掺杂硅的层堆栈结构沉积至晶圆上。藉由开启和关闭掺杂剂前驱物的流率，硅等离子体和掺杂硅等离子体可背靠背运行。参照图10，把基板放到PECVD处理腔室内，并且施加真空（501）。将RF功率施加至电极。如关于图9所述的，硅前驱物气体流入处理腔室而产生等离子体，并且硅层沉积至晶圆上。在沉积所需厚度的硅之后，沉积掺杂硅。不进行等离子体及气体净化，而是将掺杂剂前驱物加入至硅前驱物（506），并且将掺杂硅沉积至硅层上（507）。在沉积所需厚度的掺杂硅之后，停止掺杂剂前驱物（512），并且将附加硅层沉积至晶圆上（503）。重复工艺步骤503至512，直到沉积所有硅/掺杂硅层为止（509）。在已沉积硅和掺杂硅层之后，可自PECVD处理腔室移除真空，并且移出基板（515），接着可对晶圆进行额外处理。由于不需要等离子体及气体净化步骤，因此以所述方式进行晶圆的硅/掺杂硅的层堆栈结构沉积处理可更有效率。
在一个实施例中，可期望减少硅和掺杂硅层的氢含量。减少氢含量可减少在后续退火处理晶圆期间逸出气体。氢含量较少还可防止层堆栈结构或硬罩结构中的界面分层，硬罩结构可含有碳系膜、金属氮化物和介电氮化物。
参照图11，在一个实施例中，硅与掺杂硅的层堆栈结构可沉积在基板上。把基板放到PECVD处理腔室内，并且施加真空（801）。将硅材料沉积至基板上（803）。以上参考图8中的步骤403所述的硅沉积工艺可用来沉积硅层。在沉积硅材料之后，可净化处理腔室（805）。以上在图7中的步骤305中所述的净化工艺可用来净化PECVD腔室。
氮化硅层不直接沉积在硅层上，而是可通过将氧化硅处理气体引入PECVD处理腔室内，同时将RF功率施加至电极，来将氧化硅薄层沉积至硅层上（807）。氧化硅可当作黏着剂，该黏着剂用以改善硅与氮化硅层之间的键合，进而防止界面在后续退火处理期间分层。氧化硅薄膜沉积在硅层上。氧化硅沉积工艺参照图7的步骤303描述。接着等离子体及气体净化腔室（809），并且将氮化硅层沉积至氧化硅层上（811）。可对氮化硅进行氮化硅处理来改善表面粗糙度，藉以改善界面（815），并且可重复等离子体及气体净化工艺（817）。在一个实施例中，步骤807、809、811、815和817分别参照图7步骤303、305、307、311和313描述。
可混合和匹配材料沉积。参照下表1，列出用于层堆栈结构的可能的第一与第二材料。视应用需求而定，可改变第一与第二材料层的沉积顺序，即相反。
第一材料 氧化硅 氧化硅 硅 硅
第二材料 氮化硅 硅 掺杂硅 氮化硅
表1
参照图12，图示用以将第一材料与第二材料的层堆栈结构原位沉积至基板上的流程图。把基板放到PECVD腔室内（601），并且将第一材料沉积至基板上（603）。等离子体净化及净化PECVD腔室（605）。如果有需要，则可对第一材料层进行等离子体处理（606）。将第二材料沉积至第一材料上（607）。将附加层沉积至基板上（609）。如果有需要，则可对第二材料层进行等离子体处理（611）。再次净化PECVD腔室（613），并且重复工艺步骤603至613，以将附加层沉积至基板上。在沉积所有层之后，使PECVD腔室处于周围压力，并且移出基板（615）。可额外进行蚀刻及沉积处理，以在基板上制造3D存储设备。
应理解本发明系统已参照特定实施例说明，然而，在不脱离本发明系统的范围的情况下，可增添、删除以及更改这些实施例。虽然所述系统包括各种部件，但应理解这些部件和所述构造可加以修改并且按不同的其它构造重新排列。

Claims (20)

1.一种方法，包含：
(a)将基板放到等离子体增强化学气相沉积（PECVD）腔室中；
(b)将第一处理气体激发成第一等离子体；
(c)从所述第一等离子体将一层第一材料沉积至所述基板上；
(d)等离子体净化所述PECVD腔室，并且利用所述等离子体净化，露出待调理供沉积用的所述第一材料的表面；
(e)气体净化所述PECVD腔室，以移除所有气体污染物；
(f)将第二处理气体激发成第二等离子体；
(g)从所述第一等离子体将一层第二材料沉积至所述基板上；
(h)等离子体净化所述PECVD腔室，并且利用所述等离子体净化，露出待调理供沉积用的所述第二材料的表面；
(i)气体净化所述PECVD腔室，以移除气体污染物；
(j)在所述步骤(b)至(i)的整个过程中，维持所述PECVD腔室中的真空；以及
(k)重复所述步骤(b)至(j)，直到在所述基板上已沉积一预定层数的所述第一材料和所述第二材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料的所述预定层数为至少8，并且所述第二材料的所述预定层数为至少8。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PECVD腔室的所述气体净化包括使所述PECVD腔室的一部分暴露于净化气体，所述净化气体选自由氨气（NH3）、氮气（N2）、一氧化二氮（N2O）和上述气体的混合物所组成群组的气体。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料是硅，并且所述第一处理气体包括含硅分子。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料是氧化硅，并且所述第一处理气体包括含硅分子和含氧分子。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料是氮化硅，并且所述第一处理气体包括含硅分子和含氮分子。
7.如权利要求6所述的方法，进一步包含：
将第三处理气体激发成第三等离子体，以在所述步骤(c)与所述步骤(d)之间进行所述氮化硅的表面处理。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第三处理气体包括氨气（NH3）和氮气（N2）。
9.一种方法，包含：
(a)在真空下，将基板放到等离子体增强化学气相沉积（PECVD）腔室中；
(b)将第一处理气体激发成第一等离子体；
(c)从所述第一等离子体将一层第一材料沉积至所述基板上，所述第一材料具有第一应力；
(d)等离子体净化以清洁所述PECVD腔室，并且露出所述第一材料的表面以调理供沉积用；
(e)气体净化所述PECVD腔室，以移除气体污染物；
(f)将第二处理气体激发成第二等离子体；
(g)将一层第二材料沉积至所述基板上，所述第二材料具有第二应力，所述第二应力的强度大约等于所述第一材料的所述第一应力的强度，且所述第二应力的方向与所述第一材料的所述第一应力的方向相反；
(h)等离子体气体净化所述PECVD腔室，并且露出待调理供沉积用的所述第二材料的表面；
(i)气体净化所述PECVD腔室，以移除气体污染物；
(j)在所述步骤(b)至(i)的整个过程中，维持所述PECVD腔室中的真空；以及
(k)重复所述步骤(b)至(j)，直到在所述基板上已沉积一预定层数的所述第一材料和所述第二材料。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一材料的所述预定层数为8或更多，并且所述第二材料的所述预定层数为8或更多。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述PECVD腔室的所述气体净化包括使所述PECVD腔室的一部分暴露于净化气体，所述净化气体选自由氨气（NH3）、氮气（N2）、一氧化二氮（N2O）和上述气体的混合物所组成群组的气体。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一材料是硅，并且所述第一处理气体包括含硅分子。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一材料是氧化硅，并且所述第一处理气体包括含硅分子和含氧分子。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一材料是氮化硅，并且所述第一处理气体包括含硅分子和含氮分子。
15.如权利要求14所述的方法，进一步包含：
将第三处理气体激发成第三等离子体，以在所述步骤(c)与所述步骤(d)之间进行所述氮化硅的表面处理。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第三处理气体包括氨气（NH3）和氮气（N2）。
17.一种方法，包含：
(a)在真空下，将基板放到等离子体增强化学气相沉积（PECVD）腔室中；
(b)将第一处理气体激发成第一等离子体；
(c)从所述第一等离子体将一层第一材料沉积至所述基板上；
(d)将掺杂剂前驱物加到所述第一处理气体中；
(e)将所述第一处理气体与所述掺杂剂前驱物激发成第二等离子体；
(f)从所述第二等离子体将一层掺杂硅沉积至所述基板上；
(g)在所述步骤(b)至(f)的整个过程中，维持所述PECVD腔室中的真空；以及
(h)重复所述步骤(b)至(g)，直到在所述基板上已沉积一预定层数的所述第一材料和所述第二材料。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一材料的所述预定层数为至少8，并且所述第二材料的所述预定层数为至少8。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二材料是n型掺杂硅，并且所述掺杂剂前驱物包括含硼分子。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二材料是p型掺杂硅，并且所述掺杂剂前驱物包括含磷分子。
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