JP2002151514A - アルゴン、窒素、およびシランガスを使用した窒化珪素プラズマ処理方法 - Google Patents
アルゴン、窒素、およびシランガスを使用した窒化珪素プラズマ処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス状化学物質であるアルゴン（Ar）、窒素
（N2）、およびシラン（SiH4）を使用して、水素含量が
13原子パーセント未満の窒化珪素を形成する方法を提供
する。 【解決手段】 プラズマ処理チャンバ内で窒化珪素を形
成する方法は、アルゴン（Ar）、窒素（N2）、およびシ
ラン（SiH4）をプラズマ中で混合するステップを含む。
１つの実施態様では、約100〜約250 sccmのアルゴン（A
r）、約100〜約500 sccmの窒素（N2）、および約10〜約
80 sccmのシラン（SiH4）を含むガス混合物からプラズ
マを形成することにより窒化珪素を堆積する。
（N2）、およびシラン（SiH4）を使用して、水素含量が
13原子パーセント未満の窒化珪素を形成する方法を提供
する。 【解決手段】 プラズマ処理チャンバ内で窒化珪素を形
成する方法は、アルゴン（Ar）、窒素（N2）、およびシ
ラン（SiH4）をプラズマ中で混合するステップを含む。
１つの実施態様では、約100〜約250 sccmのアルゴン（A
r）、約100〜約500 sccmの窒素（N2）、および約10〜約
80 sccmのシラン（SiH4）を含むガス混合物からプラズ
マを形成することにより窒化珪素を堆積する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般に半導体ウ
ェーハの処理方法に関する。より詳細には、窒化珪素層
を堆積する方法に関する。
ェーハの処理方法に関する。より詳細には、窒化珪素層
を堆積する方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】集積回路は、１つのチップ上に多数のト
ランジスタ、コンデンサ、抵抗器を含むことができる複
雑な装置に発展した。チップ設計の発展により、さらに
高速なサーキットリーと高い回路密度が必要とされてい
る。回路密度が高くなるにつれて、誘電層の絶縁性能が
最重要課題になる。
ランジスタ、コンデンサ、抵抗器を含むことができる複
雑な装置に発展した。チップ設計の発展により、さらに
高速なサーキットリーと高い回路密度が必要とされてい
る。回路密度が高くなるにつれて、誘電層の絶縁性能が
最重要課題になる。
【０００３】使用されてきた誘電材料の１つが窒化珪素
である。通常、窒化珪素は、隣接層間または回路構造物
間の絶縁誘電材料として使用される。通常、窒化珪素
は、SiH4、SiH2Cl2、およびSiCl4とNH3およびN2を混合
して形成される。窒化珪素の堆積処理中、薄膜の水素含
量は堆積処理サイクル中の温度、出力密度、および周波
数の変化と共に変わることがある。通常、窒化珪素薄膜
の水素含量は13原子パーセントよりも大きい。たとえ
ば、窒化珪素のプラズマ増速化学気相堆積法（plasma e
nhanced chemical vapor deposition）（約400℃で堆
積）には通常、約25原子パーセントの水素が含まれる。
一般に、温度が上昇すると水素含量は低下する（すなわ
ち、約550℃での堆積では、水素含量は約13パーセント
に低下する）。
である。通常、窒化珪素は、隣接層間または回路構造物
間の絶縁誘電材料として使用される。通常、窒化珪素
は、SiH4、SiH2Cl2、およびSiCl4とNH3およびN2を混合
して形成される。窒化珪素の堆積処理中、薄膜の水素含
量は堆積処理サイクル中の温度、出力密度、および周波
数の変化と共に変わることがある。通常、窒化珪素薄膜
の水素含量は13原子パーセントよりも大きい。たとえ
ば、窒化珪素のプラズマ増速化学気相堆積法（plasma e
nhanced chemical vapor deposition）（約400℃で堆
積）には通常、約25原子パーセントの水素が含まれる。
一般に、温度が上昇すると水素含量は低下する（すなわ
ち、約550℃での堆積では、水素含量は約13パーセント
に低下する）。
【０００４】通常、窒化珪素薄膜は、金属間混合物誘電
（IMD）層またはプリメタル（ｐｒｅｍｅｔａｌ）誘電
（PMD）層のエッチング停止に使用される。IMD層または
PMD層に関するエッチング選択性は、性能条件を決める
重要な条件である。エッチング選択性が高いことが望ま
しい。別の用途として、窒化珪素はインターメタル誘電
層に銅が拡散することを防ぐ銅障壁として使用される。
電子の移動を防止し、窒化珪素薄膜の完全な誘電性を維
持するには、窒化珪素層への銅の透過を最小限に抑える
ことが望ましい。窒化珪素薄膜のその他の望ましい特性
としては、漏れ電流が少ないことと絶縁破壊電圧が低い
ことが挙げられる。
（IMD）層またはプリメタル（ｐｒｅｍｅｔａｌ）誘電
（PMD）層のエッチング停止に使用される。IMD層または
PMD層に関するエッチング選択性は、性能条件を決める
重要な条件である。エッチング選択性が高いことが望ま
しい。別の用途として、窒化珪素はインターメタル誘電
層に銅が拡散することを防ぐ銅障壁として使用される。
電子の移動を防止し、窒化珪素薄膜の完全な誘電性を維
持するには、窒化珪素層への銅の透過を最小限に抑える
ことが望ましい。窒化珪素薄膜のその他の望ましい特性
としては、漏れ電流が少ないことと絶縁破壊電圧が低い
ことが挙げられる。
【０００５】飛沫同伴した水素は、窒化珪素層の誘電性
能に決定的な影響を与える。たとえば、後続の処理中に
水素結合が破壊されることが多くなり、その結果、漏れ
電流の増加や絶縁破壊電圧の低下など、完全な誘電性の
劣化が生じる。銅障壁に使用される窒化珪素薄膜が薄く
なければならない（通常300〜500Å）高度な半導体装置
で、完全な誘電性が劣化することが多い。さらに、窒化
物薄膜の水素含量が高いと、酸化シリコンに関してエッ
チング選択性が低くなる。
能に決定的な影響を与える。たとえば、後続の処理中に
水素結合が破壊されることが多くなり、その結果、漏れ
電流の増加や絶縁破壊電圧の低下など、完全な誘電性の
劣化が生じる。銅障壁に使用される窒化珪素薄膜が薄く
なければならない（通常300〜500Å）高度な半導体装置
で、完全な誘電性が劣化することが多い。さらに、窒化
物薄膜の水素含量が高いと、酸化シリコンに関してエッ
チング選択性が低くなる。
【０００６】したがって、高い誘電特性を有する薄膜を
形成する窒化珪素堆積処理技術が必要とされている。
形成する窒化珪素堆積処理技術が必要とされている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の１つの態様
は、約13原子パーセント未満の水素を含む窒化珪素の堆
積方法を提供する。１つの実施態様において、この発明
は、アルゴン（Ar）、窒素（N2）、およびシラン（Si
H4）を含むガス（またはガス混合物）で形成されるプラ
ズマから、プラズマ処理チャンバ内で窒化珪素を堆積す
る方法を提供する。
は、約13原子パーセント未満の水素を含む窒化珪素の堆
積方法を提供する。１つの実施態様において、この発明
は、アルゴン（Ar）、窒素（N2）、およびシラン（Si
H4）を含むガス（またはガス混合物）で形成されるプラ
ズマから、プラズマ処理チャンバ内で窒化珪素を堆積す
る方法を提供する。
【０００８】理解しやすいように、各図面で共通の要素
にはできるだけ同一の符号数字を使用している。
にはできるだけ同一の符号数字を使用している。
【０００９】この発明は、以下の詳細な説明と添付図面
を検討すれば容易に理解できる。
を検討すれば容易に理解できる。
【００１０】 〔発明の詳細な説明〕この発明は、13原子パーセント未
満の水素を含む窒化珪素を形成する方法を提供するもの
である。１つの実施態様において、この発明は、アルゴ
ン（Ar）、窒素（N2）、およびシラン（SiH4）を含むガ
ス（またはガス混合物）で形成されるプラズマから窒化
珪素を堆積する方法を提供する。この発明の堆積処理
は、カリフォルニア州サンタクララ市のApplied Materi
als, Inc.から入手できるUltima（登録商標） High Den
sity Chemical Vapor Deposition（HDP-CVD）システム
などのプラズマ化学気相堆積チャンバで実行することが
できる。
満の水素を含む窒化珪素を形成する方法を提供するもの
である。１つの実施態様において、この発明は、アルゴ
ン（Ar）、窒素（N2）、およびシラン（SiH4）を含むガ
ス（またはガス混合物）で形成されるプラズマから窒化
珪素を堆積する方法を提供する。この発明の堆積処理
は、カリフォルニア州サンタクララ市のApplied Materi
als, Inc.から入手できるUltima（登録商標） High Den
sity Chemical Vapor Deposition（HDP-CVD）システム
などのプラズマ化学気相堆積チャンバで実行することが
できる。
【００１１】図１は、この発明による堆積方法を実施で
きるHDP-CVDシステム（以下、「システム」という）を
示している。通常、システム100にはチャンバ本体112、
蓋組立体114、および、基板処理を実行するための排気
可能なエンクロージャ（以下、「チャンバ」という）14
0を画成する基板支持部材116が含まれる。システム100
は、中央処理装置（以下、「CPU」という）106、メモリ
108、および支持回路110から成る制御装置102に接続さ
れている。制御装置102は、堆積処理の制御を簡単にす
るためにHDP-CVDシステムの様々な構成要素に接続され
ている。
きるHDP-CVDシステム（以下、「システム」という）を
示している。通常、システム100にはチャンバ本体112、
蓋組立体114、および、基板処理を実行するための排気
可能なエンクロージャ（以下、「チャンバ」という）14
0を画成する基板支持部材116が含まれる。システム100
は、中央処理装置（以下、「CPU」という）106、メモリ
108、および支持回路110から成る制御装置102に接続さ
れている。制御装置102は、堆積処理の制御を簡単にす
るためにHDP-CVDシステムの様々な構成要素に接続され
ている。
【００１２】チャンバ本体112は、内部環状処理領域120
を画成し下端の方が細くなって同心排気通路122を画成
する側壁118を有する、一体型の加工済み構造物である
ことが望ましい。チャンバ本体112は、スリット弁144で
選択的に密封される少なくとも１つの基板入口ポート12
4を含む複数のポートを画成する。
を画成し下端の方が細くなって同心排気通路122を画成
する側壁118を有する、一体型の加工済み構造物である
ことが望ましい。チャンバ本体112は、スリット弁144で
選択的に密封される少なくとも１つの基板入口ポート12
4を含む複数のポートを画成する。
【００１３】チャンバ壁118の上部表面は、蓋組立体114
が支えられる、通常は平坦なランディング領域を画成す
る。１つ以上のＯ−リング溝がチャンバ壁の上部表面に
形成され、チャンバ本体112と蓋組立体114との間の気密
密封を形成する１つ以上のＯ−リングを収容する。
が支えられる、通常は平坦なランディング領域を画成す
る。１つ以上のＯ−リング溝がチャンバ壁の上部表面に
形成され、チャンバ本体112と蓋組立体114との間の気密
密封を形成する１つ以上のＯ−リングを収容する。
【００１４】通常、チャンバの蓋組立体114は、エネル
ギー伝達ドーム132とガス分散リング138から成る。蓋組
立体114は、プラズマ処理領域120の物理的エンクロージ
ャと処理を制御するエネルギー供給システムの両方を提
供する。ドーム132は、RFエネルギーを伝達できる誘電
材料（たとえば、酸化アルミニウム（Al2O3）などのセ
ラミック）から成る。ドーム132の温度は、様々な処理
サイクル（堆積サイクルおよび洗浄サイクル）中に調整
される。通常、ドーム132は洗浄サイクル中は加熱さ
れ、処理中は冷却される。
ギー伝達ドーム132とガス分散リング138から成る。蓋組
立体114は、プラズマ処理領域120の物理的エンクロージ
ャと処理を制御するエネルギー供給システムの両方を提
供する。ドーム132は、RFエネルギーを伝達できる誘電
材料（たとえば、酸化アルミニウム（Al2O3）などのセ
ラミック）から成る。ドーム132の温度は、様々な処理
サイクル（堆積サイクルおよび洗浄サイクル）中に調整
される。通常、ドーム132は洗浄サイクル中は加熱さ
れ、処理中は冷却される。
【００１５】ガス分散リング138は、ドーム132とチャン
バ本体112の間に配置される。Ｏ−リング溝がガス分散
リング138の上部に形成され、ドーム132とガス分散リン
グ138の上部とを密封するＯ−リングを収容する。通
常、ガス分散リング138は、ガスパネル190につながるノ
ズルを収容するための複数のポートを内部に有する、ア
ルミニウムその他の適切な材料から成る環状リングから
構成される。ガスパネル190は、シャワーヘッド192を介
してチャンバ140に接続することもできる。任意には、
シャワーヘッド192とガス分散リング138の両方を共に使
用することもできる。ガスパネル190は、プロセスガス
その他のガスをチャンバ140に供給する。
バ本体112の間に配置される。Ｏ−リング溝がガス分散
リング138の上部に形成され、ドーム132とガス分散リン
グ138の上部とを密封するＯ−リングを収容する。通
常、ガス分散リング138は、ガスパネル190につながるノ
ズルを収容するための複数のポートを内部に有する、ア
ルミニウムその他の適切な材料から成る環状リングから
構成される。ガスパネル190は、シャワーヘッド192を介
してチャンバ140に接続することもできる。任意には、
シャワーヘッド192とガス分散リング138の両方を共に使
用することもできる。ガスパネル190は、プロセスガス
その他のガスをチャンバ140に供給する。
【００１６】別々に電力を供給される2つのRFコイル、
上部コイル172と側部コイル174は、誘電ドーム132の外
部に巻き付けられる。RFコイル172と174の電力は、2つ
の可変周波数RF電源176と178から供給される。各電源
（176と178）には、制御回路、および電力をプラズマに
伝達するRF回路が含まれる。
上部コイル172と側部コイル174は、誘電ドーム132の外
部に巻き付けられる。RFコイル172と174の電力は、2つ
の可変周波数RF電源176と178から供給される。各電源
（176と178）には、制御回路、および電力をプラズマに
伝達するRF回路が含まれる。
【００１７】基板支持部材116がチャンバ壁118に取り付
けられ、チャンバ140の中央に、一般に環状の基板配置
表面を形成する。また、基板支持部材116には、処理中
に基板104の温度を維持する温度制御システムが含まれ
る。この制御装置102は支持部材116に接続され、基板10
4の温度を感知する。制御装置102は熱流体の温度を変化
させて、基板をあらかじめ設定されている温度に維持す
る。あるいは、別の加熱冷却方法として抵抗加熱などを
利用して、処理中の基板の温度を制御することもでき
る。
けられ、チャンバ140の中央に、一般に環状の基板配置
表面を形成する。また、基板支持部材116には、処理中
に基板104の温度を維持する温度制御システムが含まれ
る。この制御装置102は支持部材116に接続され、基板10
4の温度を感知する。制御装置102は熱流体の温度を変化
させて、基板をあらかじめ設定されている温度に維持す
る。あるいは、別の加熱冷却方法として抵抗加熱などを
利用して、処理中の基板の温度を制御することもでき
る。
【００１８】支持部材116をチャンバ140で位置決めする
と、環状支持部材116の外部壁150とチャンバ140の内部
壁152により、支持部材116の周囲全体でほぼ一様である
環状排気通路122が画成される。この通路122は、支持部
材116と中心がほぼ同じである排気ポート154で終わる。
この排気ポート154は支持部材116の基板配置位置の下の
ほぼ中央に位置し、チャンバ140からのガスを通路122を
通して一様に排出する。これにより、チャンバ140の底
の中央にある排気ポート154を通ってチャンバ140から放
射状に内方向および外方向への、基板表面の周囲全体で
の一様なガスの流れが可能になる。
と、環状支持部材116の外部壁150とチャンバ140の内部
壁152により、支持部材116の周囲全体でほぼ一様である
環状排気通路122が画成される。この通路122は、支持部
材116と中心がほぼ同じである排気ポート154で終わる。
この排気ポート154は支持部材116の基板配置位置の下の
ほぼ中央に位置し、チャンバ140からのガスを通路122を
通して一様に排出する。これにより、チャンバ140の底
の中央にある排気ポート154を通ってチャンバ140から放
射状に内方向および外方向への、基板表面の周囲全体で
の一様なガスの流れが可能になる。
【００１９】スロットルアッセンブリ156、ゲート弁15
8、およびターボ分子ポンプ160から成るポンプスタック
がチャンバ本体112の下部の細くなった部分に取り付け
られ、システム100内の圧力を制御する。スロットルア
ッセンブリ156およびゲート弁158がチャンバ本体112と
ターボ分子ポンプ160の間に取り付けられ、ゲート弁158
および/または圧力制御による隔離を可能にする。フォ
アライン157が、ターボ分子ポンプ160の上流および下流
の位置で排気ポート154に接続される。これにより、バ
ッキングポンプ機能が提供される。フォアライン157
が、リモートメインフレームポンプ（図示しない）、通
常は粗引きポンプに接続される。
8、およびターボ分子ポンプ160から成るポンプスタック
がチャンバ本体112の下部の細くなった部分に取り付け
られ、システム100内の圧力を制御する。スロットルア
ッセンブリ156およびゲート弁158がチャンバ本体112と
ターボ分子ポンプ160の間に取り付けられ、ゲート弁158
および/または圧力制御による隔離を可能にする。フォ
アライン157が、ターボ分子ポンプ160の上流および下流
の位置で排気ポート154に接続される。これにより、バ
ッキングポンプ機能が提供される。フォアライン157
が、リモートメインフレームポンプ（図示しない）、通
常は粗引きポンプに接続される。
【００２０】チャンバ140での基板104の処理中、真空ポ
ンプが約2〜約15 mTorr（ミリトル）の範囲までチャン
バ140を排気し、ガス分散アッセンブリを通ってチャン
バ140への、計量できるプロセスガスまたはガスの流れ
が供給される。チャンバ圧を直接計量し、弁を開閉して
ポンプの排気速度を調節する制御装置にその情報を送る
ことにより、チャンバ圧を制御する。ガスの流れと濃度
は、処理手順で指定されたソフトウェア設定ポイントを
介してマスフローコントローラにより直接制御される。
排気ポート154を通してチャンバ140から排気されるガス
の流量を測定することにより、吸引ガス供給のマスフロ
ーコントローラ（図示しない）を使用してチャンバ140
内で所望の圧力とガス濃度を維持することもできる。
ンプが約2〜約15 mTorr（ミリトル）の範囲までチャン
バ140を排気し、ガス分散アッセンブリを通ってチャン
バ140への、計量できるプロセスガスまたはガスの流れ
が供給される。チャンバ圧を直接計量し、弁を開閉して
ポンプの排気速度を調節する制御装置にその情報を送る
ことにより、チャンバ圧を制御する。ガスの流れと濃度
は、処理手順で指定されたソフトウェア設定ポイントを
介してマスフローコントローラにより直接制御される。
排気ポート154を通してチャンバ140から排気されるガス
の流量を測定することにより、吸引ガス供給のマスフロ
ーコントローラ（図示しない）を使用してチャンバ140
内で所望の圧力とガス濃度を維持することもできる。
【００２１】処理中、図１に示した半導体基板104が基
板支持部材116上に配置され、ガス成分が入口ポート124
を通ってガスパネルから処理チャンバに供給され、ガス
混合物を形成する。RF電源から上部コイル172、側部コ
イル174、および基板支持部材116にそれぞれRF電力が印
加され、ガス混合物が点火されてプラズマになる。別の
方法でガス混合物を点火することもできる。チャンバ14
0内部の圧力は、チャンバ140と真空ポンプの間に配置さ
れた絞り弁で制御する。チャンバ壁表面の温度は、シス
テム100の壁に配置された液体を含む管路（図示しな
い）で制御する。
板支持部材116上に配置され、ガス成分が入口ポート124
を通ってガスパネルから処理チャンバに供給され、ガス
混合物を形成する。RF電源から上部コイル172、側部コ
イル174、および基板支持部材116にそれぞれRF電力が印
加され、ガス混合物が点火されてプラズマになる。別の
方法でガス混合物を点火することもできる。チャンバ14
0内部の圧力は、チャンバ140と真空ポンプの間に配置さ
れた絞り弁で制御する。チャンバ壁表面の温度は、シス
テム100の壁に配置された液体を含む管路（図示しな
い）で制御する。
【００２２】基板104の温度は、支持部材116の温度を安
定化し、ガス供給源（図示しない）から基板の背面と支
持表面上の溝（図示しない）で形成される通路にヘリウ
ムガスを流すことにより制御する。ヘリウムガスは、基
板104と基板支持部材116の間の熱伝達を容易にするため
に使用する。堆積処理中、基板104は定常温度まで加熱
される。ドーム132と基板支持部材116の両方の熱制御に
より、基板104の温度は250 〜500℃に維持される。
定化し、ガス供給源（図示しない）から基板の背面と支
持表面上の溝（図示しない）で形成される通路にヘリウ
ムガスを流すことにより制御する。ヘリウムガスは、基
板104と基板支持部材116の間の熱伝達を容易にするため
に使用する。堆積処理中、基板104は定常温度まで加熱
される。ドーム132と基板支持部材116の両方の熱制御に
より、基板104の温度は250 〜500℃に維持される。
【００２３】上部誘導コイル172に印加されるRF電力は
周波数が50 kHz〜13.56 MHzであり、数百ワット〜数千
ワットの間で変動してもよい。側部誘導コイル174に印
加されるRF電力は周波数が50 kHz〜13.56 MHzであり、
数百ワット〜数千ワットの間で変動してもよい。基板支
持部材116に印加される電力はDCでもRFでもよく、通常
はステップカバレージを向上させるために使用する。バ
イアス電力はなるべく使用しないほうがよい。この発明
の1つの実施態様では、上部コイル電力は周波数が12.56
MHzで約1,000〜約4,800ワットであり、側部コイル電力
は周波数が12.56MHzで約1,000〜約4,800ワットであり、
バイアス電力は周波数が13.56 MHzで最大では約5,000ワ
ットである。
周波数が50 kHz〜13.56 MHzであり、数百ワット〜数千
ワットの間で変動してもよい。側部誘導コイル174に印
加されるRF電力は周波数が50 kHz〜13.56 MHzであり、
数百ワット〜数千ワットの間で変動してもよい。基板支
持部材116に印加される電力はDCでもRFでもよく、通常
はステップカバレージを向上させるために使用する。バ
イアス電力はなるべく使用しないほうがよい。この発明
の1つの実施態様では、上部コイル電力は周波数が12.56
MHzで約1,000〜約4,800ワットであり、側部コイル電力
は周波数が12.56MHzで約1,000〜約4,800ワットであり、
バイアス電力は周波数が13.56 MHzで最大では約5,000ワ
ットである。
【００２４】上記のようにシステム100を簡単に制御す
るために、CPU106は、様々なチャンバとサブプロセッサ
を制御する業界設定で使用できる汎用コンピュータプロ
セッサであればどのような種類でもよい。メモリ108がC
PU106に接続される。メモリ108、すなわちコンピュータ
で読み取り可能な媒体としては、ランダムアクセスメモ
リ（RAM）、読み取り専用メモリ（ROM）、フロッピー
（登録商標）ディスク、ハードディスク、またはその他
のデジタル記憶装置（ローカルでもリモートでも）など
簡単に入手できるメモリ（１つでも複数でも）を使用で
きる。従来の方法でプロセッサを補助するために、支持
回路110がCPU106に接続される。これらの回路には、キ
ャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路とサブシス
テムなどが含まれる。この発明の堆積処理108は通常、C
PU106により実行され、ソフトウェアルーチン402の一部
としてメモリ108に記憶される。ソフトウェアルーチン4
02については、図2を参照しながら後述する。ソフトウ
ェアルーチン402は、CPU106で制御されるハードウェア
から遠隔で検索される第2のCPU（図示しない）により記
憶および/または実行することもできる。
るために、CPU106は、様々なチャンバとサブプロセッサ
を制御する業界設定で使用できる汎用コンピュータプロ
セッサであればどのような種類でもよい。メモリ108がC
PU106に接続される。メモリ108、すなわちコンピュータ
で読み取り可能な媒体としては、ランダムアクセスメモ
リ（RAM）、読み取り専用メモリ（ROM）、フロッピー
（登録商標）ディスク、ハードディスク、またはその他
のデジタル記憶装置（ローカルでもリモートでも）など
簡単に入手できるメモリ（１つでも複数でも）を使用で
きる。従来の方法でプロセッサを補助するために、支持
回路110がCPU106に接続される。これらの回路には、キ
ャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路とサブシス
テムなどが含まれる。この発明の堆積処理108は通常、C
PU106により実行され、ソフトウェアルーチン402の一部
としてメモリ108に記憶される。ソフトウェアルーチン4
02については、図2を参照しながら後述する。ソフトウ
ェアルーチン402は、CPU106で制御されるハードウェア
から遠隔で検索される第2のCPU（図示しない）により記
憶および/または実行することもできる。
【００２５】図２は、堆積処理400を詳細に示してい
る。堆積処理400は、システム100へのアルゴンの供給
（ステップ406）、システム100への窒素の供給（ステッ
プ408）、システム100へのシランの供給（ステップ41
0）、システム100内でのアルゴン、窒素、およびシラン
の圧力調整（ステップ412）、プラズマの形成と維持の
ためのシステム100へのRF電力の印加（ステップ414）、
ウェーハ温度の制御（ステップ416）、および窒化珪素
の堆積（ステップ418）から成る。１つの実施態様で
は、堆積中にバイアス電力を利用しない。
る。堆積処理400は、システム100へのアルゴンの供給
（ステップ406）、システム100への窒素の供給（ステッ
プ408）、システム100へのシランの供給（ステップ41
0）、システム100内でのアルゴン、窒素、およびシラン
の圧力調整（ステップ412）、プラズマの形成と維持の
ためのシステム100へのRF電力の印加（ステップ414）、
ウェーハ温度の制御（ステップ416）、および窒化珪素
の堆積（ステップ418）から成る。１つの実施態様で
は、堆積中にバイアス電力を利用しない。
【００２６】図１及び２を同時に参照すればわかるよう
に、CPU106によりソフトウェアルーチン402を実行する
と、汎用コンピュータが、チャンバでの処理を制御する
特殊用途コンピュータ（制御装置）102に変換され、堆
積処理が実行される。この発明のプロセスをソフトウェ
アルーチンとして実装するものとして説明したが、ここ
で開示した方法の一部のステップは、ソフトウェア制御
装置からでもハードウェア内でも実行することができ
る。このため、この発明はコンピュータシステム上での
実行時にソフトウェアに実装することも、特殊用途の集
積回路その他のハードウェア実装としてハードウェア内
に実装することも、ソフトウェアとハードウェアの組合
わせとして実装することもできる。
に、CPU106によりソフトウェアルーチン402を実行する
と、汎用コンピュータが、チャンバでの処理を制御する
特殊用途コンピュータ（制御装置）102に変換され、堆
積処理が実行される。この発明のプロセスをソフトウェ
アルーチンとして実装するものとして説明したが、ここ
で開示した方法の一部のステップは、ソフトウェア制御
装置からでもハードウェア内でも実行することができ
る。このため、この発明はコンピュータシステム上での
実行時にソフトウェアに実装することも、特殊用途の集
積回路その他のハードウェア実装としてハードウェア内
に実装することも、ソフトウェアとハードウェアの組合
わせとして実装することもできる。
【００２７】より詳細には、たとえば、約200 sccmのア
ルゴン、約200 sccmの窒素、および約20 sccmのシラン
から成るガス混合物をステップ406、408、および410で
それぞれチャンバに供給することによりウェーハ104上
に窒化珪素を堆積する。ステップ412で、システム100内
のガス混合物の全圧力を約6 mTorrに調整する。
ルゴン、約200 sccmの窒素、および約20 sccmのシラン
から成るガス混合物をステップ406、408、および410で
それぞれチャンバに供給することによりウェーハ104上
に窒化珪素を堆積する。ステップ412で、システム100内
のガス混合物の全圧力を約6 mTorrに調整する。
【００２８】ウェーハ104上にガス混合物が存在する
と、ステップ414で約1,500ワットのRF電力を上部コイル
に印加し、3,000ワットのRF電力を側部コイルに印加
し、プラズマを形成し維持する。ステップ416で、ウェ
ーハ104を約400℃に加熱する。ステップ418で、水素含
量が約8原子パーセント以下の窒化珪素がウェーハ104上
に堆積する。
と、ステップ414で約1,500ワットのRF電力を上部コイル
に印加し、3,000ワットのRF電力を側部コイルに印加
し、プラズマを形成し維持する。ステップ416で、ウェ
ーハ104を約400℃に加熱する。ステップ418で、水素含
量が約8原子パーセント以下の窒化珪素がウェーハ104上
に堆積する。
【００２９】堆積処理400で得られる窒化珪素層の水素
含量は、従来技術を利用して堆積された窒化珪素のそれ
と比べて優れている。両方の窒化珪素薄膜を比較する
と、堆積処理400を利用して堆積された薄膜は、従来技
術を利用して堆積された薄膜より物理的特性に優れてい
ることが明らかである。たとえば、堆積処理400の窒化
珪素薄膜のウェットエッチング速度は6:1 BOE（緩衝酸
化物エッチャー）溶液で6.5 Å/分であり、水素含量は
約8原子パーセント（水素前方散乱技術で測定）であ
る。従来技術のプラズマ増速化学気相堆積薄膜では一般
に、ウェットエッチング速度は6:1 BOEで65 Å/分であ
り、水素含量は約14原子パーセントである。
含量は、従来技術を利用して堆積された窒化珪素のそれ
と比べて優れている。両方の窒化珪素薄膜を比較する
と、堆積処理400を利用して堆積された薄膜は、従来技
術を利用して堆積された薄膜より物理的特性に優れてい
ることが明らかである。たとえば、堆積処理400の窒化
珪素薄膜のウェットエッチング速度は6:1 BOE（緩衝酸
化物エッチャー）溶液で6.5 Å/分であり、水素含量は
約8原子パーセント（水素前方散乱技術で測定）であ
る。従来技術のプラズマ増速化学気相堆積薄膜では一般
に、ウェットエッチング速度は6:1 BOEで65 Å/分であ
り、水素含量は約14原子パーセントである。
【００３０】さらに、堆積処理400で得られる窒化珪素
薄膜は、従来技術を利用して堆積された窒化珪素薄膜に
比べてバリア特性に優れている。銅拡散長さ、すなわち
10-4原子パーセントの濃度まで窒化珪素薄膜に銅が透過
する深さは、堆積処理400を利用する場合に大幅に向上
する。従来技術のプラズマ化学気相堆積薄膜の拡散長さ
は通常、約300 Åである。堆積処理400を利用して堆積
された薄膜の拡散長さは通常、150 Åである。拡散長さ
が短い薄膜は、電子の移動を最小限に抑えるために薄膜
から製造される集積回路構造物で利用すればより有利で
ある。
薄膜は、従来技術を利用して堆積された窒化珪素薄膜に
比べてバリア特性に優れている。銅拡散長さ、すなわち
10-4原子パーセントの濃度まで窒化珪素薄膜に銅が透過
する深さは、堆積処理400を利用する場合に大幅に向上
する。従来技術のプラズマ化学気相堆積薄膜の拡散長さ
は通常、約300 Åである。堆積処理400を利用して堆積
された薄膜の拡散長さは通常、150 Åである。拡散長さ
が短い薄膜は、電子の移動を最小限に抑えるために薄膜
から製造される集積回路構造物で利用すればより有利で
ある。
【００３１】上記開示したこの発明の実施態様の堆積処
理条件をまとめたものが図３の列502である。図３の列5
04には、Ultima（登録商標） HDP-CVDシステムを利用し
てこの発明を実施することができる処理範囲が含まれて
いる。
理条件をまとめたものが図３の列502である。図３の列5
04には、Ultima（登録商標） HDP-CVDシステムを利用し
てこの発明を実施することができる処理範囲が含まれて
いる。
【００３２】なお、この発明の精神にもとることなく、
ここで開示した説明を利用して、許容されるエッチング
選択性および銅バリア特性を実現するために処理条件を
調整できる別の堆積装置でこの発明を実施できる。
ここで開示した説明を利用して、許容されるエッチング
選択性および銅バリア特性を実現するために処理条件を
調整できる別の堆積装置でこの発明を実施できる。
【図１】この発明による堆積処理に使用するプラズマ処
理装置の概略図である。
理装置の概略図である。
【図２】この発明による方法の流れ図である。
【図３】図１の装置を使用して実施される場合の、この
発明による方法の処理条件を要約した表である。
発明による方法の処理条件を要約した表である。
100 システム 102 制御装置 104 基板 106 CPU 108 メモリ 110 支持回路 112 チャンバ本体 114 蓋組立体 116 基板支持部材 118 側壁 120 内部環状処理領域 122 排気通路 124 基板入口ポート 132 エネルギー伝達ドーム 138 ガス分散リング 140 チャンバ 144 スリット弁 150 外部壁 152 内部壁 154 排気ポート 156 スロットルアッセンブリ 157 フォアライン 158 ゲート弁 160 ターボ分子ポンプ 172 上部コイル 174 側部コイル 176 電源 178 電源 190 ガスパネル 192 シャワーヘッド 400 堆積処理 402 ソフトウェアルーチン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゼンカン タン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， クパティノ ， クリフデン ウェイ 20306 (72)発明者 カスラ カーゼニ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， エール ドライヴ 5554 Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA16 AA18 BA40 CA04 EA08 FA04 JA05 JA06 JA09 JA10 JA16 5F058 BA20 BC08 BF07 BF23 BF29 BF30 BF37
Claims (42)
- 【請求項１】 プラズマ処理チャンバ内で窒化珪素を形
成する方法であって、アルゴン（Ar）、窒素（N2）、お
よびシラン（SiH4）をプラズマ中で混合するステップを
含む、方法。 - 【請求項２】 前記混合ステップが約100〜約250 sccm
のArを供給するステップをさらに含む、請求項１に記載
の方法。 - 【請求項３】 前記混合ステップが約200 sccmのArを供
給するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記混合ステップが約100〜約500 sccm
のN2を供給するステップをさらに含む、請求項１に記載
の方法。 - 【請求項５】 前記混合ステップが約200 sccmのN2を供
給するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 前記混合ステップが約10〜約80 sccmのS
iH4を供給するステップをさらに含む、請求項１に記載
の方法。 - 【請求項７】 前記混合ステップが約20 sccmのSiH4を
供給するステップをさらに含む、請求項１に記載の方
法。 - 【請求項８】 前記混合ステップが約2〜約15 mTorrの
全ガス圧を維持するステップをさらに含む、請求項１に
記載の方法。 - 【請求項９】 前記混合ステップが約6 mTorrの全ガス
圧を維持するステップをさらに含む、請求項１に記載の
方法。 - 【請求項１０】 約250〜約500℃で工作物を維持するス
テップをさらに含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】 約400℃で工作物を維持するステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１２】 約1,000〜約4,800ワットの第１誘導結
合コイルに誘導電力を印加するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。 - 【請求項１３】 約1,500ワットの第１誘導結合コイル
に誘導電力を印加するステップをさらに含む、請求項１
に記載の方法。 - 【請求項１４】 形成された窒化珪素の水素含量が約13
原子パーセント未満である、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１５】 約1,000〜約4,800ワットの第２誘導結
合コイルに誘導電力を印加するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。 - 【請求項１６】 約3,000ワットの第２誘導結合コイル
に誘導電力を印加するステップをさらに含む、請求項１
に記載の方法。 - 【請求項１７】 プラズマ処理チャンバ内で窒化珪素を
形成する方法であって、約100〜約250 sccmのアルゴン
（Ar）、約100〜約500 sccmの窒素（N2）、および約10
〜約80 sccmのシラン（SiH4）をプラズマ中で混合する
ステップを含む、方法。 - 【請求項１８】 混合ステップが約250〜約500℃で工作
物を維持するステップをさらに含む、請求項１７に記載
の方法。 - 【請求項１９】 約1,000〜約4,800ワットの第１誘導結
合コイルに誘導電力を印加するステップをさらに含む、
請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 約1,000〜約4,800ワットの第２誘導結
合コイルに誘導電力を印加するステップをさらに含む、
請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２１】 約4〜約15 mTorrの全ガス圧を維持す
るステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２２】 アルゴン（Ar）、窒素（N2）、および
シラン（SiH4）をプラズマ中で混合し、その結果水素含
量が13原子パーセント未満の窒化珪素を形成するステッ
プを実行するために、プロセッサによる実行時に半導体
ウェーハ処理チャンバをプロセッサに制御させるように
する命令を含む複数の命令を記憶する、コンピュータで
読み取り可能な媒体。 - 【請求項２３】 前記混合ステップが約100〜約250 scc
mのArを供給するステップをさらに含む、請求項２２に
記載のコンピュータで読み取り可能な媒体。 - 【請求項２４】 前記混合ステップが約200 sccmのArを
供給するステップをさらに含む、請求項２２に記載のコ
ンピュータで読み取り可能な媒体。 - 【請求項２５】 前記混合ステップが約100〜約500 scc
mのN2を供給するステップをさらに含む、請求項２２に
記載のコンピュータで読み取り可能な媒体。 - 【請求項２６】 前記混合ステップが約200 sccmのN2を
供給するステップをさらに含む、請求項２２に記載のコ
ンピュータで読み取り可能な媒体。 - 【請求項２７】 前記混合ステップが約10〜約80 sccm
のSiH4を供給するステップをさらに含む、請求項２２に
記載のコンピュータで読み取り可能な媒体。 - 【請求項２８】 前記混合ステップが約20 sccmのSiH4
を供給するステップをさらに含む、請求項２２に記載の
コンピュータで読み取り可能な媒体。 - 【請求項２９】 前記混合ステップが約4〜約15 mTorr
の全ガス圧を維持するステップをさらに含む、請求項２
２に記載のコンピュータで読み取り可能な媒体。 - 【請求項３０】 前記混合ステップが約6 mTorrの全ガ
ス圧を維持するステップをさらに含む、請求項２２に記
載のコンピュータで読み取り可能な媒体。 - 【請求項３１】 前記混合ステップが約250〜約500℃で
工作物を維持するステップをさらに含む、請求項２２に
記載のコンピュータで読み取り可能な媒体。 - 【請求項３２】 前記混合ステップが約400℃で工作物
を維持するステップをさらに含む、請求項２２に記載の
コンピュータで読み取り可能な媒体。 - 【請求項３３】 前記混合ステップが約1,000〜約4,800
ワットの第１誘導結合コイルに誘導電力を印加するステ
ップをさらに含む、請求項２２に記載のコンピュータで
読み取り可能な媒体。 - 【請求項３４】 前記混合ステップが約1,500ワットの
第１誘導結合コイルに誘導電力を印加するステップをさ
らに含む、請求項２２に記載のコンピュータで読み取り
可能な媒体。 - 【請求項３５】 前記混合ステップが約1,000〜約4,800
ワットの第２誘導結合コイルに誘導電力を印加するステ
ップをさらに含む、請求項２２に記載のコンピュータで
読み取り可能な媒体。 - 【請求項３６】 前記混合ステップが約3,000ワットの
第２誘導結合コイルに誘導電力を印加するステップをさ
らに含む、請求項２２に記載のコンピュータで読み取り
可能な媒体。 - 【請求項３７】 前記混合ステップが、約100〜約250 s
ccmのアルゴン（Ar）を供給するステップと、約100〜約
500 sccmの窒素（N2）を供給するステップと約10〜約80
sccmのシラン（SiH4）を供給するステップとをさらに
含む、請求項２２に記載のコンピュータで読み取り可能
な媒体。 - 【請求項３８】 混合ステップが約4〜約15 mTorrの全
ガス圧を維持するステップをさらに含む、請求項３７に
記載のコンピュータで読み取り可能な媒体。 - 【請求項３９】 約250〜約500℃で工作物を維持するス
テップをさらに含む、請求項３８に記載のコンピュータ
で読み取り可能な媒体。 - 【請求項４０】 約1,000〜約4,800ワットの第１誘導結
合コイルに誘導電力を印加するステップをさらに含む、
請求項３９に記載のコンピュータで読み取り可能な媒
体。 - 【請求項４１】 約1,000〜約4,800ワットの第２誘導結
合コイルに誘導電力を印加するステップをさらに含む、
請求項４０に記載のコンピュータで読み取り可能な媒
体。 - 【請求項４２】 アルゴン（Ar）、窒素（N2）、および
シラン（SiH4）をプラズマ中で混合するステップにより
化学気相堆積チャンバで形成される、水素含量が約13原
子パーセント未満の窒化珪素。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7274038B2 (en) | 2003-06-30 | 2007-09-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Silicon nitride film, a semiconductor device, a display device and a method for manufacturing a silicon nitride film |
| JP2009235504A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Fujifilm Corp | 窒化珪素膜の成膜方法、ガスバリアフィルムの製造方法、および、ガスバリアフィルム |
| JP2009266939A (ja) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Renesas Technology Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2011508434A (ja) * | 2007-12-21 | 2011-03-10 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 低ウェットエッチング速度の窒化シリコン膜 |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1408140A1 (en) * | 2002-10-11 | 2004-04-14 | STMicroelectronics S.r.l. | A high-density plasma process for depositing a layer of Silicon Nitride |
| US7125758B2 (en) | 2004-04-20 | 2006-10-24 | Applied Materials, Inc. | Controlling the properties and uniformity of a silicon nitride film by controlling the film forming precursors |
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| US7785672B2 (en) | 2004-04-20 | 2010-08-31 | Applied Materials, Inc. | Method of controlling the film properties of PECVD-deposited thin films |
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| US7429410B2 (en) | 2004-09-20 | 2008-09-30 | Applied Materials, Inc. | Diffuser gravity support |
| US7396766B2 (en) * | 2005-03-31 | 2008-07-08 | Tokyo Electron Limited | Low-temperature chemical vapor deposition of low-resistivity ruthenium layers |
| US8138104B2 (en) | 2005-05-26 | 2012-03-20 | Applied Materials, Inc. | Method to increase silicon nitride tensile stress using nitrogen plasma in-situ treatment and ex-situ UV cure |
| US8129290B2 (en) | 2005-05-26 | 2012-03-06 | Applied Materials, Inc. | Method to increase tensile stress of silicon nitride films using a post PECVD deposition UV cure |
| JP2008047620A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | プラズマ処理方法、及び、プラズマ処理装置 |
| US7988875B2 (en) | 2007-02-08 | 2011-08-02 | Applied Materials, Inc. | Differential etch rate control of layers deposited by chemical vapor deposition |
| US20080317973A1 (en) | 2007-06-22 | 2008-12-25 | White John M | Diffuser support |
| DE102007039758B4 (de) * | 2007-08-22 | 2012-10-31 | Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main | Einrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Plasmas durch niederfrequente induktive Anregung |
| KR101542840B1 (ko) | 2008-09-09 | 2015-08-07 | 삼성디스플레이 주식회사 | 박막 트랜지스터 표시판 및 이의 제조 방법 |
| RU2518283C1 (ru) * | 2012-12-07 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных системы" (ОАО "Российские космические системы") | Способ осаждения нитрида кремния на кремниевую подложку |
| US9748093B2 (en) * | 2015-03-18 | 2017-08-29 | Applied Materials, Inc. | Pulsed nitride encapsulation |
| US9673091B2 (en) | 2015-06-25 | 2017-06-06 | Globalfoundries Inc. | Structure for BEOL metal levels with multiple dielectric layers for improved dielectric to metal adhesion |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0635323B2 (ja) * | 1982-06-25 | 1994-05-11 | 株式会社日立製作所 | 表面処理方法 |
| US6624064B1 (en) * | 1997-10-10 | 2003-09-23 | Applied Materials, Inc. | Chamber seasoning method to improve adhesion of F-containing dielectric film to metal for VLSI application |
| WO2000003425A1 (en) * | 1998-07-10 | 2000-01-20 | Applied Materials, Inc. | Plasma process to deposit silicon nitride with high film quality and low hydrogen content |
| US6372291B1 (en) * | 1999-12-23 | 2002-04-16 | Applied Materials, Inc. | In situ deposition and integration of silicon nitride in a high density plasma reactor |
-
2001
- 2001-05-08 TW TW090110986A patent/TW584902B/zh not_active IP Right Cessation
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7274038B2 (en) | 2003-06-30 | 2007-09-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Silicon nitride film, a semiconductor device, a display device and a method for manufacturing a silicon nitride film |
| US8227805B2 (en) | 2003-06-30 | 2012-07-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Silicon nitride film, a semiconductor device, a display device and a method for manufacturing a silicon nitride film |
| US8535965B2 (en) | 2003-06-30 | 2013-09-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Silicon nitride film, a semiconductor device, a display device and a method for manufacturing a silicon nitride film |
| JP2011508434A (ja) * | 2007-12-21 | 2011-03-10 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 低ウェットエッチング速度の窒化シリコン膜 |
| JP2009235504A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Fujifilm Corp | 窒化珪素膜の成膜方法、ガスバリアフィルムの製造方法、および、ガスバリアフィルム |
| JP2009266939A (ja) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Renesas Technology Corp | 半導体装置の製造方法 |
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