JP2012504867A - 窒化ケイ素系膜又は炭化ケイ素系膜を形成する方法 - Google Patents

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Abstract

窒化ケイ素系誘電体層を堆積する方法が提供される。該方法は、ケイ素前駆体及びラジカル窒素前駆体を堆積チャンバーに導入することを含む。前記ケイ素前駆体は、Ｎ−Ｓｉ−Ｈ結合、Ｎ−Ｓｉ−Ｓｉ結合及び／又はＳｉ−Ｓｉ−Ｈ結合を有する。前記ラジカル窒素前駆体は、内包酸素を実質的に含まない。前記ラジカル窒素前駆体は、堆積チャンバーの外で発生させる。前記ケイ素前駆体及び前記ラジカル窒素前駆体は、相互作用して前記窒化ケイ素系誘電体層を形成する。

Description

本発明は、窒化ケイ素系誘電体層又は炭化ケイ素系誘電体層を形成する方法に関する。
半導体素子形状は、数十年前のそれらの導入以来、サイズが劇的に減少してきた。現代の半導体製造装置は、２５０ｎｍ、１８０ｎｍ及び６５ｎｍフィーチャサイズの素子を日常的に製造しており、さらに小さな形状の素子を製作するために新しい装置が開発され導入されつつある。しかし、より小さなサイズは、素子要素が密接に機能しなければならず、これによって、クロストーク及び寄生容量を含めた電気的干渉の可能性が増加し得ることを意味する。
電気的干渉の程度を減少させるために、誘電体絶縁材料が、素子要素、金属線、及び他のデバイスフィーチャ（ｄｅｖｉｃｅ ｆｅａｔｕｒｅ）の間のギャップ、トレンチ、及び他のスペースを充てんするために使用される。誘電体材料は、デバイスフィーチャ間のスペースにおけるそれらの形成の容易さ、及びそれらの低い誘電率（即ち、「ｋ値」）のために選択される。より低いｋ値の誘電体は、クロストーク及びＲＣ時間遅延を最小化すること、並びに素子の全体の電力消費を減少させることにより役立っている。従来の誘電体材料には、酸化ケイ素が含まれ、これは、従来のＣＶＤ技術により堆積された場合、４．０及び４．２の間の平均ｋ値を有する。
従来のＣＶＤ酸化ケイ素のｋ値は、多くの素子構造に許容されるが、減少し続けるサイズ及び増加し続ける素子要素の密度のために、半導体製造業者は、より低いｋ値の誘電体材料を探し続けている。１つの手法は、フッ素を酸化ケイ素にドープして、約３．４から約３．６の低い誘電率のフッ素ドープ酸化ケイ素膜（即ち、「ＦＳＧ」膜）を製作することである。もう１つは、多孔質の低ｋ膜を形成するための水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ）のような高流動性前駆体で基板をコートするスピンオングラス技術の開発である。
さらに、窒化ケイ素膜及び炭化ケイ素膜も、浅いトレンチ分離部（ｓｈａｌｌｏｗ ｔｒｅｎｃｈ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）、金属層相互接続又は他の半導体構造などの種々の半導体構造における電気的絶縁に使用されている。窒化ケイ素膜及び炭化ケイ素膜は、ＣＶＤ技術によって形成され得る。従来の窒化ケイ素膜及び炭化ケイ素膜は、５５０℃などの高温で形成される。５５０℃ ＣＶＤ法は、半導体構造内に形成されるウェル及び／又はドーパント領域プロファイルに悪影響を与えるサーマルバジェット（ｔｈｅｒｍａｌ ｂｕｄｇｅｔ）を有する。
したがって、窒化ケイ素系膜又は炭化ケイ素系膜を堆積する既存方法に対する改善が望まれる。
本発明の実施形態は、窒化ケイ素系誘電体層又は炭化ケイ素系層を形成するために、約１００℃以下などの低い工程温度下で有機ケイ素及び／又はケイ素前駆体と相互作用するラジカル窒素含有前駆体及び／又はラジカル不活性気体前駆体を発生させるために遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）を使用する、既知の製法にまさる利益を提供する方法に関係する。例えば、窒化ケイ素系層を形成するために使用されるケイ素前駆体は、Ｎ−Ｓｉ−Ｈ結合、Ｎ−Ｓｉ−Ｓｉ結合及び／又はＳｉ−Ｈ結合を有する。炭化ケイ素系層を形成するために使用される有機ケイ素前駆体は、Ｃ−Ｓｉ−Ｈ結合及び／又はＣ−Ｓｉ−Ｓｉ結合を有する。ラジカル窒素含有前駆体及び／又はラジカル不活性気体前駆体は、内包酸素を実質的に含まないので、本方法は、窒化ケイ素系層又は炭化ケイ素系層を望ましく形成し得る。
一実施形態は、窒化ケイ素系誘電体層を堆積するための方法を提供する。本方法は、ケイ素前駆体及びラジカル窒素前駆体を堆積チャンバーに導入することを含む。ケイ素前駆体は、Ｎ−Ｓｉ−Ｈ結合、Ｎ−Ｓｉ−Ｓｉ結合及び／又はＳｉ−Ｓｉ−Ｈ結合を有する。ラジカル窒素前駆体は、内包酸素を実質的に含まない。ラジカル窒素前駆体は、堆積チャンバーの外で発生させる。ケイ素前駆体及びラジカル窒素前駆体は、相互作用して窒化ケイ素系誘電体層を形成する。
別の実施形態は、窒化ケイ素系誘電体層を堆積する方法を提供する。本方法は、ケイ素前駆体及びラジカル窒素前駆体を堆積チャンバーに導入することを含む。ケイ素前駆体は、式ＳｉＨｎＸ４−ｎを有し、ｎは１〜４の数であり、Ｘはハロゲンである。ケイ素前駆体は、Ｓｉ−Ｘ結合より弱いＳｉ−Ｈ結合を有する。ラジカル窒素前駆体は、内包酸素を実質的に含まない。ラジカル窒素前駆体は、堆積チャンバーの外で発生させる。ケイ素前駆体及びラジカル窒素前駆体は、相互作用して窒化ケイ素系誘電体層を形成する。
別の実施形態は、炭化ケイ素系誘電体層を堆積する方法を提供する。本方法は、有機ケイ素前駆体及びラジカル不活性気体前駆体を堆積チャンバーに導入することを含む。有機ケイ素前駆体は、Ｃ−Ｓｉ−Ｈ結合及びＣ−Ｓｉ−Ｓｉ結合からなる群から選択される結合を有する。ラジカル不活性気体前駆体は、内包酸素を実質的に含まない。ラジカル不活性気体前駆体は、堆積チャンバーの外で発生させる。有機ケイ素前駆体及びラジカル不活性気体前駆体は、相互作用して炭化ケイ素系誘電体層を形成する。
本発明のこれら及び他の実施形態が、その利点及び特徴の多くとともに、以下の説明及び添付図面と併せてより詳細に記載される。しかし、本発明は、示された厳密な配置及び手段に限定されないことを理解されたい。
本発明の性質及び利点のさらなる理解は、同様の参照数字が、類似の成分を参照するために、いくつかの図面を通して使用されている、本明細書の残余部分及び図面への参照によって実現することができる。場合によっては、サブレーベルは、参照数字に関連しており、複数の類似成分の１つを示すハイフンを追う。既存のサブレーベルに詳述することなく参照数字が参照される場合、全てのこのような複数の類似成分を意味するよう意図されている。
本発明による基板上に窒化ケイ素系誘電体層を形成する例示的な方法を示したフローチャートであり； 本発明による基板上に炭化ケイ素系誘電体層を形成する例示的な方法を示したフローチャートであり； 本発明の例示的なプロセスシステムの概略断面図である。
本発明は、窒化ケイ素系誘電体層又は炭化ケイ素系誘電体層を形成する方法に関する。実施形態において、本方法は、窒化ケイ素系誘電体層又は炭化ケイ素系誘電体層を形成するために、約１００℃以下などの低い工程温度下で有機ケイ素及び／又はケイ素前駆体と相互作用するラジカル窒素含有前駆体及び／又はラジカル不活性気体前駆体を発生させるために遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）を使用する。窒化ケイ素系誘電体層を形成するために使用されるケイ素前駆体は、Ｎ−Ｓｉ−Ｈ結合、Ｎ−Ｓｉ−Ｓｉ結合及び／又はＳｉ−Ｈ結合を有する。炭化ケイ素系誘電体層を形成するために使用される有機ケイ素前駆体は、Ｃ−Ｓｉ−Ｈ結合及び／又はＣ−Ｓｉ−Ｓｉ結合を有する。Ｓｉ−Ｈ又はＳｉ−Ｓｉの弱く且つ／又は不安定な結合によって、ラジカルＳｉが形成され、ラジカル窒素又はラジカル炭素と相互作用して、窒化ケイ素系又は炭化ケイ素系誘電体層を形成するようにＳｉ−Ｎ又はＳｉ−Ｃ結合を形成し得る。加えて、ラジカル窒素含有前駆体及び／又はラジカル不活性気体前駆体は、内包酸素を実質的に含まず、本方法は、窒化ケイ素系又は炭化ケイ素系誘電体層を望ましく形成し得る。
図１は、本発明による基板上に窒化ケイ素系誘電体層を形成する例示的な方法を示したフローチャートである。例示的方法１００は、それに対して追加のステップ（示されていない）を追加することもできる非網羅的な一連のステップを含む。当業者は、多くの変形物、変更、及び代替物を認識されよう。実施形態において、方法１００は、ケイ素前駆体及びラジカル窒素前駆体を堆積チャンバー内に導入することを含み、ここで、ケイ素前駆体は、Ｎ−Ｓｉ−Ｈ、Ｎ−Ｓｉ−Ｓｉ、及びＳｉ−Ｈからなる群から選択される結合を有し、ラジカル窒素前駆体は、内包酸素元素を実質的に含まず、ラジカル窒素前駆体は、堆積チャンバー外で発生させる（製法１１０）。ケイ素前駆体及びラジカル窒素前駆体は、堆積チャンバー内で相互作用してケイ素含有及び窒素含有誘電体層を形成する（製法１２０）。窒化ケイ素系誘電体層は、例えば、窒化ケイ素層又は酸窒化ケイ素層であり得る。実施形態において、ケイ素前駆体及びラジカル窒素前駆体は、堆積チャンバー内で相互作用し、ここで、ケイ素前駆体は、式ＳｉＨｎＸ４−ｎを有し、ここで、ｎは１〜４の数であり、Ｘはハロゲンであり、ケイ素前駆体は、Ｓｉ−Ｘ結合より弱いＳｉ−Ｈ結合を有する。
ケイ素前駆体は、Ｎ−Ｓｉ−Ｈ、Ｎ−Ｓｉ−Ｓｉ、及びＳｉ−Ｈからなる群から選択される結合を有する。例えば、ケイ素前駆体は、シラン、直鎖ポリシラン（ジシラン、トリシラン及び高級同族体）、環式ポリシラン（シクロペンタシラン及びラダーポリシランなど）、ジアミノシラン（ここで、Ｒ１及びＲ２は、メチル、エチル、及び高級同族体などのアルキル基及び／又は水素である）、トリシリルアミン（ここで、Ｒは、メチル、エチル、及び高級同族体などのアルキル基及び／又は水素である）、トリシリルアミン、Ｎ（ＳｉＨ３）３であってよい。
Figure 2012504867
実施形態において、ケイ素前駆体は、堆積チャンバーへのその導入前又は導入中にキャリヤーガスと混合することができる。キャリヤーガスは、窒化ケイ素層又は酸窒化ケイ素層の形成に有害に干渉しない不活性な気体である。キャリヤーガスの例には、いくつかある気体の中で特にヘリウム、ネオン、アルゴン、及び水素が含まれ得る。例えば、ケイ素前駆体は、室温のケイ素前駆体を通して、約６００から約２４００ｓｃｃｍの流速でケイ素化合物（気体又は液体）をヘリウムと混合して、約８００ｍｇｍから約１６００ｍｇｍの速度で、チャンバーへの前駆体の流れを提供することによって、堆積チャンバーに導入することができる。
ラジカル窒素前駆体は、堆積チャンバーの外で発生させることができる。例えば、ラジカル窒素前駆体は、より安定な出発原料をプラズマに曝露することによって反応性種を発生する遠隔プラズマ生成システム（ＲＰＳ）で発生させることができる。例えば、出発原料は、分子アンモニア（ＮＨ３）及び／又は窒素（Ｎ２）を含む混合物であってよい。ＲＰＳからのプラズマへのこの出発原料の曝露は、分子アンモニアの一部が、約−１０℃及び約１００℃の間の温度においてケイ素前駆体のＳｉ−Ｓｉ及び／又はＳｉ−Ｈ結合を望ましく置換して基板表面上に流動性誘電体を形成し得る、極めて反応性に富むラジカル種のＮ、ＮＨ及び／又はＮＨ２のラジカルに解離する原因となる。ラジカル窒素前駆体は、内包酸素を実質的に含まないので、本方法は、窒化ケイ素系誘電体層を望ましく形成し得る。実施形態において、窒素前駆体はＮＨ３であるが、ＮＯｘではない。
ラジカル窒素前駆体は、例えば、Ｎ、ＮＨ及び／又はＮＨ２、並びに他のラジカル窒素前駆体及び前駆体の組合せであってよい。ラジカルＮ、ＮＨ、及び／又はＮＨ２は、反応性であり、不安定で弱い結合形成であるＳｉ−Ｈ及び／又はＳｉ−Ｓｉ結合を攻撃する。次いで、ラジカルＮ、ＮＨ、及び／又はＮＨ２は、Ｓｉラジカルと結合して、Ｓｉ−Ｈ及びＳｉ−Ｓｉ結合より安定しているＳｉ−Ｎ、Ｓｉ−ＮＨ及び／又はＳｉ−ＮＨ２結合を形成する。Ｓｉ−Ｎ、Ｓｉ−ＮＨ及び／又はＳｉ−ＮＨ２結合を形成することによって、窒化ケイ素系層又は酸窒化ケイ素系層が、基板上に望ましく堆積され得る。実施形態において、Ａｒ、クリプトン（Ｋｒ）、及び／又はキセノン（Ｘｅ）などのラジカル不活性気体前駆体を堆積チャンバーに導入して、Ｓｉ−Ｈ及び／又はＳｉ−Ｓｉ結合を攻めたてて、Ｓｉ−Ｈ及び／又はＳｉ−Ｓｉ結合を破壊し、Ｓｉラジカルを形成する。Ｓｉラジカルは、Ｎ、ＮＨ及び／又はＮＨ２ラジカルに反応性であり、Ｓｉ−Ｎ、Ｓｉ−ＮＨ及び／又はＳｉ−ＮＨ２を形成する。したがって、ラジカル不活性気体前駆体は、望ましくは、ケイ素前駆体及びラジカル窒素含有前駆体が、基板上に堆積された窒化ケイ素層又は酸窒化ケイ素層を形成する助けとなり得る。
実施形態において、方法１００は、窒化ケイ素系膜を酸化ケイ素系膜に変換し得る、任意の酸素含有環境内のアニール工程を含まない。例えば、方法１００は、窒化ケイ素系膜を酸化ケイ素系膜に変換し得る蒸気アニール工程を含まない。酸素含有アニール工程を含まないことによって、窒化ケイ素系膜を望ましく得ることができる。
図２は、本発明による、基板上に炭化ケイ素系誘電体層を形成するための例示的な方法を示したフローチャートである。例示的な方法２００は、それに対して追加のステップ（示されていない）を追加することもできる非網羅的な一連のステップを含む。当業者は、多くの変形物、変更、及び代替物を認識されよう。実施形態において、方法２００は、有機ケイ素前駆体及びラジカル不活性気体前駆体を堆積チャンバー内に導入することを含んでよく、ここで、有機ケイ素前駆体は、Ｃ−Ｓｉ−Ｈ及びＣ−Ｓｉ−Ｓｉからなる群から選択される結合を有し、ラジカル不活性気体前駆体は、内包酸素を実質的に含まず、ラジカル不活性気体前駆体を、堆積チャンバーの外で発生させる（製法２１０）。実施形態において、ラジカル不活性気体前駆体は、酸素基を有さない。有機ケイ素前駆体及びラジカル不活性気体前駆体は、堆積チャンバー内で相互作用して炭化ケイ素系誘電体層を形成する（製法２２０）。炭化ケイ素系誘電体層は、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）層、酸炭化ケイ素（ＳｉＯＣ）層、又は炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）層であってよい。
有機ケイ素前駆体は、Ｃ−Ｓｉ−Ｈ、Ｃ−Ｓｉ−Ｓｉからなる群から選択される結合を有する。例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）膜を形成するための有機ケイ素前駆体は、アルキルシラン（ここで、Ｒは、メチル、エチル、及び高級同族体などのアルキル基及び／又は水素である）、架橋アルキルシラン（ここで、Ｒは、メチル、エチル、及び高級同族体などのアルキル基及び／又は水素である）、環式アルキルシラン（ここで、Ｒは、メチル、エチル、及び高級同族体などのアルキル基及び／又は水素である）、及び／又は環式アルキルジシラン（ここで、Ｒ１及びＲ２は、メチル、エチル、及び高級同族体などのアルキル基である）であってよい。酸炭化ケイ素（ＳｉＯＣ）を形成する実施形態について、有機ケイ素前駆体は、例えば、直鎖ポリアルコキシシラン（ここで、Ｒは、メトキシ、エトキシ及び高級同族体などのアルコキシ基である）、環式アルコキシジシラン（ここで、Ｒ１及びＲ２は、メトキシ、エトキシ及び高級同族体などのアルコキシ基である）、アルコキシシラン（ここで、Ｒは、メトキシ、エトキシ及び高級同族体などのアルコキシ基である）、アルコキシジシラン（ここで、Ｒ１及びＲ２は、メトキシ、エトキシ及び高級同族体などのアルコキシ基である）、及び／又はポリアミノシラン（ここで、Ｒは、メトキシ、エトキシ及び高級同族体などのアルコキシ基である）であってよい。炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）膜を形成する実施形態について、有機ケイ素前駆体は、例えば、環式アルキルアミノシラン（ここで、Ｒは、メチル、エチル、及び高級同族体などのアルキル基及び／又は水素である）、トリアミノシラン（ここで、Ｒ１及びＲ２は、メチル、エチル、及び高級同族体などのアルキル基である）、ジアミノシラン（ここで、Ｒ１及びＲ２は、メチル、エチル、及び高級同族体などのアルキル基である）、及び／又はトリシリルアミン（ここで、Ｒは、メチル、エチル、及び高級同族体などのアルキル基である）であってよい。
ＳｉＣ膜について：
Figure 2012504867
ＳｉＯＣ膜について：
Figure 2012504867
ＳｉＣＮ膜について：
Figure 2012504867
実施形態において、有機ケイ素前駆体は、堆積チャンバーへの導入前又は導入中にキャリヤーガスと混合することができる。キャリヤーガスは、炭化ケイ素系誘電体層の形成に干渉することが実質的にない不活性な気体であってよい。キャリヤーガスの例には、いくつかのガスの中で特にヘリウム、ネオン、アルゴン、及び水素が含まれ得る。例えば、有機ケイ素前駆体は、室温の有機ケイ素前駆体を通して、約６００から約２４００ｓｃｃｍの流速で有機ケイ素化合物（気体又は液体）をヘリウムと混合して、約８００ｍｇｍから約１６００ｍｇｍの速度で、チャンバーへの前駆体の流れを提供することによって、堆積チャンバーに導入することができる。
ラジカル不活性気体前駆体は、堆積チャンバーの外で発生させることができる。例えば、ラジカル不活性気体前駆体は、より安定な出発原料をプラズマに曝露することによってボンバード種（ｂｏｍｂａｒｄ ｓｐｅｃｉｅｓ）を発生する遠隔プラズマ生成システム（ＲＰＳ）で発生させることができる。例えば、出発原料は、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ及び／又はＸｅを含む気体であってよい。ＲＰＳからのプラズマへのこの出発原料の曝露は、不活性気体の一部が、有機ケイ素前駆体のＳｉ−Ｓｉ及び／又はＳｉ−Ｈ結合を望ましく攻めたてて互いに反応性であるＣ−Ｓｉラジカルを形成し得るボンバード種であるＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ及び／又はＸｅラジカルに解離する原因となる。実施形態において、Ｃ−Ｓｉラジカルは、約−１０℃及び約１００℃の間の温度で相互作用して基板表面上に流動性誘電体材料を形成し得る。ラジカル不活性気体前駆体は、内包酸素元素を実質的に含まないので、本方法は、炭化ケイ素系誘電体層を望ましく形成し得る。
ラジカル不活性気体前駆体は、例えば、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ及び／又はＸｅ、並びに他のラジカル不活性気体前駆体及び前駆体の組合せであってよい。Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、及び／又はＸｅラジカルを堆積チャンバーに導入して、Ｓｉ−Ｈ及び／又はＳｉ−Ｓｉ結合を攻めたてて、Ｓｉ−Ｈ及び／又はＳｉ−Ｓｉ結合を破壊し、Ｃ−Ｓｉラジカルを形成する。気体前駆体のＣ−Ｓｉラジカルは、互いに反応性でありＣ−Ｓｉ−Ｈｉ及び／又はＣ−Ｓｉ−Ｓｉ結合を形成する。したがって、ラジカル不活性気体前駆体は、有機ケイ素前駆体ラジカルが、基板上にＳｉＣ層、ＳｉＯＣ層又はＳｉＣＮ層を形成できるように、Ｓｉ−Ｈ及び／又はＳｉ−Ｓｉ結合を望ましく破壊し得る。
図３は、本発明の例示的なプロセスシステムの概略断面図である。図３において、システム３００は、前駆体が化学的に相互作用し基板３０２上に流動性誘電体膜を堆積する堆積チャンバー３０１を含む。基板３０２（例えば、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４００ｍｍなどの直径の半導体基板ウェーハ）は、回転式基板台３０４上に配置することができ、これは、上下に直動させて、基板３０２を上に位置する前駆体分配システム３０６により近く又はより遠ざけて位置づけることができる。台３０４は、約１ｒｐｍから約２０００ｒｐｍ（例えば１０ｒｐｍから約１２０ｒｐｍ）の回転速度で基板３０２を回転し得る。台３０４は、前駆体分配システム３０６のサイドノズル３０８からの距離に、例えば、約０．５ｍｍから約１００ｍｍに、基板３０２を上下に直動し得る。
前駆体分配システム３０６は、２つの異なる長さの１つをそれぞれ有する、複数の放射状に分配されたサイドノズル３０８を含む。実施形態において、サイドノズル３０８は堆積チャンバー３０１の壁の周囲に分配された開口の環を場合によって残してよい。前駆体は、これらの開口を通してチャンバー３０１に流れ得る。
前駆体分配システム３０６は、基板台３０４の中心と同軸であり得る円錐状トップバッフル３１０を含み得る。流路３１２は、バッフル３１０の中心を貫通して、バッフル３１０の表面に向けて外側を流れる前駆体と異なる組成を有する前駆体又はキャリヤーガスを供給することができる。
バッフル３１０の外側の表面は、堆積チャンバー３０１の上に位置する相互作用性種発生システム（示されていない）からの相互作用性前駆体を方向付ける導管３１４で囲むことができる。導管３１４は、１つの末端開口がバッフル３１０の外側の表面と接続され、反対の末端が反応性種発生システム（標識付けしていない）と接続されている、まっすぐな円管であってよい。反応性種発生システムは、より安定な出発原料をプラズマに曝露することによって反応性種を発生させる遠隔プラズマ生成システム（ＲＰＳ）であってよい。反応性種発生システムで発生した反応性種は、室温においてさえも他の堆積前駆体としばしば極めて反応性に富むため、それらは、他の堆積前駆体と混合する前に、導管３１４を分離された気体混合物で運び、バッフル３１０によって反応チャンバー３０１中に分散させることができる。
実施形態において、システム３００は、堆積チャンバー３０１のドーム３１６の周囲に巻かれたＲＦコイル（示されていない）も含み得る。これらのコイルは、堆積チャンバー３０１中に誘導結合プラズマを引き起こして、反応性種前駆体及び他の前駆体の反応性を望ましく増強し、基板上に流動性の誘電体膜を堆積し得る。例えば、バッフル３１０によりチャンバー３０１中に導入された反応性ラジカル窒素並びにチャネル３１２及び／又は１つ又は複数のサイドノズル３０８から導入された有機ケイ素前駆体を含む気体流は、ＲＦコイルによって上記の基板３０２と相互作用し得る。ラジカル窒素及び有機ケイ素前駆体は、低温においてさえもプラズマ中で急速に相互作用して、基板３０２の表面上に流動性誘電体膜を形成する。
基板表面自体を、台３０４によって回転させて、堆積膜の均一性を望ましく達成することができる。回転平面は、ウェーハ堆積表面の平面と平行であってよく、又は２つの平面は、部分的にずれていてよい。平面がずれている場合、基板３０２の回転は、堆積表面上のスペースにおいて流体乱流を発生し得る揺れを引き起こし得る。状況によっては、この乱流も、基板表面上に堆積される誘電体膜の均一性を望ましく増強し得る。台３０４は、それが動く際に台上の適所にウェーハを保持するための真空チャックを引き起こす陥凹及び／又は他の構造を含んでもよい。チャンバー３０１中の一般的な堆積圧力は、約０．０５Ｔｏｒｒから約２００Ｔｏｒｒの全チャンバー圧力（例えば、１Ｔｏｒｒ）であり、真空チャックがウェーハを適所に保持するのに適する。
台の回転は、堆積チャンバー３０１の下に位置し、台３０４を支持している軸３２０に回転的に接続されている電動機３１８によって作動させることができる。軸３２０は、堆積チャンバーの下の冷却／加熱システムから台３０４に冷却液及び／又は電線を通す内部チャネル（示されていない）を含むことができる。これらのチャネルは、基板３０２に均一な冷却及び／又は加熱を提供するために台３０４の中心から周縁部まで伸びていてもよい。それらは、軸３２０及び基板台３０４が回転し、且つ／又は直動する場合に、機能するよう形づくることができる。例えば、冷却システムは、台３０４が回転している時に、誘電体膜の堆積の間、約１００℃以下の基板３０２の温度を維持するよう機能し得る。
システム３００は、ドーム３１６の上に位置する照射システム３２２を含み得る。照射システム３２２からのランプ（示されていない）は、基板３０２上の堆積膜を焼くか又はアニールするために基板３０２を照射することができる。ランプは、膜の前駆体又は堆積膜における反応を高めるために、堆積の間、作動させることができる。ドーム３１６の少なくとも頂部は、ランプから放射された光の一部を透過し得る半透明材料で作られている。
一連の値が提供される場合、その範囲の上限及び下限の間のそれぞれの中間の値は、文脈により明らかに他に指示されていない限り、下限の単位の１０分の１まで、同様に明確に開示されていることを理解されたい。任意の記載された値の間の各々のより小さな範囲、又は記載された範囲における中間の値、及びその記載された範囲における任意の他の記載された又は中間の値は、本発明に包含される。これらのより小さな範囲の上限及び下限は、独立に、範囲に含まれ又は排除されてよく、より小さな範囲に、いずれかの限度が含まれる、いずれの限度も含まれない、又はいずれの限度も含まれる各々の範囲は、記載された範囲における任意の特に排除される限度を別として、同様に本発明に包含される。記載された範囲が限度の一方又は両方を含む場合、それらの含まれた限度のいずれか又は両方を排除する範囲も本発明に含まれる。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈により明らかに他に指示されていない限り、複数の指示物を含む。したがって、例えば、「製法（ａ ｐｒｏｃｅｓｓ）」への参照は、複数のこのような製法（ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）を含むことができ、「ノズル（ｔｈｅ ｎｏｚｚｌｅ）」への参照は、１つ又は複数のノズル（ｎｏｚｚｌｅｓ）及び当業者に知られているその同等物への参照を含むことができ、以下同様である。
同様に、本明細書及び以下の特許請求の範囲に使用される場合、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、記載された特徴、整数、成分、又はステップの存在を明記するよう意図されているが、それらは、１つ又は複数の他の特徴、整数、成分、ステップ、又はグループの存在又は追加を排除しない。

Claims (24)

  1. 窒化ケイ素系誘電体層を堆積する方法であって、
    ケイ素前駆体及びラジカル窒素前駆体を堆積チャンバーに導入することを含み、ここで、前記ケイ素前駆体は、Ｎ−Ｓｉ−Ｈ結合、Ｎ−Ｓｉ−Ｓｉ結合及びＳｉ−Ｓｉ−Ｈ結合からなる群から選択される結合を有し、前記ラジカル窒素前駆体は、内包酸素を実質的に含まず、前記ラジカル窒素前駆体は、堆積チャンバーの外で発生させ、
    前記ケイ素前駆体及び前記ラジカル窒素前駆体を相互作用させて前記窒化ケイ素系誘電体層を形成することを含む方法。
  2. 前記ケイ素前駆体が、直鎖ポリシラン、ジアミノシラン、トリシリルアミン、ビス（ジエチルアミノ）シラン、シクロペンタシラン、Ｎ（ＳｉＨ３）３、及び／又はラダーポリシランからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記ラジカル窒素前駆体が、Ｎ、ＮＨ、及びＮＨ２からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
  4. ラジカル不活性気体前駆体をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記ラジカル不活性気体前駆体が、ラジカルアルゴン（Ａｒ）である、請求項４に記載の方法。
  6. 前記ケイ素前駆体及び前記ラジカル窒素前駆体を相互作用させることが、約−１０℃と約１００℃の間の工程温度を有する、請求項１に記載の方法。
  7. 前記窒化ケイ素系誘電体層が、窒化ケイ素層である、請求項１に記載の方法。
  8. 遠隔プロセスシステムにおいて前記ラジカル窒素前駆体を発生させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  9. 窒化ケイ素系誘電体層を堆積する方法であって、
    ケイ素前駆体及びラジカル窒素前駆体を堆積チャンバーに導入することを含み、ここで、前記ケイ素前駆体は、式ＳｉＨｎＸ４−ｎを有し、ｎは、１〜４の数であり、Ｘは、ハロゲンであり、前記ケイ素前駆体は、Ｓｉ−Ｘ結合より弱いＳｉ−Ｈ結合を有し、前記ラジカル窒素前駆体は、内包酸素を実質的に含まず、前記ラジカル窒素前駆体は、堆積チャンバーの外で発生させ、
    前記ケイ素前駆体及び前記ラジカル窒素前駆体を相互作用させて前記窒化ケイ素系誘電体層を形成することを含む方法。
  10. 前記ケイ素前駆体が、シランである、請求項９に記載の方法。
  11. 前記ラジカル窒素前駆体が、Ｎ、ＮＨ、及びＮＨ２からなる群から選択される、請求項９に記載の方法。
  12. ラジカル不活性気体前駆体をさらに含む、請求項９に記載の方法。
  13. 前記ラジカル不活性気体前駆体が、ラジカルアルゴン（Ａｒ）である、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記ケイ素前駆体及び前記ラジカル窒素前駆体を相互作用させることが、約−１０℃と約１００℃の間の工程温度を有する、請求項９に記載の方法。
  15. 前記窒化ケイ素系誘電体層が、窒化ケイ素層である、請求項９に記載の方法。
  16. 遠隔プロセスシステムにおいて前記ラジカル窒素前駆体を発生させることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
  17. 炭化ケイ素系誘電体層を堆積する方法であって、
    有機ケイ素前駆体及びラジカル不活性気体前駆体を堆積チャンバーに導入することを含み、ここで、前記有機ケイ素前駆体は、Ｃ−Ｓｉ−Ｈ結合及びＣ−Ｓｉ−Ｓｉ結合からなる群から選択される結合を有し、前記ラジカル不活性気体前駆体は、内包酸素を実質的に含まず、前記ラジカル不活性気体前駆体は、堆積チャンバーの外で発生させ、
    前記有機ケイ素前駆体及び前記ラジカル不活性気体前駆体を相互作用させて炭化ケイ素系誘電体層を形成することを含む方法。
  18. 前記有機ケイ素前駆体が、炭化ケイ素（ＳｉＣ）層を形成するために提供され、アルキルシラン、架橋アルキルシラン、環式アルキルシラン、及び環式アルキルジシランからなる群から選択される、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記有機ケイ素前駆体が、酸炭化ケイ素（ＳｉＯＣ）層を形成するために提供され、直鎖ポリアルキルシラン、環式アルコキシジシラン、アルコキシシラン、アルコキシジシラン、及びポリアミノシランからなる群から選択される、請求項１７に記載の方法。
  20. 前記有機ケイ素前駆体が、炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）層を形成するために提供され、環式アミノシラン、トリアミノシラン、ジアミノシラン、及び／又はトリシリルアミンからなる群から選択される、請求項１７に記載の方法。
  21. 前記ラジカル不活性気体前駆体が、ラジカルアルゴン（Ａｒ）である、請求項１７に記載の方法。
  22. 前記有機ケイ素前駆体及び前記ラジカル不活性気体前駆体を相互作用させることが、約−１０℃と約１００℃の間の工程温度を有する、請求項１７に記載の方法。
  23. 前記炭化ケイ素系誘電体層が、炭化ケイ素層である、請求項１７に記載の方法。
  24. 遠隔プロセスシステムにおいて前記ラジカル不活性気体前駆体を発生させることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
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