JP2023541395A - ケイ素ホウ素窒化物膜の堆積 - Google Patents

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Abstract

基板上のフィーチャ上に膜を堆積させることを含む、ＳｉＢＮ膜の形成方法。本方法は、第１サイクルで、化学蒸着プロセスを使用してチャンバ内で基板上にＳｉＢ層を堆積させることを含み、当該基板は、その上に少なくとも１つのフィーチャを有するものであり、当該少なくとも１つのフィーチャは、上面、底面及び側壁を有するものであり、ＳｉＢ層は、上面、底面及び側壁に形成される。第２サイクルでＳｉＢ層は、窒素含有ガスを含むプラズマで処理され、コンフォーマルなＳｉＢＮ膜が形成される。【選択図】図１Ｄ

Description

［０００１］本開示は一般的に、薄膜を堆積させる方法に関する。本開示は特に、ケイ素ホウ素窒化物膜を堆積させるためのプロセスに関する。
背景技術
［０００２］誘電体層としてのケイ素ホウ素窒化物膜は、半導体製造プロセスで使用されてきている。例えばＳｉＢＮ膜は、デバイスの小型化を実現するため、スペーサ材料としてマルチパターニングプロセスで使用され、最も高価なＥＵＶリソグラフィー技術は採用されていない。さらにＳｉＢＮは、ゲートスペーサ材料として使用することができ、ゲート構造とコンタクト領域とを分離して潜在的なリーク電流を最小化することができる。
［０００３］ケイ素ホウ素窒化物スペーサの製造工程には、３次元構造体（例えばフィン）上へのＳｉＢＮ膜の堆積が含まれる。従来のＳｉＢＮプラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスでは、ステップカバレッジ（step coverage）が低く、コンフォーマリティ（conformality）も低い。さらに、従来のＰＥＣＶＤプロセスでは、非常に高いプロセス温度が必要であった。
［０００４］よってこの技術分野では、既存のプロセスよりも低いプロセス温度で実施することができる、コンフォーマルなＳｉＢＮ膜を堆積させるプロセスに対する必要性が存在する。
［０００５］本開示の1つ又は複数の実施態様は、処理方法を対象としている。第一の実施態様では、基板上に膜を形成する方法が、第１サイクルにおいて、化学蒸着プロセスを用いてチャンバ内で基板上にＳｉＢ層を堆積させることであって、基板は、その上に少なくとも１つのフィーチャを有し、少なくとも１つのフィーチャは、上面、底面及び側壁を有し、ＳｉＢ層が、上面、底面及び側壁に形成される、ＳｉＢ層を堆積させることと、第２サイクルにおいて、ＳｉＢ層を、窒素含有ガスを含むプラズマで処理して、コンフォーマルなＳｉＢＮ膜を形成することと、を含む。
［０００６］別の実施態様では、基板上に膜を形成する方法が、第１サイクルにおいて、化学蒸着プロセスを用いてチャンバ内で基板上にＳｉＢ層を堆積させることであって、基板は、その上に少なくとも１つのフィーチャを有し、少なくとも１つのフィーチャは、上面、底面及び側壁を有し、ＳｉＢ層が、上面、底面及び側壁に形成される、ＳｉＢ層を堆積させることと、第２サイクルにおいて、ＳｉＢ層を、窒素含有ガスを含むプラズマで処理して、コンフォーマルなＳｉＢＮ膜を形成することと、を含み、該方法では、化学蒸着プロセスの一回のサイクルが、約１０オングストローム（Å）～約３０オングストローム（Å）の範囲の厚さを有する膜を堆積させ、該方法は、３００℃～５５０℃の範囲の温度で行われる。
［０００７］別の実施態様では、基板上に膜を形成する方法が、第１サイクルにおいて、化学蒸着プロセスを用いてチャンバ内で基板上にＳｉＢ層を堆積させることであって、基板は、その上に少なくとも１つのフィーチャを有し、少なくとも１つのフィーチャは、上面、底面及び側壁を有し、ＳｉＢ層が、上面、底面及び側壁に形成される、ＳｉＢ層を堆積させることと、チャンバを不活性ガスでパージすることと、第２サイクルにおいて、ＳｉＢ層を、Ａｒ、Ｎ２、Ｈｅ、ＮＨ３及びＨ２のうち少なくとも１つを含有するガスを含むプラズマで処理して、コンフォーマルなＳｉＢＮ膜を形成することと、を含み、該方法では、化学蒸着プロセスの一回のサイクルが、約１０Å～約３０Åの範囲の厚さを有する膜を堆積させ、該方法は、３００℃～５５０℃の範囲の温度で行われる。
［０００８］本開示について先に言及した特徴が詳細に理解され得るように、先に簡単に要約した本開示のより詳細な説明については、実施形態を参照することができ、そのうちいくつかは、添付図面に図示されている。しかしながら添付図面には、本開示の典型的な実施形態のみが示されているに過ぎないため、本願発明の範囲が限定されるとみなされるべきではないことに留意されたい。本開示には、他の同様に有効な実施形態を認めることができるからである。
Ａ～Ｄは、基板と、本開示の１つ又は複数の実施形態による処理方法に従って当該基板上に形成された膜とを示す。 Ａには、１つ又は複数の実施形態による基板の断面図が図示されている。Ｂには、１つ又は複数の実施形態による基板の断面図が図示されている。 本開示の１つ又は複数の実施形態による、バッチ式処理チャンバの断面図である。
［００１３］本開示についていくつかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示は以下の説明で規定される構造の詳細又はプロセスステップに限られないことが、理解されるべきである。本開示については他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施又は実行可能である。
［００１４］本明細書で使用する「基板」とは、製造プロセスの間に膜処理を行う任意の基板、又は当該基板上に形成された材料表面をいう。例えば、処理を行うことができる基板表面には、材料、例えばシリコン、酸化シリコン、歪みシリコン、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化シリコン、アモルファスシリコン、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガラス、サファイア、並びにその他の材料、例えば金属、金属窒化物、金属合金、及び用途に応じてその他の導電性材料が含まれる。基板には半導体基板が含まれるが、これに限られない。基板は、基板表面を研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニール及び／又はベークする前処理プロセスにさらしてもよい。本開示では、基板自体の表面での直接膜処理に加えて、開示される膜処理ステップはいずれも、以下でより詳細に開示されるように、基板上に形成された下層上で実行されてもよく、「基板表面」という用語は、文脈が示すように、このような下層を含むことが意図されている。よって例えば、基板表面に膜／層、又は部分的な膜／層が堆積している場合、新たに堆積した膜／層の露出面が基板表面となる。
［００１５］本明細書及び添付特許請求の範囲で使用するように、「前駆体」、「反応体」、「反応性ガス」等の用語は、基板表面と反応し得る任意のガス種を指すために、交換可能に使用される。
［００１６］本開示のいくつかの実施形態は、３次元構造上の堆積位置に基づいて異なる膜特性を可能にするＳｉＢＮ堆積方法を対象としている。例えば、構造体の上部及び下部に堆積させた膜を、構造体の側壁に堆積させた膜とは異なる膜特性を有するように処理することができる。本開示のいくつかの実施形態は、ウェットエッチングにより、膜のその他の部分（例えば側壁）をスペーサとして残しながら、膜の一部（例えば上部及び下部）を選択的に除去可能な膜の形成方法を、有利に提供する。本開示のいくつかの実施形態は、１つの処理チャンバで有利に行われる。
［００１７］いくつかの実施形態において、ケイ素ホウ素窒化物の選択的堆積は、１つの処理チャンバにおいて、ＳｉＢＮ膜の堆積及びプラズマ処理という２つのプロセスを含む。バッチ式処理チャンバは、ＳｉＢ化学蒸着（ＣＶＤ）プロセス、特にプラズマ（例えば、無線周波（ＲＦ）プラズマ）処理を、例えばＮ２又はＮＨ３、及び任意でＨ２ガス（Ａｒ又はＨｅなどの不活性ガスと混合可能）で行うために、使用することができる。シリコン前駆体及びホウ素前駆体によりコンフォーマルなＳｉＢ膜を形成し、プラズマ処理によってフィーチャの上部及び下部で膜を改質する。いくつかの実施形態ではＲＦプラズマ処理において、ＳｉＢ膜に対して指向性のある処理効果を有するように構成されたハードウェアが使用される。いくつかの実施形態における堆積は、約２００℃～約５５０℃の範囲の基板温度で行われる。
［００１８］図１Ａ～図１Ｄとの関連で述べると、本開示の１つ又は複数の実施形態は、膜、例えばスペーサ膜を基板１００上に堆積させる処理方法を対象としており、当該基板はその上に、フィーチャ１１０を有するものである。フィーチャ１１０は、任意の３次元構造であり得る。図１Ａ～１Ｄに示したフィーチャ１１０はメサであるが、当業者であれば、これは単に１つの可能な構造の代表例であることを理解するだろう。好適なフィーチャとしては、リッジ、トレンチ及びビアが挙げられるが、これらに限られない。
［００１９］図１Ａ～１Ｄに示したフィーチャ１１０は、上面１２０、下面１３０及び側壁１４０を含む。図示した実施形態では、フィーチャ１１０が、メサの形でフィーチャ１１０の両側に２つの側壁１４０を有する。フィーチャ１１０は、上面１２０及び下面１３０によって画定される高さと、側壁１４０同士の間の距離によって画定される幅とを有する。
［００２０］基板１００は、その上に少なくとも１つのフィーチャ１１０を有する。図１Ｂに示したとおり、少なくとも１つのフィーチャ１１０上に膜が形成されるように、基板１００上に膜１５０が形成される。膜１５０は、フィーチャ１１０の上面１２０、下面１３０及び側壁１４０に形成される。いくつかの実施形態では膜１５０が、フィーチャ１１０上にコンフォーマルに形成される。
［００２１］１つ又は複数の実施形態において、「コンフォーマル（conformal）」、「コンフォーマリティ（conformality）」、又は「コンフォーマルに（conformally）」という用語は、典型的には、基板の膜又は上面に堆積された同じ層の平均厚さに対する、フィーチャの側壁に堆積された層の平均厚さの比率（パーセントとして表示可能）によって定量化される。本明細書に記載の方法によって堆積された層は、約３０％より大きい、例えば４０％より大きい、５０％より大きい、６０％より大きい、７０％より大きい（７：１０より大きい）、８０％より大きい（４：５より大きい）、８５％より大きい（８．５：１０より大きい）、９０％より大きい（９：１０より大きい）、９５％より大きい（９．５：１０より大きい）、９６％より大きい（９．６：１０より大きい）、９７％より大きい（９．７：１０より大きい）、９８％より大きい（９．８：１０より大きい）、９９％より大きい（９．９：１０より大きい）から約１００％（１：１）のコンフォーマリティを有することが観察される。特定の実施形態において、「コンフォーマル」、「コンフォーマリティ」、又は「コンフォーマルに」という用語は、膜の平均厚さに対して１％未満の変動を有する厚さで露出面に付着するとともに当該露出面を均一に覆う層をいう。例えば１，０００Åの厚さの膜であれば、厚さの変動は１０Å未満ということになる。この厚み及び変動には、端部、角部、側部、及び凹部の底面が含まれる。例えば、本開示の１つ又は複数の実施形態によるコンフォーマル層は、複雑な表面において実質的に均一な厚さの堆積領域にわたる被覆を提供することになる。
［００２２］１つ又は複数の実施形態において、膜１５０はＳｉＢを含むか、又はＳｉＢである。ＳｉＢＮの形成は、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）により行われる。いくつかの実施形態では、ＳｉＢを含む膜１５０が、ＰＥＣＶＤチャンバ内でシリコン前駆体とホウ素前駆体とを熱により反応させることによって形成され、こうして上面１２０、側壁１４０及び下面１３０にＳｉＢが形成される。
［００２３］好適なシリコン前駆体としては、シラン、ジシラン、ジクロロシラン（ＤＣＳ）、ビス（ジエチルアミノ）シラン（ＢＤＥＡＳ）、テトラキス（ジメチルアミノ）シラン（ＴＤＭＡＳ）、及び／又はビス（ｔｅｒｔ－ブチルアミノ）シラン（ＢＴＢＡＳ）が挙げられるが、これらに限られない。いくつかの実施形態において、シリコン前駆体は、ジクロロシランを含む。
［００２４］好適なホウ素前駆体としては、ボラン類、アルキルボラン類、及びハロボラン類が挙げられるが、これらに限られない。いくつかの実施形態では、ホウ素前駆体が、ＢｃＨｄＸｅＲｆの一般式を有する１つ又は複数の種を含み、ここで各Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩから独立して選択されるハロゲンであり、各Ｒは、独立して選択されるＣ１～Ｃ４アルキル基であり、ｃは、２以上の任意の整数であり、ｄ、ｅ及びｆはそれぞれ、ｃ＋２以下であり、ｄ＋ｅ＋ｆは、ｃ＋２に等しい。
［００２５］１つ又は複数の実施形態によれば、ＳｉＢ膜の形成後、プラズマ窒化を用いてＳｉＢ膜を処理する。１つ又は複数の実施形態では、ＰＥＣＶＤチャンバ内で窒素含有ガスを流すことにより、プラズマが形成される。好適な窒素含有ガスとしては、分子状窒素及びアンモニアが挙げられるが、これらに限られない。プラズマ窒化の間には、Ａｒ、Ｈｅ及び／又はＨ２などの追加ガスを流すことができる。プラズマ窒化は、窒素プラズマ、アンモニアプラズマ、並びに水素、窒素、アンモニア、ヘリウム、アルゴン、水素、及び／又は酸素のうち２種以上の混合物を含むプラズマ（これらに限られない）に、ＳｉＢ膜を暴露することによって行われる。いくつかの実施形態では、プラズマが、アルゴンとアンモニアとのプラズマ、又はアルゴンと窒素とのプラズマ、又はアルゴンと酸素とのプラズマ、又はヘリウムとアンモニアとのプラズマを含む。
［００２６］図１Ｃに示すように、膜１５０（例えばＳｉＢ）の形成後、膜１５０は、高いイオン濃度を有するプラズマ１６０で処理される。いくつかの実施形態では、プラズマ１６０が指向性プラズマであり得る。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用するように、「指向性プラズマ（directional plasma）」という用語は、プラズマ中に存在するエネルギー種（イオン及びラジカル）が特定の方向に移動することを意味する。例えば図１Ｃにおいて、プラズマ１６０は、エネルギー種が上面１２０及び下面１３０上の膜１５０に接触可能ではあるものの、側壁１４０上の膜１５０との接触は最小限であるように、下方に移動することが図示されている。
［００２７］イオン濃度が高いプラズマは、約１０１０／ｃｍ３以上の濃度を有する。１つ又は複数の実施形態において、イオン濃度が高いプラズマは、約１０９／ｃｍ３以上、１０１１／ｃｍ３以上、１０１２／ｃｍ３以上、１０１３／ｃｍ３以上、又は１０１４／ｃｍ３以上の濃度を有する。
［００２８］指向性プラズマは、プラズマ種が基板から離れた位置で励起され、基板に向かって流れるリモートプラズマとして形成され得る。基板及び基板支持体は、プラズマを発生させるために使用される電気経路の一部でなくてもよい。指向性プラズマはまた、基板又は基板支持体をプラズマ形成における電極として機能させる直接プラズマ（directional plasma）として形成され得る。指向性プラズマは一般に拡散性プラズマであり、イオンが基板に引き寄せられて基板に向かって移動するように基板にバイアスをかけることによって、指向性にすることができる。
［００２９］図１Ｄに示すように、膜１５０をプラズマで処理することにより、上面１２０及び下面１３０における膜１５０の特性が改質される。いくつかの実施形態では、膜１５０の特性が、ＳｉＢＮを形成するための膜１５０への窒素添加により、変更される。
［００３０］処理で使用されるプラズマは、膜特性を改質可能な任意の適切なプラズマ（例えば、直接又は遠隔プラズマ）であり得る。いくつかの実施形態では当該処理が、水素、アルゴン、窒素、アンモニア、酸素若しくはヘリウムのうちの１つ又は複数を含む。
［００３１］膜１５０の形成及び処理は、所定の総厚を有する膜が形成されるまで、繰り返すことができる。その後、膜を処理することができ、必要に応じて、当該プロセスを繰り返す。いくつかの実施形態では、プラズマ１６０による膜１５０の処理が、約１０Åから約３０Åの範囲の厚さを有する膜が堆積された後に行われる。いくつかの実施形態では膜１５０が、約１０Åから約２５Å、約１０Åから約２０Å、約１０Åから約１５Å、約１５Åから約３５Å、約１５Åから約２５Å、約１５Åから約２０Å、約２０Åから約３０Å、又は約２０Åから約２５Åの範囲の厚さを有する。
［００３２］本方法のいくつかの実施形態では、膜１５０がエッチングされる。改質された上面膜１５２及び改質された下面膜１５３は、側壁膜１５４に対して選択的にエッチングされる。これに関連して使用されるように、「選択的にエッチングする」とは、上部及び下部のエッチングの量、速度又は程度が、側壁のエッチングよりも大きいことを意味する。いくつかの実施形態では、希釈されたＨＦにより膜をエッチングして、フィーチャの上部及び下部から膜を選択的に除去する。図１Ｄは、エッチングプロセスの結果を示す。図面では、フィーチャ１１０の上部及び下部、並びに側壁膜１５４の角が四角く示されているが、これは単なる例示であり、端部及び角が完全には直線又は四角でないことを、当業者であれば理解するであろう。
［００３３］次に、図２Ａ及び図２Ｂとの関連で述べると、本発明による方法の利点は、既存のＰＥＣＶＤ堆積プロセスと比較して、フィーチャ上に堆積された膜のコンフォーマリティが改善されることである。図２Ａは、トレンチの形態のフィーチャ２１０を有する基板２００の部分断面図である。１つ又は複数の実施形態において、基板２００は、上面２２０を有する。少なくとも１つのフィーチャ２１０は、上面２２０に開口部を形成する。フィーチャ２１０は、上面２２０から深さＤｆまで底面２１２へと延びている。フィーチャ２１０は、フィーチャ２１０の幅Ｗｆを画定する第１の側壁２１４及び第２の側壁２１６を有する。側壁及び底部により形成される開放領域は、ギャップとも呼ぶ。
［００３４］図２Ｂは、フィーチャ２１０を有する基板２００、及び当該基板上に形成されたＳｉＢＮ膜２５０の概略的な断面図である。ＳｉＢＮ膜２５０は、本発明による方法を用いて堆積させた膜の典型的な外観を示す。定性的には、ＳｉＢＮ膜２５０は高度にコンフォーマルであり、フィーチャ２１０の側壁２１４、２１６及び底面２１２を完全に覆う。定量的には、ＳｉＢＮ膜２５０は、約３０％から約１００％のオーダーでコンフォーマリティを有する。例えば約７０％から約９０％であり、コンフォーマリティは、側壁２１４、２１６上に堆積したＳｉＢＮ膜２５０の平均厚さと、基板２００の上面２２０上のＳｉＢＮ膜２５０の平均厚さＴとの比率として定義される。
［００３５］本明細書に記載の方法による膜は、約３０％より大きい、例えば、４０％より大きい、５０％より大きい、６０％より大きい、７０％より大きい（７：１０より大きい）、８０％より大きい（４：５より大きい）、８５％より大きい（８．５：１０より大きい、９０％より大きい（９：１０より大きい）、９５％より大きい（９．５：１０より大きい）、９６％より大きい（９．６：１０より大きい）、９７％より大きい（９．７：１０以上）、９８％より大きい（９．８：１０より大きい）、９９％より大きい（９．９：１０より大きい）、約１００％（１：１）までのコンフォーマリティを有することが観察される。特定の実施形態では、「コンフォーマル」、「コンフォーマリティ」、又は「コンフォーマルに」という用語は、膜の平均厚さに対して１％未満の変動を有する厚さで露出面に付着して、当該露出表面を均一に覆う層をいう。例えば、１，０００Åの厚さの膜であれば、厚さの変動は１０Å未満となる。
［００３６］本開示のいくつかの実施形態は、基板処理チャンバでスペーサ材料を堆積させるプロセスを対象としている。図３は、ガス分配アセンブリ３２０（インジェクタ又はインジェクタアセンブリとも呼ばれる）と、サセプタアセンブリ３４０とを含む処理チャンバ３００の断面を示す。ガス分配アセンブリ３２０は、処理チャンバ内で使用される任意のタイプのガス送出装置である。ガス分配アセンブリ３２０は、サセプタアセンブリ３４０に面する前面３２１を含む。前面３２１は、サセプタアセンブリ３４０に向かって気体の流れを送り出すための任意の数の又は様々な開口部を有することができる。ガス分配アセンブリ３２０はまた、図示された実施形態では実質的に丸い外側端部３２４を含む。
［００３７］使用されるガス分配アセンブリ３２０の具体的なタイプは、使用される特定のプロセスに応じて変わり得る。本開示の実施形態は、サセプタとガス分配アセンブリとの間のギャップが制御される任意のタイプの処理システムとともに使用することができる。ガス分配アセンブリとしては、例えばシャワーヘッドなど、様々なタイプのものを用いることができる。いくつかの実施形態ではガス分配アセンブリ３２０が、１つのインジェクタユニットで作られた剛性の静止体である。１つ又は複数の実施形態では、ガス分配アセンブリ３２０が、複数の個々のセクタから構成されている。ワンピースボディ又はマルチセクタボディのいずれかを、本開示の１つ又は複数の実施形態で使用することができる。
［００３８］サセプタアセンブリ３４０は、ガス分配アセンブリ３２０の下方に配置される。サセプタアセンブリ３４０は、上面３４１と、上面３４１に設けられた少なくとも１つの凹部３４２とを含む。サセプタアセンブリ３４０はまた、底面３４３及び端部１４４を有する。凹部３４２は、処理される基板６０の形状及びサイズに応じて、任意の適切な形状及びサイズであり得る。図３に示す実施形態では凹部３４２が、基板の底部を支持するために平坦な底部を有する。しかしながら、凹部の底部は、様々であり得る。いくつかの実施形態では凹部が、凹部の外周端部の周りに、基板の外周端部を支持する大きさのステップ領域を有する。ステップにより支持される基板の外周端部の量は、例えば基板の厚さ、及び基板の裏面に既に存在するフィーチャの存在によって変わり得る。
［００３９］いくつかの実施形態では図３に示すように、サセプタアセンブリ３４０の上面３４１の凹部３４２は、凹部３４２に支持された基板６０が、サセプタ３４０の上面３４１と実質的に共平面の上面２６１を有するようにサイズ決めされる。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用する場合、「実質的に共平面（substantially coplanar）」という用語は、基板の上面とサセプタアセンブリの上面が±０．２ｍｍ以内で共平面であることを意味する。いくつかの実施形態では上面が、±０．１５ｍｍ以内、±０．１０ｍｍ以内、又は±０．０５ｍｍ以内で共平面である。
［００４０］図３のサセプタアセンブリ３４０は、サセプタアセンブリ３４０を上昇、下降及び回転させることができる支持柱３６０を含む。サセプタアセンブリは、支持柱３６０の中心部内に加熱器又はガスライン又は電気部材を含むことができる。支持柱３６０は、サセプタアセンブリ３４０とガス分配アセンブリ３２０との間のギャップを増加又は減少させ、サセプタアセンブリ３４０を適切な位置に移動させる主な手段であり得る。サセプタアセンブリ３４０はまた、サセプタアセンブリ３４０とガス分配アセンブリ３２０との間に所定のギャップ３７０を形成するためにサセプタアセンブリ３４０に微細な調節（micro-adjustments）を行うことができる微調整アクチュエータ３６２を含むこともできる。
［００４１］いくつかの実施形態では、ギャップ３７０の距離が、約４．５ｍｍ～約２５．０ｍｍの範囲、又は約４．５ｍｍ～約２０．０ｍｍの範囲、又は約４．５ｍｍ～約１５ｍｍの範囲、又は約４．５ｍｍ～約１０ｍｍの範囲、又は約５ｍｍ～約２５ｍｍの範囲、又は約５ｍｍ～約２０ｍｍの範囲、又は約５ｍｍ～約１５ｍｍの範囲、又は約５ｍｍ～約１０ｍｍの範囲にある。
［００４２］１つ又は複数の実施形態に従って示された処理チャンバ３００は、サセプタアセンブリ３４０が複数の基板６０を保持することができるカルーセル型チャンバである。
［００４３］本開示の実施形態は、基板上に膜を形成するための処理方法を対象としている。第１の実施形態では、基板上に膜を形成する方法は、第１サイクルにおいて、化学蒸着プロセスを用いてチャンバ内の基板上にＳｉＢ層を堆積することを含み、基板はその上に少なくとも１つのフィーチャを有し、少なくとも１つのフィーチャは上面、下面及び側壁を含み、ＳｉＢ層は上面、下面及び側壁に形成される。本方法は、第２サイクルにおいてＳｉＢ層を、窒素含有ガスを含むプラズマで処理して、コンフォーマルなＳｉＢＮ膜を形成することをさらに含む。いくつかの実施形態ではフィーチャが、上面から深さＤｆまで下面へと延びる上面の開口を含み、側壁は、フィーチャの幅Ｗｆを画定する第１の側壁及び第２の側壁を含む。特定の実施形態では、化学蒸着プロセスが、シラン及びジボランをチャンバに流すことを含む。他の実施形態ではフィーチャが、メサの両側に２つの側壁を有するメサと、上面及び下面によって画定される高さと、側壁間の距離によって画定される幅とを含む。
［００４４］１つ又は複数の実施形態は、化学蒸着プロセスを終了させることと、チャンバを不活性ガスでパージすることと、チャンバをパージした後にＳｉＢ層をプラズマで処理することと、をさらに含む。いくつかの実施形態においてプラズマは、Ｎ２及びＡｒを含む。いくつかの実施形態ではプラズマが、Ｎ２及びＨｅを含む。いくつかの実施形態ではプラズマが、ＮＨ３を含む。いくつかの実施形態においてプラズマは、Ｈ２をさらに含む。いくつかの実施形態では、Ｈ２を流すことで、誘電率などの膜特性を改善することができる。いくつかの実施形態において本方法は、３００℃から５５０℃の範囲の温度で実施される。いくつかの実施形態において、化学蒸着プロセスは、シラン及びジボランをチャンバ内に流すことと、化学蒸着プロセスを終了させることと、チャンバを不活性ガスでパージすることと、チャンバをパージした後にＳｉＢ層をプラズマで処理することと、を含む。１つ又は複数の実施形態においてプラズマは、１００Ｗから２ｋＷの範囲にある無線周波数ＲＦプラズマであり、特定の実施形態では、１００Ｗから１ｋＷの範囲にある。１つ又は複数の実施形態において、上述のギャップ３７０の距離は、約４．５ｍｍから約２５．０ｍｍの範囲にあり、特定の実施形態では、５ｍｍから１５ｍｍの範囲にある。１つ又は複数の実施形態において、プラズマ処理中の処理チャンバ内の圧力は、２トル（Ｔｏｒｒ）から５０トルの範囲にあり、特定の実施形態では３トルから２５トルの範囲にある。
［００４５］１つ又は複数の実施形態によれば、基板が、層を形成する前及び／又は後に、処理に供される。この処理は、同じチャンバで、又は１つ若しくは複数の別個の処理チャンバで行うことができる。いくつかの実施形態では基板が、さらなる処理のために、第１のチャンバから、別個の第２のチャンバに移動される。基板は、第１のチャンバから直接、別個の処理チャンバに移動させることができ、又は第１のチャンバから１つ又は複数の移送チャンバに移動させ、その後、別個の処理チャンバに移動させることができる。よって処理装置は、移送ステーションと連通する複数のチャンバを含むことができる。この種の装置は、「クラスタツール」又は「クラスタシステム」などと呼ばれることがある。
［００４６］一般にクラスタツールは、基板の中心探索及び配向、アニール、アニーリング、蒸着及び／又はエッチングを含む様々な機能を実行する複数のチャンバを含む、モジュール式システムである。１つ又は複数の実施形態によれば、クラスタツールが、少なくとも第１のチャンバ及び中央の移送チャンバを含む。中央の移送チャンバには、処理チャンバとロードロックチャンバとの間で基板をシャトル移動させるロボットが収容されていてよい。搬送チャンバは典型的には、真空状態に保たれ、１つのチャンバから別のチャンバへ、及び／又はクラスタツールの前端に配置されたロードロックチャンバへと、基板をシャトル移動させるための中間ステージをもたらす。本開示に適用可能な２つのよく知られたクラスタツールは、Centura（登録商標）及びEndura（登録商標）であり、どちらもカリフォルニア州サンタクララのApplied Materials, Inc.から入手できる。しかしながら、チャンバの正確な配置及び組み合わせは、本明細書に記載されるようなプロセスの特定のステップを実行するという目的のために、変更することができる。使用可能な他の処理チャンバとしては、循環層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、エッチング、予備洗浄、化学洗浄、ＲＴＰのような熱処理、プラズマ窒化、アニール、配向、水酸化、及びその他の基板処理があるが、これらに限られない。チャンバ内のクラスタツールで処理を行うことにより、後続の膜を堆積させる前に酸化させることなく、大気中の不純物による基板表面の汚染を回避することができる。
［００４７］１つ又は複数の実施形態によれば基板は、連続的に真空条件又は「ロードロック」条件下にあり、あるチャンバから次のチャンバに移動する際に周囲空気にさらされることがない。そのため、移送チャンバは真空状態にあり、真空圧力下で「ポンプダウン」される。不活性ガスは、処理チャンバ又は移送チャンバに存在し得る。いくつかの実施形態では、不活性ガスをパージガスとして使用し、反応体の一部又は全部を除去する。１つ又は複数の実施形態によれば、反応体が堆積チャンバから移送チャンバ及び／又は追加処理チャンバに移動するのを防止するために、堆積チャンバの出口でパージガスが注入される。こうして不活性ガスの流れにより、チャンバの出口でカーテンが形成される。
［００４８］基板の処理は、１つの基板をロードして処理し、別の基板を処理する前にアンロードする１つの基板堆積チャンバ内で行うことができる。基板は、コンベアシステムと同様に連続的に処理することも可能であり、この場合、複数の基板がチャンバの第１部分内に個別にロードされ、チャンバを通って移動し、チャンバの第２部分からアンロードされる。チャンバの形状、及び関連するコンベアシステムの形状は、直線的な経路又は曲線的な経路を形成し得る。さらに、処理チャンバは、複数の基板が中心軸を中心に移動し、カルーセル経路全体で堆積、エッチング、アニール、洗浄などの処理にさらされるカルーセルであり得る。
［００４９］処理中に、基板を加熱又は冷却することができる。このような加熱又は冷却は、任意の適切な手段（基板支持体の温度を変化させること、及び基板に加熱又は冷却された気体を流すことが含まれるが、これらに限られない）により、達成することができる。いくつかの実施形態では、基板支持体が、基板温度を導電的に変化させるように制御可能な加熱器／冷却器を含む。１つ又は複数の実施形態では、用いられる気体（反応性ガス又は不活性ガスのいずれか）を加熱又は冷却して、基板温度を局所的に変化させることができる。いくつかの実施形態では、基板に隣接するチャンバ内に加熱器／冷却器が配置され、基板温度を対流により変化させる。
［００５０］また、処理中に基板を静止又は回転させることもできる。回転する基板は、連続的に、又は注意深く段階的に回転させることができる。例えば、プロセス全体を通して基板を回転させること、又は様々な反応ガス又はパージガスへの曝露の間に基板を少量だけ回転させることができる。処理中に基板を回転させる（連続的又は段階的のいずれか）ことにより、例えばガス流幾何学形状の局所的なばらつきによる作用が最小限になり、より均一な堆積又はエッチングをもたらすのに役立ち得る。
［００５１］本明細書全体を通して、「１つの実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ又は複数の実施形態」、又は「ある実施形態」への言及は、実施形態との関連で説明される特定の特徴、構造、材料又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。よって、本明細書を通して各所で「１つ又は複数の実施形態において」、「特定の実施形態において」、「１つの実施形態において」、又は「ある実施形態において」といった表現が現れるのは、必ずしも本開示の同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、材料又は特性は、１つ又は複数の実施形態において、任意の適切なやり方で組み合わせることができる。
［００５２］本明細書の開示について、特定の実施形態を参照しながら説明してきたが、これらの実施形態は、本開示の原理及び適用を単に例示するものであることが理解されるべきである。本開示の思想及び範囲から逸脱しない限り、本開示の方法及び装置に様々な修正及び変更を加えることができることは、当業者にとって明らかであろう。よって本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にある修正及び変形を含むことが意図されている。

Claims (20)

  1. 基板上に膜を形成する方法であって、
    第１サイクルにおいて、化学蒸着プロセスを用いてチャンバ内で基板上にＳｉＢ層を堆積させることであって、前記基板は、その上に少なくとも１つのフィーチャを有し、前記少なくとも１つのフィーチャは、上面、底面及び側壁を有し、前記ＳｉＢ層が、前記上面、前記底面及び前記側壁に形成される、ＳｉＢ層を堆積させることと、
    第２サイクルにおいて、前記ＳｉＢ層を、窒素含有ガスを含むプラズマで処理して、コンフォーマルなＳｉＢＮ膜を形成することと、
    を含む、方法。
  2. 前記化学蒸着プロセスの一回のサイクルが、約１０Å～約３０Åの範囲の厚さを有する膜を堆積させる、請求項１に記載の方法。
  3. 前記化学蒸着プロセスの一回のサイクルが、約１０Å～約２５Åの範囲の厚さを有する膜を堆積させる、請求項１に記載の方法。
  4. 前記化学蒸着プロセスの一回のサイクルが、約１５Å～約３０Åの範囲の厚さを有する膜を堆積させる、請求項１に記載の方法。
  5. 前記化学蒸着プロセスの一回のサイクルが、約１５Å～約２５Åの範囲の厚さを有する膜を堆積させる、請求項４に記載の方法。
  6. 前記フィーチャが前記上面に、前記上面から深さＤｆまで前記底面へと延びる開口部を備え、前記側壁が、前記フィーチャの幅Ｗｆを画定する第１の側壁及び第２の側壁を含む、請求項２に記載の方法。
  7. 前記膜は、前記上面の同じ膜の平均厚さに対する、前記フィーチャの前記第１の側壁及び前記第２の側壁に堆積された平均厚さの比率が、９０％より大きい、請求項６に記載の方法。
  8. 前記膜は、前記上面の同じ膜の平均厚さに対する、前記フィーチャの前記第１の側壁及び前記第２の側壁に堆積された平均厚さの比率が、９５％より大きい、請求項６に記載の方法。
  9. 前記化学蒸着プロセスが、シラン及びジボランを前記チャンバ内へ流すことを含む、請求項８に記載の方法。
  10. 前記化学蒸着プロセスを終了させることと、前記チャンバを不活性ガスでパージすることと、前記チャンバをパージした後、前記ＳｉＢ層をプラズマで処理することと、を更に含む、請求項９に記載の方法。
  11. 前記プラズマが、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ及びＮＨ３のうち１つ又は複数を含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記プラズマが、更にＨ２を含む、請求項１１に記載の方法。
  13. ３００℃～５５０℃の範囲の温度で行われる、請求項１１に記載の方法。
  14. 前記フィーチャが、メサの両側に２つの側壁を有するメサと、前記上面及び前記底面によって画定される高さと、前記側壁同士の間の距離により画定される幅とを有する、請求項２に記載の方法。
  15. 前記膜は、前記上面の同じ膜の平均厚さに対する、前記フィーチャの前記側壁に堆積された平均厚さの比率が、９０％より大きい、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記膜は、前記上面の同じ膜の平均厚さに対する、前記フィーチャの前記側壁に堆積された平均厚さの比率が、９５％より大きい、請求項１４に記載の方法。
  17. 前記化学蒸着プロセスが、シラン及びジボランを前記チャンバ内へ流すことと、前記化学蒸着プロセスを終了させることと、前記チャンバを不活性ガスでパージすることと、前記チャンバをパージした後、前記ＳｉＢ層をプラズマで処理することと、を含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記プラズマが、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ及びＮＨ３のうち１つ又は複数を含む、請求項１７に記載の方法。
  19. 基板上に膜を形成する方法であって、該方法は、
    第１サイクルにおいて、化学蒸着プロセスを用いてチャンバ内で基板上にＳｉＢ層を堆積させることであって、前記基板は、その上に少なくとも１つのフィーチャを有し、前記少なくとも１つのフィーチャは、上面、底面及び側壁を有し、前記ＳｉＢ層が、前記上面、前記底面及び前記側壁に形成される、ＳｉＢ層を堆積させることと、
    第２サイクルにおいて、前記ＳｉＢ層を、窒素含有ガスを含むプラズマで処理して、コンフォーマルなＳｉＢＮ膜を形成することと、
    を含み、前記化学蒸着プロセスの一回のサイクルが、約１０Å～約３０Åの範囲の厚さを有する膜を堆積させ、３００℃～５５０℃の範囲の温度で行われる、方法。
  20. 基板上に膜を形成する方法であって、該方法は、
    第１サイクルにおいて、化学蒸着プロセスを用いてチャンバ内で基板上にＳｉＢ層を堆積させることであって、前記基板は、その上に少なくとも１つのフィーチャを有し、前記少なくとも１つのフィーチャは、上面、底面及び側壁を有し、前記ＳｉＢ層が、前記上面、前記底面及び前記側壁に形成される、ＳｉＢ層を堆積させることと、
    前記チャンバを不活性ガスでパージすることと、
    第２サイクルにおいて、前記ＳｉＢ層を、Ａｒ、Ｎ２、Ｈｅ、ＮＨ３及びＨ2のうち１つ又は複数を含有するガスを含むプラズマで処理して、コンフォーマルなＳｉＢＮ膜を形成することと、
    を含み、前記化学蒸着プロセスの一回のサイクルが、約１０Å～約３０Åの範囲の厚さを有する膜を堆積させ、３００℃～５５０℃の範囲の温度で行われる、方法。
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JP2000332012A (ja) 1999-05-19 2000-11-30 Sony Corp シリコン窒化膜の成膜方法
KR100449028B1 (ko) 2002-03-05 2004-09-16 삼성전자주식회사 원자층 증착법을 이용한 박막 형성방법
US7633125B2 (en) 2007-08-31 2009-12-15 Intel Corporation Integration of silicon boron nitride in high voltage and small pitch semiconductors
KR20140147086A (ko) 2012-02-14 2014-12-29 노벨러스 시스템즈, 인코포레이티드 반도체 디바이스 애플리케이션들을 위한 실리콘 질화물 막들
JP6456185B2 (ja) * 2015-02-26 2019-01-23 東京エレクトロン株式会社 シリコン含有膜の成膜方法
US9865456B1 (en) 2016-08-12 2018-01-09 Micron Technology, Inc. Methods of forming silicon nitride by atomic layer deposition and methods of forming semiconductor structures
US11011371B2 (en) 2016-12-22 2021-05-18 Applied Materials, Inc. SiBN film for conformal hermetic dielectric encapsulation without direct RF exposure to underlying structure material

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