JP2024063001A - 炭素含有量が調整可能な炭窒化ケイ素間隙充填 - Google Patents
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Abstract
【課題】高アスペクト比のトレンチを充填する、炭窒化ケイ素膜の堆積の方法を提供する。【解決手段】流動性の炭窒化ケイ素膜の堆積方法は、基板表面を前駆体及び反応物質に曝露することを含む。該前駆体は、一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）の構造を有する。式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、及びＲ１２は、水素（Ｈ）、置換又は非置換のアルキル、置換又は非置換のアルコキシ、置換又は非置換のビニル、シラン、置換又は非置換のアミン、又はハロゲン化物から独立して選択される。方法はまた、処理チャンバをパージ後、基板をアンモニアプラズマに曝露することを含む。TIFF2024063001000011.tif56170【選択図】図３
Description
本開示の実施形態は、概して、窒化ケイ素膜堆積に関する。より詳細には、本開示の実施形態は、炭素含有量が調整可能な炭窒化ケイ素膜の堆積を対象とする。
マイクロエレクト二クスデバイスの製造では、多くの用途で１０：１を超えるアスペクト比（ＡＲ）を有する狭いトレンチに充填することが必要とされる。１つの用途は、約２０ｎｍから約３０ｎｍのトレンチに充填する必要がある、多色パターニングである。この用途では、膜が、トレンチ全体を通じて高品質（例えば、２を下回る湿式エッチング速度比を有する）で、漏れが非常に少ないことが必要とされる。構造の寸法が低下し、アスペクト比が増加すると、堆積したままの流動性膜の後硬化方法が困難になる。充填されたトレンチ全体にわたり、さまざまな組成の膜が結果として得られる。
従来のスピンオン誘電体膜、例えば窒化ケイ素（ＳｉＮ）は、高い収縮率を有しており、充填される構造に曲げを生じさせる可能性がある。従来の低温化学気相堆積（ＣＶＤ）窒化ケイ素膜は、密度が低く、空気中で安定せず、急速に酸化して、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）膜へと変換され、酸化ケイ素（ＳｉＯ）に対するエッチング選択性が損なわれる。
流動性化学気相堆積（ＦＣＶＤ）は、次世代の半導体デバイスにおいて広く使用されている。特徴サイズが小さくなると、ＦＣＶＤ膜に必要とされる間隙充填容量を以前のノードと比較して大幅に減らすことができる（例えば、＜５００Å又は＜３００Å）。構造を曲げずに流動性膜を堆積することは重要であるが、困難である。したがって、流動性の間隙充填膜を改善する方法が必要とされている。
本開示の１つ以上の実施形態は、膜を堆積する方法を対象とする。１つ以上の実施形態では、膜を堆積する方法は、前駆体及び反応物質に曝露することによって基板表面に流動性膜を形成することであって、前駆体が一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）の構造：
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、及びＲ１２は、水素（Ｈ）、置換又は非置換のアルキル、置換又は非置換のアルコキシ、置換又は非置換のビニル、シラン、置換又は非置換のアミン、又はハロゲン化物から独立して選択される）を有する、流動性膜を形成すること；及び、基板をプラズマに曝露することを含む。
本開示の追加の実施形態は、膜を堆積する方法を対象とする。１つ以上の実施形態では、膜を堆積する方法は、処理チャンバ内の基板を、一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）の構造を有する前駆体：
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、及びＲ１２は、水素（Ｈ）、置換又は非置換のアルキル、置換又は非置換のアルコキシ、置換又は非置換のビニル、シラン、置換又は非置換のアミン、又はハロゲン化物から独立して選択される）に曝露して、基板上にケイ素含有膜を堆積すること；基板を反応物質に曝露してケイ素含有膜と反応させて基板上に炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）膜を形成すること；前駆体及び反応物質の処理チャンバをパージすること；並びに、基板をプラズマに曝露することを含む。
本開示のさらなる実施形態は、非一時的コンピュータ可読媒体を対象とする。１つ以上の実施形態では、非一時的コンピュータ可読媒体は、処理チャンバのコントローラによって実行されると、処理チャンバに、次の動作：基板を有する処理チャンバの処理容積内に、一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）の構造を有する前駆体：
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、及びＲ１２は、水素（Ｈ）、置換又は非置換のアルキル、置換又は非置換のアルコキシ、置換又は非置換のビニル、シラン、置換又は非置換のアミン、又はハロゲン化物から独立して選択される）を流す動作；処理チャンバの処理容積内に、トリシリルアミン（ＴＳＡ）を含む反応物質を流す動作；前駆体及び反応物質の処理チャンバをパージする動作；基板をプラズマに曝露する動作；並びに、処理チャンバをパージする動作を実行させる命令を含む。
本開示の上記特徴を詳細に理解することができるように、その一部が添付の図面に示されている実施形態を参照することにより、上に簡単に要約されている本開示のより詳細な説明を得ることができる。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しているのであり、したがって、本開示は他の同等に有効な実施形態も許容しうることから、その範囲を限定すると見なされるべきではないことに留意されたい。本明細書に記載の実施形態は、例として示されているのであって、同様の参照が同様の要素を示す添付の図面の図に限定されない。
本開示の幾つかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示が、以下の説明に記載される構成又はプロセスステップの詳細に限定されないことが理解されるべきである。本開示は、他の実施形態も可能であり、さまざまな方法で実施又は実行することができる。
図に示されている詳細、寸法、角度、及び他の特徴の多くは、特定の実施形態の単なる例示である。したがって、他の実施形態は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他の詳細、構成要素、寸法、角度、及び特徴を有することができる。加えて、本開示のさらなる実施形態は、以下に説明する幾つかの詳細がなくとも、実施することができる。
本明細書で用いられる「基板」、「基板表面」などは、製造処理中にその上で膜処理が行われる、任意の基板表面又は基板上に形成された材料表面を指す。例えば、処理が実施されうる基板表面は、用途に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素をドープした酸化ケイ素、アモルファスシリコン、ドープしたケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイアなどの材料、並びに、金属、金属窒化物、金属合金、及び他の導電材料など、他の任意の材料を含む。基板には半導体ウエハが含まれるが、これに限定されない。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、ＵＶ硬化、電子ビーム硬化、及び／又はベーキングするために前処理プロセスに曝露されうる。基板自体の表面上での直接的な膜処理に加えて、本発明では、開示された膜処理工程のいずれかを、以下により詳細に開示されるように基板上に形成された下層に対して行うことができ、「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。したがって、例えば、膜／層又は部分的な膜／層が基板表面上に堆積されている場合には、新たに堆積された膜／層の露出面が基板表面となる。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる場合、「反応性化合物」、「反応性ガス」、「反応性核種」、「前駆体」、「プロセスガス」などの用語は、表面反応（例えば、化学吸着、酸化、還元）において基板表面又は基板表面上の材料と反応することができる核種を有する物質を意味するために交換可能に用いられる。例えば、第１の「反応性ガス」は、単に基板の表面に吸着され、第２の反応性ガスとのさらなる化学反応に利用することができる。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる場合、「前駆体」、「反応物質」、「反応性ガス」などの用語は、基板表面と反応することができる任意のガス種を指すために、交換可能に用いられる。
１つ以上の実施形態では、バイアス電力、したがってプラズマの生成が、堆積中に有利に追加されるか、窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜の層処理によって層に挿入されて、窒化ケイ素（ＳｉＮ）の品質を高める。加えて、１つ以上の実施形態では、シクロトリシラザン前駆体を使用して、堆積された流動性膜の炭素濃度を調整する。
図１を参照すると、本開示の１つ以上の実施形態は、膜を堆積する方法１００を対象とする。図１に示される方法は、反応性ガスの気相反応と薄膜の堆積を可能にするために反応性ガスが処理チャンバ内で混合される、プラズマ強化プロセスの代表的なものである。
幾つかの実施形態では、方法１００は、前処理動作１０５を含む。前処理は、当業者に知られている任意の適切な前処理でありうる。適切な前処理には、予熱、洗浄、浸漬、自然酸化物の除去、又は層（例えば、窒化チタン（ＴｉＮ））の堆積が含まれるが、これらに限定されない。
堆積動作１１０では、基板（又は、基板表面）上に炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）膜を堆積させるためのプロセスが実施される。堆積プロセスは、基板上に膜を形成するための１つ以上の動作を含みうる。動作１１２において、基板（又は、基板表面）は、前駆体に曝露されて、基板（又は、基板表面）上に膜を堆積させる。１つ以上の実施形態では、基板（又は基板表面）は、シランと一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）の前駆体とを含む前駆体混合物に曝露される。１つ以上の実施形態では、シランは、トリシリルアミン（ＴＳＡ）、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、高次のシラン、又は置換シランのうちの１つ以上を含む。
１つ以上の実施形態では、有機シリザン（organosilizane）前駆体を使用して、炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）膜を形成するためのプラズマ強化プロセスが提供される。１つ以上の実施形態では、前駆体は、一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）に対応する構造：
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、及びＲ１２は、水素（Ｈ）、置換又は非置換のアルキル、置換又は非置換のアルコキシ、置換又は非置換のビニル、シラン、置換又は非置換のアミン、又はハロゲン化物から独立して選択される）を有する。
特に明記しない限り、本明細書で単独で又は別の基の一部として用いられる「低級アルキル」、「アルキル」、又は「ａｌｋ」という用語は、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｔ－ブチル、イソブチル、ペンチル、ヘキシル、イソヘキシル、ヘプチル、４，４－ジメチルペンチル、オクチル、２，２，４－トリメチル－ペンチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、それらのさまざまな分岐鎖異性体など、直鎖に１から２０個の炭素を含有する、直鎖炭化水素及び分岐鎖炭化水素の両方を含む。このような基は、任意選択的に、最大で１から４の置換基を含みうる。
本明細書で用いられる場合、「アルコキシ」という用語は、酸素原子に結合した上記のアルキル基のいずれかを含む。
本明細書で用いられる場合、「ビニル」又は「ビニル含有」という用語は、ビニル基（－ＣＨ＝ＣＨ２）を含有する基を指す。
本明細書で用いられる場合、「アミン」という用語は、少なくとも１つの塩基性窒素原子を含む任意の有機化合物、例えば、ＮＲ’２に関し、式中、Ｒ’は水素（Ｈ）又はアルキルから独立して選択される。
本明細書で用いられる場合、「シラン」という用語は、化合物ＳｉＲ’３を指し、式中、Ｒ’は、水素（Ｈ）又はアルキルから独立して選択される。
本明細書で用いられる場合、「ハロゲン化物」という用語は、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、又はアスタチド化合物を作るために、一部がハロゲン原子であり、他の部分がハロゲンよりも電気陰性度が低い元素又はラジカルである２成分系を指す。ハロゲン化物イオンは、負の電荷を有するハロゲン原子である。当業者に知られているように、ハロゲン化物アニオンには、フッ化物（Ｆ－）、塩化物（Ｃｌ－）、臭化物（Ｂｒ－）、ヨウ化物（Ｉ－）、及びアスタチン（Ａｔ－）が含まれる。
１つ以上の実施形態では、前駆体は、シラン（例えば、トリシリルアミン（ＴＳＡ）、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、高次のシラン、又は置換シラン）と、ヘキサメチルシクロトリシラザン、オクタメチルシクロトリシラザン、ノナメチルシクロトリシラザン、ヘキサエチルシクロトリシラザン、オクタエチルシクロトリシラザン、２－エチル－２，４，４，６，６－ペンタメチル－１，３，５，２，４，６－トリアザトリシリナン、ヘキサプロピルシクロトリシラザン、オクタプロピルシクロトリシラザン、ジ（ブタン－２－イル）－フルオロ－（２，２，４，４，６，６－ヘキサメチル－１，３，５，２，４，６－トリアザトリシリナン－１－イル）シラン、テトラエチル－ジメチル－トリアザトリシリナン、ジエチル－テトラメチル－トリアザトリシリナン、ヘキサプロピルトリアザトリシリナン、ヘキサメチルトリアザトリシリナン、ヘキサエチルトリアザトリシリナン、オクタプロピルトリアザトリシリナン、オクタメチルトリアザトリシリナン、オクタエチルトリアザトリシリナン、テトラエチル－テトラメチル－トリアザトリシリナン、エチル－ペンタメチル－トリアザトリシリナン、トリエチル－トリアザトリシリナン、トリメチル－トリアザトリシリナン、トリプロピル－トリアザトリシリナンなどのうちの１つ以上との混合物を含む。幾つかの特定の実施形態では、前駆体は、ヘキサメチルシクロトリシラザン、ヘキサエチルシクロトリシラザン、ヘキサプロピルシクロトリシラザン、オクタメチルシクロトリシラザン、オクタエチルシクロトリシラザン、オクタプロピルシクロトリシラザンのうちの１つ以上を含む。非常に具体的な実施形態では、前駆体は、ヘキサメチルシクロトリシラザン又はオクタメチルシクロトリシラザンを含む。
１つ以上の実施形態では、前駆体は、本質的に、シラン（例えば、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、高次のシラン、又は置換シラン）と、ヘキサメチルシクロトリシラザン、オクタメチルシクロトリシラザン、ノナメチルシクロトリシラザン、ヘキサエチルシクロトリシラザン、オクタエチルシクロトリシラザン、２－エチル－２，４，４，６，６－ペンタメチル－１，３，５，２，４，６－トリアザトリシリナン、ヘキサプロピルシクロトリシラザン、オクタプロピルシクロトリシラザン、ジ（ブタン－２－イル）－フルオロ－（２，２，４，４，６，６－ヘキサメチル－１，３，５，２，４，６－トリアザトリシリナン－１－イル）シラン、テトラエチル－ジメチル－トリアザトリシリナン、ジエチル－テトラメチル－トリアザトリシリナン、ヘキサプロピルトリアザトリシリナン、ヘキサメチルトリアザトリシリナン、ヘキサエチルトリアザトリシリナン、オクタプロピルトリアザトリシリナン、オクタメチルトリアザトリシリナン、オクタエチルトリアザトリシリナン、テトラエチル－テトラメチル－トリアザトリシリナン、エチル－ペンタメチル－トリアザトリシリナン、トリエチル－トリアザトリシリナン、トリメチル－トリアザトリシリナン、トリプロピル－トリアザトリシリナンなどのうちの１つ以上との混合物からなる。幾つかの具体的な実施形態では、前駆体は、本質的に、ヘキサメチルシクロトリシラザン、ヘキサエチルシクロトリシラザン、ヘキサプロピルシクロトリシラザン、オクタメチルシクロトリシラザン、オクタエチルシクロトリシラザン、オクタプロピルシクロトリシラザンのうちの１つ以上からなる。非常に具体的な実施形態では、前駆体は、本質的に、ヘキサメチルシクロトリシラザン又はオクタメチルシクロトリシラザンからなる。このように用いられる場合、「本質的に～からなる」という用語は、ケイ素前駆体が、分子基準で、ヘキサメチルシクロトリシラザン、オクタメチルシクロトリシラザン、ノナメチルシクロトリシラザン、ヘキサエチルシクロトリシラザン、オクタエチルシクロトリシラザン、２－エチル－２，４，４，６，６－ペンタメチル－１，３，５，２，４，６－トリアザトリシリナン、ヘキサプロピルシクロトリシラザン、オクタプロピルシクロトリシラザン、ジ（ブタン－２－イル）－フルオロ－（２，２，４，４，６，６－ヘキサメチル－１，３，５，２，４，６－トリアザトリシリナン－１－イル）シラン、テトラエチル－ジメチル－トリアザトリシリナン、ジエチル－テトラメチル－トリアザトリシリナン、ヘキサプロピルトリアザトリシリナン、ヘキサメチルトリアザトリシリナン、ヘキサエチルトリアザトリシリナン、オクタプロピルトリアザトリシリナン、オクタメチルトリアザトリシリナン、オクタエチルトリアザトリシリナン、テトラエチル－テトラメチル－トリアザトリシリナン、エチル－ペンタメチル－トリアザトリシリナン、トリエチル－トリアザトリシリナン、トリメチル－トリアザトリシリナン、トリプロピル－トリアザトリシリナンなどのうちの１つ以上を、約９５％以上、９８％以上、９９％以上、又は９９．５％以上含むことを意味する。希釈ガス、キャリアガス及び／又は不活性ガスの存在は、計算において考慮されない。
１つ以上の実施形態では、堆積プロセスは、約２５℃、約５０℃、約７５℃、約１００℃、約１２５℃、約１５０℃、約１７５℃、約２００℃、約４２５℃、約２５０℃、約２７５℃、約３００℃、約３２５℃、約３５０℃、約３７５℃、及び約４００℃を含む、約０℃から約４００℃までの範囲の温度で行われる。
１つ以上の実施形態では、基板（又は、基板表面）は任意の適切な表面でありうる。適切な表面には、ケイ素（Ｓｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、シリコンオキシカーバイド（ＳｉＯＣ）、白金（Ｐｔ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、又はそれらの組合せが含まれるが、これらに限定されない。
動作１１４では、基板（又は、基板表面）は、反応物質に曝露されて、基板上に炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）膜を形成する。１つ以上の実施形態では、反応物質は、アンモニア又はアミノ基を含有する他の前駆体を含む。
幾つかの実施形態では、動作１１２及び１１４は、基板が前駆体及び反応物質に同時に曝露されるように、同時に行われる。他の実施形態では、動作１１２及び１１４は、基板が、まず前駆体に曝露され、反応物質に曝露されるように、順次行われる。
動作１１６では、処理チャンバがパージされて、未反応の前駆体、未反応の反応物質、反応生成物、及び副生成物が除去される。このように使用される場合、「処理チャンバ」という用語はまた、処理チャンバの完全な内部容積を包含せずに、基板表面に隣接する処理チャンバの部分も含む。例えば、空間的に分離された処理チャンバのセクターにおいて、基板表面に隣接する処理チャンバの部分は、基板をガスカーテンに通して、レニウム前駆体を全く又は実質的に全く含まない処理チャンバの部分又はセクターに移動させることを含むが、これに限定されない任意の適切な技法によって、レニウム前駆体からパージされる。幾つかの実施形態では、処理チャンバをパージすることは、基板の上にパージガスを流すことを含む。幾つかの実施形態では、処理チャンバの一部分とは、処理チャンバ内のマイクロ容積又は小容積の処理ステーションを指す。基板表面を指す「隣接する」という用語は、表面反応（例えば、前駆体吸着）が起こるのに十分な空間を提供することができる、基板の表面の隣の物理的空間を意味する。
１つ以上の実施形態では、堆積プロセスは、遠隔プラズマ化学気相堆積プロセス（ＰＥＣＶＤ）を含む。基板上に炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）膜を形成した後、基板は、動作１１８においてプラズマに曝露される。１つ以上の実施形態では、炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）膜を処理チャンバ内でプラズマに曝露することにより、膜の特性が改善される。例えば、１つ以上の実施形態では、湿式エッチングの速度が改善され、プラズマ処理によって膜の密度が向上されたことを示している。１つ以上の実施形態では、プラズマは、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、又は二酸化炭素（ＣＯ２）のうちの１つ以上を含む。幾つかの実施形態では、プラズマは遠隔プラズマである。他の実施形態では、プラズマは直接プラズマである。
１つ以上の実施形態では、プラズマは、遠隔で、又は処理チャンバ内で生成することができる。１つ以上の実施形態では、プラズマは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）又は伝導結合プラズマ（ＣＣＰ）である。例えば、反応物質又は他のプロセス条件に応じて、任意の適切な電力を使用することができる。幾つかの実施形態では、プラズマは、約１０Ｗから約３０００Ｗまでの範囲のプラズマ出力で生成される。幾つかの実施形態では、プラズマは、約３０００Ｗ以下、約２０００Ｗ以下、約１０００Ｗ以下、約５００Ｗ以下、又は約２５０Ｗ以下のプラズマ出力で生成される。
動作１２０では、処理チャンバは、プラズマへの曝露後にパージされる。動作１２０の処理チャンバのパージは、動作１１６のパージと同じプロセスであっても異なるプロセスであってもよい。処理チャンバ、処理チャンバの一部、基板表面に隣接する領域などをパージすることにより、プラズマ、反応生成物、及び副生成物が基板表面に隣接する領域から除去される。
決定点１２５において、１つ以上の実施形態では、堆積された膜の厚さ、又は前駆体及び反応物質のサイクル数が考慮される。１つ以上の実施形態では、堆積された膜が所定の厚さに達した場合、又は所定の数の処理サイクルが実行された場合、方法１００は後処理動作１３０に移る。１つ以上の実施形態では、堆積された膜の厚さ又は処理サイクルの数が所定の閾値に達していない場合、方法１００は、堆積動作１１０に戻り、動作１１２において基板表面を再び前駆体に曝露し、その後の動作を継続する。
１つ以上の実施形態では、後処理動作１３０は、例えば、膜特性を変更するプロセス（例えば、アニーリング）、又は追加の膜を成長させるためのさらなる膜堆積プロセス（例えば、追加のＡＬＤ又はＣＶＤプロセス）を含む。幾つかの実施形態では、後処理動作１３０は、堆積された膜の特性を変更するプロセスである。幾つかの実施形態では、後処理動作１３０は、堆積されたままの膜をアニーリングすることを含む。幾つかの実施形態では、アニーリングは、約３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃、又は１０００℃の範囲の温度で行われる。幾つかの実施形態のアニーリング環境は、不活性ガス（例えば、分子状窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ））、若しくは還元性ガス（例えば、分子状水素（Ｈ２）又はアンモニア（ＮＨ３））、若しくは酸化剤、例えば、限定はしないが、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、又は過酸化物のうちの１つ以上を含む。１つ以上の実施形態では、アニーリングは、任意の適切な時間の長さで実行される。幾つかの実施形態では、膜は、約１５秒から約９０分の範囲、又は約１分から約６０分の範囲の所定の時間、アニールされる。幾つかの実施形態では、堆積されたままの膜をアニーリングすることにより、密度が増加し、抵抗率が低下し、及び／又は膜の純度が増加する。
方法１００は、例えば、前駆体、反応剤、又はデバイスの熱収支に応じて、任意の適切な温度で実行することができる。幾つかの実施形態では、前駆体（動作１１２）及び反応物質（動作１１４）への曝露は、同じ温度で行われる。幾つかの実施形態では、基板は、約０℃から約４００℃の範囲、又は約０℃から約１００℃の範囲の温度で維持されて、流動性膜を得る。
幾つかの実施形態では、前駆体（動作１１２）への曝露は、反応物質（動作１１４）への曝露とは異なる温度で行われる。幾つかの実施形態では、基板は、前駆体への曝露では約０℃から約２００℃の範囲の第１の温度で維持され、反応物質への曝露では約２００℃から約５００℃の範囲の第２の温度で維持される。このような実施形態では、メインフレーム内に２つのチャンバが必要となりうる。
図１に示される実施形態の堆積動作１１０において、基板（又は、基板表面）は、前駆体及び反応物質に順次、曝露される。別の図示されていない実施形態では、基板（又は、基板表面）は、ＰＥ－ＣＶＤ反応において、前駆体及び反応物質に同時に曝露される。ＰＥ－ＣＶＤ反応では、基板（又は、基板表面）は、前駆体と反応物質のガス状混合物に曝露されて、所定の厚さを有する炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）膜を堆積する。ＰＥ－ＣＶＤ反応では、炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）膜は、混合反応性ガスへの１回の曝露で堆積させてもよく、あるいは、間にパージをしつつ、混合反応性ガスに複数回曝露させてもよい。
１つ以上の実施形態では、堆積プロセスは、約０．１ｍＴｏｒｒ、約１ｍＴｏｒｒ、約１０ｍＴｏｒｒ、約１００ｍＴｏｒｒ、約５００ｍＴｏｒｒ、約１Ｔｏｒｒ、約２Ｔｏｒｒ、約３Ｔｏｒｒ、約４Ｔｏｒｒ、約５Ｔｏｒｒ、約６Ｔｏｒｒ、約７Ｔｏｒｒ、約８Ｔｏｒｒ、約９Ｔｏｒｒ、及び約１０Ｔｏｒｒの圧力を含む、０．１ｍＴｏｒｒから１０Ｔｏｒｒまでの範囲の圧力で、処理容積内で行われる。
前駆体含有ガス混合物は、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）、窒素（Ｎ２）、又は水素（Ｈ２）から選択される１つ以上の希釈ガスをさらに含みうる。幾つかの実施形態の希釈ガスは、反応物質及び基板材料に対して不活性ガスである化合物を含む。
プラズマ（例えば、容量結合プラズマ）は、上部電極及び下部電極又は側面電極のいずれかから形成することができる。電極は、誘電体の薄膜を堆積するために、本明細書に記載されている反応ガスのいずれか又はすべてとともにＣＶＤシステムにおいて代替的に又は同時に使用されている、単一給電電極、二重給電電極、又は限定はしないが、３５０ＫＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、及び１００ＭＨｚなどの複数の周波数を有するより多くの電極から形成することができる。幾つかの実施形態では、プラズマは容量結合プラズマ（ＣＣＰ）である。幾つかの実施形態では、プラズマは誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）である。幾つかの実施形態では、プラズマはマイクロ波プラズマである。
１つ以上の実施形態では、炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）膜は、原子基準で、約５％以上、７．５％以上、１０％以上、１２．５％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、又は３０％以上の炭素含有量を有する。幾つかの実施形態では、炭窒化ケイ素（ＳｉＯＣＮ）膜は、原子基準で、約０．１％から約３０％までの範囲、又は約３％から約２５％までの範囲、又は約４％から約２０％までの範囲の炭素含有量を含む。
堆積動作１１０を繰り返して、所定の厚さを有する炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）膜を形成することができる。幾つかの実施形態では、堆積動作１１０を繰り返して、約０．１ｎｍを超える厚さ、若しくは約１０ｎｍから約５００ｎｍ、約１０ｎｍから約１００ｎｍ、約５ｎｍから約５０ｎｍ、約１０ｎｍから約５０ｎｍ、又は約２０ｎｍから約３０ｎｍを含む、約０．１ｎｍから約１０００ｎｍの範囲の厚さを有する炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）膜を提供する。
幾つかの実施形態では、膜は、基板ペデスタルが約３００℃で維持され、圧力が約５Ｔｏｒｒで維持され、プラズマが静電チャックに約２００ワットのバイアスを印加することによってウエハレベル（すなわち、直接プラズマ）で生成される、チャンバ内で堆積される。幾つかの実施形態では、２ＭＨｚで約１０００ワットの追加のＲＦ電力も静電チャックに供給され、ウエハレベルで二重バイアスプラズマを生成する。
概して、次の例示的な堆積プロセスパラメータを使用して、堆積されたままの膜を形成することができる。ウエハ温度は約２００℃から約５００℃の範囲でありうる。チャンバ圧力は、約０．１ｍＴｏｒｒから約１０Ｔｏｒｒまでの範囲のチャンバ圧力範囲でありうる。前駆体含有ガス混合物の流量は、約１０ｓｃｃｍから約１，０００ｓｃｃｍまでの範囲にありうる。希釈ガスの流量は、個別に、約５０ｓｃｃｍから約５０，０００ｓｃｃｍまでの範囲にありうる。
膜は、約３００Åから約１０，０００Åの範囲、約２０００Åから約３０００Åの範囲、又は約５Åから約２００Åの範囲を含む、約５Åから約６０，０００Åの範囲の厚さまで堆積することができる。
図２は、特徴部２１０を有する基板２００の断面図を示している。図面は例示目的で単一の特徴を有する基板を示しているが、当業者は、１つより多くの特徴が存在してよいことを理解するであろう。特徴１１０の形状は、限定はしないが、トレンチ及び円筒形のビアを含む、任意の適切な形状でありうる。この関連で使用する場合、「特徴部」という用語は、あらゆる意図的な表面の不規則性を意味する。特徴の適切な例には、限定はしないが、上部、２つの側壁、及び底部を有するトレンチ、並びに上部及び２つの側壁を有するピークが含まれる。特徴部は、任意の適切なアスペクト比（特徴の幅に対する特徴の深さの比）を有しうる。一部の実施形態では、アスペクト比は、約５：１、１０：１、１５：１、２０：１、２５：１、３０：１、３５：１、又は４０：１以上である。
基板２００は基板表面２２０を有する。少なくとも１つの特徴部２１０は、基板表面２２０に開口部を形成する。特徴部２１０は、基板表面２２０から底面２１２へと深さＤまで延びる。特徴２１０は、該特徴２１０の幅Ｗを画成する第１の側壁２１４及び第２の側壁２１６を有する。側壁と底部によって形成される開口領域は、間隙とも称される。
本開示の１つ以上の実施形態は、少なくとも１つの特徴部を有する基板表面が提供される処理方法を対象とする。これに関連して用いられる「提供される」という用語は、さらなる処理のために、基板がある位置又は環境に置かれることを意味する。
図３は、特徴部２１０を有する基板２００の断面図を示している。図３に示されるように、流動性膜２５０は、基板表面２２０、並びに少なくとも１つの特徴部２１０の第１の側壁２１４、第２の側壁２１６、及び底面２１２上に形成される。流動性膜２５０は、実質的に継ぎ目が形成されないように、少なくとも１つの特徴部２１０に充填される。継ぎ目は、特徴２１０の側壁間の特徴に形成される間隙であるが、必ずしも側壁の中央には形成されない。これに関連して、「実質的に継ぎ目がない」という用語は、側壁間の膜に形成された間隙が側壁の断面積の約１％未満であることを意味する。
流動性膜２５０は、任意の適切なプロセスによって形成することができる。幾つかの実施形態では、流動性膜の形成は、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）によって行われる。言い換えれば、流動性膜は、プラズマ化学気相堆積プロセスによって、又は遠隔プラズマを使用することによって堆積することができる。
幾つかの実施形態のＰＥＣＶＤプロセスは、基板表面を反応性ガスに曝露することを含む。反応性ガスは、１つ以上の核種の混合物を含みうる。例えば、反応性ガスは、一般式Ｉの前駆体と、一般式Ｉ又は一般式ＩＩの前駆体と混合されたシランとを含みうる。１つ以上の実施形態では、サイレンス（silence）は、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、高次のシラン、置換シラン、又はトリシリルアミン（ＴＳＡ）のうちの１つ以上を含む。プラズマガスは、点火してプラズマを形成することができる、及び／又は前駆体のキャリア又は希釈剤として作用することができる、任意の適切なガスでありうる。１つ以上の実施形態では、プラズマガスはアンモニア（ＮＨ３）を含み、該アンモニアは、１つ以上の前駆体を活性化するためのプラズマ処理に用いられる。
したがって、本開示の１つ以上の実施形態は、原子基準で０％を超える炭素含有量を有する窒化ケイ素膜を堆積するための処理方法を対象とする。該処理方法は、プラズマ堆積プロセスにおいて基板又は基板表面を第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスに曝露することを含み、これらの反応性ガスは、基板に別々に曝露される。
図３を参照すると、流動性膜２５０は、任意の適切な温度で形成することができる。幾つかの実施形態では、流動性膜２５０は、約０℃から約２００℃の範囲の温度で形成することができる。温度は、形成されるデバイスのサーマルバジェットを維持するために、低く保たれうる。
流動性膜の組成は、反応性ガスの組成を変更することによって調整することができる。幾つかの実施形態では、流動性膜は、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯＮ、及びＳｉＮのうちの１つ以上を含む。酸素含有膜を形成するために、共反応物質は、例えば、酸素、オゾン、又は水のうちの１つ以上を含みうる。窒素含有膜を形成するために、共反応物質は、例えば、アンモニア、ヒドラジン、ＮＯ２、又はＮ２のうちの１つ以上を含みうる。当業者は、流動性膜の組成を変更するために、反応性ガス混合物に他の核種又はそれらの組合せを含めることができることを理解するであろう。
１つ以上の実施形態では、流動性ＣＶＤ膜はウエハ上に堆積され（ウエハの温度は－１０℃から６００℃まででありうる。）、それらの流動性に起因して、ポリマーはトレンチを通って流れ、間隙充填される。次に、これらの膜をオゾン／ＵＶ／蒸気アニーリング／ＮＨ３アニーリングなどの硬化ステップに供し、安定した膜を得る。１つ以上の実施形態では、流動性ＣＶＤ膜２５０の形成後、膜は硬化されて流動性ＣＶＤ膜を固化し、実質的に継ぎ目のない間隙充填を形成する。１つ以上の実施形態では、流動性ＣＶＤ膜を硬化することは、流動性ＣＶＤ膜を、オゾン、ＵＶ光、蒸気アニーリング、アンモニアアニーリング、及び酸素プラズマのうちの１つ以上に曝露することを含む。幾つかの実施形態では、流動性ＣＶＤ膜は、膜をＵＶ硬化プロセスに曝露することによって硬化される。ＵＶ硬化プロセスは、約１０℃から約５５０℃の範囲の温度で行うことができる。１つ以上の実施形態では、ＵＶ硬化プロセスは、流動性ＣＶＤ膜を十分に固化するために必要な任意の適切な時間枠で行われる。１つ以上の実施形態では、ＵＶ硬化は、例えば、出力、温度、環境などのさまざまなパラメータを使用して行われる。
幾つかの実施形態では、流動性ＣＶＤ膜を硬化することは、熱アニーリングを含む。１つ以上の実施形態では、熱アニーリングは、任意の適切な温度及び任意の適切な環境で行われる。
幾つかの実施形態では、流動性ＣＶＤ膜を硬化することは、プラズマ又は電子ビームに曝露することを含む。１つ以上の実施形態では、膜を硬化させるためのプラズマ曝露は、ＰＥＣＶＤプラズマとは別のプラズマを含む。１つ以上の実施形態では、プラズマ核種及び処理チャンバは同じであり、他の実施形態では、プラズマ硬化はＰＥＣＶＤプロセスとは異なるプロセスである。
幾つかの実施形態では、流動性ＣＶＤ膜を硬化することは、流動性ＣＶＤ膜を蒸気アニーリング及び／又は酸素プラズマに曝露することを含む。１つ以上の実施形態では、硬化された膜が、堆積されたままの流動性ＣＶＤ膜よりも低い炭素含有量を有するように、蒸気アニーリング及び／又は酸素プラズマの使用により、流動性ＣＶＤ膜の炭素含有量を低下させる。１つ以上の実施形態では、蒸気アニーリング及び／又は酸素プラズマの使用は、堆積された流動性のＳｉＣＮ膜又はＳｉＯＣＮ膜をＳｉＯへと変換する。
幾つかの実施形態では、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、高次のシラン、置換シラン、又はトリシリルアミン（ＴＳＡ）反応物質は、さまざまな組成物の膜を堆積するための流動性プロセスにおいて、別の前駆体（例えば、別のＳｉ含有前駆体との共流）とともに用いられる。
幾つかの実施形態では、別の元素が流動性ＣＶＤ膜にドープされる。例えば、１つ以上の実施形態では、ホウ素（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）、又はリン（Ｐ）のうちの１つ以上が流動性ＣＶＤ膜にドープされる。１つ以上の実施形態では、流動性ＣＶＤ膜に、ホウ素（Ｂ）及びリン（Ｐ）などの元素がドープされて、膜の特性が改善される。１つ以上の実施形態では、ホウ素及びリンを含有する前駆体は、堆積プロセス中に一般式Ｉの前駆体及びトリシリルアミン（ＴＳＡ）と共流されるか、又は堆積が行われた後に浸透される。
１つ以上の実施形態によれば、基板は、層の形成前及び／又は形成後に処理に供される。この処理は、同じチャンバ内、又は１つ以上の別個の処理チャンバ内で行うことができる。幾つかの実施形態では、基板は、さらなる処理のために、第１のチャンバから別個の第２のチャンバへと移される。基板は、第１のチャンバから別個の処理チャンバへと直接移されてもよく、あるいは、第１のチャンバから１つ以上の移送チャンバへと移され、その後、別個の処理チャンバへと移されてもよい。したがって、処理装置は、移送ステーションと連絡している複数のチャンバを含みうる。この種の装置は、「クラスタツール」又は「クラスタシステム」などと称されうる。
概して、クラスタツールは、基板の中心検出と方向付け、ガス抜き、アニーリング、堆積、プラズマ処理、ＵＶ硬化、及び／又はエッチングを含むさまざまな機能を実行する複数のチャンバを備えたモジュラーシステムである。１つ以上の実施形態によれば、クラスタツールは、少なくとも第１のチャンバと中央移送チャンバを含む。中央移送チャンバは、複数の処理チャンバと複数のロードロックチャンバとの間で基板を往復搬送することができるロボットを格納することができる。移送チャンバは、通常、減圧条件で維持され、基板をある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往復させる中間ステージを提供する。本開示に適合しうる２つのよく知られているクラスタツールは、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）とＥｎｄｕｒａ（登録商標）であり、両方とも、米国カリフォルニア州サンタクララ所在のＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能である。しかしながら、チャンバの厳密な配置及び組合せは、本明細書に記載されたプロセスの特定の工程を実行する目的で変更することができる。使用することができる他の処理チャンバには、限定はしないが、周期的層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、予洗浄、化学洗浄、ＲＴＰなどの熱処理、プラズマ窒化、ガス抜き、配向、ヒドロキシル化、及び他の基板処理が含まれる。クラスタツールのチャンバ内でプロセスを実行することにより、大気中の不純物による基板の表面汚染を、後続の膜の堆積前に、酸化することなく回避することができる。
１つ以上の実施形態によれば、基板は連続的減圧下又は「ロードロック」状態にあり、あるチャンバから次のチャンバへと移動する際に周囲空気に曝露されない。したがって、移送チャンバは減圧下にあり、減圧下で「ポンプダウン」される。処理チャンバ又は移送チャンバ内には、不活性ガスが存在しうる。幾つかの実施形態では、不活性ガスは、反応物の一部又はすべてを除去するために、パージガスとして使用される。１つ以上の実施形態によれば、パージガスは、反応物が堆積チャンバから移送チャンバ及び／又は追加の処理チャンバに移動するのを防ぐために、堆積チャンバの出口に注入される。したがって、不活性ガスの流れがチャンバの出口にカーテンを形成する。
基板は、単一基板堆積チャンバ内で処理することができ、そこで、単一の基板がロード、処理、及びアンロードされた後、別の基板が処理される。基板は、複数の基板が個々にチャンバの第１の部分にロードされ、チャンバ内を移動し、チャンバの第２の部分からアンロードされるコンベアシステムと同様に、連続的な態様で処理することもできる。チャンバ及び関連するコンベヤシステムの形状は、直線経路又は曲線経路を形成することができる。加えて、処理チャンバはカルーセルであってもよく、そこで、複数の基板が、中心軸の周りを移動し、カルーセル経路全体を通じて堆積、エッチング、アニーリング、洗浄などのプロセスにさらされる。
処理中、基板は加熱又は冷却されうる。このような加熱又は冷却は、限定はしないが、基板支持体の温度を変化させること、及び加熱又は冷却されたガスを基板表面に流すことを含む、任意の適切な手段によって達成することができる。幾つかの実施形態では、基板支持体は、伝導的に基板温度を変化させるように制御することができるヒータ／クーラを含む。１つ以上の実施形態では、基板温度を局所的に変化させるために、用いられるガス（反応性ガス又は不活性ガス）は加熱又は冷却される。幾つかの実施形態では、基板温度を対流によって変化させるために、ヒータ／クーラが、基板表面に隣接してチャンバ内に配置される。
基板はまた、処理中に静止していても回転していてもよい。回転する基板は、連続的に又は個別の工程で（基板軸を中心に）回転させることができる。例えば、基板は、プロセス全体を通して回転させることができ、あるいは基板は、異なる反応性ガス又はパージガスへの曝露の合間に少しずつ回転させることができる。処理中に基板を回転させると（連続的又は段階的のいずれか）、例えば、ガス流の幾何学的形状の局所的なばらつきの影響を最小限に抑えることにより、より均一な堆積又はエッチングの実現に役立てることができる。
プロセスは、概して、プロセッサによって実行されると、処理チャンバに本開示の処理を実行させるソフトウェアルーチンとしてメモリに格納されうる。ソフトウェアルーチンはまた、プロセッサによって制御されているハードウェアから遠隔に位置している第２のプロセッサ（図示せず）によって格納及び／又は実行されうる。本開示の方法の幾つか又はすべてをハードウェアで実行することもできる。したがって、プロセスは、ソフトウェアに実装されてもよく、かつ、例えば、ハードウェア内のコンピュータシステムを特定用途向け集積回路又は他の種類のハードウェアの実装、若しくはソフトウェアとハードウェアとの組合せとして使用して、プロセスを実行することもできる。ソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されると、汎用コンピュータを、プロセスが実行されるようにチャンバの動作を制御する特定用途向けコンピュータ（コントローラ）に変換する。
１つ以上の実施形態では、非一時的コンピュータ可読媒体は、処理チャンバのコントローラによって実行されると、処理チャンバに次の動作：基板を有する処理チャンバの処理容積内に、一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）の構造：
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、及びＲ１２は、水素（Ｈ）、置換又は非置換のアルキル、置換又は非置換のアルコキシ、置換又は非置換のビニル、シラン、置換又は非置換のアミン、又はハロゲン化物から独立して選択される）を有する前駆体を流す動作；処理チャンバの処理容積内に、トリシリルアミン（ＴＳＡ）を含む反応物質を流す動作；前駆体及び反応物質の処理チャンバをパージする動作；基板をプラズマに曝露する動作；並びに、処理チャンバをパージする動作を実行させる命令を含む。
次に、以下の例を参照して本開示を説明する。本開示の幾つかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示が、以下の説明に記載される構成又はプロセスステップの詳細に限定されないことが理解されるべきである。本開示は、他の実施形態も可能であり、さまざまな方法で実施又は実行することができる。
実施例１
炭窒化ケイ素膜を基板上に堆積させた。ヘキサメチルシクロトリシラザン（ＨＭＣＴＺ）及びトリシリルアミン（ＴＳＡ）を約３．６：１の比で、ヘリウム（ｇ）のキャリアガス中、反応チャンバ内に共流させた後、アンモニア（ＮＨ３）の流れを基板の上に流し、バイアス電力を約３０００Ｗでオンにして、プラズマを生成させる。次に、基板を、Ａｒ（ｇ）の雰囲気中、約０．７Ｔの圧力で約１５秒間、アンモニアプラズマで処理した。炭窒化ケイ素膜を基板上に堆積させた。次に、アルゴン（Ａｒ）の流れを基板の上に３０秒間、通過させた。基板を、窒素（Ｎ２）の雰囲気中、４００℃、５Ｔの圧力で１０分間、アニーリングした。
炭窒化ケイ素膜を基板上に堆積させた。ヘキサメチルシクロトリシラザン（ＨＭＣＴＺ）及びトリシリルアミン（ＴＳＡ）を約３．６：１の比で、ヘリウム（ｇ）のキャリアガス中、反応チャンバ内に共流させた後、アンモニア（ＮＨ３）の流れを基板の上に流し、バイアス電力を約３０００Ｗでオンにして、プラズマを生成させる。次に、基板を、Ａｒ（ｇ）の雰囲気中、約０．７Ｔの圧力で約１５秒間、アンモニアプラズマで処理した。炭窒化ケイ素膜を基板上に堆積させた。次に、アルゴン（Ａｒ）の流れを基板の上に３０秒間、通過させた。基板を、窒素（Ｎ２）の雰囲気中、４００℃、５Ｔの圧力で１０分間、アニーリングした。
実施例２
炭窒化ケイ素膜を基板上に堆積させた。ヘキサメチルシクロトリシラザン（ＨＭＣＴＺ）及びトリシリルアミン（ＴＳＡ）を約３．６：１の比で、ヘリウム（ｇ）のキャリアガス中、反応チャンバ内に共流させた後、アンモニア（ＮＨ３）の流れを基板の上に流し、バイアス電力を約３０００Ｗでオンにして、プラズマを生成させる。炭窒化ケイ素膜を基板上に堆積させた。次に、約０．７Ｔでのアルゴン（Ａｒ）の流れを基板の上に３０秒間、通過させた。基板を、窒素（Ｎ２）の雰囲気中、４００℃、５Ｔの圧力で１０分間、アニーリングした。
炭窒化ケイ素膜を基板上に堆積させた。ヘキサメチルシクロトリシラザン（ＨＭＣＴＺ）及びトリシリルアミン（ＴＳＡ）を約３．６：１の比で、ヘリウム（ｇ）のキャリアガス中、反応チャンバ内に共流させた後、アンモニア（ＮＨ３）の流れを基板の上に流し、バイアス電力を約３０００Ｗでオンにして、プラズマを生成させる。炭窒化ケイ素膜を基板上に堆積させた。次に、約０．７Ｔでのアルゴン（Ａｒ）の流れを基板の上に３０秒間、通過させた。基板を、窒素（Ｎ２）の雰囲気中、４００℃、５Ｔの圧力で１０分間、アニーリングした。
実施例３
炭窒化ケイ素膜を基板上に堆積させた。ヘキサメチルシクロトリシラザン（ＨＭＣＴＺ）及びトリシリルアミン（ＴＳＡ）を約３．６：１の比で、ヘリウム（ｇ）のキャリアガス中、反応チャンバ内に共流させた後、アンモニア（ＮＨ３）の流れを基板の上に流し、バイアス電力を約３０００Ｗでオンにして、プラズマを生成させる。炭窒化ケイ素膜を基板上に堆積させた。基板を、窒素（Ｎ２）の雰囲気中、４００℃、５Ｔの圧力で１０分間、アニーリングした。
炭窒化ケイ素膜を基板上に堆積させた。ヘキサメチルシクロトリシラザン（ＨＭＣＴＺ）及びトリシリルアミン（ＴＳＡ）を約３．６：１の比で、ヘリウム（ｇ）のキャリアガス中、反応チャンバ内に共流させた後、アンモニア（ＮＨ３）の流れを基板の上に流し、バイアス電力を約３０００Ｗでオンにして、プラズマを生成させる。炭窒化ケイ素膜を基板上に堆積させた。基板を、窒素（Ｎ２）の雰囲気中、４００℃、５Ｔの圧力で１０分間、アニーリングした。
表１は膜の特性を示している。
本明細書で論じられる材料及び方法を説明する文脈（とりわけ、以下の請求項の文脈）での「ａ」及び「ａｎ」及び「ｔｈｅ」という用語、並びに同様の指示対象の使用は、本明細書に別段の記載がない限り、又は文脈に明確に矛盾しない限り、単数形及び複数形の両方に及ぶと解釈されるべきである。本明細書の値の範囲の列挙は、本明細書に別段の記載がない限り、範囲内に入る各個別の値を個別に参照する簡単な方法として機能することを単に意図しており、各個別の値は、本明細書に個別に記載されているかのように本明細書に組み込まれる。本明細書に記載されるすべての方法は、本明細書に別段の指示がない限り、又は文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実施することができる。本明細書で提供される任意及びすべての例、又は例示的な言語（例えば、「など」）の使用は、単に材料及び方法をより明らかにすることを意図しており、特に明記しない限り、特許請求の範囲に制限を課すことはない。明細書のいかなる文言も、特許請求されていない要素が開示された材料及び方法の実施に不可欠であることを示していると解釈されるべきではない。
この明細書全体を通じての、「一実施形態」、「ある特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」、又は、「実施形態」に対する言及は、実施形態に関連して説明されている特定の特徴、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。ゆえに、この明細書全体のさまざまな箇所での「１つ以上の実施形態で」、「ある実施形態で」、「一実施形態で」、又は「実施形態において」などの表現の表出は、必ずしも、本開示の同一の実施形態に言及するものではない。１つ以上の実施形態では、特定の特徴部、構造、材料、又は特性は、任意の適切な態様で組み合わされる。
本明細書の開示は具体的な実施形態を参照して説明されているが、これらの実施形態は、本開示の原理及び用途の単なる例示であるものと理解されたい。本開示の主旨及び範囲から逸脱することなく、本開示の方法及び装置に対してさまざまな修正及び変形を行うことができることは、当業者にとって明らかであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲内である修正及び変形を含むことが意図されている。
Claims (20)
- 膜を堆積する方法であって、
シランと、一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）の構造を有する前駆体：
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、及びＲ１２は、水素（Ｈ）、置換又は非置換のアルキル、置換又は非置換のアルコキシ、置換又は非置換のビニル、シラン、置換又は非置換のアミン、又はハロゲン化物から独立して選択される）とを含む前駆体混合物に基板表面を曝露することによって、該基板表面に流動性膜を形成すること；及び
前記基板表面をプラズマに曝露すること
を含む、方法。 - 前記シランが、トリシリルアミン（ＴＳＡ）、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、高次のシラン、又は置換シランのうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記プラズマが遠隔プラズマである、請求項１に記載の方法。
- 前記プラズマが、アンモニア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、又は二酸化炭素（ＣＯ２）のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記基板表面が前記前駆体及びシランに同時に曝露される、請求項１に記載の方法。
- 前記基板表面が前記前駆体及びシランに順次曝露される、請求項１に記載の方法。
- 前記流動性膜が約５０Åから約１０００Åまでの範囲の厚さを有する、請求項１に記載の方法。
- 前記流動性膜が約０．３Ｔｏｒｒから約１０Ｔｏｒｒまでの範囲の圧力で形成される、請求項１に記載の方法。
- 前記流動性膜が約０℃から約２００℃までの範囲の温度で形成される、請求項１に記載の方法。
- 前記流動性膜が炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）膜である、請求項１に記載の方法。
- 前記前駆体が、１つ以上のヘキサメチルシクロトリシラザン、オクタメチルシクロトリシラザン、ノナメチルシクロトリシラザン、ヘキサエチルシクロトリシラザン、オクタエチルシクロトリシラザン、２－エチル－２，４，４，６，６－ペンタメチル－１，３，５，２，４，６－トリアザトリシリナン、ヘキサプロピルシクロトリシラザン、オクタプロピルシクロトリシラザン、ジ（ブタン－２－イル）－フルオロ－（２，２，４，４，６，６－ヘキサメチル－１，３，５，２，４，６－トリアザトリシリナン－１－イル）シラン、テトラエチル－ジメチル－トリアザトリシリナン、ジエチル－テトラメチル－トリアザトリシリナン、ヘキサプロピルトリアザトリシリナン、ヘキサメチルトリアザトリシリナン、ヘキサエチルトリアザトリシリナン、オクタプロピルトリアザトリシリナン、オクタメチルトリアザトリシリナン、オクタエチルトリアザトリシリナン、テトラエチル－テトラメチル－トリアザトリシリナン、エチル－ペンタメチル－トリアザトリシリナン、トリエチル－トリアザトリシリナン、トリメチル－トリアザトリシリナン、トリプロピル－トリアザトリシリナンなどのうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。
- 膜を堆積する方法であって、
処理チャンバ内の基板を、一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）の構造を有する前駆体：
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、及びＲ１２は、水素（Ｈ）、置換又は非置換のアルキル、置換又は非置換のアルコキシ、置換又は非置換のビニル、シラン、置換又は非置換のアミン、又はハロゲン化物から独立して選択される）に曝露して、ケイ素含有膜を前記基板上に堆積すること；
前記基板をシランに曝露して前記ケイ素含有膜と反応させて、前記基板上に炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）膜を形成すること；
前記前駆体及びシランの前記処理チャンバをパージすること；及び
前記基板をプラズマに曝露すること
を含む、方法。 - 前記シランが、トリシリルアミン（ＴＳＡ）、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、高次のシラン、又は置換シランのうちの１つ以上を含む、請求項１２に記載の方法。
- 前記基板が前記前駆体及び前記シランに同時に曝露される、請求項１２に記載の方法。
- 前記プラズマが遠隔プラズマである、請求項１２に記載の方法。
- 前記プラズマが、アンモニア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、又は二酸化炭素（ＣＯ２）のうちの１つ以上を含む、請求項１２に記載の方法。
- 前記前駆体が、１つ以上のヘキサメチルシクロトリシラザン、オクタメチルシクロトリシラザン、ノナメチルシクロトリシラザン、ヘキサエチルシクロトリシラザン、オクタエチルシクロトリシラザン、２－エチル－２，４，４，６，６－ペンタメチル－１，３，５，２，４，６－トリアザトリシリナン、ヘキサプロピルシクロトリシラザン、オクタプロピルシクロトリシラザン、ジ（ブタン－２－イル）－フルオロ－（２，２，４，４，６，６－ヘキサメチル－１，３，５，２，４，６－トリアザトリシリナン－１－イル）シラン、テトラエチル－ジメチル－トリアザトリシリナン、ジエチル－テトラメチル－トリアザトリシリナン、ヘキサプロピルトリアザトリシリナン、ヘキサメチルトリアザトリシリナン、ヘキサエチルトリアザトリシリナン、オクタプロピルトリアザトリシリナン、オクタメチルトリアザトリシリナン、オクタエチルトリアザトリシリナン、テトラエチル－テトラメチル－トリアザトリシリナン、エチル－ペンタメチル－トリアザトリシリナン、トリエチル－トリアザトリシリナン、トリメチル－トリアザトリシリナン、トリプロピル－トリアザトリシリナンなどのうちの１つ以上を含む、請求項１２に記載の方法。
- 前記処理チャンバをパージすることが前記基板の上にパージガスを流すことを含む、請求項１２に記載の方法。
- 前記パージガスが、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）、及びヘリウム（Ｈｅ）のうちの１つ以上から選択される、請求項１８に記載の方法。
- 処理チャンバのコントローラによって実行されると、前記処理チャンバに次の動作：
基板を有する前記処理チャンバの処理容積内に前駆体混合物を流す動作であって、前記前駆体混合物が、シランと、一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）の構造を有する前駆体：
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、及びＲ１２は、水素（Ｈ）、置換又は非置換のアルキル、置換又は非置換のアルコキシ、置換又は非置換のビニル、シラン、置換又は非置換のアミン、又はハロゲン化物から独立して選択される）とを含む、前駆体混合物を流す動作；
前記処理チャンバの前記処理容積内に反応物質を流す動作であって、前記反応物質がアンモニア（ＮＨ３）を含む、反応物質を流す動作；
前記前駆体及び前記反応物質の前記処理チャンバをパージする動作；
前記基板をプラズマに曝露する動作；及び
前記処理チャンバをパージする動作
を実行させる命令を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
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