KR102377381B1 - 높은 질소 함량을 갖는 실리콘 니트라이드 막 - Google Patents

높은 질소 함량을 갖는 실리콘 니트라이드 막 Download PDF

Info

Publication number
KR102377381B1
KR102377381B1 KR1020207002811A KR20207002811A KR102377381B1 KR 102377381 B1 KR102377381 B1 KR 102377381B1 KR 1020207002811 A KR1020207002811 A KR 1020207002811A KR 20207002811 A KR20207002811 A KR 20207002811A KR 102377381 B1 KR102377381 B1 KR 102377381B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silicon
substrate
plasma
film
nitrogen precursor
Prior art date
Application number
KR1020207002811A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200013115A (ko
Inventor
아타시 바수
스리니바스 디. 네마니
엘리 와이. 이에
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority to KR1020227008756A priority Critical patent/KR102462461B1/ko
Publication of KR20200013115A publication Critical patent/KR20200013115A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102377381B1 publication Critical patent/KR102377381B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/345—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02—Silicon compounds
    • C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/10—Compounds having one or more C—Si linkages containing nitrogen having a Si-N linkage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/452—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
    • H01L21/02219—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
    • H01L21/02219—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and nitrogen
    • H01L21/02222—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and nitrogen the compound being a silazane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

더 높은 질소 함량을 갖는 실리콘 니트라이드 막들을 증착시키기 위한 방법들이 기재된다. 특정 방법들은 기판을 규소-질소 전구체 및 암모니아 플라즈마에 노출시켜 유동성 폴리머를 형성시키고, 이후 폴리머를 경화시켜 실리콘 니트라이드 막을 형성시키는 것을 포함한다. 특정 방법들은 UV-경화 공정의 이용 없이 유동성 폴리머를 경화시킨다. 또한, 상술된 방법들에 의해 생성된 막이 기재된다.

Description

높은 질소 함량을 갖는 실리콘 니트라이드 막
본 개시는 일반적으로 박막들을 증착시키는 방법들에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 높은 질소 함량을 갖는 실리콘 니트라이드 막들을 증착시키기 위한 공정들에 관한 것이다.
기판 표면 상의 박막들의 증착은 반도체 가공(semiconductor processing), 확산 배리어 코팅(diffusion barrier coating)들 및 자기 판독/기록 헤드(magnetic read/write head)들용 유전체들을 포함하는 다양한 산업들에서 중요한 공정이다. 반도체 산업에서, 특히, 소형화(miniaturization)는 고종횡 구조들 상에 컨포말(conformal)한 코팅들을 생성시키기 위해 높은 수준의 박막 증착 제어로부터 이점을 갖는다. 상대적 제어 및 컨포말한 증착을 갖는 박막들의 증착을 위한 하나의 방법은 화학 기상 증착(CVD; chemical vapor deposition)이다. CVD는 기판(예를 들어, 웨이퍼)을 하나 이상의 전구체들에 노출시키는 것을 포함하며, 이는 기판 상에 막을 증착시키기 위해 반응한다. 유동성 화학 기상 증착(FCVD; flowable chemical vapor deposition)은 유동성 막들의 증착, 특히, 갭 충전 적용(gap fill application)들을 가능하게 하는 CVD의 한 유형이다.
SiN 유동성 막들은 갭 충전 적용들을 위해 흔히 사용된다. 현재, 그러한 막들은 공반응물(co-reactant)들로서 라디칼 형태들의 NH3와 함께 트리실릴아민(TSA)에 의해 생성된다. TSA 공정으로부터 수득된 증착시(as-deposited) 막들은 주성분들로서 Si 및 N을 포함한다. 이러한 막들은 일반적으로 0.4:1 내지 0.7:1 범위의 질소 대 규소 비들을 갖는다. 더 높은 질소 함량을 갖는 막들은 에칭 선택성 문제들을 해결하기 위한 패턴화 적용들에서 유용할 수 있다.
따라서, 더 높은 질소 함량을 갖는 SiN 막들의 증착을 가능하게 하는 신규한 증착 화학물질들에 대한 필요성이 존재한다.
개요
본 개시의 하나 이상의 구체예들은 SiN 막을 증착시키는 방법에 관한 것이다. 방법은 기판을 규소-질소 전구체 및 NH3 플라즈마에 노출시켜 유동성 SiN 폴리머를 증착시키고, 유동성 SiN 폴리머를 경화시켜 경화된 SiN 막을 형성시키는 것을 포함한다. 이러한 구체예들에서, 규소-질소 전구체는 하기 중 하나 이상을 포함한다:
Figure 112020009578252-pct00001
상기 식에서, R1 내지 R5는 독립적으로 H 또는 C1-C4 알킬이다.
본 개시의 추가의 구체예들은 SiN 막을 증착시키는 방법에 관한 것이다. 방법은 25 ℃ 이하에서 유지되는 기판을 규소-질소 전구체 및 NH3 플라즈마에 노출시켜 유동성 SiN 폴리머를 증착시키고, 유동성 SiN 폴리머를 경화시켜 경화된 SiN 막을 형성시키는 것을 포함하며, 여기서 경화된 SiN 막에서 규소 원자들에 대한 질소의 비율은 약 1.0 초과이다. 이러한 구체예들에서, 규소-질소 전구체는 하기 중 하나 이상을 포함한다:
Figure 112020009578252-pct00002
상기 식에서, R1 내지 R5는 독립적으로 H 또는 메틸이고, 단 R1 내지 R5 중 적어도 하나는 메틸이다.
본 개시의 추가의 구체예들은 기판을 규소-질소 전구체 및 NH3 플라즈마에 약 25 ℃ 이하의 온도에서 UV 광 경화 없이 노출시킴으로써 형성되는 경화된 SiN 막에 관한 것이다. 이러한 구체예들에서, 경화된 SiN 막에서 규소 원자들에 대한 질소의 비율은 약 1.0 내지 약 1.5의 범위이고, 규소 질소 전구체는 하기 중 하나 이상을 포함한다:
Figure 112020009578252-pct00003
상기 식에서, R1 내지 R5는 독립적으로 H 또는 C1-C4 알킬이다.
본 발명의 상기 기술된 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 상기에서 간략히 요약된, 본 발명의 보다 구체적인 설명은 구체예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이러한 구체예들 중 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 구체예들을 예시하는 것이고, 그에 따라서 본 발명이 다른 균등하게 유효한 구체예들을 허용할 수 있기 때문에 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 여겨지지 않아야 하는 것이 주지되어야 한다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 구체예에 따른 기판의 개략적인 단면을 나타낸 것이다.
도 2a는 본 개시의 하나 이상의 구체예들에 따른 유동성 막의 증착을 나타낸 것이다.
도 2b는 본 개시의 하나 이상의 구체예에 따른 경화된 막의 형성을 나타낸 것이다.
상세한 설명
본 발명의 여러 예시적인 구체예들을 기술하기 전에, 본 발명이 하기 설명에서 기술되는 구조 또는 공정 단계들의 세부사항들로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명은 다른 구체예들일 수 있고, 다양한 방식들로 실행되거나 수행될 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 용어 "기판"은 그 위에서 공정이 수행되는 표면, 또는 표면의 일부를 지칭한다. 또한, 문맥에서 달리 분명하게 지시되지 않는 한, 기판에 대한 언급은 또한 단지 기판의 일부만을 지칭할 수 있다는 것이 당업자들에게 이해될 것이다. 추가로, 기판 상에 증착시키는 것에 대한 언급은 기본 기판(bare substrate)과 위에 하나 이상의 막들 또는 피쳐(feature)들이 증착되거나 형성된 기판 둘 모두를 의미할 수 있다.
본원에서 사용되는 "기판"은 임의의 기판, 또는 그 위에서 제작 공정 동안 막 가공이 수행되는 기판 상에 형성된 물질 표면을 지칭한다. 예를 들어, 그 위에서 가공이 수행될 수 있는 기판 표면은, 적용에 좌우하여, 규소, 산화규소, 변형된 규소, 절연체상 규소(SOI; silicon on insulator), 탄소 도핑된 규소 산화물들, 비정질 규소, 도핑된 규소, 게르마늄, 갈륨 아르세나이드, 유리, 사파이어와 같은 물질들, 및 금속들, 금속 질화물들, 금속 합금들, 및 다른 전도성 물질들과 같은 임의의 다른 물질들을 포함한다. 기판들은, 제한 없이, 반도체 웨이퍼들을 포함한다. 기판들은 기판 표면을 폴리싱, 에칭, 환원, 산화, 하이드록실화, 어닐링, UV 경화, e-빔 경화 및/또는 베이킹(baking)하는 사전처리 공정에 노출될 수 있다. 기판 자체의 표면 상에서의 직접적인 막 가공 외에, 본 발명에서, 개시된 임의의 막 가공 단계들은 또한 이하에서 더욱 상세하게 개시되는 바와 같이 기판 상에 형성된 하부층(underlayer) 상에서 수행될 수 있으며, 용어 "기판 표면"은 문맥이 지시하는 바와 같은 그러한 하부층을 포함하는 것으로 의도된다. 따라서, 예를 들어, 막/층 또는 일부 막/층이 기판 표면 상에 증착된 경우, 새로 증착된 막/층의 노출된 표면이 기판 표면이 된다.
본 개시의 하나 이상의 구체예들은 신규한 규소-질소 전구체들의 사용을 통해 실리콘 니트라이드 막을 증착시키는 방법들에 관한 것이다. 이러한 개시의 구체예들은 다양한 CVD 공정들을 이용한다. 일부 구체예들에서, 플라즈마-강화 CVD(PECVD; plasma-enhanced CVD) 공정이 이용된다. PECVD 공정은 하나 이상의 반응물들이 플라즈마로서 공급되는 당업계에 흔히 알려져 있는 CVD 공정들과 유사하다. 이론으로 국한시키려는 것은 아니지만, PECVD 공정은 달리 통상적인 열 반응들을 통해 이용 가능하지 않을 반응들을 용이하게 하기 위해 플라즈마 반응물에 존재하는 라디칼들을 이용한다. 일부 구체예들에서, 유동성 CVD (FCVD) 공정이 이용된다. FCVD 공정은 증착된 물질이 기판의 표면을 따라 이동하여 기판 피쳐들을 충전시키도록 "유동성"이라는 점을 제외하고 당업계에 흔히 알려져 있는 CVD 공정들과 유사하다. FCVD 공정으로 증착된 유동성 물질들은 전형적으로 기판 표면을 따라 더 이상 이동할 수 없는 경화된 막으로 유동성 물질들을 고화시키기 위해 경화된다.
일부 구체예들에서, 막 증착 공정은 기판을 규소-질소 전구체 및 NH3 플라즈마에 노출시켜 유동성 SiN 폴리머를 증착시키는 것을 포함한다. 유동성 폴리머는 경화되어 경화된 SiN 막을 형성시킨다.
도 1은 두 개의 피쳐들(110)(예를 들어, 트렌치(trench)들 또는 비아(via)들)이 있는 기판(100)의 단면도를 나타낸 것이다. 도면들에서 피쳐들의 수는 단지 예시적인 목적들을 위한 것이며, 개시의 범위를 제한하는 것으로 여겨지지 않아야 한다. 당업자들은 피쳐들이 없을 수 있거나 임의의 수의 피쳐들이 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다. 피쳐(110)의 모양은 트렌치들 및 원통형 비아들을 포함하지만 이로 제한되지 않는 임의의 적합한 모양일 수 있다. 이와 관련하여 사용되는 용어 "피쳐"는 약 2 이상:1의 종횡비를 갖는 임의의 의도적인 표면 불규칙성을 의미한다. 피쳐의 종횡비는 피쳐의 폭(W)에 대한 피쳐의 깊이(D)의 비율이다. 더 높은 종횡비 피쳐는 더 낮은 종횡비 피쳐보다 더 좁은/더 긴 모양을 가질 것이다. 일부 구체예들에서, 피쳐들은 약 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1, 8:1, 9:1, 10:1, 15:1, 20:1, 25:1 또는 30:1 이상의 종횡비를 갖는다. 본 개시의 목적 상, 트렌치들은 표면에서부터 아래로 바닥까지 연장되는 상부의 두 개의 측벽들을 갖는다. 도시된 바와 같이, 각각의 측벽은 바닥과 실질적으로 직각일 수 있거나, 표면에서의 개구가 피쳐의 하부에서보다 더 크도록 90 도가 아닌 각으로 바닥에 대해 기울어질 수 있다.
도 1을 참조하면, 기판(100)은 두 개의 물질들; 제1 물질(120) 및 제2 물질(130)을 포함할 수 있다. 일부 구체예들에서, 제1 물질(120) 및 제2 물질(130)은 피쳐(110)가 측면들과 바닥 상에서 동일한 물질로 경계가 이루어지도록 동일한 물질이다. 일부 구체예들에서, 제1 물질(120) 및 제2 물질(130)은 피쳐의 바닥(115)이 피쳐(110)의 측벽들(111, 112)과 상이한 물질이 되도록 상이하다.
피쳐(110)는 기판 표면(125)에서부터 바닥(115)까지의 거리(D)로 기판(100)으로 연장된다. 피쳐(110)는 피쳐(110)의 폭(W)을 규정하는 제1 측벽(111) 및 제2 측벽(112)을 갖는다. 측벽들 및 바닥에 의해 형성된 개구 영역은 또한 갭(gap)으로 지칭된다. 갭을 충전하는 물질들은 갭필(gapfill)로 지칭된다.
도 2a 및 2b를 참조하면, 본 개시의 하나 이상의 구체예들은 규소-질소 전구체 및 플라즈마(예를 들어, 암모니아)를 이용하는 막 증착 공정들에 관한 것이다. 일부 구체예들에서, 규소-질소 전구체 및 플라즈마 반응물들은 가공 챔버로 동시에 유동된다. 규소-질소 전구체와 플라즈마는 가공 챔버에서 혼합되거나, 가공 챔버에 들어가기 전에 혼합될 수 있다. 일부 구체예들에서, 이러한 반응물들은 전구체 및 플라즈마 반응물들의 가스 상 혼합을 방지하기 위해 가공 챔버로 순차적으로 유동된다.
일부 구체예들에서, 규소-질소 전구체는 하기 일반식 (I)을 갖는 화합물을 포함한다:
Figure 112020009578252-pct00004
상기 식에서, 각각의 R 치환기들(R1 내지 R5)은 독립적으로 H 또는 C1-C4 알킬로부터 선택된다. 본 개시의 목적 상, C1-C4 알킬은 1 내지 4개의 탄소 원자들을 갖는 임의의 기를 의미한다. C1-C4 알킬 기들의 예들은 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 2차-부틸 및 t-부틸 기들을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 일부 구체예들에서, R 기들 모두는 동일하다. 일부 구체예들에서, R 치환기들 중 적어도 하나는 메틸 기이다. 일부 구체예들에서, R 기들 중 적어도 하나는 수소 원자가 아니다. 일부 구체예들에서, R 기들 중 적어도 하나는 에틸 기, 프로필 기, 이소프로필 기, 부틸 기, 이소부틸 기, 2차-부틸 기 또는 t-부틸 기를 포함한다.
일부 구체예들에서, 규소-질소 전구체는 화학식 (I)의 화합물을 필수적으로 포함하고, 여기서 각각의 R1 내지 R5는 독립적으로 H 또는 C1-C4 알킬이다. 이와 관련하여 사용되는 용어 "~을 필수적으로 포함하는"은 규소-질소 전구체 중의 반응종들이 몰 기준으로 지정된 종들의 약 95% 이상이라는 것을 의미한다. 일부 구체예들에서, 규소-질소 전구체는
Figure 112020009578252-pct00005
중 하나 이상을 포함한다.
일부 구체예들에서, 규소-질소 전구체는 하기 일반식 (II)를 갖는 화합물을 포함한다:
Figure 112020009578252-pct00006
상기 식에서, 각각의 R 치환기들(R1 내지 R5)은 독립적으로 H 또는 C1-C4 알킬로부터 선택된다. C1-C4 알킬 기들의 예들은 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 2차-부틸 및 t-부틸 기들을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 일부 구체예들에서, R 기들 모두는 동일하다. 일부 구체예들에서, R 치환기들 중 적어도 하나는 메틸 기이다. 일부 구체예들에서, R 기들 중 적어도 하나는 수소 원자가 아니다. 일부 구체예들에서, R 기들 중 적어도 하나는 에틸 기, 프로필 기, 이소프로필 기, 부틸 기, 이소부틸 기, 2차-부틸 기 또는 t-부틸 기를 포함한다.
일부 구체예들에서, 규소-질소 전구체는 하기 화학식 (II)의 화합물을 필수적으로 포함하고, 여기서 각각의 R1 내지 R5는 독립적으로 H 또는 C1-C4 알킬이다. 일부 구체예들에서, 규소-질소 전구체는
Figure 112020009578252-pct00007
중 하나 이상을 포함한다.
일부 구체예들에서, 규소-질소 전구체는 하기 일반식 (III)를 갖는 화합물을 포함한다:
Figure 112020009578252-pct00008
상기 식에서, 각각의 R 치환기들(R1 내지 R2)은 독립적으로 H 또는 C1-C4 알킬로부터 선택된다. C1-C4 알킬 기들의 예들은 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 2차-부틸 및 t-부틸 기들을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 일부 구체예들에서, R 기들 모두는 동일하다. 일부 구체예들에서, R 치환기들 중 적어도 하나는 메틸 기이다. 일부 구체예들에서, R 기들 중 적어도 하나는 수소 원자가 아니다. 일부 구체예들에서, R 기들 중 적어도 하나는 에틸 기, 프로필 기, 이소프로필 기, 부틸 기, 이소부틸 기, 2차-부틸 기 또는 t-부틸 기를 포함한다.
일부 구체예들에서, 규소 질소 전구체는 화학식 (III)의 화합물을 필수적으로 포함하고, 여기서 R1 내지 R2는 독립적으로 H 또는 C1-C4 알킬이다. 일부 구체예들에서, 규소-질소 전구체는
Figure 112020009578252-pct00009
중 하나 이상을 포함한다.
규소-질소 전구체는 하나 이상의 펄스(pulse)들로 또는 연속적으로 제공될 수 있다. 전구체의 유량은 약 1 내지 약 1000 sccm의 범위, 또는 약 2 내지 약 500 sccm의 범위, 또는 약 3 내지 약 200 sccm의 범위 또는 약 5 내지 약 100 sccm의 범위 또는 약 10 내지 약 50 sccm의 범위 또는 약 15 내지 25 sccm의 범위인 유량들을 포함하지만, 이로 제한되지 않는 임의의 적합한 유량일 수 있다. 일부 구체예들에서, 전구체의 유량은 약 50 sccm, 45 sccm, 40 sccm, 35 sccm, 30 sccm, 25 sccm, 20 sccm 또는 15 sccm 이하이다. 전구체는 약 5 mTorr 내지 약 25 Torr의 범위, 또는 약 100 mTorr 내지 약 20 Torr의 범위, 또는 약 5 Torr 내지 약 20 Torr의 범위, 또는 약 50 mTorr 내지 약 2000 mTorr의 범위, 또는 약 100 mTorr 내지 약 1000 mTorr의 범위, 또는 약 200 mTorr 내지 약 500 mTorr의 범위의 압력을 포함하지만, 이로 제한되지 않는 임의의 적합한 압력으로 제공될 수 있다.
본원에서 사용되는 "펄스" 또는 "용량"은 공정 챔버에 간헐적으로 또는 비-연속적으로 도입되는 반응물의 양을 지칭하는 것으로 의도된다. 각각의 펄스 내의 특정 화합물의 양은 펄스의 기간에 좌우하여 시간 경과에 따라 다를 수 있다. 임의의 특정 반응물은 단일 화합물 또는 둘 이상의 화합물들의 혼합물/조합물을 포함할 수 있다.
각각의 펄스/용량에 대한 기간들은 가변적이며, 예를 들어, 가공 챔버의 부피 용량(volume capacity), 뿐만 아니라 이와 연관되는 진공 시스템의 역량들을 수용하도록 조절될 수 있다. 추가로, 반응물의 용량 시간은 반응물의 유량, 반응물의 온도, 제어 밸브의 유형, 사용되는 공정 챔버의 유형, 뿐만 아니라 반응하여 적합한 막을 형성시키는 반응물의 성분들의 능력에 따라 다를 수 있다. 용량 시간들은 또한 형성되는 막의 유형 및 기판의 기하학적 구조를 기초로 다를 수 있다. 용량 시간은 기판의 실질적으로 전체 표면 상에 흡착/화학흡착하고 그 위에 반응종들의 층을 형성시키기에 충분한 부피의 반응물을 제공하도록 충분히 길어야 한다.
일부 구체예들에서, 반응물은, 불활성의, 희석제 및/또는 캐리어 가스를 포함한다. 불활성의, 희석제 및/또는 캐리어 가스는 반응종들과 혼합될 수 있고, 펄스화되거나 일정한 유량을 가질 수 있다. 일부 구체예들에서, 캐리어 가스는 가공 챔버로 약 1 내지 약 20000 sccm 범위의 일정한 유량으로 유동된다. 캐리어 가스는 막 증착을 방해하지 않는 임의의 가스일 수 있다. 예를 들어, 캐리어 가스는 아르곤, 헬륨, 수소, 질소, 또는 네온 등, 또는 이들의 조합들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체예들에서, 캐리어 가스는 공정 챔버로 유동하기 전에 반응종들과 혼합된다.
암모니아 플라즈마는 임의의 적합한 위치에서 발생될 수 있다. 플라즈마는 가공 챔버 내에서 발생되거나 점화될 수 있거나(예를 들어, 직접 플라즈마), 가공 챔버의 외부에서 발생되고 가공 챔버로 유동될 수 있다(예를 들어, 원격 플라즈마). 일부 구체예들에서, 플라즈마는 가공 챔버의 외부에서, 예컨대, 원격 플라즈마 소스에 의해서 발생된다. 일부 구체예들에서, 원격 플라즈마 발생은 반응종들이 증착된 막과 직접 접촉되도록 증착 챔버의 상류에서 일어날 수 있다.
플라즈마는 암모니아 플라즈마와 관련하여 기술된다. 그러나, 당업자들은 플라즈마가 암모니아와 상이한 반응종들을 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 플라즈마는 질소 또는 하이드라진을 포함할 수 있다. 암모니아 플라즈마는 당업자들에게 알려져 있는 임의의 적합한 플라즈마 발생 공정 또는 기술을 통해 발생될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마는 마이크로파(MW; microwave) 주파수 발생기 또는 무선 주파수(RF; radio frequency) 발생기 중 하나 이상에 의해 발생될 수 있다. 플라즈마의 주파수는 사용되는 특정 반응종들에 좌우하여 조정될 수 있다. 적합한 주파수들은 2 MHz, 13.56 MHz, 40 MHz, 60 MHz 및 100 MHz를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다.
일부 구체예들에서, NH3 플라즈마는 원격 플라즈마 소스를 이용하여 발생된다. 일부 구체예들에서, 플라즈마 전력은 약 300 W 이하이다. 하나 이상의 구체예들에서, 플라즈마 전력은 약 250 W, 200 W, 150 W, 100 W, 50 W 또는 25 W 이하이다. 일부 구체예들에서, 플라즈마 전력은 약 10 W 내지 약 200 W의 범위, 또는 약 25 W 내지 약 175 W의 범위, 또는 약 50 W 내지 약 150 W의 범위이다.
일부 구체예들에서, 플라즈마는 원격 플라즈마 소스에서 발생되고, 플라즈마에 존재하는 라디칼들이 규소-질소 전구체와 반응할 수 있도록 가공 챔버의 가공 영역 또는 기판 또는 기판 상의 막으로 유동된다. 일부 구체예들에서, 원격 플라즈마는 가공 챔버의 가공 영역에서 이온들보다 라디칼들의 수가 더 많도록 구성된다.
일부 구체예들에서, NH3 라디칼들은 플라즈마 소스 대신에 또는 플라즈마 소스 외에 핫 와이어(hot wire)를 사용하여 발생된다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 용어 "핫와이어"는 엘리먼트(element)에 걸쳐 유동하는 유체에서 라디칼들을 발생시키기에 충분한 온도로 가열될 수 있는 임의의 엘리먼트를 의미한다. 일부 구체예들에서, 핫와이어는 하나 이상의 금속성 필라멘트들(예를 들어, 텅스텐)이다. 일부 구체예들에서, 핫와이어는 텅스텐, 탄탈럼 또는 루테늄 중 하나 이상을 포함하는 필라멘트이다. 일부 구체예들에서, 필라멘트 온도는 약 200 ℃ 내지 약 1500 ℃의 범위 또는 약 1000 ℃ 내지 약 1500 ℃의 범위 또는 1100 ℃ 내지 약 1400 ℃의 범위에서 유지된다. 일부 구체예들에서, 필라멘트 온도는 약 1500 ℃, 1400 ℃, 1300 ℃ 또는 1200 ℃ 미만의 온도에서 유지된다. 핫와이어가 라디칼 종들을 발생시키는 데 사용되는 구체예들에서, 기판은 서늘한 온도(즉, 약 25 ℃ 이하)에서 유지된다.
증착 동안, 기판(100) 온도는 제어될 수 있다. 일부 구체예들에서, 기판(100)은 약 25 ℃ 이하의 온도로 냉각된다. 그러한 냉각은 기판 지지체의 온도를 변화시키거나 냉각된 가스들을 기판 표면으로 유동시키는 것을 포함하지만, 이로 제한되지 않는 임의의 적합한 수단들에 의해 달성될 수 있다. 일부 구체예들에서, 기판 지지체는 기판 온도를 전도적으로(conductively) 변화시키기 위해 제어될 수 있는 냉각기(chiller)를 포함한다. 하나 이상의 구체예들에서, 사용되는 가스들(반응물들 및/또는 캐리어 가스들 포함)은 기판 온도를 국부적으로 변화시키기 위해 냉각된다. 일부 구체예들에서, 냉각기는 기판 온도를 대류적으로(conductively) 변화시키기 위해 기판 표면에 인접한 챔버 내에 위치된다.
도 2a를 참조하면, 기판(100)은 규소-질소 전구체 및 반응물에 노출되어 기판 상에 유동성 막(210)을 형성시킨다. 도 2a에 도시된 유동성 막(210)은 피쳐들에만 있지만; 당업자들은 이는 단지 설명적인 목적들을 위한 것임을 이해할 것이다.
유동성 막(210)은 임의의 적합한 온도에서 유지되는 기판 상에 증착될 수 있다. 일부 구체예들에서, 기판은 약 -100 ℃ 내지 약 25 ℃의 범위, 또는 약 -75 ℃ 내지 약 20 ℃의 범위, 또는 약 -50 ℃ 내지 약 10 ℃의 범위, 또는 약 -25 ℃ 내지 약 0 ℃의 범위의 온도에서 유지된다. 이론으로 국한시키려는 것은 아니지만, 온도는 규소 질소 전구체들의 중합을 촉진시키기 위해 낮게 유지된다. 일부 구체예들에서, 기판은 약 25 ℃, 20 ℃, 15 ℃, 10 ℃, 5 ℃, 0 ℃, -10 ℃, -20 ℃, -30 ℃, -40 ℃, -50 ℃, -60 ℃, -70 ℃, -80 ℃ 또는 -90 ℃ 미만의 온도에서 유지된다.
유동성 막(210)은 임의의 적합한 압력에서 형성될 수 있다. 일부 구체예들에서, 유동성 막(210)의 형성에 사용되는 압력은 약 0.5 T 내지 약 50 T의 범위, 또는 약 0.75 T 내지 약 25 T의 범위, 또는 약 1 T 내지 약 10 T의 범위, 또는 약 2 T 내지 약 8 T의 범위, 또는 약 3 T 내지 약 6 T의 범위이다.
도 2b를 참조하면, 증착 후, 유동성 막(210)은 경화되어 경화된 막(220)을 형성시킨다. 유동성 막(210)은 임의의 적합한 수단들에 의해 경화될 수 있다. 일부 구체예들에서, 유동성 막(210)은 플라즈마 내에서 또는 핫와이어로부터 라디칼들에 대한 노출에 의해 경화된다. 일부 구체예들에서, 유동성 막(210)은 자외선(ultraviolet (UV) radiation)에 대한 노출에 의해 경화된다. 일부 구체예들에서, 유동성 막(210)은 자외선의 이용 없이 경화된다. 일부 구체예들에서, 유동성 막(210)은 실질적으로 라디칼 노출에 의해서만 경화된다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 용어 "실질적으로 라디칼 노출에 의해서만 경화되는"은 유동성 막(210)의 약 90%, 95%, 98% 또는 99% 이상이 라디칼들을 이용하여 경화된다는 것을 의미한다.
일부 구체예들에서, 경화된 막은 증착후 처리 공정에 주어진다. 일부 구체예들에서, 증착후 처리 공정은 기판 표면 또는 임의의 증착된 막을 폴리싱, 에칭, 환원, 산화, 하이드록실화, 어닐링, UV 경화, e-빔 경화 또는 베이킹하는 적어도 하나의 공정을 포함한다.
도 2b를 참조하면, 경화된 막(220)은 기판(100) 상에서 형성된다. 갭 내에서, 갭필의 일부 막은 측벽들(111, 112)과 바닥(115)을 따라 형성된다. 이러한 막이 형성됨에 따라서, 바닥이 갭필 물질로 충전되기 전에 갭의 상부가 폐쇄되는 경우에 시임(seam)의 형성에 대한 가능성이 존재한다. 시임 형성은 보이드(void)가 증착된 갭필 내에 포함되도록 피쳐의 상부에서 막이 오므려지는(pinch close) 경향이 있기 때문에 더 높은 종횡비 피쳐들에서 발생할 가능성이 더 높다. 이와 관련하여 사용되는 용어 "시임"은 측벽들(111, 112) 사이의 임의의 공간 또는 보이드를 의미하고, 여기서 보이드 공간의 부피는 갭 또는 다른 피쳐 부피의 1% 초과이다. 일부 구체예들에서, 증착되는 경화된 SiN 막은 실질적으로 시임들을 함유하지 않는다.
개시된 구체예들의 경화된 막은 규소 원자들에 대한 질소 원자들의 비율이 더 높다. 일부 구체예들에서, 경화된 SiN 막은 약 0.7, 0.8, 0.9, 또는 1.0 이상의 규소 원자들에 대한 질소 원자들의 비율을 갖는다. 일부 구체예들에서, 경화된 SiN 막은 약 1.0, 1.1, 1.2 또는 1.33의 하한치 내지 약 1.33, 1.4 또는 1.5의 상한치로 되어 있는 범위의 규소 원자들에 대한 질소 원자들의 비율을 갖는다. 일부 구체예들에서, 경화된 SiN 막은 실질적으로 탄소 원자들을 함유하지 않는다. 이와 관련하여 사용되는 용어 "실질적으로 탄소 원자들을 함유하지 않는"은 탄소 원자들이 원자 기준으로 경화된 막에서 원자들의 약 5%, 2% 또는 1% 이하를 구성한다는 것을 의미한다.
본 명세서 전반에 걸쳐서 "일 구체예," "특정 구체예들," "하나 이상의 구체예들" 또는 "구체예"에 대한 언급은 구체예와 관련하여 기술된 구체적인 특징, 구조, 물질, 또는 특성이 개시의 적어도 하나의 구체예에 포함된다는 것을 의미한다. 이에 따라, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 곳들에서 "하나 이상의 구체예들에서," "특정 구체예들에서," "일 구체예에서" 또는 "구체예에서"와 같은 어구들의 출현들은 반드시 본 개시의 동일한 구체예를 지칭하는 것이 아니다. 또한, 구체적인 특징들, 구조들, 물질들, 또는 특성들은 하나 이상의 구체예들에서 임의의 적합한 방식으로 결합될 수 있다.
본원에서 개시가 특정 구체예들을 참조로 하여 기술되었지만, 당업자들은 기술된 구체예들이 단지 본 개시의 원리들 및 적용들을 예시한다는 것을 이해할 것이다. 다양한 수정들 및 변형들이 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시의 방법 및 장치에 대해 이루어질 수 있다는 것이 당업자들에게 자명할 것이다. 이에 따라, 본 개시는 첨부된 청구항들 및 이들의 균등물들의 범위 내에 있는 수정들 및 변형들을 포함할 수 있다.

Claims (15)

  1. SiN 막을 증착시키는 방법으로서,
    기판을 규소-질소 전구체 및 NH3 플라즈마에 노출시켜 유동성 SiN 폴리머를 증착시키고;
    상기 유동성 SiN 폴리머를 경화시켜 경화된 SiN 막을 형성시킴을 포함하고,
    상기 규소-질소 전구체가 하기 중 하나 이상을 포함하는 방법:
    Figure 112021126795939-pct00010

    (상기 식에서, R1 내지 R5는 독립적으로 H 또는 C1-C4 알킬임); 또는
    Figure 112021126795939-pct00012

    (상기 식에서, R1 내지 R2는 독립적으로 H 또는 C1-C4 알킬임).
  2. 제1항에 있어서, 규소-질소 전구체에서 적어도 하나의 R 기가 메틸 기인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 규소-질소 전구체가 하기 중 하나 이상을 포함하는 방법:
    Figure 112021126795939-pct00026
  4. 제1항에 있어서, 규소-질소 전구체가
    Figure 112020009578252-pct00014
    를 필수적으로 포함하는 방법:
    상기 식에서, R1 내지 R5는 독립적으로 H 또는 C1-C4 알킬이다.
  5. 제4항에 있어서, 규소-질소 전구체가 하기 중 하나 이상을 포함하는 방법:
    Figure 112020009578252-pct00015
  6. 제1항에 있어서, 규소-질소 전구체가
    Figure 112021126795939-pct00018
    를 필수적으로 포함하는 방법:
    상기 식에서, R1 내지 R2는 독립적으로 H 또는 C1-C4 알킬이다.
  7. 제6항에 있어서, 규소-질소 전구체가 하기 중 하나 이상을 포함하는 방법:
    Figure 112021126795939-pct00019
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 플라즈마가 원격 플라즈마 소스(remote plasma source)를 이용하여 발생되는 방법.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 유동성 SiN 폴리머가 플라즈마에서 라디칼들에 대한 노출에 의해 경화되는 방법.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 자외선(UV radiation) 노출 또는 어닐링을 포함하는 후처리를 추가로 포함하는 방법.
  11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 경화된 SiN 막이 0.7 이상의 규소 원자들에 대한 질소 원자들의 비율을 갖는 방법.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 기판이 25 ℃ 이하의 온도에서 유지되는 방법.
  13. 자외선 경화 없이 25 ℃ 이하의 온도에서 규소-질소 전구체 및 NH3 플라즈마에 기판을 노출시킴으로써 형성되는 경화된 SiN 막으로서, 상기 경화된 SiN 막에서 규소 원자들에 대한 질소의 비율이 1.0 내지 1.5의 범위이고, 상기 규소 질소 전구체가 하기 중 하나 이상을 포함하는, 경화된 SiN 막:
    Figure 112021126795939-pct00020

    (상기 식에서, R1 내지 R5는 독립적으로 H 또는 C1-C4 알킬임); 또는
    Figure 112021126795939-pct00022

    (상기 식에서, R1 내지 R2는 독립적으로 H 또는 C1-C4 알킬임).
  14. 삭제
  15. 삭제
KR1020207002811A 2017-07-05 2018-07-05 높은 질소 함량을 갖는 실리콘 니트라이드 막 KR102377381B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020227008756A KR102462461B1 (ko) 2017-07-05 2018-07-05 높은 질소 함량을 갖는 실리콘 니트라이드 막

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762528937P 2017-07-05 2017-07-05
US62/528,937 2017-07-05
PCT/US2018/040879 WO2019010279A2 (en) 2017-07-05 2018-07-05 SILICON NITRIDE FILMS WITH HIGH NITROGEN CONTENT

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227008756A Division KR102462461B1 (ko) 2017-07-05 2018-07-05 높은 질소 함량을 갖는 실리콘 니트라이드 막

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200013115A KR20200013115A (ko) 2020-02-05
KR102377381B1 true KR102377381B1 (ko) 2022-03-21

Family

ID=64903418

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207002811A KR102377381B1 (ko) 2017-07-05 2018-07-05 높은 질소 함량을 갖는 실리콘 니트라이드 막
KR1020227008756A KR102462461B1 (ko) 2017-07-05 2018-07-05 높은 질소 함량을 갖는 실리콘 니트라이드 막

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227008756A KR102462461B1 (ko) 2017-07-05 2018-07-05 높은 질소 함량을 갖는 실리콘 니트라이드 막

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10811250B2 (ko)
EP (2) EP4345189A3 (ko)
JP (2) JP7150764B2 (ko)
KR (2) KR102377381B1 (ko)
CN (2) CN110832109B (ko)
SG (1) SG11201912627RA (ko)
TW (1) TWI722292B (ko)
WO (1) WO2019010279A2 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11107674B2 (en) 2019-01-24 2021-08-31 Applied Materials, Inc. Methods for depositing silicon nitride

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016065219A1 (en) * 2014-10-24 2016-04-28 Air Products And Chemicals, Inc. Compositions and methods using same for deposition of silicon-containing film

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4863755A (en) 1987-10-16 1989-09-05 The Regents Of The University Of California Plasma enhanced chemical vapor deposition of thin films of silicon nitride from cyclic organosilicon nitrogen precursors
JP4021653B2 (ja) * 2001-11-30 2007-12-12 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード Ｃｖｄ法によるシリコン窒化物膜またはシリコンオキシ窒化物膜の製造方法
US7365029B2 (en) * 2002-12-20 2008-04-29 Applied Materials, Inc. Method for silicon nitride chemical vapor deposition
US7972980B2 (en) * 2009-01-21 2011-07-05 Asm Japan K.K. Method of forming conformal dielectric film having Si-N bonds by PECVD
JP2011029256A (ja) * 2009-07-22 2011-02-10 Tokyo Electron Ltd 成膜方法
US8741788B2 (en) * 2009-08-06 2014-06-03 Applied Materials, Inc. Formation of silicon oxide using non-carbon flowable CVD processes
US20130217240A1 (en) * 2011-09-09 2013-08-22 Applied Materials, Inc. Flowable silicon-carbon-nitrogen layers for semiconductor processing
US8871656B2 (en) * 2012-03-05 2014-10-28 Applied Materials, Inc. Flowable films using alternative silicon precursors
US9796739B2 (en) * 2013-06-26 2017-10-24 Versum Materials Us, Llc AZA-polysilane precursors and methods for depositing films comprising same
US9905415B2 (en) * 2013-10-03 2018-02-27 Versum Materials Us, Llc Methods for depositing silicon nitride films
US9570287B2 (en) * 2014-10-29 2017-02-14 Applied Materials, Inc. Flowable film curing penetration depth improvement and stress tuning
US20170114465A1 (en) * 2015-10-22 2017-04-27 Applied Materials, Inc. Methods Of Depositing Flowable Films Comprising SiO and SiN

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016065219A1 (en) * 2014-10-24 2016-04-28 Air Products And Chemicals, Inc. Compositions and methods using same for deposition of silicon-containing film

Also Published As

Publication number Publication date
EP3649270B1 (en) 2024-03-27
TWI722292B (zh) 2021-03-21
SG11201912627RA (en) 2020-01-30
EP3649270A2 (en) 2020-05-13
WO2019010279A2 (en) 2019-01-10
WO2019010279A3 (en) 2019-04-11
EP4345189A3 (en) 2024-06-26
CN110832109A (zh) 2020-02-21
JP2023017764A (ja) 2023-02-07
CN110832109B (zh) 2022-02-08
JP7150764B2 (ja) 2022-10-11
KR20200013115A (ko) 2020-02-05
US10811250B2 (en) 2020-10-20
KR102462461B1 (ko) 2022-11-01
CN114540792A (zh) 2022-05-27
KR20220039831A (ko) 2022-03-29
TW201906786A (zh) 2019-02-16
EP4345189A2 (en) 2024-04-03
US20190013197A1 (en) 2019-01-10
EP3649270C0 (en) 2024-03-27
EP3649270A4 (en) 2021-01-20
JP2020526663A (ja) 2020-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11908684B2 (en) Method of forming an electronic structure using reforming gas, system for performing the method, and structure formed using the method
KR102588666B1 (ko) 기판 상의 구조물 형성 방법
JP6929279B2 (ja) ＳｉＯおよびＳｉＮを含む流動性膜を堆積させる方法
US10580645B2 (en) Plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) of SiN using silicon-hydrohalide precursors
US20140273524A1 (en) Plasma Doping Of Silicon-Containing Films
JP2020516079A (ja) シリコン間隙充填のための二段階プロセス
JP7431245B2 (ja) 窒化ケイ素を堆積する方法
US20150140833A1 (en) Method of depositing a low-temperature, no-damage hdp sic-like film with high wet etch resistance
US9005704B2 (en) Methods for depositing films comprising cobalt and cobalt nitrides
CN112385013A (zh) 碳间隙填充膜
KR102377381B1 (ko) 높은 질소 함량을 갖는 실리콘 니트라이드 막
US20180363133A1 (en) Method and Apparatus for Void Free SiN Gapfill
TW202244979A (zh) 使用脈衝式高頻射頻(hfrf)電漿之間隙填充製程
KR20220051192A (ko) 다이렉트 마이크로파 플라즈마를 이용한 peald 티타늄 나이트라이드
TWI833804B (zh) 含鋁膜的間隙填充

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant