TW201341569A

TW201341569A - 用於半導體元件應用之氮化矽膜

Info

Publication number: TW201341569A
Application number: TW102105560A
Authority: TW
Inventors: Keith Fox; Dong Niu; Joseph L Womack; Mandyam Sriram; George Andrew Antonelli; Schravendijk Bart J Van; Jennifer O'loughlin
Original assignee: Novellus Systems Inc
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2013-10-16

Abstract

本文中的實施例係關於電漿輔助化學氣相沈積方法以及在基板上沈積氮化矽的設備。所揭露的方法提供氮化矽薄膜，其具有適合用於特定應用如垂直記憶體元件的濕蝕刻率(例如在稀釋的氫氟酸或熱磷酸中)。又，此方法所提供的氮化矽薄膜具有適合用於目標應用之特定內部應力位準。此些氮化矽薄膜特性可藉著控制例如前驅物之組成與流量以及供應至電漿之LF功率以及反應室中的壓力來加以設定或調整。在某些實施例中，添加含硼前驅物。

Description

用於半導體元件應用之氮化矽膜

主張優先權

本申請案主張<待提供>所申請之美國專利申請案號為<待提供>的案件、2012年3月19日申請名為「SMOOTH SILICON-CONTAINING FILMS」之美國專利臨時申請案61/612,872及2012年2月14日申請名為「SMOOTH SILICON-CONTAINING FILMS」美國專利臨時申請案61/598,814作為優先權母案，將其所有內容包含於此作為所有目的之參考。此申請案亦為2010年9月29日申請名為「SMOOTH SILICON-CONTAINING FILMS」之美國專利申請案12/970,853的部分延續案，此案主張所有下列美國專利臨時申請案作為優先權母案：2010年10月19日申請名為「IN-SITU PLASMA-ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION OF FILM STACKS」之美國專利臨時申請案；2010年9月13日申請名為「IN-SITU PLASMA-ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION OF FILM STACKS」之美國專利臨時申請案61/382,465；2010年9月13日申請名為「SMOOTH SILANE-BASED FILMS」之美國專利臨時申請案；及2010年3月25日申請名為「IN-SITU PLASMA-ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION OF FILM STACKS」之美國專利臨時申請案61/317,656。本案將上述每一者之內容包含於此作為所有目的之參考。

在形成半導體元件時常用的一種材料是氮化矽。在某些應用中，氮化矽層被用來作為沈積後於某個時間點會被完全或部分蝕刻移除的犧牲層。由於氮化矽材料會被蝕刻移除，因此在此些應用中期望材料具有能被控制的高的濕蝕刻率。又，由於接續的半導體處理操作將會常常將材料暴露至高溫，因此期望氮化矽材料能表現出良好的熱穩定性。一材料較熱穩定的意思是，將此材料暴露至沈積後的高溫處理操作時，其不會除氣或產生大幅無法控制的內部應力變化。又，當氮化矽材料被用於與其他材料(例如氧化矽層)的膜層堆疊中時，期望氮化矽材料具有可調整的特性俾使所得的堆疊能熱穩定且可適當地並快速地被移除。為此，期望氮化矽材料能表現出可抵消堆疊中其他膜層之特性的特定特性(例如，內部應力位準)。如此，需要一種以特定方式沈積氮化矽之方法與設備使得氮化矽的內部應力及/或蝕刻率能被調整至特定值。

在先前技術中嘗試著獲得電漿條件以在一蝕刻處理期間的不同時間處調變離子對自由基的比例。在傳統的方案中，可脈動源RF訊號(例如開啟與關閉)以在脈動循環的一階段(例如脈動開啟階段)內獲得具有正常離子對中性物質流比例的電漿並在脈動循環的另一階段(例如脈動關閉階段)內獲得較低離子對中性物質流比例的電漿。已知源RF訊號的脈動可與偏壓RF訊號同步。

在某些實例中，含矽反應物可以是矽烷、二矽烷、三矽烷或烷基矽烷。在某些實例中，含氮反應物可以是氨、聯胺或氮。在某些實施例中，含硼反應物可以是乙硼烷或硼酸三甲酯。該流動步驟可包含：流動約4-15 sccm流量的乙硼烷。在某些情況下，該含矽反應物為矽烷而該含硼反應物為乙硼烷，且該流動步驟使得矽烷對乙硼烷的流量比約為3比20(即流量比約為0.15)。在某些實施例中，矽烷對乙硼烷的流量比約介於0.02-0.35之間，例如介於約0.1-0.2之間。某些實施例使用惰性載氣來協助一或多種反應物流動。例如，該乙硼烷可隨著惰性載氣流入該設備中。在某些實例中，惰性氣體為氮。在其他實例中，惰性氣體可以是氫氣或氬氣。

某些實施例使用低頻與高頻功率來產生與維持該電漿，其中針對每片300 mm晶圓提供約0-300瓦下的低頻功率。在某些情況下，針對每片300 mm晶圓提供約100瓦或更低功率下的低頻功率，例如針對每片300 mm晶圓約75瓦或更低。在某些情況下，針對每片300 mm晶圓提供介於約100-750瓦的高頻功率，例如針對每片300 mm晶圓介於約100-500瓦。在本文的某些實施例中，當將氮化矽薄膜沈積於該基板上時，將該設備中的壓力維持在約0.5-8托耳例如介於約1-6托耳。在許多實施例中，於沈積步驟期間，沈積介於約10-100 nm厚度的氮化矽薄膜。

在某些實施例中，將沈積形成之氮化矽薄膜暴露至20℃之水性氫氟酸時，其具有至少約每分鐘20 Å的蝕刻率，其中該水性氫氟酸具有100單位水比1單位標準50%氫氟酸之體積比。某些實施例亦包含選擇氮化矽薄膜的內部應力量以及選擇用以沈積該具有選定內部應力量之氮化矽薄膜的處理參數。在某些情況下，在能夠製造出具有內部張應力之氮化矽薄膜的條件下進行沈積。在某些實施例中，張應力可介於約400-600 MPa。在某些實施例中，沈積形成之氮化矽薄膜可包含介於約1-15原子百分比的硼。在某些實施例中，於基板上量測到的氮化矽薄膜具有小於約6 Å的平均粗糙度。在某些情況下，於基板上量測到的氮化矽薄膜更平滑，具有小於約4.5 Å的平均粗糙度。本文中的實施例更可包含將具有沈積形成之氮化矽薄膜的基板加熱至至少約400℃的溫度。在某些實施例中，將具有沈積薄膜之基板加熱至介於約400-650℃例如介於約450-600℃。

本文中的實施例亦可包含：形成氧化物與沈積形成之氮化矽之交替膜層的堆疊。在某些實施例中，該堆疊包含至少約10層的該氮化矽薄膜。又，在某些情況下，該堆疊包含至少約50層的該氮化矽薄膜。在形成該堆疊之後，可濕蝕刻該堆疊以形成具有複數凹槽的魚骨形結構。該魚骨形結構可具有氧化矽材料的「骨幹」以及已蝕刻移除該氮化矽材料的該些凹槽。在某些實施例中，可使用該魚骨形結構來形成垂直記憶體元件。例如，可利用用來形成電容器之材料來填充藉由蝕刻該氮化矽薄膜所形成的該些凹槽。在某些情況下，利用鎢來填充該些該些凹槽。一般而言，電容器將會至少部分地位於濕蝕刻該氮化矽所形成之該些凹槽的內部。

在揭露之實施例的另一態樣中，提供一種在基板上形成包含氮化矽薄膜與第二薄膜之薄膜堆疊的方法，該第二薄膜具有不同於該氮化矽薄膜的組成，此方法包含下列步驟：使含矽反應物、含氮反應物與含硼反應物流過該電漿輔助化學氣相沈積設備時，藉由電漿輔助化學氣相沈積於該基板上沈積該氮化矽薄膜，其中該氮化矽薄膜具有介於約10-100 nm的厚度；在該氮化矽薄膜上沈積該第二薄膜，其中該第二薄膜具有介於約10-100 nm的厚度；及重覆該兩沈積步驟至少兩次以形成該薄膜堆疊。在某些實施例中，進行該氮化矽薄膜沈積步驟俾使該含矽反應物對該含氮反應物的流量比約為0.02或更少。在某些實施例中，該第二薄膜為氧化矽薄膜。在某些情況下，該氧化矽薄膜係藉由熱處理所形成。可重覆該沈積步驟多次以形成該薄膜堆疊，例如可重覆該些步驟至少10次，或在某些情況下，至少50次以形成該薄膜堆疊。又，可自該堆疊濕蝕刻該氮化矽以形成具有凹槽的魚骨形結構。如上所述，可使用該魚骨形結構來形成垂直記憶體元件。例如，某些實施例包含：形成至少部分位於藉由濕蝕刻氮化矽所形成之該些凹槽內部的電容器。

在某些實施例中，形成該堆疊的方法亦可包含：將光阻施加至該基板；對該光阻曝光；利用一圖案來圖案化該光阻並將該圖案轉移至該基板；及選擇性地自該基板移除該光阻。

在揭露之實施例的另一態樣中，提供一種用以在基板上沈積薄膜堆疊的電漿輔助化學氣相沈積設備。此設備包含：處理站；第一反應物進料口，用以將含矽反應物供給至該處理站；第二反應物進料口，用以將共反應物供給至該處理站；電漿源；及控制器，用以控制該設備以維持電漿與處理氣體流動條件，該控制器具有指令用以進行下列步驟：當使含矽反應物、含氮反應物與含硼反應物流過包含該基板的電漿輔助化學氣相沈積設備時，藉由電漿輔助化學氣相沈積將氮化矽薄膜沈積於該基板上，其中該氮化矽薄膜具有介於約10-100 nm的厚度；將第二薄膜沈積於該氮化矽薄膜上，其中該第二薄膜具有介於約10-100 nm的厚度。在某些實施例中，控制器亦具有用以進行下列步驟的指令：重覆該兩沈積步驟至少兩次以形成薄膜堆疊。在某些實施例中，控制器具有指令以重覆該些沈積步驟超過兩次例如十次或五十次以形成堆疊。在某些實施例中，電漿源可以是電容耦合電漿源。

在某些實施例中，用以沈積氧化矽薄膜的控制器指令可包含使含矽反應物對含氮反應物之流量比約為0.02或更小的指令。在某些實施例中，第二薄膜為氧化矽薄膜。控制器指令更可包含以熱處理形成氧化矽薄膜的指令。在某些實施例中，含硼反應物為乙硼烷，且控制器係用以使該乙硼烷以介於約4-15 sccm的流量流入處理站。在含硼反應物為乙硼烷且含矽反應物為矽烷的某些情況下，控制器可用以使該矽烷與乙硼烷以矽烷對乙硼烷約3對20流量比(即約0.15的比例)的條件流動。在某些實施例中，控制器係用以將矽烷對乙硼烷的流量比維持在介於約0.02-0.35例如介於約0.1-0.2。在某些實施例中，控制器亦具有利用電漿源來產生與維持電漿的指令。例如，指令可包含用以產生低頻與高頻功率的指令，其中低頻功率針對每片300 mm晶圓提供等於或小於約150瓦的功率。又例如，指令可包含用以產生每片300 mm晶圓約100-750瓦之高頻功率的指令。在某些實施例中，控制器更可包含在將氮化矽薄膜沈積至基板上時將處理站中的壓力維持在介於約0.5-8托耳的指令。

在實施例的額外態樣中，提供一種包含上述設備(包含：處理站；第一反應物進料口，用以將含矽反應物供給至該處理站；第二反應物進料口，用以將共反應物供給至該處理站；電漿源；及控制器，用以控制該設備以維持電漿與處理氣體流動條件，該控制器具有指令用以進行下列步驟：當使含矽反應物、含氮反應物與含硼反應物流過包含該基板的電漿輔助化學氣相沈積設備時，藉由電漿輔助化學氣相沈積將氮化矽薄膜沈積於該基板上，其中該氮化矽薄膜具有介於約10-100 nm的厚度；將第二薄膜沈積於該氮化矽薄膜上，其中該第二薄膜具有介於約10-100 nm的厚度)與步進設備的系統。

下面將參考附圖更詳細地說明本發明的此些與其他特徵。

100‧‧‧製造方法

103‧‧‧將處理氣體供應至具有基板的處理站

105‧‧‧在處理站中使用電漿以在基板上沈積氮化矽薄膜

107‧‧‧當正在基板上沈積氮化矽薄膜時，控制處理參數以控制薄膜的濕蝕刻率及/或內部應力

109‧‧‧對處理氣體供應含硼前驅物

111‧‧‧維持含矽反應物對含氮反應物的低比例

113‧‧‧將輸送至電漿之低頻RF功率控制在每片300 mm晶圓介於約0-300瓦

200‧‧‧形成方法

203‧‧‧將含矽與含氮之處理氣體供應至具有基板的處理站

205‧‧‧在處理站中使用電漿以在基板上沈積氮化矽薄膜

207‧‧‧在沈積薄膜時，控制處理參數以控制薄膜的濕蝕刻率及/或內部應力

209‧‧‧將含硼前驅物供應至處理氣體

211‧‧‧維持含矽反應物對含氮反應物的低比例

213‧‧‧將低頻RF功率控制在每片300 mm晶圓介於約0-300瓦

215‧‧‧於氮化矽薄膜上沈積氧化矽薄膜

217‧‧‧蝕刻堆疊以形成柱形結構

219‧‧‧濕蝕刻柱形結構以部分或完全移除氮化矽材料但實質上保留氧化矽材料

3100‧‧‧處理站

3172‧‧‧處理室體

3174‧‧‧處理氣體輸送線

3178‧‧‧噴淋頭

3180‧‧‧支撐件

3182‧‧‧平臺

3184‧‧‧加熱器

3186‧‧‧基板

3188‧‧‧RF電源

3190‧‧‧匹配網路

3192‧‧‧電漿

3194‧‧‧電漿鞘層

3196‧‧‧蝴蝶閥

3198‧‧‧處理站排放管線

3200‧‧‧處理設備

3262‧‧‧處理站

3264‧‧‧混合容器

3302‧‧‧載入加載室

3304‧‧‧載出加載室

3306‧‧‧機械手臂

3308‧‧‧晶圓載具

3310‧‧‧大氣壓接口

3314‧‧‧處理室

3316‧‧‧腔室傳輸接口

3318‧‧‧基板支撐件

3350‧‧‧系統控制器

3352‧‧‧處理器

3354‧‧‧大量儲存裝置

3356‧‧‧記憶體裝置

3358‧‧‧系統控制軟體

3390‧‧‧基板處理系統

3400‧‧‧多站處理設備

3404‧‧‧低壓傳送室

3406‧‧‧機械手臂

3408‧‧‧加載室

3410‧‧‧大氣基板傳送模組

圖1顯示在基板上形成單層氮化矽之一實施例的流程圖。

圖2顯示用以形成經蝕刻之氮化矽/氧化矽堆疊的一實施例的流程圖。

圖3概略地顯示根據本發明一實施例之一處理站。

圖4概略地顯示根據本發明一實施例之一多站處理設備。

圖5概略地顯示根據本發明一實施例之另一多站處理設備。

圖6概略地顯示根據本發明一實施例之另一多站處理設備。

圖7顯示利用(1)基準處理(2)使用低乙硼烷的基準處理及(3)使用高乙硼烷的基準處理所製造之氮化矽薄膜的傅立葉轉換紅外線光譜(FTIR)。

圖8A-B顯示弓形偏移率(8A)及濕蝕刻率比(8B)對處理氣體中乙硼烷對矽烷的比例。

圖8C顯示圖8A-B所特徵化的薄膜反應參數及所得薄膜特性。

圖9顯示利用(1)基準處理及(2)低矽烷處理所製造之薄膜的FTIR光譜。

圖10A-C顯示弓形偏移率(10A)、濕蝕刻率比(10B)及表面粗糙度(8C)對處理氣體中的矽烷流量。

圖10D顯示圖10A-C所特徵化的薄膜反應參數及所得薄膜特性。

圖11A顯示根據低矽烷處理所製造之數層薄膜的濕蝕刻率比對剛沈積完畢的應力。

圖11B顯示圖11A所特徵化的薄膜反應參數及所得薄膜特性。

圖12顯示根據低矽烷處理所製造之薄膜的弓形偏移率對剛沈積完畢的應力。

圖13顯示利用(1)低矽烷/低氨處理(2)低矽烷/中氨處理及(3)低矽烷/高氨處理所製造之氮化矽薄膜的FTIR光譜。

圖14A-C顯示弓形偏移率(14A)、濕蝕刻率比(14B)及表面粗糙度(14C)對處理氣體中的氨流量。

圖14D顯示圖14A-C所特徵化的薄膜反應參數及所得薄膜特性。

圖15顯示利用(1)低矽烷/高二硼處理(2)低矽烷/低二硼處理及(3)低矽烷處理但無二硼所製造之氮化矽薄膜的FTIR光譜。

圖16A-C顯示弓形偏移率(16A)、濕蝕刻率比(16B)及表面粗糙度(16C)對處理氣體中二硼對矽烷的比例。

圖16D顯示圖16A-C所特徵化的薄膜反應參數及所得薄膜特性。

圖17顯示利用低矽烷/高乙硼烷處理及(1)預退火及(2)後退火所製造之氮化矽薄膜的FTIR光譜。

圖18顯示利用低位準之矽烷、中位準之乙硼烷及增加位準之氨所製造之氮化矽薄膜的FTIR光譜。

圖19A-C顯示弓形偏移率(19A)、濕蝕刻率比(19B)及表面粗糙度(19C)對處理氣體中氨的量。

圖19D顯示圖19A-C所特徵化的薄膜反應參數及所得薄膜特性。

圖20A-B顯示弓形偏移率(20A)與濕蝕刻率比(20B)對處理氣體中乙硼烷對矽烷的比例。

圖20C顯示圖20A-20B所特徵化的薄膜反應參數及所得薄膜特性。

圖21顯示利用乙硼烷所製造之薄膜的弓形偏移率對剛沈積完畢的應力。

圖22顯示顯示本文的某些實驗中所用到的具有氧化矽與氮化矽之交替膜層的堆疊。

圖23A顯示經過蝕刻之利用氧化矽層與(1)基準氮化矽層(2)高氨：矽烷之氮化矽層及(3)較高氨：矽烷之氮化矽層所製造的多層堆疊。

圖23B顯示圖23A所特徵化的薄膜反應參數及所得薄膜特性。

圖24A顯示經過蝕刻之利用氧化矽層與(1)基準氮化矽層(2)低二硼之氮化矽層及(3)較高二硼之氮化矽層所製造的多層堆疊。

圖24B顯示圖24A所特徵化的薄膜反應參數及所得薄膜特性。

圖25A顯示利用氧化矽層與(1)基準氮化矽層(2)高氨：矽烷/高二硼之氮化矽層及(3)高氨：矽烷/較高二硼之氮化矽層所製造的多層堆疊。

圖25B顯示圖25A所特徵化的薄膜反應參數及所得薄膜特性。

圖26A顯示具有交替之氧化矽與氮化矽層的多層堆疊，尤其顯示在蝕刻期間所移除之氧化矽的低厚度。

圖26B顯示氧化矽層相較於(1)基準氮化矽層與(2)氮化硼矽層的蝕刻比例以及蝕刻選擇比。

圖27A顯示本文的某些實驗中所用到的多層堆疊，此些多層堆疊具有氧化矽與(1)氮化矽或(2)氮化硼矽的交替膜層。

圖27B的數據顯示不同的氮化矽層如何影響大型多層堆疊受到高處理溫度時的弓形偏移。

圖28顯示魚骨結構的顯微圖，魚骨結構被用於半導體基板上的某些垂直記憶體元件。

方法

本文中所述的各種實施例係參考使用含矽反應物、含氮反應物與含硼反應物的電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)處理來闡述。在某些實施例中，矽烷與氨被用來作為反應物處理氣體。可使用氮、氫或惰性氣體作為載氣。在前後文中，某些實施例會參考「基準處理」陳述之。在此類基準處理中，矽烷與氨會被輸送至四站反應器(例如來自加州費里蒙之Lam Research的Vector® Extreme或Vector® Express反應器)，在反應器處其會反應而在300 mm晶圓上形成氮化矽薄膜。應瞭解，本文之實施例並不限於300 mm晶圓。可使用其他尺寸的晶圓如200 mm晶圓、450 mm晶圓等作為基板。在某些情況下，如熟知此項技藝者所瞭解，可自針對300 mm晶圓所述的處理條件擴展到其他尺寸晶圓所用的條件。

在基準處理中，以約200 sccm的流量(100%矽烷)來輸送矽烷、以約1140 sccm的流量來輸送氨且以約9000 sccm的流量來輸送氮。在基準處理中所用的壓力約為2托耳。提供低頻&高頻RF功率來產生電漿。所提供的低頻射頻(LF RF)功率具有400 kHz的頻率及約0至150瓦(每片300 mm晶圓約0-40 W)的功率。所提供的高頻射頻(HF RF)功率具有約13.56 MHz的頻率及約800瓦(每片300 mm晶圓約200 W)的功率。基準處理被用來製造氮化矽薄膜。除非在文中另外明確指出，否則氮化矽一詞係用來包含主要由矽與氮所構成之化學計量及非化學計量的化學組成物。氮化矽薄膜可具有各種形態，包含不同程度的結晶度、粗糙度等。通稱「氮化矽」亦包含了具有非矽與氮之其他元素的組成物。組成物中常常會存在著某些氫。在本文所述的不同實施例中會添加硼。是以，除非另外指出，否則氮化矽一詞包含了本文中所述的氮化硼矽。

本文所揭露之基準處理的改良包含：(a)添加含硼前驅物至處理氣體；(b)降低處理氣體中的矽烷濃度；及(c)結合(a)與(b)。在某些實施例中，本發明之改善包含了將低頻RF功率控制在每片300 mm晶圓介於約0-300瓦之間或者每片300 mm晶圓介於約0-100瓦之間。落在此些改善內的處理不需要確切地依循上述的基準條件。例如，其可下面的參數條件下進行：矽烷對氨的流量比範圍(例如約0.007至0.2)及/或RF頻率與功率的範圍(例如頻率13.56 MHz之每片300 mm晶圓約100至750瓦的HFRF功率以及頻率介於370至430 KHz之每片300 mm晶圓約0至300瓦的LFRF功率)及/或壓力範圍(例如約0.5至6.0托耳)。針對用以在300 mm矽晶圓上沈積薄膜之四站PECVD處理室提供上述範圍。根據反應器的其他尺寸可能必須要適當地縮放上述的流量與功率。

在不同的應用中，將本文中所述之沈積形成的氮化矽層用作為犧牲層。在此類應用中，可藉由濕式蝕刻處理來部分地或完全地移除氮化矽層。是以，沈積形成之氮化矽層的濕蝕刻率對於某些應用而言是非常重要的。濕式蝕刻劑的實例包含氫氟酸(包含此種酸的各式緩衝類型)及磷酸。

對於各種應用而言，氮化矽層應該要具有良好的熱穩定性。即，當其被暴露至沈積後的高溫處理時，其不應發生除氣或產生大幅無法控制的內部應力變化。下列的闡述會討論到報導氮化矽薄膜之濕蝕刻率及/或熱穩定性的某些實驗。

此外，會討論到其中沈積形成之氮化矽薄膜受到高溫「退火」的各種實驗。此退火意在大致上代表氮化矽層被沈積完成後，於例如記憶體或邏輯裝置之其他元件的製造過程中氮化矽通常會經歷到的高溫處理。在許多本文所述的實驗中，將750℃的退火施加至薄膜上兩小時。在實際上，會預期沈積後的處理可能有時會超過這個溫度，有時會到達800℃或甚至850℃。

一般而言，揭露的實施例使用電漿輔助沈積處理來形成包含少量硼的含氮化矽之薄膜。在處理站中沈積薄膜，此處理站係用以接收包含含矽反應物、含氮反應物與含硼反應物的處理氣體。包含此些反應物的處理氣體可在處理站中混合或在進入處理站前的上游處預混合。產生並維持電漿，電漿與處理氣體交互作用以輔助基板上之氮化矽薄膜沈積。載氣可與含矽、氮與硼的反應物氣體一起使用。在某些實施例中，載氣為氮、氫、惰性氣體如氬氣、或其組合。

在某些實施例中，使用相對低份量的含矽反應物。在某些實施例中，含矽反應物對含氮反應物的流量比約為0.02或更少。

在某些實施例中，含矽反應物為矽烷(SiH₄)。在其他實施例中，含矽反應物為矽烷的變化物如二矽烷、三矽烷或者烷基矽烷如單取代、二取代、三取代或四取代的矽烷。烷基取代可包含一、二、三、四、五、或六個碳原子。一般而言，含矽反應物在室溫下為氣體。然而，在某些實施例中其可藉由揮發性的載氣來加以輸送。

在某些實施例中，含氮反應物為氨。然而，可使用其他類型的含氮反應物。實例包含聯胺、笑氣以及存在於強電漿中的元素氮。

在不同的實施例中，含硼反應物為乙硼烷。乙硼烷在室溫下為液體。因此，其通常隨著載氣如氬氣、氮氣或氫氣而被輸送至處理站。在某些實施例中，在氬氣中提供約5%莫耳濃度的乙硼烷。在某些實施例中可使用其他硼源。此些硼源例如包含烷基取代的硼烷如三甲基硼烷(TMB)。

在不同的實施例中，在沈積氮化矽薄膜時將含矽反應物對含氮反應物的比例維持在相對低的位準。如上所述，在某些實施例中，含矽反應物對含氮反應物的體積比約為0.02或更低。在其他實施例中，該比例甚至於更小，例如約0.01或更小。

此些比例對於分別作為含矽反應物與含氮反應物的矽烷與氨而言是恰當的。在反應物中的一者包含了在比例上比矽烷-氨混合物還多(莫耳為基準)的矽及/或氮的情況下，此些比例需要調整以顧及處理氣體中矽及/或氮的不同元素量。一實例為包含三矽烷與氨的處理氣體。

含硼反應物對含矽反應物的比例通常相對於小。在某些實施例中，其約為0.02至約0.1。這代表了含硼反應物與含矽反應物之真實量的體積比或流量比。是以，在5%之乙硼烷處理氣體的情況下，只考慮乙硼烷而不考慮提供乙硼烷之載氣來決定比例。又，對於乙硼烷與矽烷而言，上述比例是恰當的。使用其他含矽反應物及/或含硼反應物可能需要調整此些比例以顧及每種反應物分子中硼或矽原子的數量。

在形成氮化矽薄膜期間處理站中的沈積條件更可藉由溫度、壓力與電漿條件來加以特徵化。在某些實施例中，沈積期間處理站中的壓力係介於約0.5至8托耳或介於1至6托耳。在某些實施例中，其上欲形成氮化矽薄膜之基板的溫度係介於約400至650℃或介於約450至600℃。在沈積期間輸送至處理站的RF功率可包含高頻分量及/或低頻分量。若高頻分量存在，其提供頻率約為13.56 MHz。所提供的高頻分量可介於每片300 mm晶圓約100至750瓦或者介於每片300 mm晶圓約100至500瓦。若低頻分量存在，其提供頻率介於約100至1000 kHz或者介於約370至430 kHz。若低頻分量存在，所提供的低頻分量可介於每片300 mm晶圓約0至300瓦或者介於每片300 mm晶圓約0至100瓦或者介於每片300 mm晶圓約0至75瓦。

如本文中所述，所形成之氮化矽薄膜通常具有使其適合用於半導體元件工業中之特定應用的各種特性。例如，薄膜通常的厚度不超過約1000奈米。在某些實施例中，薄膜通常具有介於約10至100奈米或者介於約30至50奈米的厚度。此外，薄膜相對地平滑。例如，對於1000 Å厚度的膜層而言，以原子力顯微鏡所量測之算術平均薄膜粗糙度(Ra)最大約6.0 Å或者最大約4.5 Å。

沈積形成之氮化矽薄膜的組成包含了矽、氮與硼。薄膜可包含介於約0至15原子百分比的硼或者介於約0至5原子百分比的硼。薄膜可包含介於約30至50原子百分比的矽。薄膜可包含介於約25至50原子百分比的氮。在某些實施例中，薄膜除了包含矽、氮與硼外，亦包含氫。若包含氫，氫可構成相對低的薄膜材料部分，例如少於約18原子百分比或者少於約15原子百分比。

剛沈積得到的薄膜會具有內部應力。如下所述，可利用具有此薄膜沈積於其上之晶圓的弓形量來表示此內部應力。當然，該內部應力亦可以單位是兆帕(MPa)的伸張或壓縮應力數值來表示。在某些實施例中，本文中的含硼氮化矽薄膜具有內部張應力。在某些實施例中，該內部應力係介於約400至600 MPa。

在下面的實驗段落中，使用內部應力的三個分別量測值。此三者中的一者是弓形偏移率，其比較本文中所考慮之薄膜中的弓形偏移與基準處理所製成之氮化矽薄膜中的弓形偏移。對於本文中所述的弓形偏移量測而言，所有的薄膜皆具有剛沈積完的厚度1,000 Å。氮化矽薄膜的沈積通常會在沈積的對象晶圓中產生一些彎曲或弓形。弓形是以晶圓之中央與周長之間的z方向差異所量測。在退火後，此弓形通常會偏移一些程度(製造出之晶圓的彎曲程度大於或小於初始氮化矽沈積後所觀察到的彎曲程度)。退火後的此弓形變化為弓形偏移，其通常以微米作為記錄的單位。量測新氮化矽薄膜的弓形偏移並與基準處理所形成之等厚度之氮化矽的弓形偏移相比較。此兩弓形偏移的比可用來特徵化薄膜。

沈積形成之薄膜之內部應力的另一量測涉及了比較沈積薄膜之應力與真正化學計量之氮化矽薄膜的「中性」內部應力。此量測是相關的，因為假設在一定程度的熱處理後，剛沈積完畢之氮化矽薄膜會轉變為真正化學計量的氮化矽薄膜。藉著加熱非化學計量之單層氮化矽薄膜一段很長的時間可以觀察到此點。最終將會達到尤其最小的內部應力，一般推測此最小的內部應力係對應至化學計量之氮化矽的應力。對於氮化矽而言，已測定出中性應力約為700 MPa的伸張應力。

與氮化矽薄膜中之內部應力相關的另一參數為應力相對於一或多個處理變數的「可調性」。某些氮化矽及根據本發明處理所製造之氮化硼矽的應力可被調整至介於約1000 MPa伸張應力至約1000 MPa壓縮應力之間。可驅使此可調性的最明顯獨立變數為低頻RF功率、氨處理氣體中的氨濃度及PECVD反應器內的壓力。在實驗段落中的某些實驗顯示，內部應力對於低頻RF功率的變化極為敏感。

在使用氮化矽與其他材料之堆疊的某些應用中尤其是在其他材料之電特性必須要緊密控制的該些應用中，內部應力的可調性是很重要的。在某些實施例中，可調整犧牲氮化矽層的內部應力以抵消內部應力無法以相同方式調整之其他膜層所導入的彎折。例如，對於某些交替沈積氮化矽與氧化矽層的垂直記憶體應用而言，氧化矽層並非是可犧牲的且事實上必須具有高度特定的電特性，這大幅限制了沈積此些氧化矽層的處理容許度。在此窄小的處理容許度內，只有很小的餘地能調整參數以修改剛沈積形成之氧化矽層的內部應力。因此，可讓氮化矽層來抵消氧化矽層所導入的任何大幅度彎折。由於記憶體應用中的垂直堆疊通常具有許多膜層且每一氧化矽層所產生之內部應力的總效應會變得很大，因此氮化矽層的角色很重要。

使用依本文所述所製造之氮化矽薄膜的一種特別受到關注的應用是將其用於垂直記憶體堆疊中。此些堆疊可使用氧化矽與氮化矽的交替膜層。在沈積之後，蝕刻堆疊以形成橫形結構，然後接著濕蝕刻該柱形結構以部分地或完全地移除犧牲氮化矽但實質上保留氧化矽。這產生了「魚骨形」結構，如圖28中所示者。在垂直記憶體的應用中，可利用鎢來填充濕蝕刻氮化矽層所產生的空腔以形成電容器的一部分。

在下面實驗段落中所示的實例中，製造不同的單一氮化矽薄膜層(有時會被稱為「單層」薄膜)，然後根據其化學組成(傅立葉轉換紅外線光譜(FTIR))、濕蝕刻率比、內部應力及其他特性來加以特徵化。至於濕蝕刻率比，這通常是量測單層氮化矽薄膜之濕蝕刻率對1100℃溫度下成長之熱氧化物薄膜之濕蝕刻率的比例。在矽晶圓上成長的熱氧化物可利用以濕氧或乾氧作為氧化氣體的管狀爐管來達成。所用的濕蝕刻劑是水性氫氟酸，其體積比例為100單位的水比上1單位的標準50%氫氟酸。在某些實施例中，在稀釋HF中氮化矽薄膜之濕蝕刻率相對於熱二氧化矽之濕蝕刻率的比例約為0.7或更小。在某些實施例中，在稀釋HF中氮化矽對熱二氧化矽的濕蝕刻率比係介於約0.25至0.45。熱二氧化矽係藉由將元素矽基板的平坦表面暴露至介於約800至1200℃溫度的氧及/或水蒸氣所形成。在某些情況下，氮化矽在稀釋HF中的濕蝕刻率係小於約每分鐘25埃。在某些實施例中，氮化矽在稀釋HF中的濕蝕刻率係介於約每分鐘10至20埃或者介於約每分鐘8至16埃。當使用磷酸作為蝕刻劑時，氮化矽的蝕刻速度會比熱二氧化矽的蝕刻速度快。在某些實施例中，依本文所述所形成的氮化矽在熱磷酸中有介於約每分鐘50至200埃或介於約每分鐘100至200埃的蝕刻率。當用熱磷酸時，氮化矽與二氧化矽間的濕蝕刻率比係介於約20：1至300：1或者介於約30：1至200：1或者介於約30：1至100：1。

圖1之流程圖為根據本文一實施例之單層氮化矽的製造方法100。在方塊103處，將處理氣體供應至具有基板的處理站。此些處理氣體包含至少一含矽前驅物與一含氮前驅物。在方塊105處，在處理站中使用電漿以在基板上沈積氮化矽薄膜。在方塊107處，當正在基板上沈積氮化矽薄膜時，可控制一或多個處理參數以控制薄膜的濕蝕刻率及/或內部應力。例如，可如方塊109中所示，可對處理氣體供應含硼前驅物。又，如方塊111中所示，可維持含矽反應物對含氮反應物的低比例。在某些實施例中，含矽反應物對含氮反應物的「低比例」意味著體積比係低於約0.2。然而，在許多實施例中，比例係遠低於該值，例如比例約為0.02或更低，或者0.013或更低。可被控制的另一參數為低頻RF功率，如方塊113中所示，其可被控制在每片300 mm晶圓約0-300瓦。可變化此些參數以製造具有期望濕蝕刻率與內部應力的氮化矽薄膜。

圖2之流程圖顯示了根據本文實施例之經蝕刻之氧化矽-氮化矽堆疊的形成方法200。如方塊203所示，將含矽與含氮之處理氣體供應至具有基板的處理站。在方塊205處，在處理站中使用電漿以在基板上沈積氮化矽薄膜。在方塊207處，在沈積薄膜時，控制一或多個處理參數以控制薄膜的濕蝕刻率及/或內部應力。例如，可如方塊209所示，將含硼前驅物供應至處理氣體。又，可如方塊211中所示，維持含矽反應物對含氮反應物的低比例。又，可如方塊213所示，將低頻RF功率控制在每片300 mm晶圓介於約0-300瓦。可變化此些參數以產生具有期望濕蝕刻率與內部應力的氮化矽薄膜。接下來，在方塊215處，於氮化矽薄膜上沈積氧化矽薄膜。重覆方塊203-215中的操作以形成具有氮化矽與氧化矽之交替膜層的堆疊。在方塊217處，蝕刻堆疊以形成柱形結構，然後在方塊219處，濕蝕刻直行以部分或完全移除氮化矽材料但實質上保留氧化矽材料。此處理200會產生具有空腔之經蝕刻的柱形結構，後續可將材料沈積或形成於空腔中。例如，在某些情況下可利用電容器材料如鎢來填充空腔。藉由控制方塊207中的處理參數，所得的堆疊可達到特定的期望總內部應力位準。又，藉著控制在方塊207中的處理參數，可以形成其中具有不同濕蝕刻率之氮化矽層的堆疊。此類型的處理會產生具有空腔之經蝕刻的柱形結構，空腔的深度可各別獨立地受到調整。

設備

本文中所述的方法可藉由任何適當的設備施行。適當的設備包含用以完成處理操作的硬體以及具有用以控制根據本發明之處理操作之指令的系統控制器。例如，在某些實施例中，硬體可包含被容納於處理設備中的一或多個處理站。

系統控制器通常包含一或多個記憶體裝置及用以執行指令的一或多個處理器，此些指令係用以控制處理操作俾使設備進行根據本發明之方法。例如，在某些實施例中，系統控制器可操控各種閥件、溫度控制器、電漿控制器及壓力控制器以調整設備內的處理條件。在某些實施例中，可將包含了用以控制根據本發明之處理操作之指令的機器可讀媒體耦合至系統控制器。

例如，圖3概略地顯示處理站3100的實例實施例。為了簡化，將處理站3100顯示成具有用以維持低壓環境之處理室體3172的獨立處理站。然而，應瞭解，在一個共同的低壓處理設備環境中可包含複數個處理站3100。處理站3100包含：處理氣體輸送線3174，以將處理氣體如惰性氣體、前驅物、反應物及處理反應物提供輸送至處理站3100。在圖3所示的實例中，包含噴淋頭3178以分散處理站3100內的處理氣體。基板3186係位於噴淋頭3178的下方，圖中顯示基板3186係置於受到平臺3182所支撐的支撐件3180上。在某些實施例中，平臺3182能夠繞著一垂直軸旋轉。額外或或者，平臺3182能水平及/或垂直移動。

在某些實施例中，噴淋頭3178可以是具有複數組氣體分散孔的雙充氣室或多充氣室之噴淋頭。例如，第一組氣體分散孔可以接收來自第一處理氣體輸送線的氣體而第二組氣體分散孔可以接收來自第二處理氣體輸送線的氣體等。此類處理氣體的實體隔離可減少噴淋頭3178之處理氣體輸送充氣上游中自不匹配之處理氣體的反應所生成的小粒子量。

噴淋頭3178及支撐件3180與對電漿3192提供功率的RF電源3188及匹配網路3190作電交流。電漿3192可被與噴淋頭3178及支撐件3180相鄰的電漿鞘層3194所限制。雖然圖3顯示了電容性耦合電漿，電漿3192可由任何適當的電漿源來加以產生。在一限制性實例中，電漿3192可包含平行板電漿源。

在圖3所示的實施例中，RF電源3188可提供任何適合頻率的RF功率。在某些實施例中，RF電源3188可用以彼此獨立地控制高頻與低頻RF電源。例如，低頻RF功率可包含但不限制為介於200 kHz至2000 kHz的頻率。例如，高頻RF功率可包含但不限制為介於13.56 MHz至80 MHz的頻率。類似地，RF電源3188與匹配網路3190可在任何適當的功率下操作以形成電漿3192。對於包含四個15吋噴淋頭的四站多處理設備而言，適當功率的實例包含但不限制為針對高頻電漿之介於250 W至5000 W的功率(假設四站反應室)以及針對低頻電漿介於0 W至2500 W的功率。RF電源3188可在任何適當的佔空比下操作。適當佔空比的實例包含但不限制為介於5%至90%的佔空比。

在某些實施例中，支撐件3180可藉由加熱器3184來控制其溫度。又，在某些實施例中，藉由蝴蝶閥3196或任何其他適合的壓力控制裝置可對處理站3100提供壓力控制。如圖3中所示，蝴蝶閥3196調整真空泵浦(未顯示)所提供的真空，真空泵浦係流體耦合至處理站排放管線3198。然而，在某些實施例中，亦可藉著調整導入處理站3100之一或多種氣體的流量來提供處理站3100的壓力控制。

應瞭解，在不脫離本發明之範圍的情況下，可局部提供一或多個處理參數的控制(例如RF功率可藉由與RF電源3188通訊的電漿控制器來加以控制、處理站壓力可藉由與蝴蝶閥3196或氣體計量閥通訊的閥件控制器來加以控制或者藉由與處理氣體輸送管線3174之流量控制器來加以控制、等等)或者可藉著與處理站3100通訊的系統控制器(下面將更詳細地說明)對一或多個處理參數提供部分或全部的控制。

如上所述，一個多站處理設備中可包含一或多個處理站。在某些多站處理設備的實施例中，各種處理輸入(例如處理氣體、電漿能量、加熱器功率等)的控制及/或供應可自共同源分配至被包含至處理設備中的複數處理站。例如，在某些實施例中，共同的電漿產生器可將電漿能量供應至兩或更多的處理站。在另一實例中，共同的氣體分散歧管可將處理氣體供應至兩或更多的處理站。

例如，圖4概略地顯示處理設備3200的實例，其包含低壓環境中的多個處理站3262。每一處理站3262係用以沈積超平滑之使用PECVD之以矽烷為基質的二氧化矽及以矽烷為基質的氮化矽。每一處理站3262係由共同的混合容器3264供應氣體，共同的混合容器3264係用以在將處理氣體輸送至每一處理站3262前混合及/或調整處理氣體。

圖5顯示具有載入加載室3302與載出加載室3304之另一多站處理設備3300的實施例的概圖。在大氣壓下的機械手臂3306係用以自經由晶圓載具3308所載帶之晶圓盒移出基板並藉由大氣壓接口3310而將基板載送至載入加載室3302。載入加載室3302係耦合至真空源(未顯示)，俾以在大氣壓接口3310關閉時，自載入加載室3302抽氣。載入加載室3302亦包含與處理室3314接觸的腔室傳輸接口3316。是以，當腔室傳輸接口3316開啟時，另一機械手臂(未顯示)可自載入加載室3302移出基板並將基板移至用以處理之第一處理站的平臺。

在某些實施例中，載入加載室3302可連接至用以將電漿供給至加載室的遠端電漿源(未顯示)。此可對載入加載室3302中的基板提供遠端電漿處理。額外或或者，在某些實施例中，載入加載室3302可包含用以加熱基板的加熱器(未顯示)。此可移除位吸附在載入加載室3302中之基板上的水氣與氣體。雖然在圖5中所示的實施例包含加載室，但應瞭解，在某些實施例中，可將基板直接載入處理站中。

所示的處理室3314包含三個處理站，在圖5的實施例中被編號為1至4。在某些實施例中，處理室3314可用以維持低壓環境俾以在不破真空的情況下及/或不暴露至空氣的情況下在處理站之間傳遞基板。圖5中所示的每一處理站包含處理站的基板支撐件(站1的顯示為3318)及處理氣體輸送管線入口。在某些實施例中，可加熱一或多個處理站的基板支撐件3318。

在某些實施例中，每一處理站可具有不同或複數個用途。例如，一處理站可在可調整的濕式蝕刻率及內部應力處理模式之間切換以及在傳統的PECVD或CVD模式之間切換。額外或或者，在某些實施例中，處理室3314可包含一或多個匹配成對的可調整濕蝕刻率/應力PECVD站與傳統的PECVD站(例如一對包含了可調整濕式蝕刻率/應力之PECVD SiN站與傳統的PECVD SiO₂站)。在另一實例中，處理站可在兩或更多種薄膜類型之間切換，因此在相同的處理室中可沈積不同薄膜類型的堆疊。

雖然沈積處理室3314包含四站，但應瞭解，根據本發明的處理室可具有適當數目的站點。例如，在某些實施例中，一處理室可具有五個或更多的站點，但在其他實施例中，一處理室可具有三個或更少的站點。

圖5亦顯示了用以在處理室3314內傳送基板用之基板處理系統3390的實施例。在某些實施例中，基板處理系統3390可用以在各個處理站之間傳送基板及/或在處理站與加載室之間傳送基板。應明白，可使用任何適當的基板處理系統。非限制性的實例包含基板圓盤傳送帶及基板傳送手臂。

應明白，在某些實施例中，在多站處理設備中可包含低壓傳送室以輔助複數處理室之間的傳送。例如，圖6概略地顯示了多站處理設備3400的另一實施例。在圖6所示的實施例中，多站處理設備3400包含具有複數處理站(標號為1至4)之複數處理室3314。處理室3314與低壓傳送室3404交接，低壓傳送室3404包含用以在處理室3314與加載室3408之間傳送基板的機械手臂3406。包含大氣機械手臂3412的大氣基板傳送模組3410係用以輔助加載室3408與晶圓載具3308之間的基板傳送。

回到圖5，多站處理設備3300亦包含用以控制處理設備3300之處理條件及硬體狀態之系統控制器3350的一實施例。例如，在某些實施例中，系統控制器3350可在PECVD薄膜沈積階段中控制一或多個處理參數以達到沈積形成之薄膜的期望濕蝕刻率或內部應力。雖然在圖6中未顯示，但應瞭解，多站處理設備3400的該實施例可包含適當的系統控制器如圖5中所示之系統控制器3350的實施例。

系統控制器3350可包含一或多個記憶體裝置3356、一或多個大量儲存裝置3354及一或多個處理器3352。處理器3352可包含CPU或電腦、類比及/或數位的輸入/輸出連接、步進馬達控制器板等。

在某些實施例中，系統控制器3350控制了處理設備3300的所有活動。在某些實施例中，系統控制器3350執行機器可讀之系統控制軟體3358，軟體3358係儲存在大量儲存裝置3354中、被載入記憶體元件3356中並在處理器3352上執行。針對此些目的，可使用特徵應用積體電路、可程式化邏輯裝置(例如FPGA)等。在下面的討論中，可使用功能匹配之寫定的邏輯來代替「軟體」或「程式碼」。

系統控制軟體3358可包含用以控制下列者的指令：時序、氣體混合物、處理室及/或站的壓力、處理室及/或站的溫度、基板溫度、目標功率位準、RF功率位準、基板平臺、夾頭及/或托座位置、及處理設備3300所執行之特定處理的其他參數。例如，可重寫各種處理設備元件的子程序或控制物件來控制用以執行各種處理設備製程之處理設備元件的控制操作。系統控制軟體3358可以任何適合的電腦可讀程式語言來加以編碼。

在某些實施例中，系統控制軟體3358可包含用以控制各種上述參數的輸入/輸出控制(IOC)時序指令。例如，可調整濕蝕刻率/應力處理的每一步驟可包含一或多個由系統控制器3350所執行的指令。在對應的可調整配方步驟中可包含用以設定可調整PECVD處理步驟之處理條件的指令。在某些實施例中，可依序配置可調整的PECVD配方步驟，俾以在該處理步驟進行時同時執行可調整PECVD處理步驟所用的所有指令。

在某些實施例中可使用儲存在大量儲存裝置3354及/或與系統控制器3350相關之記憶體裝置3356中的其他電腦軟體及/或程式。此目的所用之程式或部分程式的實例包含了基板放置程式、處理氣體控制程式、壓力控制程式、加熱器控制程式及電漿控制程式。

基板放置程式可包含處理設備元件用的程式碼，以將基板載入處理站基板支撐件3318並控制基板及處理設備3300之其他部件之間的間距。

處理氣體控制程式可包含用以控制氣體組成與流量的程式碼，此程式選擇性地用以控制在沈積前流入一或多個處理站之氣體以穩定處理站中的壓力。例如，處理氣體控制程式可包含藉由供應特定量之含硼前驅物如乙硼烷以達到期望濕蝕刻率及/或內部應力的程式碼。控制器基於期望的濕蝕刻率及/或內部應力來決定流入之乙硼烷的量。如另一實例，處理氣體控制程式可包含藉由供應含矽烷前驅物對含氮前驅物之特定比例以達到期望之濕蝕刻率及/或內部應力的程式碼。控制器控制此些前驅物的比例以達到期望的薄膜特性。壓力控制程式可包含藉著調整例如處理站之排放系統中之調節閥、流入處理站之氣流等而控制處理站中的壓力的程式碼。

加熱器控制程式可包含用以控制用以加熱基板之加熱單元之電流的程式碼。或者，該加熱器控制程式可控制輸送至基板的熱傳導氣體(如氦氣)。

電漿控制程式可包含用以設定被供應至一或多個處理站之處理電極之RF功率位準的程式碼。在一實例中，電漿控制程式可包含基於期望的內部應力位準來設定LF RF功率位準的程式碼。

在某些實施例中，可有與系統控制器3350相關的使用者介面。使用者介面可包含顯示螢幕、設備及/或處理條件的圖形化軟體顯示、及使用者輸入裝置如點選裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風等。

在某些實施例中，藉由系統控制器3350所調整的參數可關於處理條件。非限制性的實例包含處理氣體的組成與流量、溫度、壓力、電漿條件(如RF偏壓功率位準)、壓力、溫度等。可將此些參數以配方的形式提供予使用者，配方可利用使用者介面來加以輸入。

可藉由系統控制器3350之類比及/或數位輸入連接，自各種處理設備感測器提供用以監測處理的訊號。可在處理設備3300的類比與數位輸出連接上輸出用以控制處理的訊號。可監控之處理設備感測器的非限制性實例包含了流量控制器、壓力感測器(如壓力計)、熱耦等。經適當程式化的回饋與控制演算法可與來自此些感測器的數據一起使用以維持處理條件。

系統控制器3350可提供用以施行上述沈積處理的程式指令。該程式指令可控制各種處理參數如DC功率位準、RF偏壓功率位準、壓力、溫度等。該指令可控制參數以根據本文中所述的各種實施例來操作薄膜堆疊的原位沈積。

上述的各種硬體及方法實施例可與例如用以製造或生產半導體元件、顯示器、LED、光伏面板等的微影圖案化設備或處理一起使用。一般而言，雖然沒有必要，但此類設備/處理將會在共同的製造廠務系統中一起使用或進行。

薄膜的微影圖案化通常包含下列步驟的某些或全部，每一步驟可由複數可能的設備所達成：(1)利用旋塗或噴塗設備，在工作件即基板上施加光阻；(2)利用熱板或爐管或其他適合的固化設備來固化光阻；(3)利用設備如晶圓步進設備，將光阻暴露至可見光或UV光或X射線；(4)對光阻顯影俾以選擇性地移除光阻，藉此利用設備如濕式槽或噴塗顯影設備來圖案化光阻；(5)利用乾式或電漿輔助蝕刻設備，將光阻圖案轉移至下層的薄膜或工作件；及(6)利用設備如RF或微波電漿光阻剝除設備來移除光阻。在某些實施例中，在施加光阻前可沈積可灰化的硬遮罩層(如非晶碳層)及另一適合的硬遮罩(例如抗反射層)。

應瞭解，本文中所述的設備配置及/或方法皆具有例示性的本質，此些特定的實施例或實例不應被視為是限制性的，因為其可有各種變化。本文中所述的特定程式或方法可代表一或多種任何數目之處理策略。是以，所示的各種動作可以所示的順序、其他順序、平行方式進行或在某些情況下加以省略。類似地，可改變上述處理的順序。

本發明的標的包含本文中所述之各種處理、系統與配置及其他特徵、功能、動作及/或特性之所有新穎且非顯而易知的組合與次組合，以及其所有的等效物。

實驗

下面的敘述解釋了圖7-27的特定態樣。許多討論涉及針對用以沈積氮化矽薄膜之基準處理所作的處理參數與製程變異。具體而言，基準的氮化矽薄膜具有相對較低量的矽-氫鍵。

藉由RBS/HFS光譜的分析判斷出，基準SiN薄膜的某些樣本包含約13.4原子百分比的氫。當使用FTIR量測時，假設鍵密度為8.9×10²²/cm³，發現相同薄膜具有15.6%的氫濃度。藉由原子力顯微鏡判斷出，薄膜平滑，具有5.0埃的平均粗糙度Ra。

基準處理為使用矽烷與氨作為反應物處理氣體的電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)處理。在基準處理中，將此些處理氣體輸送至四站反應器(例如來自加州聖荷西之諾發系統的Vector® Extreme或Vector® Express反應器)，使其在反應器處於300 mm晶圓上反應產生氮化矽薄膜。以約200 sccm的流量輸送矽烷(100%矽烷)、以約1140 sccm的流量輸送氨、並以約9000 sccm的流量輸送氮。處理中所用的壓力約為2托耳。提供低頻與高頻RF功率以產生電漿。其使用400 kHz下約0至150瓦(每片300 mm晶圓約0-40 W)的低頻射頻(LF RF)功率以及在13.56 MHz下約800瓦(每300 mm晶圓約200W)的高頻射頻(HF RF)功率。

現在參考圖7-27，將會說明某些述語。

「比弓形偏移」、「彎折率」與「弓形偏移率」係指下列兩者的比值：因利用本文中所述之改良處理所製造之氮化矽層受到退火所引發的晶圓弓形偏移、因基準處理所製造之氮化矽層受到退火所引發的晶圓弓形偏移。一般而言，當新的氮矽層造成弓形偏移時，將會觀察到適當的結果：此弓形偏移在名義上會等於或小於基準處理所製造之氮化矽所引發的弓形偏移。然而，在某些實施例中，期望達到大於1的弓形偏移率。如本文中所述，可調整氮化矽層的內部應力(其一種量測方式為弓形偏移)以抵消其他膜層所引發的應力。是以，目標的弓形偏移率可基於特定的應力而變化。

名詞「LowHSiN」與「LowH(BKM)」係指利用基準處理所生成的氮化矽。假設基準處理所生成的氮化矽具有相對較低含量的矽氫鍵。

參數「WER比」係指在溫度1100℃下所成長之熱氧化物薄膜與所關注之氮化矽薄膜之間的濕蝕刻率比。薄膜的蝕刻率係藉著將其暴露至上述的稀釋氫氟酸中所測定。

參數「AFM Ra」為基板表面之平均粗糙度的量測(算術平均)。

圖7中所示的光譜為三種不同之氮化矽與氮化硼矽薄膜的FTIR光譜，此三者分別利用下面處理所製成：(1)基準處理、(2)基準處理但導入少量的乙硼烷、及(3)基準處理但導入較多量的乙硼烷。在低與高乙硼烷的情況下，乙硼烷的總流量分別為80與260 sccm(乙硼烷在95%的氬氣中，即4 sccm乙硼烷在76 sccm的氬氣中及13 sccm乙硼烷在247 sccm氬氣中)。

在右下側的圖中，較低的曲線顯示了基準處理、中間的曲線代表低乙硼烷處理、而上曲線代表高乙硼烷處理。在左下側中，此些曲線的相對位置逆轉，即圖具有中心峰值接近3300公分倒數。值得注意的是，FTIR顯示，增加乙硼烷流量會在約1200 cm^-1與1380 cm^-1處各產生一個B-N峰。又，較高的乙硼烷流量會導致較低的N-H峰與對應面積。

圖8A顯示氮化矽薄膜之弓形偏移率對乙硼烷對矽烷之比率的作圖。圖8B顯示濕蝕刻率比對乙硼烷對矽烷之比率的作圖。在圖8A-B中，x軸亦可特徵化為乙硼烷的流量，因為樣本間的矽烷流量為定值。濕蝕刻率比隨著乙硼烷的流量增加而減少。圖8C顯示圖8A-B中所特徵化之薄膜之處理範圍的表，其在基準氮化矽沈積處理中使用了變化量的乙硼烷。此些實例包含了圖7之光譜所特徵化的兩種乙硼烷實例。如所述，所有的處理皆於具有四站之300 mm晶圓的諾發系統PECVD反應器中進行。每一實例中的矽烷流量為200 sccm。乙硼烷流量在0至260 sccm之間變化。應注意，以載氣來提供乙硼烷。在此處的特定實例中，在95%的氬氣載氣中提供5%的乙硼烷。應明白，可使用氬氣以外的其他載氣。例如氮氣與氫氣。

圖8C中的第三行顯示了因應氬氣載氣而調整的乙硼烷真實體積流量；即承認乙硼烷只構成了輸送至反應室之「乙硼烷」氣體之總體積的5%。被標示成「比例」的直行代表真實乙硼烷體積對矽烷體積的比例。被標示成「AFM Ra」的直行代表沈積形成之薄膜的平均表面粗糙度，單位為埃。注意，用以量測粗糙度的薄膜約有1000 Å的厚度。沈積速率的單位為每分鐘多少埃。表中的第八與九直行顯示了沈積形成之薄膜在晶圓內的非均勻度。第十直行代表沈積形成之薄膜的折射係數。目標薄膜應具有約+100MPa之剛沈積完畢之應力。

圖9-12顯示了利用基準處理之變化的實例，在此些實例中使用相對少量的矽烷來沈積薄膜。具體而言，當基準處理使用200 sccm的矽烷時，低矽烷處理只用40 sccm的矽烷。除此之外，處理條件係與基準處理中所用者相同。低矽烷處理的其他態樣可藉著2010年12月16日所申請之美國專利申請案12/970,853來瞭解，將其內容包含於此作為參考。

在圖9中，顯示基準處理與低矽烷處理的FTIR光譜。注意，低矽烷處理導致在2200 cm^-1處的矽-氫鍵峰的有效移除以及在1200 cm^-1與3330 cm^-1處的較高氮-氫峰/面積。

圖10A-C顯示了某些薄膜特性(弓形偏移率(10A)、濕蝕刻率比(10B)與表面粗糙度(10C))如何以矽烷流量的函數變化。圖10D顯示圖10A-C中所特徵化之薄膜的反應參數與所得薄膜特性。尤其應該注意，弓形偏移率及濕蝕刻率比為矽烷流量的極強函數。所降低的內部應力(此處係指弓形偏移率低至0.46)、所增加的濕蝕刻率比(此處係指高至0.7)及晶圓內部的非均勻度改善強烈地暗示，在某些氮化矽沈積處理中可有利地使用低矽烷處理。

圖11A顯示了對於根據本文中所揭露之低矽烷處理所製造之薄膜而言，濕蝕刻率比為剛沈積完畢之應力的函數。圖11B顯示了低頻RF功率如何影響利用低矽烷處理(在此情況下40 sccm的矽烷)所製成之薄膜的內部應力與其他薄膜參數。圖11B之第二直行代表單位為瓦的低頻RF功率。被顯示於第三直行的應力的單位為MPa。從此些結果可以觀察到，內部應力為低頻RF功率的強函數。圖11A-B中的數據亦顯示，濕蝕刻率比合理地是剛沈積完畢之應力的強函數。

圖12中所示的圖顯示弓形偏移率為氮化矽薄膜剛沈積完畢之內部應力的函數。有趣的是，在約700 MPa張應力下的「中性氮化矽」區域具有最小的弓形偏移率。一般相信，在具有此內部應力之薄膜中，氮化矽組成近乎是化學計量的。在沈積後，一般相信，由於在後續處理期間暴露至熱能及其他可能遇到的影響，因此非化學計量薄膜會逐漸朝向化學計量組成的方向移動，藉此讓內部應力朝向約700 MPa伸張應力的方向移動。因此，在某些實施例中期望沈積中性應力位準下的薄膜以避免薄膜改變，藉此改善沈積形成之薄的熱穩定性。

圖13及14A-D說明了在上述之低矽烷處理範圍中氨流量的效應。圖13顯示根據不同氨量之低矽烷處理所製成之氮化矽薄膜的FTIR光譜。利用較多氨流量所製備的樣本顯現出在約1200 cm^-1處之氮-氫鍵峰的增加。圖14A-C顯示了某些薄膜特性(弓形偏移率(14A)、濕蝕刻率比(14B)及表面粗糙度(14C))如何以氨流量之函數來變化。如圖14D中所示，氨流量在介於350 sccm至3500 sccm的範圍間變化。在所有實例中，矽烷流量維持在40 sccm。高氨流量可導致較低的弓形偏移率(此處低至0.31)。重要的是，氨流量對沈積形成之氮化矽薄膜的濕蝕刻率有強影響。將氨流量從350 sccm增加至2500 sccm會導致沈積形成之薄膜之濕蝕刻率比有緩慢但明顯的增加(在此處高至0.84)。又，增加氨流量對沈積形成之薄膜的表面粗糙度大致上有正面的影響。

在圖15-17中特徵化了以使用乙硼烷之處理所沈積形成的薄膜。此些處理在低矽烷處理流程中使用乙硼烷。圖15-17中所示之數據的處理條件如下：SiH₄=40sccm NH₃=1040 sccm N₂=9000 sccm乙硼烷如第11頁的表中變化壓力=2.4托耳溫度550ºC HFRF=800 W(針對每一片300 mm晶圓200 W)LFRF=調整至介於65與100 W(每片300 mm晶圓16-25 W)之間以調整應力

圖15-17顯示了在低矽烷流處理範圍中添加乙硼烷至處理氣體的影響。一般相信，在處理氣體中存在乙硼烷會製造出品質不同於本文所述之其他處理所製造之氮化矽的薄膜。一般相信，此薄膜為氮化硼矽。

在圖15-17所提供的所有實例與資訊皆在與針對前述低矽烷處理所述之處理條件相同的處理條件下進行，除了在某些情況下添加了乙硼烷。圖15中，「低」乙硼烷處理使用80 sccm之5%的乙硼烷而「高」乙硼烷處理使用260 sccm之5%的乙硼烷。乙硼烷對矽烷的真實比例係顯示於圖16D的第四直行中。如圖16A中所示，添加乙硼烷至低矽烷處理會大幅地改善弓形偏移率(此處低至0.42)。如圖16B中所示，乙硼烷的量亦會強烈地影響稀釋氫氟酸的濕蝕刻率。增加處理氣體中的乙硼烷量會導致出現在1200 cm^-1與1380 cm^-1附近的額外硼-氮峰以降低845 cm^-1附近的矽-氮峰。

圖17顯示低矽烷/高乙硼烷處理在750℃的常壓爐管中退火兩小時之前與之後的FTIR光譜。灰色箭頭顯示在退火後的光譜變化。應注意，在樣本經過退火後，在1070 cm¹處出現了新峰值。可能是因為在退火處理期間晶圓背側上發生了氧化。又，在845 cm¹處的矽-氮峰減小。

圖18與19顯示了氨對於添加乙硼烷之低矽烷處理的影響。在此些頁面所顯示的實驗結果中，矽烷流量為40 sccm而乙硼烷流量為140 sccm(5%乙硼烷的源氣體，即133 sccm的載氣中有7 sccm的乙硼烷)。氨濃度係自350 sccm變化至3500 sccm。

如圖18中的FTIR圖所示，增加氨流會減少兩個硼-氮峰(位於約1200 cm^-1及1380 cm^-1處)且亦會減少矽-氮峰(例如矽-氮區域約位於700 cm^-1附近。在圖19A中顯示，弓形偏移率為氨流的函數。較高的氨流會導致較佳的弓形偏移率(此處低至0.36)。亦應注意，如圖19B中所示，氨濃度對於在氫氟酸中的濕蝕刻率有相對強的影響(此處高至約0.80)。因而一般相信，利用較高氨濃度所沈積形成的薄膜較容易被含氟蝕刻物乾蝕刻。注意，在垂直記憶體元件的一般製造過程中，會先乾蝕刻氮化物-氧化物堆疊以定義包含堆疊的直行，然後只會用濕蝕刻選擇性地移除部分氮化矽。如圖19C中所示，增加氨流使得表面粗糙度顯現出些微的改善。圖19D顯示圖19A-C所特徵化之薄膜反應參數及所得薄膜特性。

圖20A-C所顯示的數據說明了在使用高氨流之低矽烷處理中乙硼烷濃度的效應。更具體而言，提供流量為3500 sccm的氨並提供流量為40 sccm的矽烷。5%乙硼烷源氣體的流量係介於0至260 sccm之間。圖20A說明了弓形偏移率為乙硼烷流的函數，圖20B顯示濕蝕刻率比為乙硼烷流的函數。雖然x軸標示為「比例B2H6：SiH4添加」，但此軸亦可被解讀為處理氣體中的乙硼烷濃度，因為在此些樣本間矽烷的量維持固定。圖20C顯示了20A-20B所特徵化的薄膜反應參數及所得薄膜特性。應注意，增加乙硼烷濃度會製造出在氫氟酸中具有較低濕蝕刻率及具有更低折射係數之更穩定的薄膜(例如，具有較低弓形偏移率的薄膜)。

在圖21中，比較氮化硼矽與藉由本文中之其他處理所沈積之氮化矽在剛沈積完畢的應力。具體而言，將弓形偏移率繪製成剛沈積完畢之應力的函數。已知剛沈積完畢之應力會隨著沈積材料的組成以函數方式改變。本發明人發現氮化硼矽具有約400 MPa的中性點。這應該與氮化矽之中性應力(約700 MPa的伸張應力)比較，氮化硼矽薄膜的中性應力約為400 MPa的伸張應力。如圖21中的繪圖所示，相較於氮化矽，氮化硼矽具有較低的弓形偏移以及較低的中性應力值。是以，一般相信氮化硼矽在高溫熱處理下比氮化矽更穩定。

圖22-27B說明了利用交替氧化層與氮化層之大型堆疊所進行的實驗。為了文義對照，圖7-21顯示出利用多種單一膜層(即氮化矽或氮化硼矽之單一膜層)所進行的實驗。圖22-27B相對地顯示出在氧化矽與氮化矽之交疊膜層的多層堆疊上所進行的實驗。在堆疊中所用的氧化矽為如上述自矽烷所形成的熱氧化物。

圖22-26B中的數據顯示熱磷酸對於大型堆疊中之氮化矽的蝕刻效應。熱磷酸被加熱至158ºC的溫度。

堆疊中所用的氮化矽具有不同程度的不同組成。具體而言，在每一堆疊中使用三種不同組成的氮化矽(包含氮化硼矽)。如圖22中所示，此些不同的氮化矽以接續之氮化矽層的方式被導入堆疊中。在每一堆疊中，複數氮化矽層中的一者(SiN 1/LowH(BKM)係由基準處理所製造。在相同堆疊中使用此些不同的氮化矽組成的想法在於能輕易且直接地比較不同氮化物組成的蝕刻反應。這可由圖23A-26B中的顯微圖來加以說明。如圖23A中所示，低矽烷所沈積形成的氮化矽層比基準處理的氮化矽層被蝕刻得更快速。又，在兩層低矽烷的氮化矽層(SiN 2與SiN 3)之間，使用高濃度氨的膜層(SiN 2)被蝕刻得最快。

應注意，弓形偏移率隨著蝕刻率的增加而降低。這兩種改變都是有利的。對於許多應用而言，重要的不僅僅是具有熱穩定性的薄膜且具有高濕蝕刻率的薄膜。又，期望能將濕蝕刻率及/或弓形偏移調整至期望值。

圖24A-B中所考慮的堆疊亦具有三層不同的氮化矽層，其中兩層包含硼(SiN 2與SiN 3)但其中一層是基準的氮化矽(SiN 1)。三層氮化矽層皆由使用基準量之矽烷與氨的處理所製成。然而，其中兩層包含了藉著在處理氣體中使用乙硼烷所導入的硼。一項有趣的觀察是，將乙硼烷添加至基準處理增加了所得薄膜對熱磷酸的蝕刻率但會減少此類薄膜在氫氟酸中的蝕刻率。是以，添加乙硼烷能客製化薄膜對各別濕式蝕刻劑的蝕刻率。

用來產生圖25A中所示之堆疊與顯微圖之三種獨特氮化物層組成物中的每一者係由下列處理所製成：在此些處理中矽烷與乙硼烷兩者的流量會相較於其他氮化物層的組成而改變。利用最高乙硼烷量與低矽烷量所製成的薄膜(SiN 3)在熱磷酸中表現出大幅增加的蝕刻率以及明顯較低的弓形偏移率。

在某些實施例中，矽烷流對總乙硼烷流(其中總乙硼烷流中只有約5%為乙硼烷，剩下的95%為載氣)之流量比範圍係介於約0.15至約0.5(SiH₄/5% B₂H₆)之間。在某些實施例中，SiH₄對NH₃的流量比範圍約為0.02或更低。在特定的實施例中，SiH₄對NH₃的流量比範圍約為0.013或更低。應瞭解，處理的變化可使用非乙硼烷的硼前驅物及/或使用非矽烷的矽烷及/或非氨或元素氮之含氮氣體。

圖26A顯示在熱磷酸(加熱至158℃)中經過蝕刻之氮化矽/氮化矽堆疊的顯微圖。所用的兩層氮化矽層包含基準的氮化矽以及利用乙硼烷所製成的氮化矽。圖26A顯示極少量(例如，少於20 Å)的氧化矽受到熱磷酸的蝕刻。圖26B顯示不同膜層之SiOx：SiN的蝕刻率及選擇比。值得注意的是，利用乙硼烷所製成的氮化矽有利地具有較低的SiOx：SiN蝕刻比以及其對基準的氮化矽有較高的選擇比。

圖27A-B顯示不同的氮化矽層如何影響大型多層堆疊受到高處理溫度時的弓形偏移。如圖27A中顯示，產生六個堆疊，其中三者使用基準處理的氮化矽而另外三者使用效能較佳之含硼氮化矽。具體而言，可利用下列的處理氣體比例來形成含硼氮化矽：SiH₄/5% B₂H₆=0.29且SiH₄/NH₃=0.011。對於此些氮化物/硼氮化物的每一者而言，製造31層、61層及91層的堆疊。每一堆疊皆具有熱氧化物與相關的氮化矽或氮化硼矽之交疊膜層。將氧化物層沈積至300 Å的厚度並將氮化物或硼氮化物層沈積至500 Å的厚度。所得的堆疊會受到750至800℃之退火溫度兩小時。選擇堆疊中的膜層數目(31、61與91)以近似元件之鄰近未來世代。

圖27B中所示的數據顯示，相對於利用基準處理所製成的堆疊(第2與3行)，具有硼氮化物層(第4與5行)的堆疊表現出明顯較小的弓形偏移且面對強烈的熱處理時具有較佳的穩定性。硼氮化物在750°與800℃兩個溫度下皆呈現穩定，每一堆疊中的弓形偏移小於約40微米。相反地，其他堆疊呈現出較高的溫度敏感度，弓形偏移的範圍介於約60-125微米且在更高的溫度下具有明顯較高的弓形偏移。

具有基準氮化物的31層堆疊在750℃的退火下觀察到62微米的弓形偏移，當將退火溫度提昇到800℃時，弓形偏移基本上加倍。相反地，包含硼氮化物的30層堆疊具有遠遠較小的弓形偏移(約為33微米)，其基本上是不隨著溫度變化。在61層堆疊與91層堆疊上觀察到類似的結果。

圖23A-27B說明使用者可針對特定的堆疊來選取特定的蝕刻率。對於不同的氮化物或硼氮化物，使用者可改變堆疊中的空腔深度但將堆疊中的膜層暴露至相同的濕式批次化學品。在實務上，設計者會指定形成獨立膜層時欲使用的硼、含矽反應物與含氮反應物的不同位準，以客製化會隨著堆疊位置呈函數變化的空腔大小。不同的空腔能讓設計者在設計半導體產品時有更多的彈性。

圖28顯示可能被用於半導體製造中之魚骨形結構的顯微圖。氮化矽已被蝕刻移除以形成複數空腔/凹槽。

100‧‧‧製造方法

103‧‧‧將處理氣體供應至具有基板的處理站

105‧‧‧在處理站中使用電漿以在基板上沈積氮化矽薄膜

109‧‧‧對處理氣體供應含硼前驅物

111‧‧‧維持含矽反應物對含氮反應物的低比例

Claims

一種在電漿輔助化學氣相沈積設備中於基板上形成氮化矽薄膜的方法，其包含下列步驟：使含矽反應物、含氮反應物與含硼反應物流動通過含有該基板之該電漿輔助化學氣相沈積設備，其中執行該流動步驟以使該含矽反應物對該含氮反應物的流量比約為0.02或更低；在該電漿輔助化學氣相沈積設備中產生或維持電漿；及在該基板上沈積該氮化矽薄膜。
如申請專利範圍第1項之方法，其中該含矽反應物係選自由下列者所構成的族群：矽烷、二矽烷、三矽烷或烷基矽烷。
如申請專利範圍第1項之方法，其中該含氮反應物係選自由下列者所構成的族群：氨、聯胺或氮。
如申請專利範圍第1項之方法，其中該含硼反應物係選自由下列者所構成的族群：乙硼烷與硼酸三甲酯。
如申請專利範圍第4項之方法，其中該流動步驟係藉由流動約4-15 sccm流量的乙硼烷來進行。
如申請專利範圍第4項之方法，其中該含矽反應物為矽烷且該含硼反應物為乙硼烷，且其中執行該流動步驟使得該矽烷對該乙硼烷的流量比約為3比20。
如申請專利範圍第6項之方法，更包含使該乙硼烷隨著惰性載氣而流至該設備。
如申請專利範圍第1項之方法，其中利用額外的惰性氣體流動來進行該流動步驟。
如申請專利範圍第8項之方法，其中該惰性氣體為氮。
如申請專利範圍第1項之方法，其中該產生與維持該電漿的步驟係利用低頻與高頻功率來進行，其中該低頻功率係以每片300 mm晶圓約0至300瓦的功率而提供。
如申請專利範圍第10項之方法，其中該低頻功率係以每片300 mm晶圓約75瓦或更少的功率而提供。
如申請專利範圍第10項之方法，其中該高頻功率係以每片300 mm晶圓約100至750瓦的功率而提供。
如申請專利範圍第1項之方法，其中當將該氮化矽薄膜沈積於該基板上時，將該設備中的壓力維持在介於約0.5-8托耳之間。
如申請專利範圍第1項之方法，其中該沈積步驟沈積介於約10至100 nm厚度的該氮化矽薄膜至該基板上。
如申請專利範圍第1項之方法，其中將該氮化矽薄膜暴露至20℃之水性氫氟酸時，其具有至少約每分鐘20 Å的蝕刻率，其中該水性氫氟酸具有100單位水比1單位標準50%氫氟酸之體積比。
如申請專利範圍第1項之方法，更包含：選擇該氮化矽薄膜之內部應力的量；及選擇用以沈積具有該內部應力量之該氮化矽薄膜的處理參數。
如申請專利範圍第1項之方法，其中在能製造出具有內部張應力之該氮化矽薄膜的條件下進行該沈積步驟。
如申請專利範圍第17項之方法，其中該內部張應力係介於約400至600 MPa。
如申請專利範圍第1項之方法，其中該氮化矽薄膜包含介於約1至15原子百分比的硼。
如申請專利範圍第1項之方法，其中於該基板上量測到的該氮化矽薄膜具有小於約6 Å的平均粗糙度。
如申請專利範圍第20項之方法，其中於該基板上量測到的該氮化矽薄膜具有小於約4.5 Å的平均粗糙度。
如申請專利範圍第1項之方法，更包含將具有沈積形成之該氮化矽薄膜的該基板加熱至至少約400℃的溫度。
如申請專利範圍第1項之方法，更包含形成具有氧化物與沈積形成之該氮化矽薄膜之交替膜層的堆疊。
如申請專利範圍第23項之方法，其中該堆疊包含至少約10層的該氮化矽薄膜。
如申請專利範圍第24項之方法，其中該堆疊包含至少約50層的該氮化矽薄膜。
如申請專利範圍第23項之方法，更包含自該堆疊濕蝕刻該氮化矽層以形成具有複數凹槽的魚骨形結構。
如申請專利範圍第26項之方法，更包含利用該魚骨形結構形成垂直記憶體元件。
如申請專利範圍第26項之方法，更包含將電容器至少部分地形成於藉由濕蝕刻該氮化矽所形成的該些凹槽中。
一種在基板上形成包含氮化矽薄膜與第二薄膜之薄膜堆疊的方法，該氮化矽薄膜具有不同於該第二薄膜的材料組成，此方法包含下列步驟：(a)使含矽反應物、含氮反應物與含硼反應物流動通過含有該基板之電漿輔助化學氣相沈積設備時，藉由電漿輔助化學氣相沈積而於該基板上沈積該氮化矽薄膜，其中該氮化矽薄膜具有介於約10至100 nm的厚度；(b)在該氮化矽薄膜上沈積該第二薄膜，其中該第二薄膜具有介於約10至100 nm的厚度；及(c)重覆該步驟(a)與(b)至少兩次以形成該薄膜堆疊。
如申請專利範圍第29項之方法，其中進行該氮化矽薄膜沈積步驟俾使該含矽反應物對該含氮反應物的流量比約為0.02或更少。
如申請專利範圍第29項之方法，其中該第二薄膜為氧化矽薄膜。
如申請專利範圍第31項之方法，其中該氧化矽薄膜係藉由熱處理所形成。
如申請專利範圍第31項之方法，其中步驟(c)包含重覆步驟(a)與(b)至少10次以形成該薄膜堆疊。
如申請專利範圍第33項之方法，更包含自該堆疊濕蝕刻該氮化矽薄膜以形成具有複數凹槽的魚骨形結構。
如申請專利範圍第34項之方法，更包含利用該魚骨形結構來形成垂直記憶體元件。
如申請專利範圍第34項之方法，更包含將電容器至少部分地形成於藉由濕蝕刻該氮化矽所形成的該些凹槽中。
如申請專利範圍第29項之方法，更包含：施加光阻至該基板；對該光阻曝光；利用一圖案來圖案化該光阻並將該圖案轉移至該基板；及選擇性地自該基板移除該光阻。
一種用以在基板上沈積薄膜堆疊的電漿輔助化學氣相沈積設備，此設備包含：處理站；第一反應物進料口，用以將含矽反應物供給至該處理站；第二反應物進料口，用以將共反應物供給至該處理站；電漿源；及控制器，用以控制該設備以維持電漿與處理氣體流動條件，該控制器具有指令用以進行下列步驟：(a)當使該含矽反應物、含氮反應物與含硼反應物流動通過包含該基板的該電漿輔助化學氣相沈積設備時，藉由電漿輔助化學氣相沈積將氮化矽薄膜沈積於該基板上，其中該氮化矽薄膜具有介於約10至100 nm的厚度；及(b)將第二薄膜沈積於該氮化矽薄膜上，其中該第二薄膜具有介於約10至100 nm的厚度。
如申請專利範圍第38項之設備，其中該控制器亦具有用以進行下列步驟(c)的指令：重覆該步驟(a)與(b)至少兩次以形成薄膜堆疊。
如申請專利範圍第39項之設備，其中該步驟(c)之該指令包含重覆該步驟(a)與(b)至少十次以形成薄膜堆疊的指令。
如申請專利範圍第38項之設備，其中該電漿源為電容耦合電漿源。
如申請專利範圍第38項之設備，其中用以於該基板上沈積該氮化矽薄膜之該控制器指令包含使該含矽反應物對該含氮反應物之流量比約為0.02或更小的指令。
如申請專利範圍第38項之設備，其中該第二薄膜為氧化矽薄膜。
如申請專利範圍第43項之設備，其中用以於該基板上沈積該氧化矽薄膜之該控制器指令包含以熱處理形成該氧化矽薄膜的指令。
如申請專利範圍第38項之設備，其中該含硼反應物為乙硼烷且該控制器係用以使該乙硼烷以介於約4至15 sccm的流量流入該處理站。
如申請專利範圍第38項之設備，其中該含硼反應物為乙硼烷且該含矽反應物為矽烷，其中該控制器係用以使該矽烷與乙硼烷以該矽烷對乙硼烷約3比20的流量比的條件流動。
如申請專利範圍第38項之設備，其中該控制器更包含利用該電漿源來產生與維持電漿的指令。
如申請專利範圍第47項之設備，其中產生與維持電漿的該指令包含用以產生低頻與高頻功率的指令，其中該低頻功率係以每片300 mm晶圓約150瓦以下的功率而提供。
如申請專利範圍第48項之設備，其中用以產生低頻與高頻功率的該指令包含用以產生每片300 mm晶圓約100至750瓦之高頻功率的指令。
如申請專利範圍第38項之設備，其中該控制器更包含在將該氮化矽薄膜沈積至該基板上時將該處理站中的壓力維持在介於約0.5至8托耳的指令。
一種包含如申請專利範圍第38項之設備與一步進設備的系統。