TW202111825A - 原子層沉積之多層封裝堆疊 - Google Patents

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馬里貝 瑪登納朵賈奇亞
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馬克 薩利
巴斯卡爾喬帝 布洋
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Abstract

討論了沉積封裝堆疊而不損壞下層的方法。封裝堆疊是高度共形的、具有低蝕刻速率、低原子氧濃度、良好的密封性和良好的黏附性。該等膜可用以保護PCRAM元件中的硫族元素材料。一些實施例利用兩步驟處理，包含第一ALD處理以形成保護層和第二電漿ALD處理以形成封裝層。

Description

原子層沉積之多層封裝堆疊
本揭露書的實施例大體上係關於半導體的製造，包括用於形成多層封裝堆疊的處理。更具體地，本揭露書的某些實施例係關於用於沉積用於PCRAM元件的封裝堆疊的方法。
相變隨機存取記憶體（PCRAM）是一種新興的非揮發性記憶體，具有越來越多的應用和快速的市場增長。PCRAM依賴於由硫族化物材料所組成的相變層。硫族化物材料對空氣和濕氣敏感。氮化矽（SiN）薄膜可用作封裝層以保護硫族化物材料。
用以沉積SiN膜的許多習知方法都有缺點。某些方法（諸如化學氣相沉積（CVD））依賴於可能損壞元件的較高溫度。某些方法（諸如電漿增強化學氣相沉積（PECVD））能夠在較低的溫度下沉積，但是需要後續的電漿後處理以提高膜品質。
PECVD處理還受到差的階梯覆蓋率的限制，且膜品質可能強烈地取決於後處理效率。隨著元件密度的不斷提高，該等處理無法擴展到具有更大深寬比的下一代元件。
PCRAM堆疊還含有對其他處理條件敏感的材料。用於形成封裝層的理想處理將能夠在低溫下執行而不會損壞下面材料、將表現出對下面材料的良好黏合性、將提供對空氣、水和濕氣的適當保護並具有高密度和低濕蝕刻率。
因此，在本領域中需要在高深寬比特徵上形成封裝層的方法，該方法限制對下層的損壞並滿足製造要求。
本揭露書的一個或多個實施例涉及一種形成封裝堆疊的方法。方法包含以下步驟：提供具有至少一個特徵的基板，特徵具有表面。藉由依次將基板曝露於第一反應物和第二反應物，在特徵的表面上形成共形介電保護層。藉由依次將基板曝露於矽前驅物和氮前驅物以及第二電漿，在保護層上形成共形氣密封裝層。封裝層包含氮化矽。將基板保持在小於或等於約400℃的溫度下，且方法基本上不損壞特徵的表面。
本揭露書的其他實施例涉及一種形成封裝堆疊的方法。方法包含以下步驟：提供具有至少一個特徵的基板，特徵具有表面。特徵的深寬比大於或等於約5：1。藉由依次將基板曝露於第一反應物和第二反應物，在特徵的表面上形成共形介電保護層。將基板維持在大於或等於約5Torr的壓力下，並且以大於或等於約10Å/min的速率形成保護層。藉由依次將基板曝露於矽前驅物和氮前驅物及第二電漿，在保護層上形成共形氣密封裝層。封裝層包含氮化矽。第二電漿具有大於或等於約50W的功率。將基板保持在小於或等於約20Torr的壓力下。將該基板保持在小於或等於約400℃的溫度下，且方法基本上不損壞特徵的表面。
本揭露書的其他實施例涉及一種形成封裝堆疊的方法。方法包含以下步驟：提供具有至少一個特徵的基板，特徵具有表面。藉由依次將基板曝露於第一反應物和第二反應物，在特徵的表面上形成共形介電保護層。保護層包含介電質，介電質包含氮化矽、非晶矽、氮化鋁或氧化鋁的一種或多種。藉由依次將基板曝露於矽前驅物和氮前驅物及第二電漿，在保護層上形成共形氣密封裝層。封裝層包含氮化矽，並在100：1 DHF中的濕蝕刻率小於或等於約8.5Å/min。封裝層的厚度為約10Å。將基板保持在小於或等於約400℃的溫度下，並且方法基本上不損壞特徵的表面。
在描述本揭露書的幾個示例性實施例之前，應理解，本揭露書不限於在以下描述中闡述的構造或處理步驟的細節。本揭露書能夠具有其他實施例並且能夠以各種方式實施或執行。
如於此所用，「基板」、「基板表面」或類似者是指在其上執行處理的基板上形成的任何基板或材料表面。例如，可在其上執行處理的基板表面包括（但不限於）諸如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽（SOI）、碳摻雜的氧化矽、氮化矽、摻雜的矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石的材料及諸如金屬、金屬氮化物、金屬合金和其他導電材料的任何其他材料，取決於應用。基板包括（但不限於）半導體晶圓。可將基板曝露於預處理製程中以拋光、蝕刻、還原、氧化、羥基化（或另外產生或接枝目標化學部分以賦予化學功能）、退火及/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的表面上進行處理之外，在本揭露書中，所揭露的任何膜處理步驟還可在形成於基板上的下層上進行，如下面更詳細地揭露的，術語「基板表面」意在包括上下文指示的這種下層。因此，例如，在將膜/層或部分膜/層沉積在基板表面上的情況下，新沉積的膜/層的曝露表面成為基板表面。給定的基板表面包括什麼將取決於要沉積的材料以及所用的特定化學物質。
於此所用的「原子層沉積」或「循環性沉積」是指依次曝露兩種或更多種反應性化合物，以在基板表面上沉積材料層。如在這份說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，術語「反應性化合物」、「反應性氣體」、「反應性物種」、「前驅物」、「處理氣體」及類似者可互換使用，是指一種物質，其具有能夠在表面反應（如，化學吸附、氧化、還原）中與基板表面或基板表面上的材料發生反應的物種。基板（或基板的一部分）分別曝露於兩種或更多種反應性化合物中，反應性化合物被引入到處理腔室的反應區中。在時域ALD處理中，曝露於每種反應性化合物之間有一定的時間間隔，以使每種化合物能夠在基板表面上黏附及/或反應，並接著從處理腔室淨化。應將該等反應性化合物順序地曝露於基板。在空間ALD處理中，基板表面或基板表面上的材料的不同部分同時曝露於兩種或更多種反應性化合物，使得基板上的任何給定點基本上不會同時曝露於一種以上的反應性化合物。如這份說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，在該方面所用的術語「基本上」是指，如將由熟習此項技術者將理解的那樣，存在一小部分基板可能由於擴散而曝露於多種反應性氣體的可能性，而同時曝露是不希望的。
在時域ALD處理的一個態樣中，將第一反應性氣體（亦即，第一前驅物或化合物A）脈衝進入反應區，接著進行第一時間延遲。接下來，將第二前驅物或化合物B脈衝進入反應區，接著進行第二延遲。在每個時間延遲期間，將諸如氬氣的淨化氣體引入處理腔室中以淨化反應區或以其他方式從反應區移除任何殘留的反應性化合物或反應副產物。替代地，淨化氣體可在整個沉積處理中連續流動，使得在反應化合物脈衝之間的時間延遲期間僅淨化氣體流動。反應性化合物替代地脈衝，直到在基板表面上形成期望的膜或膜厚度。在任何一種情況下，脈衝化化合物A、淨化氣體、化合物B和淨化氣體的ALD處理都是一個循環。循環可從化合物A或化合物B開始，並繼續循環的各個順序，直到達成具有預定厚度的膜為止。
在空間ALD處理的實施例中，第一反應性氣體和第二反應性氣體被同時輸送至反應區，但是被惰性氣體幕及/或真空幕隔開。基板相對於氣體輸送設備移動，使得基板上的任何給定點都曝露於第一反應性氣體和第二反應性氣體。
在空間ALD處理的實施例中，第一反應性氣體和第二反應性氣體同時輸送至反應區，但是被惰性氣體幕及/或真空幕隔開。基板相對於氣體輸送設備移動，使得基板上的任何給定點都曝露於第一反應性氣體和第二反應性氣體。
如在這份說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，術語「前驅物」、「反應物」、「反應性氣體」及類似者可互換使用，以指代可與基板表面反應的任何氣態物種。
如於此所用，「脈衝」或「劑量」是指間歇地或不連續地引入處理腔室中的處理氣體的量。每個脈衝內特定化合物的數量可能會隨時間變化，取決於脈衝的持續時間。特定的處理氣體可包括單一化合物或兩種或更多種化合物的混合物/組合，例如，以下所述的處理氣體。
每個脈衝/劑量的持續時間是可變的，並且可被調整以適應（例如）處理腔室的體積容量及與其耦接的真空系統的容量。另外，處理氣體的劑量時間可根據處理氣體的流量、處理氣體的溫度、控制閥的類型、所採用的處理腔室的類型以及處理氣體的成分吸附到基板表面上的能力而有所不同。劑量時間還可基於正在形成的層的類型和正在形成的元件的幾何形狀而變化。劑量時間應足夠長，以提供一定量的化合物，足以在基板的基本上整個表面上吸附/化學吸附並在其上形成一層處理氣體的成分。
本揭露書的一些實施例涉及使用具有多個氣體埠的反應腔室的處理，氣體埠可用於引入不同的化學物質或電漿氣體。在空間上，該等氣體埠（也稱為通道）被惰性淨化氣體及/或真空泵孔隔開，以形成一個氣幕，氣幕可最大程度地減少或消除來自不同氣體埠的氣體混合，以避免不當的氣相反應。晶圓經由該等在空間上不同的埠移動會得到依次和多次表面曝露於不同的化學或電漿環境中，使得發生在空間ALD模式或表面蝕刻處理中逐層的膜生長。在一些實施例中，處理腔室具有在氣體分配部件上的模組化架構，且每個模組化部件具有獨立的參數控制（如，RF或氣體流量）以提供靈活性來控制（例如）氣體流量及/或RF曝露。
本揭露書的實施例有利地提供了在較低的溫度下沉積封裝堆疊的方法，並且對下面的基板的損害最小。就此而言，相對於熱CVD和ALD處理中通常使用的溫度來評估「較低的溫度」。
本揭露書的一些實施例有利地提供了在較低溫度下執行而不會損壞下面的基板材料的方法。可藉由膜性質的變化（蝕刻速率、密度等）、元素組成的變化（氧化、氮化等）及/或厚度的變化（蝕刻、膨脹、收縮等）來證明對下面的基板造成損壞。
一些實施例有利地提供了對下面的基板材料的良好黏附。黏附力可藉由膠帶測試來測試。在基板上沉積約50nm的測試膜，將區域劃刻成測試陣列（如10x10），及將膠帶施加到劃刻區域並接著移除。檢查移除的膠帶以及基板是否有沉積膜的痕跡。沒有移除膜的晶片已經通過。黏附力通常表示為通過的晶片的百分比。本揭露書的一些實施例提供了具有約100％通過率的膜。
一些實施例有利地提供良好的氣密性並有效地保護下面的材料不受空氣、水和濕氣的影響。一些實施例有利地提供具有更高密度及/或更低濕蝕刻率的封裝堆疊。
本揭露書的一些實施例利用時域ALD處理。所述處理可在本領域公知的處理平台上執行。
在時域ALD實施例中，曝露於每種處理氣體係藉由時間延遲/暫停而分開，以允許處理氣體的成分在基板表面上黏附及/或反應。替代地或組合地，在一些實施例中，可在將基板曝露於處理氣體之前及/或之後執行淨化，其中使用惰性氣體來執行淨化。例如，可將第一處理氣體提供到處理腔室，接著用惰性氣體淨化。接下來，可將第二處理氣體提供到處理腔室，接著用惰性氣體淨化。在一些實施例中，可將惰性氣體連續地提供到處理腔室，並且可將第一處理氣體以劑量或脈衝的方式注入處理腔室，隨後將第二處理氣體以劑量或脈衝方式注入處理腔室。在此類實施例中，在第一處理氣體的劑量和第二處理氣體的劑量之間可能發生延遲或暫停，從而允許惰性氣體的連續流動在處理氣體的劑量之間淨化處理腔室。
本揭露書的一些實施例利用於此揭露的處理平台上執行的空間ALD處理。參見第1-6圖，第1圖顯示了根據本揭露書的一個或多個實施例的處理平台100。第1圖中所示的實施例僅表示一種可能的配置，且不應被視為限制本揭露書的範圍。例如，在一些實施例中，處理平台100具有不同數量的處理腔室、緩衝腔室和機器人配置。
處理平台100包括中央傳送站110，其具有複數個側面111、112、113、114、115、116。所示的中央傳送站110具有第一側面111、第二側面112、第三側面側面113、第四側面114、第五側面115和第六側面116。儘管顯示了六個側面，但是熟習此項技術者將理解，中央傳送站110可有任意合適數量的側面，這取決於（例如）處理平台100的整體配置。
傳送站110具有安置在其中的機器人117。機器人117可為能夠在處理期間移動晶圓的任何合適的機器人。在一些實施例中，機器人117具有第一臂118和第二臂119。第一臂118和第二臂119可獨立於另一臂移動。第一臂118和第二臂119可在x-y平面上及/或沿著z軸線移動。在一些實施例中，機器人117包括第三臂或第四臂（未顯示）。每個手臂可獨立於其他手臂移動。
第一批量處理腔室120可連接到中央傳送站110的第一側面111。第一批量處理腔室120可配置成一個批量時間中一次處理x個晶圓。在一些實施例中，第一批量處理腔室120可配置成同時處理約四個（x=4）至約12（x=12）個晶圓的範圍。在一些實施例中，第一批量處理腔室120配置成同時處理六個（x=6）晶圓。如熟習此項技術者將理解的，儘管第一批量處理腔室120可在單個晶圓的裝載/卸載之間處理多個晶圓，但是每個晶圓可在任何給定時間經受不同的處理條件。例如，空間原子層沉積腔室（如第2圖至第6圖所示）將晶圓在不同的處理區域中曝露於不同的處理條件下，使得當晶圓移動通過每個區域時，完成處理。
第2圖顯示了處理腔室200的橫截面，其包括氣體分配組件220（也稱為注入器或注入器組件）和基座組件240。氣體分配組件220是在處理腔室中使用的任何類型的氣體輸送裝置。氣體分配組件220包括面對基座組件240的前表面221。前表面221可具有任何數量或各種開口，以將氣體朝基座組件240輸送。氣體分配組件220還包括外部邊緣224，其在所示的實施例中基本上是圓形的。
所使用的氣體分配組件220的特定類型可取決於所使用的特定處理而變化。本揭露書的實施例可與其中控制在基座和氣體分配組件之間的間隙的任何類型的處理系統一起使用。儘管可採用各種類型的氣體分配組件（如，噴頭），但是本揭露書的實施例對於具有複數個基本平行的氣體通道的空間氣體分配組件可能特別有用。如在本說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，術語「基本上平行」是指氣體通道的細長軸線在相同的大致方向上延伸。氣體通道的平行度可能會有一些瑕疵。在二元反應中，複數個基本平行的氣體通道可包括至少一個第一反應性氣體A通道、至少一個第二反應性氣體B通道、至少一個淨化氣體P通道及/或至少一個真空V通道。從（多個）第一反應性氣體A通道、（多個）第二反應性氣體B通道和（多個）淨化氣體P通道流動的氣體朝晶圓的頂表面引導。一些氣流在水平地移動經過晶圓的表面，並經由（多個）淨化氣體P通道離開處理區域。從氣體分配組件的一端移動到另一端的基板將依次曝露於每種處理氣體，從而在基板表面上形成層。
在一些實施例中，氣體分配組件220是由單個注入器單元製成的剛性固定體。在一個或多個實施例中，氣體分配組件220由複數個單獨的扇區（如，注入器單元222）製成，如第3圖所示。單件式主體或多扇區式主體可與所描述的本揭露書的各種實施例一起使用。
基座組件240位於氣體分配組件220下方。基座組件240包括頂表面241和在頂表面241中的至少一個凹部242。基座組件240還具有底表面243和邊緣244。取決於正被處理的基板60的形狀和尺寸，凹部242可為任何合適的形狀和尺寸。在第2圖所示的實施例中，凹部242具有平坦的底部以支撐晶圓的底部；然而，凹部的底部可變化。在一些實施例中，凹部具有圍繞凹部的外部周邊邊緣的階梯區域，階梯區域經調整尺寸以支撐晶圓的外部周邊邊緣。由階梯支撐的晶圓的外部周邊邊緣的量可取決於（例如）晶圓的厚度和已經存在於晶圓的背側上的特徵的存在而變化。
在一些實施例中，如第2圖所示，基座組件240的頂表面241中的凹部242經調整尺寸使得支撐在凹部242中的基板60具有與基座240的頂表面241基本共面的頂表面61。如在本說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，術語「基本上共面」是指晶圓的頂表面和基座組件的頂表面在±0.2mm內是共面的。在一些實施例中，頂表面在0.5mm、±0.4mm、±0.35mm、±0.30mm、±0.25mm、±0.20mm、±0.15mm、±0.10mm或±0.05mm內是共面的。
第2圖的基座組件240包括能夠提升、降低和旋轉基座組件240的支柱260。基座組件可包括在支柱260的中心內的加熱器，和氣體管線或電子部件。支柱260可為增大或減小在基座組件240和氣體分配組件220之間的間隙，從而將基座組件240移動到適當位置的主要手段。基座組件240還可包括微調致動器262，其可對基座組件240進行微調，以在基座組件240和氣體分配組件220之間產生預定間隙270。
在一些實施例中，間隙270的距離在約0.1mm至約5.0mm的範圍中，或在約0.1mm至約3.0mm的範圍中，或在約0.1mm至約2.0mm的範圍中，或在約0.2mm至約1.8mm的範圍中，或在約0.3mm至約1.7mm的範圍中，或在約0.4mm至約1.6mm的範圍中，或在約0.5mm至約1.5mm的範圍中，或在約0.6mm至約1.4mm的範圍中，或在約0.7mm至約1.3mm的範圍中，或在約0.8mm至約1.2mm的範圍中，或在約0.9mm至約1.1mm的範圍中，或約1mm。
圖式中所示的處理腔室200是轉盤式腔室，其中基座組件240可固持複數個基板60。如第3圖所示，氣體分配組件220可包括複數個單獨的注入器單元222，當晶圓在注入器單元下方移動時，每個注入器單元222都能夠在晶圓上沉積膜。兩個餅狀的注入器單元222顯示成位於基座組件240的大約相對側上和上方。此數量的注入器單元222僅為了示例性目的而顯示。將理解的是，可包括更多或更少的注入器單元222。在一些實施例中，存在足夠數量的餅形注入器單元222，以形成與基座組件240的形狀相符的形狀。在一些實施例中，每個單獨的餅形注入器單元222可獨立地移動、移除及/或更換，而不會影響到任何其他的注入器單元222。例如，可升起一個區段以允許機器人進入在基座組件240和氣體分配組件220之間的區域以裝載/卸載基板60。
具有多個氣體注入器的處理腔室可用以同時處理多個晶圓，使得晶圓經歷相同的處理流程。例如，如第4圖所示，處理腔室200具有四個氣體注入器組件和四個基板60。在處理開始時，基板60可位於氣體分配組件220之間。將基座組件240旋轉17了45°將導致在氣體分配組件220之間的每個基板60被移動到氣體分配組件220以進行薄膜沉積，如氣體分配組件220下方的虛線圓圈所示。另外的45°旋轉將使基板60遠離氣體分配組件220。基板60和氣體分配組件220的數量可相同或不同。在一些實施例中，處理與氣體分配組件相同數量的晶圓。在一個或多個實施例中，被處理的晶圓的數量是氣體分配組件的數量的分數或整數倍。例如，若有四個氣體分配組件，那麼將處理4個晶圓，其中x是一個大於或等於1的整數。在示例性實施例中，氣體分配組件220包括由氣幕隔開的八個處理區域，且基座組件240可容納六個晶圓。
第4圖中所示的處理腔室200僅表示一種可能的配置，且不應被視為限制本揭露書的範圍。在此，處理腔室200包括複數個氣體分配組件220。在所示的實施例中，有四個氣體分配組件220（也稱為注入器組件）圍繞處理腔室200均勻地間隔開。處理腔室200顯示為八邊形的，然而，熟習此項技術者將理解，這是一種可能的形狀，且不應被視為限制本揭露書的範圍。所示的氣體分配組件220是梯形的，但是可為單個圓形部件，或可由複數個餅形區段組成，如第3圖所示。
第4圖所示的實施例包括負載鎖定腔室280或類似緩衝站的輔助腔室。這個腔室280連接至處理腔室200的一側面，以允許（例如）從處理腔室200裝載/卸載基板（也稱為基板60）。可將晶圓機器人放置在腔室280中，以將基板移到基座上。
轉盤（如，基座組件240）的旋轉可為連續的或間歇的（不連續的）。在連續處理中，晶圓不斷旋轉，使得它們依次曝露於每個注射器。在不連續處理中，晶圓可移動到注入器區域並停止，並接著移至在注入器之間的區域84並停止。例如，轉盤可旋轉，使得晶圓從中間注入器區域移動經過注入器（或靠近注入器停止）並移動到圓盤可再次暫停的下一個中間注入器區域上。注入器之間的暫停可為每一層沉積之間的附加處理例程（如，曝露於電漿）提供時間。
第5圖顯示了氣體分配組件220的扇區或部分，其可被稱為注入器單元。注入器單元222可單獨使用或與其他注入器單元結合使用。例如，如第6圖所示，四個第5圖的注入器單元222被組合以形成單個氣體分配組件220。（為清楚起見，未顯示分隔四個注入器單元的線。）儘管第5圖的注入器單元222除了淨化氣體埠255和真空埠245之外，還具有第一反應性氣體埠225和第二氣體埠235，注入器單元222不需要所有這些部件。
參照第5圖和第6圖，根據一個或多個實施例的氣體分配組件220可包含複數個扇區（或注入器單元222），其中每個扇區相同或不同。氣體分配組件220位於處理腔室內，並且包含在氣體分配組件220的前表面221中的複數個細長氣體埠225、235、245。複數個細長氣體埠225、235、245、255從鄰近內部周邊邊緣223的區域延伸朝向鄰近氣體分配組件220的外部周邊邊緣224的區域。所示的複數個氣體埠包括第一反應性氣體埠225、第二氣體埠235、真空埠245，真空埠245圍繞第一反應性氣體埠和第二反應性氣體埠的每一個及淨化氣體埠255。
參考第5或6圖所示的實施例，當宣稱埠從至少約內周邊區域延伸到至少約外周邊區域時，然而，埠可不僅僅是從內部區域向外部區域徑向延伸。當真空埠245圍繞反應性氣體埠225和反應性氣體埠235時，這些埠可切向地延伸。在第5和6圖的實施例中，楔形反應性氣體埠225、235在所有邊緣（包括鄰近內周邊區域和外周邊區域）上被真空埠245包圍
參照第5圖，當基板沿路徑227移動時，基板表面的每個部分都曝露於各種反應性氣體。為了遵循路徑227，基板將曝露於或「看到」淨化氣體埠255、真空埠245、第一反應性氣體埠225、真空埠245、淨化氣體埠255、真空埠245、第二氣體埠235和真空埠245。因此，在第5圖所示的路徑227的端點處，基板已經被曝露於第一反應性氣體和第二反應性氣體以形成層。所示的注入器單元222形成四分之一圓，但是可更大或更小。第6圖中所示的氣體分配組件220可被認為是第3圖的四個注入器單元222串聯連接的組合。
第5圖的注入器單元222顯示了分離反應性氣體的氣幕250。術語「氣幕」用以描述將反應性氣體分開以免混合的氣流或真空的任何組合。第5圖所示的氣幕250包含真空埠245的靠近第一反應性氣體埠225的部分，中間的淨化氣體埠255和真空埠245的靠近第二氣體埠235的部分。氣流和真空的這種組合可用以防止或最小化第一反應性氣體和第二反應性氣體的氣相反應。
參照第6圖，來自氣體分配組件220的氣流和真空的組合形成進入複數個處理區域350的分離。在單個氣體埠225、235周圍藉由在350之間的氣幕250大致界定了處理區域。第6圖所示的實施例構成了八個分開的處理區域350，它們之間具有八個分離氣幕250。處理腔室可具有至少兩個處理區域。在一些實施例中，存在至少三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、10個、11個或12個處理區域。
在處理期間，可在任何給定時間將基板曝露於一個以上的處理區域350。然而，曝露於不同處理區域的部分將具有將兩者分開的氣幕。例如，若基板的前邊緣進入包括第二氣體埠235的處理區域，則基板的中間部分將在氣幕250下方，並且基板的後邊緣將在包括第一反應性氣體埠225的處理區域中。
工廠介面（如第4圖所示）（其可為例如負載鎖定腔室280）顯示成連接到處理腔室200。顯示的基板60疊置在氣體分配組件220上方，以提供參考框架。基板60可通常安置在基座組件上以保持在氣體分配組件220的前表面221附近。基板60經由工廠介面裝載到處理腔室200中到基板支撐件或基座組件上（參見第4圖）。因為基板60位於第一反應性氣體埠225附近並且在兩個氣幕250a、250b之間，因此可顯示基板60位於處理區域內。沿著路徑227旋轉基板60將使基板圍繞處理腔室200逆時針移動。因此，基板60將曝露於第一處理區域350a到第八處理區域350h（包括其間的所有處理區域）。
本揭露書的一些實施例涉及具有複數個處理區域350a-350h的處理腔室200，其中每個處理區域藉由氣幕250與相鄰區域分開。例如，第6圖所示的處理腔室。取決於氣流的佈置，處理腔室內的氣幕和處理區域的數量可為任何合適的數量。第6圖中所示的實施例具有八個氣幕250和八個處理區域350a-350h。
返回參照第1圖，處理平台100包括連接至中央傳送站110的第二側面112的處置腔室140。一些實施例的處置腔室140配置成在第一批量處理腔室120中的處理之前及/或之後將晶圓曝露於處理中，以處置晶圓。一些實施例的處置腔室140包含退火腔室。退火腔室可為爐退火腔室或快速熱退火腔室，或為配置成將晶圓保持在預定溫度和壓力下並向腔室提供氣流的不同腔室。
在一些實施例中，處理平台進一步包含第二批量處理腔室130，連接到中央傳送站110的第三側面113。第二批量處理腔室130可類似於第一批量處理腔室120配置，或者可配置成執行不同的處理或處理不同數量的基板。
第二批量處理腔室130可與第一批量處理腔室120相同或不同。在一些實施例中，第一批量處理腔室120和第二批量處理腔室130配置成在相同的批量時間中用相同數量的晶圓執行相同的處理，使得x（第一批量處理腔室120中的晶圓數量）和y（第二批量處理腔室130中的晶圓數量）相同，並且第一批量時間和（第二批量處理腔室130的）第二批量時間相同。在一些實施例中，第一批量處理腔室120和第二批量處理腔室130配置成具有不同數量的晶圓（x不等於y）、不同的批量時間或兩者中的一個或多個。
在第1圖所示的實施例中，處理平台100包括連接至中央傳送站110的第四側面114的第二處置腔室150。第二處置腔室150可與處置腔室140相同或不同。
處理平台100可包括連接至機器人117的控制器195（未顯示連接）。控制器195可配置成利用機器人117的第一臂118在處置腔室140和第一批量處理腔室120之間移動晶圓。在一些實施例中，控制器195還配置成利用機器人117的第二臂119在第二處置腔室150和第二批量處理腔室130之間移動晶圓。
在一些實施例中，控制器195連接至處理腔室200的基座組件240和氣體分配組件220。控制器195可配置成使基座組件240繞中心軸線旋轉17。控制器還可配置成控制在氣體埠225、235、245、255中的氣流。在一些實施例中，第一反應性氣體埠225提供釕前驅物流。在一些實施例中，第二反應性氣體埠235提供反應物流。在一些實施例中，其他氣體埠（未標記）可提供電漿流。第一反應性氣體埠225、第二反應性氣體埠235和其他反應性氣體埠（未加標號）可以任何處理順序佈置。
處理平台100還可包括連接到中央傳送站110的第五側面115的第一緩衝站151及/或連接到中央傳送站110的第六側面116的第二緩衝站152。第一緩衝站151和第二緩衝站152可執行相同或不同的功能。例如，緩衝站可容納被處理並返回到原始匣的晶圓匣，或者第一緩衝站151可容納在處理之後被移動到第二緩衝站152的未處理晶圓。在一些實施例中，一個或多個緩衝站配置成在處理之前及/或之後對晶圓進行預處置、預加熱或清潔。
在一些實施例中，控制器195配置成使用機器人117的第一臂118在第一緩衝站151與處置腔室140和第一批量處理腔室120的一個或多個之間移動晶圓。在一些實施例中，控制器195配置成使用機器人117的第二臂119在第二緩衝站152與第二處置腔室150或第二批量處理腔室130的一個或多個之間移動晶圓。
處理平台100還可包括在中央傳送站110和任何處理腔室之間的一個或多個狹縫閥160。在所示的實施例中，在每個處理腔室120、130、140、150與中央傳送站110之間存在狹縫閥160。狹縫閥160可打開和關閉以將處理腔室內的環境與中央傳送站110內的環境隔離。例如，若處理腔室將在處理期間產生電漿，則可能需要關閉那個處理腔室的狹縫閥以防止雜散電漿損壞傳送站中的機器人。
在一些實施例中，處理腔室不容易從中央傳送站110移除。為了允許對任何處理腔室進行維護，每個處理腔室可進一步在處理腔室的側面上包括複數個進出門170。進出門170允許手動進出處理腔室，而無需從中央傳送站110移除處理腔室。在所示的實施例中，每個處理腔室的每一側面，除了與傳送站相連的那一側面之外，均具有進出門170。包括這麼多的進出門170會使所採用的處理腔室的結構複雜化，因為腔室內的硬體需要配置成可經由門進出。
一些實施例的處理平台包括連接到中央傳送站110的水箱180。水箱180可配置成向任何或所有處理腔室提供冷卻劑。儘管被稱為「水」箱，但是熟習此項技術者將理解，可使用任何冷卻劑。
在一些實施例中，處理平台100的尺寸允許經由單個功率連接器190進行連接以容納功率。單個功率連接器190附接到處理平台100上以向每個處理腔室和中央傳送站110提供功率。
處理平台100可連接到工廠介面102，以允許將晶圓或晶圓匣裝載到處理平台100中。工廠介面102內的機器人103可將晶圓或匣移入和移出緩衝站151、152。晶圓或匣可藉由中央傳送站110中的機器人117在處理平台100內移動。在一些實施例中，工廠介面102是另一群集工具的傳送站。
在一些實施例中，處理平台100或第一批量處理腔室120連接至控制器。控制器可為相同的控制器195或不同的控制器。控制器可耦接至第一批量處理腔室120的基座組件和氣體分配組件，並具有一個或多個配置。配置可包括（但不限於）使基座組件繞中心軸線旋轉的第一配置、向處理區域提供釕前驅物流的第二配置、向處理區域提供反應物流的第三配置、在處理區域中提供電漿的第四配置。
參照第7A和7B圖，本揭露書的一個或多個實施例涉及一種用於在具有至少一個特徵的基板上形成封裝堆疊的方法。可藉由本領域已知的各種圖案化和蝕刻處理來形成基板的至少一個特徵。第7A圖顯示了用於在基板特徵的表面上形成保護層的示例性處理。第7B圖顯示了用於在保護層的表面上形成封裝層的示例性處理。保護層和封裝層統稱為封裝堆疊。
第8圖顯示了在其上/其中形成有多個特徵820a、820b的示例性基板810。第8圖中所示的基板810包含從基板810延伸的特徵820a，也稱為正特徵及凹入基板810中的特徵820b，也稱為負特徵。如本揭露書中所使用的，術語「特徵」和元件符號820被用作用於正特徵和負特徵兩者的通用術語。
雖然顯示第8圖所示的基板和特徵由相同的材料構成，但是不應從第8圖解釋材料組成的推論。特徵820具有曝露的表面825。特徵820a、820b的表面825包含至少一個側壁826和頂部828a或底部828b。
熟習此項技術者將認識到，在實施中，基板810可含有彼此靠近放置的多個正特徵820a，如第8圖所示。因此，在兩個正特徵820a之間的空間（也稱為間隙或溝槽）可產生負特徵820b。
特徵820具有高度H和寬度W。一些實施例的特徵820是具有藉由較短的端壁（未顯示）連接的細長側壁的矩形棱柱形物體。在一些實施例中，特徵820是具有一個圓形側壁和頂部或底部的圓柱形堆疊（正）或通孔（負）。在一些實施例中，特徵820具有大於或等於約5、大於或等於約7，或大於或等於約10的深寬比。就此而言，特徵的深寬比是定義為高度H除以寬度W。
為了簡單和易於理解，第9A和9B圖顯示了根據一個或多個實施例的在處理之前和之後具有單個正特徵的示例性基板910。如第9A圖所示，在一些實施例中，特徵包含不同的材料920、930、940。雖然三個材料顯示在第9A圖中，特徵還可包含更多材料或更少材料。在一些實施例中，第一材料920可與基板910的材料相同或不同，且第一材料920形成特徵。在一些實施例中，第二材料930共形地沉積在第一材料920上。在一些實施例中，第二材料930是在第一材料920上的氧化物襯層。在一些實施例中，第三材料940沉積在第二材料930的頂表面上，如第9A圖所示。第9A圖中所示的材料層的佈置旨在是示例性的而非限制性的。
在一些實施例中，第三材料940對空氣或濕氣敏感。在一些實施例中，第三材料對氧氣敏感。在一些實施例中，第三材料940對水敏感。如在這方面所使用的，若曝露於環境或物種改變了材料的性質，則該材料對環境或環境中的物種「敏感」。物理變化（如結晶度、揮發性）或化學變化（如氧化態、污染）的結果可能會改變被改變材料的性質。
在一些實施例中，第一材料920包含矽，第二材料930包含氧化矽且第三材料940是硫族元素材料。就這方面而言，「硫族元素材料」是包含硫族元素的任何材料。示例性的硫族元素包括（但不限於）硫、硒、碲和釙。在一些實施例中，硫族元素材料包含硫族元素和元素週期表的第14族或第15族的元素。在一些實施例中，第三材料940包含AsS、GeS、GeSbTe或GeSiAsTe的一種或多種。
因為第三材料940可能對空氣和濕氣敏感，所以本揭露書的一些實施例提供了形成封裝堆疊950以覆蓋和保護第三材料940的曝露表面的方法，如第9B圖所示。儘管第9B圖顯示了單層，但是封裝堆疊950包含藉由不同方法沉積的複數層。在一些實施例中，封裝堆疊950覆蓋並保護至少第三材料940。在一些實施例中，封裝堆疊950在第三材料940和第二材料930之上是連續的。在一些實施例中，封裝堆疊在特徵的表面之上是連續的，而不考慮表面的成分如何。
在一些實施例中，封裝堆疊是氣密的。就這方面而言，「氣密」層對於由曝露於空氣或水的氧化具有抵抗性。在一些實施例中，封裝堆疊包含SiN，並且抵抗SiON的形成。
封裝堆疊950可曝露於氧化測試條件以測試封裝堆疊950的氣密性。氧化測試條件可包括在堆疊表面上的氧化矽的電漿增強原子層沉積（使用BDEAS和50W　O2 /Ar電漿的60Å）、曝露於低功率（如50W）的O2 /Ar電漿或長時間（如2小時）於升高的溫度（如400℃）下曝露於蒸汽。無論採用哪種測試方法，膜內的氧原子的深度都可提供指示膜的氣密性（亦即，較淺的氧化深度表示更好或更高的氣密性）。在一些實施例中，封裝堆疊950展示了在氧化測試條件下小於或等於約5Å的氧化，在氧化測試條件下小於或等於約4Å的氧化，在氧化測試條件下小於或等於約3Å的氧化，或在氧化測試條件下小於或等於大約2Å的氧化。
如第10圖所示，在一些實施例中，特徵包含在基板1010上的材料1030-1090的堆疊1020。因此，堆疊1020的表面包含多個材料表面。再次，第10圖所示的特徵中的材料的組成、數量和佈置並不旨在限制本揭露書的範圍。
在一些實施例中，堆疊1020從底部到頂部包含導體1030、底部電極1040、OTS材料1050、中間電極1060、GST 1070、頂部電極1080和硬遮罩1090。在一些實施例中，導體1030包含鎢或基本上由鎢組成。在一些實施例中，頂部電極1040、中間電極1060和頂部電極1080的至少一個包含碳或基本上由碳組成。在一些實施例中，OTS材料1050包含鍺、矽、砷或碲的一種或多種。在一些實施例中，GST 1070包含鍺、銻和碲。在一些實施例中，堆疊1020是PCRAM堆疊。
再次參考第7A和7B圖，方法700大體在702處藉由提供基板810開始。如以這種方式使用的，「提供」是指將基板810放置在適當的位置或合適的環境中以進行處理。基板810具有帶表面825的至少一個特徵820。
為了簡單和易於理解，在以下的揭露內容中參考用於描述第8圖中所示的基板的元件符號。這種用法不旨在是限制性的，因為可使用任何合適的基板來執行方法700。
在704處，在表面825上形成保護層。在一些實施例中，保護層是共形的。在一些實施例中，保護層包含介電材料。藉由依次將基板曝露於第一反應物和第二反應物來形成保護層。在一些實施例中，在循環性沉積處理（諸如原子層沉積（ALD）或類似者）中重複曝光。
在704處形成保護層的處理可藉由將基板曝露於包含第一反應物的第一反應性氣體中而開始。如在706處所示，第一反應性氣體在第一時間段內曝露於基板。在706，第一反應物吸附到表面825。
第一反應物可為用於形成保護層的任何合適的反應物。在一些實施例中，第一反應物包含矽前驅物。合適的矽前驅物包括但不限於SiX4 ，其中X是類似鹵素的基團；三甲矽烷基胺（如N（SiH3 ）2 ；或SiRa Xb ，其中R為有機基團或H且a+b=4。類鹵素基團包括但不限於–Cl、-Br、-I、-CN、-CP、-OCN、-NCO、-SCN、-SeCN和-N3 。不受理論的束縛，矽前驅物的Si-X鍵是反應性的，使得X可被來自氮前驅物的氮取代。在一些實施例中，第一反應物不含有任何鹵素原子。在一些實施例中，第一反應物包含SiCl4 、SiBr4 、SiI4 、SiH2 Cl2 或SiH2 I2 或基本上由其組成。
在一些實施例中，第一反應物包含金屬前驅物。在一些實施例中，第一反應物包含鋁前驅物。合適的鋁前驅物包括但不限於包含鋁和烷基、烷基氨基及/或烷氧基的鋁錯合物。合適的鋁前驅物的示例包括Al（Me）3 、Al（Et）3 、Al（iBu）3 、Al（tBu）3 、Al（N（Me）2 ）3 等。
接下來，在708處，可使用惰性氣體淨化處理腔室（特別是在時域ALD中）。惰性氣體可為任何惰性氣體，例如，諸如氬氣、氦氣、氖氣或類似者。在一些實施例中，惰性氣體可與在706處於基板曝露於第一反應物期間提供給處理腔室的惰性氣體相同或不同。在惰性氣體相同的實施例中，可藉由從處理腔室轉移第一反應性氣體，允許惰性氣體流過處理腔室，淨化處理腔室中任何多餘的第一處理氣體成分或反應副產物來執行淨化。在一些實施例中，可以與如上所述的與第一反應性氣體結合使用的相同的流率來提供惰性氣體，或者在一些實施例中，可增加或減小流率。例如，在一些實施例中，可以約0至約10,000sccm的流率將惰性氣體提供至處理腔室以淨化處理腔室。
在空間ALD中，可在反應性氣體流之間保持淨化氣幕，並且可不需要淨化處理腔室。在空間ALD處理的一些實施例中，可用惰性氣體淨化處理腔室或處理腔室的區域。
惰性氣體流可有助於從處理腔室移除任何過量的第一處理氣體成分及/或過量的反應副產物，以防止第一處理氣體和第二處理氣體的不當的氣相反應。例如，惰性氣體流可從處理腔室移除過量的鹵化矽前驅物，從而防止在鹵化矽前驅物與隨後的反應性氣體之間的氣相反應。
在704處，藉由將基板曝露於包含第二反應物的第二反應性氣體來繼續形成保護層的處理。如在710所示，第二反應性氣體在第二時間段內曝露於基板。第二反應物與吸附在基板表面上的第一反應物反應以形成保護層。
在一些實施例中，第二反應物包含氮前驅物。在一些實施例中，氮前驅物包含氮氣（N2 ）、氨（NH3 ）、肼（N2 H4 ）或其衍生物（如烷基胺，烷基肼）的一種或多種或基本上由其組成。
在一些實施例中，保護層包含氮化矽。在一些實施例中，保護層包含非晶矽。在一些實施例中，保護層包含氮化鋁。
在一些實施例中，第二反應物包含氧前驅物。在一些實施例中，保護層包含金屬氧化物。在一些實施例中，保護層包含氧化鋁。在一些實施例中，氧前驅物包含醇或基本上由醇組成。示例性的醇包括（但不限於）乙醇、異丙醇和叔丁醇。在一些實施例中，氧前驅物基本上不含有水。不受理論的束縛，特徵表面的潛在敏感材料將因曝露於水而損壞。因此，一些實施例的氧化鋁層藉由利用少量醇而不是水的「乾」處理形成。
在一些實施例中，形成保護層的處理基本上不包含電漿。換句話說，在一些實施例中，保護層藉由熱ALD處理形成。
在一些實施例中，形成保護層的處理包含將基板曝露於第一電漿。在一些實施例中，第一電漿是第二反應物的電漿。在該等實施例中，在710處，將基板曝露於包含第一電漿的第二處理氣體。在一些實施例中，第二處理氣體包含從氨氣產生的電漿。
在一些實施例中，在704處形成保護層的處理包括在714處的單獨的電漿曝露。在一些實施例中，藉由在712和716處用惰性氣體淨化，將在714處的電漿曝露與其他處理分開。在一些實施例中，第二處理氣體包含氨，並且第一電漿包含從氬氣/氮氣混合物產生的電漿。
在一些實施例中，第一電漿是由第一電漿氣體產生的，第一電漿氣體包含氮氣、氬氣、氦氣、氨或上述一種或多種含氮的第二反應物的一種或多種。在一些實施例中，第一電漿由氬氣和氮氣的混合物產生。可調節氬氣和氮氣的比例以影響保護層的沉積速率以及所形成的保護層的性質。在一些實施例中，氬氣：氮氣的比例在約1：100至約100：1的範圍中。在一些實施例中，氬氣：氮氣的比例大於或等於約1：1、大於或等於約2：1、大於或等於約4：1，或大於或等於約9：1。
第一電漿可在遠端產生或在處理腔室內產生。第一電漿可為微波電漿、感應耦合電漿（ICP）或導電耦合電漿（CCP）。取決於（例如）反應物或其他處理條件，可使用任何合適的功率。在一些實施例中，以在約10W至約200W的範圍中的電漿功率來產生第一電漿。在一些實施例中，第一電漿是以在約10W至約1700W的範圍中的電漿功率來產生的微波電漿。在一些實施例中，以小於或等於約200W、小於或等於約150W、小於或等於約100W、小於或等於約50W或小於或等於約35W的電漿功率來產生第一電漿。
在一些實施例中，在704處形成保護層的同時保持基板的溫度。在一些實施例中，將基板維持在約200℃至約400℃、約200℃至約300℃、約200℃至約280℃或約200℃至約250℃的範圍中的溫度。在一些實施例中，將基板維持在小於或等於約400℃、小於或等於約300℃、小於或等於約280℃或小於或等於約250℃的溫度下。在一些實施例中，將基板維持在約250℃的溫度下。
接下來，在712處，可使用惰性氣體淨化處理腔室。惰性氣體可為任何惰性氣體，例如，氬氣、氦氣、氖氣或類似者。在一些實施例中，惰性氣體可與先前的處理例程期間提供給處理腔室的惰性氣體相同或不同。在惰性氣體相同的實施例中，可藉由從處理腔室轉移第二處理氣體，允許惰性氣體流過處理腔室，淨化處理腔室的任何過量的第二處理氣體成分或反應副產物來執行淨化。在一些實施例中，可以與如上所述的與第二種處理氣體結合使用的相同的流率來提供惰性氣體，或者在一些實施例中，可增加或減小流率。例如，在一些實施例中，可以大於0至約10,000sccm的流率將惰性氣體提供到處理腔室以淨化處理腔室。
用於沉積保護層的各種處理參數可改變。在一些實施例中，將基板在第一時間段內曝露於第一反應物，並且將基板在第二不同的時間段內曝露於第二反應物。
基板表面曝露於每種處理氣體及/或電漿的壓力可取決於（例如）所選的反應物和其他處理條件（如溫度）而變化。在一些實施例中，曝露於每種前驅物是在約5Torr至約100Torr的範圍中的壓力下發生的。在一個或多個實施例中，曝露於每種前驅物的壓力在約5Torr至約100Torr的範圍中，或在約10Torr至約80Torr的範圍中，或在約15Torr至約50Torr的範圍中。在一些實施例中，曝露於每種前驅物在大於或等於約5Torr、大於或等於約10Torr、大於或等於約15Torr或大於或等於約20Torr的壓力下發生。
如前所述。在一些實施例中，保護層基本上與基板表面共形。就這方面而言，術語「共形的」是指層的厚度在整個基板表面上是均勻的。如在本說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，術語「基本上共形的」是指層的厚度變化相對於層的平均厚度不超過約40％、30％、20％、10％、5％、2％、1％，或0.5％。換句話說，基本上共形的層具有大於約60％、70％、80％、90％、95％、98％、99％或99.5％的共形性。
接下來，在718處，確定保護層是否已經形成為預定厚度。若尚未達到預定厚度，則方法700返回到704，以繼續形成保護層直到達到預定厚度。一旦達到預定厚度，方法700進行到720以進行進一步處理。在一些實施例中，可以在約5到約50Å、約10到約50Å，或者在一些實施例中約20到約30Å的範圍中的厚度來沉積保護層。在一些實施例中，保護層的厚度為約5Å、約10Å、約15Å、約20Å、約25Å、約30Å或約35Å。
不受理論的束縛，發明人已經發現，藉由使保護層的生長速率最大化，可最小化對下面的基板的損害。可根據每循環的生長量（GPC）來評估保護層的生長速率，其中每個ALD循環沉積平均厚度。保護層的生長速率還可根據每分鐘的生長量（GPM）進行評估，其中總生長量除以總處理時間。
在一些實施例中，生長速率大於或等於約0.2Å/循環、大於或等於約0.25Å/循環、大於或等於約0.3Å/循環、大於或等於約0.4Å/循環、或大於或等於約0.5Å/循環、或大於或等於約1.0Å/循環、大於或等於約1.5Å/循環。
在一些實施例中，利用如上所述的空間ALD設備。在一些實施例中，每個完整旋轉對應於兩個ALD循環。因此，當還知道每分鐘轉數（RPM）時，生長率也可用GPM表示。
在一些實施例中，RPM在約1RPM至約50RPM、約1RPM至約20RPM、約1RPM至約10RPM，或約1RPM至約5RPM的範圍中。在一些實施例中，RPM是約2RPM、約3RPM、約5RPM、約10RPM或約20RPM。
在一些實施例中，生長速率大於或等於約1Å/min、大於或等於約2Å/min、大於或等於約5Å/min、大於或等於約10Å/min、大於或等於約12Å/min、大於或等於約15Å/min、大於或等於約18Å/min或大於或等於約20Å/min。在一些實施例中，生長速率為約20Å/min。
如於此其他地方所討論的，所揭露的處理還對下面的基板材料提供了最小的損害。在一些實施例中，形成保護層的處理不會損壞基板表面。在一些實施例中，形成封裝堆疊的處理不損壞基板表面。換句話說，所揭露的處理使堆疊基本上沒有損壞。
一種評估由包含氮電漿的PEALD處理引起的損壞的方法是藉由測量下面的基板材料的氮化深度。在一些實施例中，當沉積在矽基板上時，氮化深度小於或等於約12Å、小於或等於約10Å，或小於或等於約8Å。
如於此其他地方所討論的，所揭露的方法還提供了對下面的基板材料的良好黏附力。在一些實施例中，保護層基本上黏附至基板及/或特徵的表面。在一些實施例中，封裝層（如下所述）基本上黏附至保護層。如在本說明書中所使用的，「基本上黏附」至下層的層以大於或等於大約95％、98％或99％的通過率通過了膠帶測試（如上所述）。在一些實施例中，基本黏附至下層的層通過率為約100％。
不受理論的束縛，發明人已經發現，當碳作為下層存在時，黏附特別困難。因此，在一些實施例中，特徵的表面包含碳材料表面，且保護層基本上黏附到碳材料表面。
參照第7B圖，方法700藉由進一步處理含有保護層的基板而在720處繼續。在720處，提供具有保護層的基板。基板已經根據以上參考第7A圖描述的方法700進行了處理。
在730處，在基板的表面上形成封裝層。在一些實施例中，封裝層是共形的。在一些實施例中，封裝層包含介電材料。藉由依次將基板曝露於第三反應物和第四反應物來形成封裝層。在一些實施例中，在循環性沉積處理（諸如原子層沉積（ALD）等）中重複曝露。
在730處形成封裝層的處理可藉由將基板曝露於包含第三反應物的第三反應性氣體而開始。如在732處所示，第三反應性氣體在第三時間段內曝露於基板。在732處，第三反應物吸附到保護層的表面。
第三反應物可為用於形成封裝層的任何合適的反應物。在一些實施例中，第三反應物與第一反應物相同。在一些實施例中，第三反應物不同於第一反應物。
在一些實施例中，第三反應物包含矽前驅物。合適的矽前驅物包括但不限於SiX4 ，其中X是類似鹵素的基團；三甲矽烷基胺（如N（SiH3 ）2 ；或SiRa Xb ，其中R為有機基團且a+b=4。類鹵素基團包括但不限於–Cl、-Br、-I、-CN、-CP、-OCN、-NCO、-SCN、-SeCN和-N3 。不受理論的束縛，矽前驅物的Si-X鍵是反應性的，使得X可被來自氮前驅物的氮取代。在一些實施例中，第三反應物不含有任何鹵素原子。
接下來，在734處，可使用惰性氣體淨化處理腔室（特別是在時域ALD中）。惰性氣體可為任何惰性氣體，例如，氬氣，氦氣，氖氣等。在734處的淨化處理類似於於此其他地方描述的淨化處理。在空間ALD中，可在反應性氣體流之間保持淨化氣幕，並且可不需要淨化處理腔室。在空間ALD處理的一些實施例中，在734處，可用惰性氣體淨化處理腔室或處理腔室的區域。
在730處，藉由將基板曝露於包含第四反應物的第四反應性氣體來繼續形成封裝層的處理。如在736處所示，第四反應性氣體在第四時間段內曝露於基板。第四反應物與吸附在保護層的表面上的第三反應物反應以形成封裝層。
在一些實施例中，第四反應物包含氮前驅物。在一些實施例中，氮前驅物包含氮氣（N2 ）、氨氣（NH3 ）、肼（N2 H4 ）或其衍生物（例如烷基胺、烷基肼等）的一種或多種或基本上由其組成。
在一些實施例中，封裝層包含氮化矽。在一些實施例中，封裝層包含氮化鋁。
形成保護層的處理包含將基板曝露於第二電漿。在一些實施例中，第二電漿是第四反應物的電漿。在這些實施例中，在736處，基板曝露於包含第二電漿的第四處理氣體。在一些實施例中，第四處理氣體包括從氨氣產生的電漿。
在一些實施例中，在730處形成封裝層的處理包括在740處的單獨的電漿曝露。在一些實施例中，藉由在738和742處用惰性氣體淨化，將在740處的電漿曝露與其他處理分開。例如，在一些實施例中，第四處理氣體包含氨且第二電漿包括由氬氣/氮氣混合物產生的電漿。
在一些實施例中，第二電漿是由第二電漿氣體產生的，第二電漿氣體包含氮氣、氬氣、氦氣、氨的一種或多種或上述含氮第四反應物的一種。在一些實施例中，第二電漿由氬氣和氮氣的混合物產生。可調節氬氣和氮氣的比例以影響隨後的保護層的沉積速率以及所形成的保護層的性質。在一些實施例中，氬氣：氮氣的比例在約1：100至約100：1的範圍中。在一些實施例中，氬氣：氮氣的比例大於或等於約1：1、大於或等於約2：1、大於或等於約4：1，或大於或等於約9：1。
第二電漿可在遠端產生或處理腔室內產生。第二電漿可為微波電漿，感應耦合電漿（ICP）或導電耦合電漿（CCP）。取決於（例如）反應物或其他處理條件，可使用任何合適的功率。在一些實施例中，以在約10W至約200W的範圍中的電漿功率來產生第二電漿。在一些實施例中，第二電漿是以在約10W至約1700W的範圍中的電漿功率來產生的微波電漿。在一些實施例中，以大於或等於約10W、大於或等於約35W、大於或等於約50W、大於或等於約100W，或大於或等於約150W的電漿功率產生第二電漿。
在一些實施例中，在730處形成封裝層的同時維持基板的溫度。在一些實施例中，將基板維持在約200℃至約400℃、約200℃至約300℃、約200℃至約280℃或約200℃至約250℃的範圍中的溫度下。在一些實施例中，將基板維持在小於或等於約400℃、小於或等於約300℃、小於或等於約280℃，或小於或等於約250℃的溫度下。在一些實施例中，將基板維持在約250℃的溫度下。
接下來，在738處，可使用惰性氣體淨化處理腔室。惰性氣體可為任何惰性氣體，例如，諸如氬氣、氦氣、氖氣或類者。在一些實施例中，惰性氣體可與先前的處理例程期間提供給處理腔室的惰性氣體相同或不同。在738處的淨化處理類似於於此其他地方描述的淨化處理。
可改變用於沉積保護層的各種處理參數。在一些實施例中，將基板在第一時間段內曝露於第一反應物，並且將基板在第二不同的時間段內曝露於第二反應物。在一些實施例中，矽前驅物曝露於基板的時間段約是基板曝露於氮前驅物的時間段的兩倍。在一些時域ALD實施例中，第一或第二時間段可在約1秒至約120秒的範圍中，或在約2秒至約60秒的範圍中，或在約5秒至約30秒的範圍中。
基板表面曝露於每種處理氣體及/或電漿的壓力可取決於（例如）所選的反應物和其他處理條件（如溫度）而變化。在一些實施例中，曝露於每種前驅物是在約0.1Torr至約100Torr的範圍中的壓力下發生。在一或多個實施例中，基板曝露於約0.1Torr至約100Torr的範圍中，或約1Torr至約50Torr的範圍中，或約2Torr至約30Torr的範圍中的壓力下。在一些實施例中，基板在約5Torr、約10Torr、約15Torr或約20Torr的壓力下曝露於處理氣體。
可改變用於沉積封裝層的各種處理參數。在一些實施例中，將基板在第三時間段內曝露於第三反應物，並將基板在第四不同時間段內曝露於第四反應物。
基板表面所曝露於每種處理氣體及/或電漿的壓力可取決於（例如）所選的反應物和其他處理條件（例如溫度）而變化。在一些實施例中，曝露於每種前驅物是在約5Torr至約100Torr的範圍中的壓力下發生的。在一個或多個實施例中，曝露於每種前驅物的壓力在約5Torr至約100Torr的範圍中，或在約10Torr至約80Torr的範圍中，或在約15Torr至約50Torr的範圍中。在一些實施例中，曝露於每種前驅物在大於或等於約10Torr的壓力下發生。在一些實施例中，曝露於每種前驅物在小於或等於約25Torr、小於或等於約20Torr、小於或等於約15Torr、小於或等於約10Torr的壓力，或小於或等於約5Torr的壓力下發生。
如前所述。在一些實施例中，封裝層基本上與基板表面共形。就這方面而言，術語「共形的」是指層的厚度在整個基板表面上是均勻的。如在本說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，術語「基本上共形的」是指層的厚度變化相對於層的平均厚度不超過約40％、30％、20％、10％、5％、2％、1％，或0.5％。換句話說，基本上共形的層具有大於約60％、70％、80％、90％、95％、98％、99％或99.5％的共形性。
接下來，在750處，確定封裝層是否已經形成為預定厚度。若尚未達到預定厚度，則方法700返回到730以繼續形成封裝層，直到達到預定厚度為止。一旦達到預定厚度，方法700可結束或可前進至760以進行進一步處理。在一些實施例中，可將封裝層沉積到約8Å至約50Å，或者在一些實施例中，約10Å至約20Å的厚度。在一些實施例中，封裝層的厚度為約8Å、約9Å、約10Å、約15Å、約20Å，或約25Å。在一些實施例中，封裝層的厚度小於或等於約50Å、小於或等於約20Å、小於或等於約10Å、或小於或等於約5Å。在一些實施例中，封裝層的厚度大於或等於約5Å、大於或等於約10Å、大於或等於約20Å、或大於或等於約50Å，
在一些實施例中，封裝層基本上與基板表面共形。如在本說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，術語「基本上共形的」是指層的厚度變化相對於層的平均厚度不超過約40％、30％、20％、10％、5％、2％、1％，或0.5％。換句話說，基本上共形的層具有大於約60％、70％、80％、90％、95％、98％、99％或99.5％的共形性。
封裝層具有高的耐濕蝕刻性（亦即，低蝕刻速率）。在一些實施例中，封裝層在1000：1 DHF中的濕蝕刻率小於或等於約10Å/min、小於或等於約8.5Å/min、小於或等於約8Å/min、小於或等於約7.5Å/min、小於或等於約7Å/min，或小於或等於約6.5Å/min。
在整個說明書中，對「一個實施例」、「某些實施例」、「一個或多個實施例」或「一實施例」的引用意味著結合該實施例描述的特定特徵、結構、材料或特性被包括在本揭露書的至少一個實施例。因此，在整個說明書中各處出現的短語諸如「在一個或多個實施例中」、「在某些實施例中」、「在一個實施例中」或「在一實施例中」不一定指代本揭露書的相同實施例。此外，在一個或多個實施例中，可以任何合適的方式組合特定的特徵、結構、材料或特性。
儘管已經參考特定實施例描述了本揭露書，但是應當理解，這些實施例僅是本揭露書的原理和應用的說明。對於熟習此項技術者將顯而易見的是，在不背離本揭露書的精神和範圍的情況下，可對本揭露書的方法和設備進行各種修改和變化。因此，本揭露書意圖包括在附隨的申請專利範圍及其等效元件的範圍內的修改和變化。
17:旋轉 60:基板 66: 84:區域 100:處理平台 102:工廠介面 103:機器人 110:傳送站 111:側面 112:側面 113:側面 114:側面 115:側面 116:側面 117:機器人 118:第一臂 119:第二臂 120:處理腔室 130:處理腔室 140:處置腔室 150:處置腔室 151:第一緩衝站 152:第二緩衝站 160:狹縫閥 170:進出門 180:水箱 190:功率連接器 195:控制器 200:處理腔室 220:氣體分配組件 221:前表面 222:注入器單元 223:邊緣 224:邊緣 225:氣體埠 227:路徑 235:氣體埠 240:基座組件/基座 241:頂表面 242:凹部 243:底表面 244:邊緣 245:真空埠/氣體埠 250:氣幕 255:氣體埠 260:支柱 261: 262:致動器 270:間隙 280:腔室 350:處理區域 350a:處理區域 350b:處理區域 350c:處理區域 350d:處理區域 350e:處理區域 350f:處理區域 350g:處理區域 350h:處理區域 700:方法 702: 704: 706: 708: 710: 712: 714: 716: 718: 720: 730: 732: 734: 736: 738: 740: 742: 750: 760: 810:基板 820a:特徵/正特徵 820b:特徵/負特徵 825:表面 826:側壁 828a:頂部 828b:底部 910:基板 920:材料/第一材料 930:材料/第二材料 940:材料/第三材料 950:封裝堆疊 1010:基板 1020:堆疊 1030:材料/導體 1040:材料/底部電極/頂部電極 1050:材料/OTS材料 1060:材料/中間電極 1070:材料/GST 1080:材料/頂部電極 1090:材料/硬遮罩
為了可詳細地理解本揭露書的上述特徵的方式，可藉由參考實施例來獲得上面簡要概述的本揭露書的更詳細的描述，其中一些實施例顯示在附隨的圖式中。然而，應當注意，附隨的圖式僅顯示了本揭露書的典型實施例，且因此不應被認為是對其範圍的限制，因為本揭露書可允許其他等效的實施例。
第1圖顯示了根據本揭露書的一個或多個實施例的處理平台的示意圖；
第2圖顯示了根據本揭露書的一個或多個實施例的批量處理腔室的橫截面圖；
第3圖顯示了根據本揭露書的一個或多個實施例的批量處理腔室的局部透視圖；
第4圖顯示了根據本揭露書的一個或多個實施例的批量處理腔室的示意圖；
第5圖顯示了根據本揭露書的一個或多個實施例的用於批量處理腔室中的楔形氣體分配組件的一部分的示意圖；
第6圖顯示了根據本揭露書的一個或多個實施例的批量處理腔室的示意圖；
第7A圖顯示了根據本揭露書的一個或多個實施例的用於形成保護層的示例性處理順序；
第7B圖顯示了根據本揭露書的一個或多個實施例的用於形成封裝層的示例性處理順序；
第8圖顯示了根據本揭露書的一個或多個實施例的具有多個特徵的基板的示意圖；
第9A圖顯示了根據本揭露書的一個或多個實施例的基板的示意圖，基板上具有由多種材料構成的特徵；
第9B圖顯示了根據第9A圖的基板的示意圖，被根據本發明的一個或多個實施例的封裝層覆蓋；及
第10圖顯示了具有包含多種材料的PCRAM堆疊的示例性基板。
在附隨的圖式中，相似的部件及/或特徵可具有相同的元件符號。此外，可藉由在元件符號之後加上破折號和第二符號來區分相同類型的各種部件，第二符號在相似組件之間進行區分。若在說明書中僅使用第一元件符號，則描述適用於具有相同的第一元件符號的任何類似部件，而與第二元件符號無關。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
1010:基板
1020:堆疊
1030:材料/導體
1040:材料/底部電極/頂部電極
1050:材料/OTS材料
1060:材料/中間電極
1070:材料/GST
1080:材料/頂部電極
1090:材料/硬遮罩

Claims (20)

  1. 一種形成一封裝堆疊的方法，該方法包含以下步驟： 提供具有至少一個特徵的一基板，該特徵具有一表面，該特徵具有一深寬比； 藉由依次將該基板曝露於一第一反應物和一第二反應物，在該特徵的該表面上形成一共形介電保護層；及 藉由依次將該基板曝露於一矽前驅物和一氮前驅物以及一第二電漿，在該保護層上形成一共形氣密封裝層，該封裝層包含氮化矽， 其中該基板保持在小於或等於約400℃的一溫度下，且該方法基本上不損壞該特徵的該表面。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該特徵的該表面包含容易被電漿、化學曝露或熱損壞的多種材料。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該特徵的該表面包含多種硫族元素材料。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該保護層基本上黏附至該特徵的該表面。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該特徵的該表面包含一碳材料表面，且該保護層基本上黏附至該碳材料表面。
  6. 如請求項1所述之方法，其中該深寬比大於或等於約5：1。
  7. 如請求項1所述之方法，其中該保護層包含一介電質，該介電質包含氮化矽、非晶矽、氮化鋁或氧化鋁的一種或多種。
  8. 如請求項1所述之方法，其中形成該保護層包含將該基板曝露於功率小於或等於約200W的一第一電漿。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該基板的該表面被氮化小於或等於約10Å。
  10. 如請求項1所述之方法，其中在形成該保護層期間，該基板維持在大於或等於約5Torr的一壓力下。
  11. 如請求項1所述之方法，其中該保護層以大於或等於約1Å/分鐘的一速率形成。
  12. 如請求項1所述之方法，其中該第二電漿具有大於或等於約50W的一功率。
  13. 如請求項1所述之方法，其中在形成該封裝層期間，該基板維持在小於或等於約20Torr的一壓力下。
  14. 如請求項1所述之方法，其中該封裝層由複數個曝露循環形成，該等循環以小於或等於約20個循環/分鐘的一速率重複。
  15. 如請求項1所述之方法，其中該封裝層在100：1DHF中具有小於或等於約8.5Å/min的一濕蝕刻率。
  16. 如請求項1所述之方法，其中該封裝層的一厚度大於或等於約10Å。
  17. 如請求項1所述之方法，其中在多個氧化測試條件下，該封裝層的氧化小於或等於約3Å。
  18. 一種形成一封裝堆疊的方法，該方法包含以下步驟： 提供具有至少一個特徵的一基板，該特徵具有一表面，該特徵的一深寬比大於或等於約5：1； 藉由依次將該基板曝露於一第一反應物和一第二反應物，在該特徵的該表面上形成一共形介電保護層，該基板維持在大於或等於約5Torr的一壓力下，並且以大於或等於約1Å/min的一速率形成該保護層；及 藉由依次將該基板曝露於一矽前驅物和一氮前驅物及一第二電漿，在該保護層上形成一共形氣密封裝層，該封裝層包含氮化矽，該第二電漿具有大於或等於約50W的一功率，且該基板保持在小於或等於約20Torr的一壓力下， 其中該基板保持在小於或等於約400℃的一溫度下，且該方法基本上不損壞該特徵的該表面。
  19. 如請求項18所述之方法，其中形成該保護層包含以小於或等於約200W的一功率將該基板曝露於一第一電漿。
  20. 一種形成一封裝堆疊的方法，該方法包含以下步驟： 提供具有至少一個特徵的一基板，該特徵具有一表面，該特徵具有一深寬比； 藉由依次將該基板曝露於一第一反應物和一第二反應物，在該特徵的該表面上形成一共形介電保護層，該保護層包含一介電質，該介電質包含氮化矽、非晶矽、氮化鋁或氧化鋁的一種或多種；及 藉由依次將該基板曝露於一矽前驅物和一氮前驅物及一第二電漿，在該保護層上形成一共形氣密封裝層，該封裝層包含氮化矽，並在100：1 DHF中的一濕蝕刻速率小於或等於約8.5Å/min，該封裝層的厚度為大於或等於約10Å， 其中該基板保持在小於或等於約400℃的一溫度下，並且該方法基本上不損壞該特徵的該表面。
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