TW202206636A - 沈積方法 - Google Patents
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Abstract
根據本發明，提供一種藉由電漿增強化學氣相沈積(PECVD)在基板上沈積氫化之氮化矽碳(SiCN:H)膜之方法，其包含：在腔室中提供該基板；將矽烷(SiH4
)、供碳前體及氮氣(N2
)引入該腔室中；以及在該腔室中維持電漿，以便藉由PECVD在該基板上沈積SiCN:H，其中該基板維持在低於約250℃之溫度下。
Description
本發明涉及一種藉由電漿增強化學氣相沈積(PECVD)沈積氮化矽碳膜之方法。特別地，本發明涉及一種藉由PECVD沈積氫化之氮化矽碳(SiCN:H)膜之方法。本發明亦涉及一種具有相關SiCN:H膜之基板。本發明亦涉及結合兩個基板之方法，以及包含兩個結合之基板的相關裝置。
在可預見的未來，基於莫耳定律之電子裝置的二維(2D)縮放將繼續下去。然而，裝置之三維(3D)積體化，無論同質的亦或異質的，均為高級系統開發提供巨大的潛力。咸信，與2D縮放方法相比，3D中之「堆疊」裝置可實現更大的積體化，其進而將提供改進的裝置效能、改進的功能，且最終提供降低的成本。
為了實現裝置之有效3D積體化，期望將兩個基板(諸如裝置晶圓)結合在一起，使得可以同時堆疊大量晶粒。表面活化之結合技術為用於實現適合之裝置3D堆疊的有前景的候選技術。通常，表面活化之結合製程包括處理兩個基板之表面，例如用介電質結合/黏附層，諸如氮化矽碳(SiCN)層(包含氫化之氮化矽碳(SiCN:H)層)處理。隨後，可藉由化學機械平坦化(CMP)對兩個經處理之表面進行平滑處理，精確對齊，在升高之溫度下壓在一起，且進行退火，以便將基板結合在一起。
已知的表面活化之結合技術使用介電質結合層及黏附層，諸如SiCN及SiCN:H，其在高溫(約340-370℃)下沈積，且在結合之前可能進一步需要在約420℃下進行緻密化步驟。由於需要高溫，此等已知的製程不適合於結合具有低熱預算限制的基板(亦即溫度敏感基板)。例如，包含裝置層及/或互連(其可包括嵌入介電質中之銅層)之基板保持低熱預算以避免損壞裝置為至關重要的。
然而，簡單地降低結合層及黏附層之沈積溫度會導致黏附層具有差的結合強度、差的銅阻擋層性質及對水分的高敏感性。因此，簡單地降低已知沈積製程的溫度會帶來不可接受的結果。
因此，需要一種方法，其中用於晶圓-晶圓結合之介電質阻擋層及黏附層可在顯著較低之溫度下沈積，同時保持優異的裝置效能。此為合乎期望的，使得可使用表面活化之結合技術來結合更多種類的基板(尤其具有低熱預算限制的基板)。藉由提供此種方法，可實現裝置之改進的3D積體化，其預期提高裝置效能。
本發明在其至少一些實施例中尋求解決至少一些上述問題、期望及需求。具體而言，本發明之實施例尋求提供一種沈積氫化之氮化矽碳(SiCN:H)膜的方法，該方法能夠保持基板之低熱預算。藉由本發明之方法沈積的SiCN:H膜適合用作表面活化之結合技術中的黏附層，同時保持在低熱預算限制內。該等膜亦表現出良好的銅阻擋層性質，且在存在水分的情況下為穩定的。
根據本發明之第一態樣，提供一種藉由電漿增強化學氣相沈積(PECVD)在基板上沈積氫化之氮化矽碳(SiCN:H)膜的方法，其包含：
在腔室中提供該基板；
將矽烷(SiH4
)、供碳前體及氮氣(N2
)引入該腔室中；及
在該腔室中維持電漿，以便藉由PECVD在該基板上沈積SiCN:H，其中該基板維持在低於約250℃之溫度下。
已發現，使用包含矽烷(SiH4
)、單獨的供碳前體及氮氣(N2
)之組合作為反應性前體的沈積配方可生產穩定的SiCN:H膜，其具有良好的阻擋層及結合層性質，同時保持在低熱預算限制內。SiCN:H膜適合用作表面活化之結合製程中的黏附層。因此，該方法適合於多種基板之3D積體化，包含裝置晶圓，其含有溫度敏感裝置層及其可嵌入基板中之互連。所使用的反應性前體可基本上由矽烷(SiH4
)、單獨的供碳前體及氮氣(N2
)之組合組成。較佳地，所使用的反應性前體由矽烷(SiH4
)、單獨的供碳前體及氮氣(N2
)之組合組成。視情況，一或多種非反應性載氣亦可引入腔室中。
供碳前體可為有機矽烷、氣態烴或其組合。較佳地，供碳前體為有機矽烷。有機矽烷可為烷基矽烷。有機矽烷可選自甲基矽烷、二甲基矽烷、三甲基矽烷、四甲基矽烷或其組合。較佳地，有機矽烷為三甲基矽烷或四甲基矽烷。最佳地，有機矽烷為三甲基矽烷。已發現使用包含矽烷(SiH4
)、有機矽烷及氮氣(N2
)之組合的沈積配方可生產具有特別理想特性的SiCN:H膜，例如作為良好的銅阻擋層。視情況，供碳前體可為氣態烴。氣態烴可為甲烷(CH4
)或乙炔(C2
H2
)。
矽烷(SiH4
)為供矽前體。矽烷(SiH4
)可以在100-500 sccm、視情況200-400 sccm、視情況250-300 sccm範圍內或視情況約275 sccm之流量引入腔室中。
供碳前體可以在10-90 sccm、視情況20-70 sccm或視情況25-55 sccm範圍內之流量引入腔室中。
供碳前體可以小於矽烷(SiH4
)流量之流量引入腔室中。供碳前體之流量可為矽烷(SiH4
)流量之約2-50%、視情況約5-25%、視情況約7-20%、視情況約8-15%或視情況約10-11%。
矽烷(SiH4
)及供碳前體，諸如三甲基矽烷，可以在3:1至30:1、視情況4:1至25:1、視情況5:1至20:1、視情況約7:1至15:1、視情況約10:1至12:1範圍內或視情況約11:1之比率(以sccm計)引入腔室中。以此等比率將矽烷(SiH4
)及供碳前體引入腔室中可改進沈積之SiCN:H膜的黏附特性，同時保持對水分吸收之高抵抗力。不希望受任何理論或推測所束縛，咸信改進的黏附特性為沈積之SiCN:H膜中碳含量增加的結果。僅舉例而言，在供碳前體為三甲基矽烷之情況下，較佳的為矽烷(SiH4
)與三甲基矽烷之比率為約10:1至12:1，或最佳地11:1。
氮氣(N2
)為一種供氮前體。氮氣(N2
)可以在1000-10,000 sccm、視情況2,500-9,000 sccm、視情況4,000-8,000 sccm或視情況6,000-7,000 sccm範圍內之流量引入腔室中。視情況，不存在作為供氮前體之氨(NH3
)。有利的是，N2
為所使用的唯一供氮前體。
在PECVD步驟期間，基板可維持在低於225℃、視情況低於200℃或視情況約175℃或更低的溫度下。基板可維持在高於100℃、視情況高於125℃、視情況高於150℃的溫度下。將基板維持在此等溫度下可將基板保持在低熱預算限制內，此使得本方法適合於在溫度敏感基板上沈積SiCN:H膜。例如，該方法可用於在包含裝置層及/或互連之溫度敏感基板上沈積SiCN:H (黏附)層，該裝置層及/或互連可包括嵌入介電質中之銅層。
當電漿在腔室中持續時，腔室可具有在1,000-5,000毫托、視情況1,400-3,000毫托範圍內、視情況約1,600毫托之壓力。
可使用高頻RF功率來維持電漿。或者，可使用高頻RF功率及低頻RF功率來維持電漿。
高頻RF功率可具有在10-15 MHz範圍內、較佳地13.56 MHz之頻率。高頻RF功率可具有在250-1,250 W、視情況500-1,000 W、視情況700-900 W範圍內或視情況約800 W之功率。
低頻RF功率可具有在100-500 kHz、視情況約200-450 kHz、視情況約300-400 kHz範圍內或視情況約380 kHz之頻率。低頻RF功率可具有在0-400 W、視情況50-300 W或視情況100-200 W範圍內之功率。
該方法可進一步包括執行氫電漿處理之後續步驟，該步驟包含將SiCN:H膜暴露於氫電漿。氫電漿處理可進一步提高SiCN:H膜之穩定性。不希望受任何理論或推測所束縛，咸信氫電漿處理起到鈍化SiCN:H膜之表面的作用，從而防止表面吸收水分及形成SiO。氫電漿處理可在沒有真空中斷之情況下進行。氫電漿處理可在不將SiCN:H膜暴露於水蒸氣之情況下進行。
在氫電漿處理期間，基板可保持在低於約200℃、視情況低於約175℃、視情況低於約150℃或視情況約125℃之溫度下。
氫化之氮化矽碳(SiCN:H)膜可為非晶膜(例如a-SiCN:H)。
基板可為半導體基板。
根據本發明之第二態樣，提供一種使用根據第一態樣之方法在上面沈積有SiCN:H膜的基板。
基板可為半導體基板。基板可為矽基板或矽晶圓。基板可包括複數個晶粒。基板可包含特徵，諸如一或多個裝置層及/或互連。特徵可為溫度敏感的。特徵可包含銅層，例如嵌入介電質材料中之銅層。
SiCN:H膜可具有在約2.0範圍內之折射率。SiCN:H膜可具有約1.85-2.2、視情況1.95-2.10、視情況1.97-2.03或視情況1.99-2.00之折射率。
SiCN:H膜可具有小於約0.01、視情況小於約0.005、視情況約0.004之SiC:SiN比(基於FTIR峰面積)。
SiCN:H膜可具有小於約0.01、視情況約0.008之SiCHx
:SiN比(基於FTIR峰面積)。
SiCN:H膜可具有小於約0.02、視情況約0.018之NH:SiN比(基於FTIR峰面積)。
與在低溫(例如，低於約250℃)下進行的已知沈積配方相比，使用本發明方法沈積之SiCN:H膜通常表現出較低的SiC:SiN比、較低的SiCHx
:SiN比及較低的NH:SiN比(基於FTIR峰面積)。此表明高密度SiCN(或SiCN:H)膜。
SiCN:H膜可具有大於約0.8、視情況大於約0.10及視情況約0.12之SiH:SiN比(基於FTIR峰面積)。使用根據本發明方法沈積之SiCN:H膜通常表現出特徵性的高SiH:SiN比(基於FTIR峰面積)。SiCN:H膜可具有大於約2 at%、視情況大於約5 at%或視情況大於約10 at%之氫含量。
根據本發明之第三態樣，提供一種結合兩個基板之方法，其包含以下步驟：
提供根據第二態樣之具有SiCN:H膜的第一基板；
提供根據第二態樣之具有SiCN:H膜的第二基板；及
在低於約250℃之溫度下使第一基板之SiCN:H膜與第二基板之SiCN:H膜接觸，以便使第一基板之SiCN:H膜與第二基板之SiCN:H膜結合。
可在100-250℃、視情況125-225℃、視情況150-200℃範圍內或視情況約175℃之溫度下使第一基板之SiCN:H膜與第二基板之SiCN:H膜接觸。
結合兩個基板之方法可進一步包含平滑步驟，諸如化學機械平坦化(CMP)步驟，以平滑第一基板及/或第二基板之SiCN:H膜。結合兩個基板之方法可進一步包含在使第一基板及第二基板之SiCN:H膜接觸之前將第一基板與第二基板對齊的步驟。
根據本發明之第四態樣，提供一種包含使用第三態樣之方法生產的兩個或更多個基板之堆疊的裝置。
儘管上面已描述本發明，但本發明擴展至上面或下面的描述、附圖或申請專利範圍中所述特徵之任何創造性組合。例如，關於本發明之一個態樣所揭示之任何特徵可與關於本發明之任何其他態樣所揭示之任何特徵組合。
圖1示出用於將兩個基板結合在一起的表面活化之結合製程的示意圖。基板10a、10b可包含溫度敏感特徵，諸如裝置層12a、12b。在每個基板10a、10b之表面上沈積黏附層14a、14b，諸如氮化矽碳(SiCN)層，諸如氫化之氮化矽碳(SiCN:H)層。兩個黏附層14a、14b可例如藉由化學機械平坦化(CMP)進行平滑處理、精確對齊、在升高之溫度下壓在一起、且退火以便經由黏附層14a、14b將兩個基板結合在一起。
根據本發明之例示性方法(及比較例)，適合於沈積氮化矽碳(SiCN)膜(諸如SiCN:H膜)之設備包括SPTS Delta™平行板PECVD設備，該設備可從位於英國南威爾士新港(Newport, South Wales, UK)之SPTS Technologies Limited購得。下面描述之所有例示性實施例及比較例均使用該設備進行。
比較例 1 及 2
已知使用有機矽烷及氨(NH3
)作為反應性前體，使用高溫(例如，約340-370℃)電漿增強化學氣相沈積(PECVD)來沈積SiCN:H黏附層。有機矽烷充當供矽及碳前體，而氨作為供氮前體。
作為比較例(且參考圖2)，使用有機矽烷及氨(NH3
)作為反應性前體，藉由PECVD在350℃下將SiCN:H膜沈積至300 mm矽晶圓上。腔室壓力保持在1-5托範圍內。在比較例1 (圖2之線21)中，使用三甲基矽烷(3MS)作為有機矽烷前體。在比較例2 (圖2之線22)中，使用四甲基矽烷(4MS)作為有機矽烷前體。
在比較例1及2中，在約1257 cm-1
處可見特徵性的Si-CH3
拉伸峰，但當使用3MS作為有機矽烷前體時(亦即比較例1，線21)更明顯。光譜21及22在分別對應於Si-Hn
(n=1-3)及CHm
(m=1-3)拉伸峰之約2133 cm-1
及約2900 cm-1
處均示出相似的強度峰。
比較例 3 及 4
作為進一步的比較例(且參考圖3)，使用三甲基矽烷(3MS)及氨(NH3
)作為反應性前體，藉由PECVD將SiCN:H膜沈積至300 mm矽晶圓上。使用混合頻率RF功率維持電漿。亦即，使用高頻(HF) RF (在13.56 Hz工作)及低頻(LF) RF (在380 kHz工作)來維持電漿。比較例3 (圖3之線33)及比較例4 (圖3之線34)使用相同的沈積參數，除了比較例3使用370℃之高沈積溫度，而比較例4使用175℃之低沈積溫度。
比較例3 (線33)中沈積之SiCN:H膜作為黏附層及/或銅阻擋層表現出可接受的性質。然而，沈積此膜所需的高溫不能用於溫度敏感基板(亦即具有低熱預算限制的基板)。
與在370℃沈積之膜(比較例3，線30)相比，在比較例4中沈積之SiCN:H膜(亦即在175℃之較低溫度下，線34)示出Si-CH3
拉伸峰(約1257 cm-1
)、Si-Hn
(n=1-3)拉伸峰(約2133 cm-1
)及CHm
(m=1-3)拉伸峰(約2900 cm-1
)之顯著增加。此外，在600-1200 cm-1
處之峰對於在175℃沈積之SiCN:H膜更為突出。此等FTIR光譜表明，與在370℃沈積之SiCN:H膜相比，在175℃沈積之SiCN:H膜包含更多的CHn
、Si-CHn
、Si-Hn
(n=1-3)端基。
比較例4中沈積之SiCN:H膜(亦即在175℃下，使用3MS及NH3
作為反應前體)具有較低的密度及約1.57之較低折射率。由於膜的低密度及孔隙率，比較例4中沈積之SiCN:H膜吸收水分。比較例4之膜作為黏附層為不可行的。此外，由於密度低，膜將為較差的銅阻擋層，且可能在結合製程期間除氣，此將不利地影響基板-基板結合強度。在比較例4中形成的不可接受之膜表明，在低溫(例如＜250℃)下沈積可接受之SiCN:H膜並非微不足道的改變。
例示性的實施例
本發明提供一種沈積氫化之氮化矽碳(SiCN:H)膜的方法，該膜可用作表面活化之結合製程中的黏附層。特別地，可接受之SiCN:H膜可在低於約250℃、視情況低於200℃、視情況約175℃之溫度下沈積至基板上。基板可為半導體基板，諸如矽基板或矽晶圓。基板可包含複數個晶粒。基板可包含溫度敏感特徵，諸如裝置層及互連，其可包括嵌入介電質中之銅層。
本發明之例示性實施例包含將供矽前體、供碳前體及供氮前體引入PECVD腔室中。視情況，一或多種非反應性載氣亦可引入腔室中。在腔室內維持電漿，使得可進行PECVD製程，其使SiCN:H沈積至基板上。供矽前體為矽烷(SiH4
)。供氮前體為氮氣(N2
)。供碳前體可為有機矽烷、甲烷(CH4
)、乙炔(C2
H2
)或其組合。有機矽烷可為甲基矽烷、二甲基矽烷、三甲基矽烷(3MS)、四甲基矽烷(4MS)或其組合。
表1示出適合於在100-250℃範圍內之沈積溫度下獲得穩定的SiCN:H膜的例示性PECVD製程參數。表 1
| 製程參數 | 範圍 | 較佳範圍 | |
| 腔室壓力 | mT | 1000-5000 | 1400-3000 |
| N2 流量 | Sccm | 1000-10,000 | 2500- 8000 |
| 供碳前體 | Sccm | 10-90 | 10-55 |
| (例如3MS)流量 | |||
| SiH4 流量 | Sccm | 100-500 | 200-300 |
| HF RF功率 | W | 250-1250 | 500-1000 |
| LF RF功率 | W | 0-400 | 0-200 |
| 溫度 | ℃ | 100-250 | 100-200℃ |
實例 5
在一個例示性實施例(實例5)中，藉由PECVD在175℃下將SiCN:H膜沈積至300 mm矽晶圓上。反應性前體為矽烷(SiH4
)、作為供碳前體的三甲基矽烷(3MS)及氮氣(N2
)。
使用(不含碳的)矽烷及離散的含碳前體之組合允許對SiCN:H膜之碳含量進行微調，且以受控的方式變化。此亦可比使用單一有機矽烷前體更具成本效益。腔室壓力在1-5托範圍內。使用混合頻率RF功率維持電漿。混合頻率RF功率包含高頻RF (在13.56 Hz工作)及低頻RF (在380 kHz工作)。
圖4示出使用實例5之方法沈積之SiCN:H膜的FTIR光譜(線45)。線43 (圖4)對應於使用與比較例3中所用之條件相同的條件在370℃下沈積之SiCN:H膜。此處使用比較例3作為可適合用作黏附層之SiCN:H膜的例示性光譜。
表2示出使用SiN峰對結果進行歸一化的FTIR峰面積。表 2
| FTIR峰比率 | SiC/SiN | SiH/SiN | SiCHx /SiN | NH/SiN | RI |
| HT 基於NH3 之SiCN:H (比較例3) | 0.0042 | 0.0466 | 0.0042 | 0.0097 | 1.9762 |
| LT 基於NH3 之SiCN:H (比較例4) | 0.0956 | 0.0512 | 0.0281 | 0.0757 | 1.5691 |
| LT 基於N2 之SiCN:H (實例5) | 0.0036 | 0.1230 | 0.0080 | 0.0179 | 1.9972 |
使用實例5之低溫(LT)方法沈積之SiCN:H膜的FTIR光譜(線45)與比較例3中沈積之膜的FTIR光譜(線33、43)相似。然而，實例5之SiCN:H膜表現出比高溫(HT)比較例3更強的Si-H峰(約2120 cm-1
)。此為使用本發明方法沈積之SiCN:H膜的特徵特性。
此外，基於表2，明顯的是，實例5之SiC/SiN、SiCHx
/SiN及NH/SiN比率與比較例4之結果相比與比較例3更匹配。此外，比較例3及實例5之折射率緊密匹配。比較例4之低折射率表明該膜具有非常低的密度，且不適合用作黏附層。與比較例4(亦在低溫下沈積，但使用已知的沈積配方)相比，實例5獲得非常優異的膜。使用包含矽烷(SiH4
)、供碳前體及氮氣(N2
)之組合的反應性前體之混合物為沈積SiCN:H膜提供適合的條件，該膜在保持低熱預算的同時具有改進的品質。使用本方法沈積之SiCN:H膜可用作表面活化之結合製程中的黏附層，且可提供可接受之銅阻擋層特性。
雖然實例5使用3MS供碳前體，但若3MS前體經其他供碳前體(諸如替代的有機矽烷前體，例如四甲基矽烷(4MS))取代，則預期會出現可接受之結果。
供碳前體與矽烷之比率可藉由改變反應性前體之流量來改變。圖5示出供碳前體(亦即在本實例中之3MS)與矽烷(SiH4
)之比率(以百分比)如何影響SiC/SiN (約1250 cm-1
)及SiCHx
/SiN (約2900 cm-1
) FTIR峰面積比(分別為線50及52)。峰面積與主要SiN峰面積(約840 cm-1
)成比例，以將結果歸一化為膜厚度之變化。控制供碳前體與矽烷(SiH4
)之比率允許膜之碳含量以可控的方式變化。
圖6示出供碳前體(亦即在本實例中之3MS)與矽烷(SiH4
)之比率(以百分比)如何影響在六天期間量測之折射率的穩定性。較低的3MS/SiH4
流量比給出更少的隨時間的RI改變(降低)，此表明對水分更少敏感的更穩定的膜。3MS/SiH4
比率為約20%之膜提供小於0.14之RI的可接受變化。然而，約10%之3MS/SiH4
流量比提供所量測之RI的穩定性的顯著改善。改變供碳前體與矽烷之流量比允許微調SiCN:H膜中之碳含量。不希望受任何理論或推測所束縛，咸信膜中之高碳含量可提供改進的結合強度。然而，具有較高碳含量之SiCN:H膜亦更容易吸濕，且因此為更少穩定的。
圖7示出，使用此等方法沈積之SiCN:H膜的FTIR光譜在六天期間沒有示出其明顯的FTIR光譜變化，表明膜為穩定的。特別地，在暴露於大氣六天後，未觀察到Si-O峰(約1050 cm-1
)之增加，且僅觀察到-OH峰(約3350 cm-1
)之最小增加。此表明膜為穩定的，且在室溫下暴露於大氣後，僅發生最小的水蒸氣吸收。
圖8示出當暴露於大氣時在六天期間折射率如何變化。在最初的24小時內觀察到RI之初步降低。然而，此後，RI保持穩定在約2.00。
沈積後處理
可對使用本發明方法沈積之SiCN:H膜進行視情況選用之沈積後處理。沈積後處理可提高膜的穩定性，且進一步提高(降低)膜對水分的敏感性。沈積後處理可為熱退火、電漿處理(諸如氫電漿處理)、電子束處理、紫外線固化技術或其組合。較佳地，沈積後處理為氫電漿處理。
氫電漿處理可包含將沈積之SiCN:H膜暴露於氫電漿，較佳地在真空中不中斷及/或不暴露於水蒸氣/水分。氫電漿處理可包含將氫氣前體引入腔室中並維持電漿。腔室中之壓力可為約2托。約1 kW之高頻RF功率(例如在13.56 MHz工作)可用於維持電漿。氫電漿處理可進行約30-300秒，視情況約60秒之持續時間。在氫電漿處理期間，基板可保持在低於用於SiCN:H沈積步驟之溫度的溫度下。例如，在氫電漿處理期間，基板可維持在約200℃或更低、視情況約175℃或更低、視情況約150℃或更低或視情況約125℃之溫度下。在低溫(例如，低於SiCN:H沈積步驟)下執行氫電漿處理可將基板保持在低熱預算限制內。此有助於避免損壞基板之任何溫度敏感特性。
圖9示出在有沈積後氫電漿處理及沒有沈積後氫電漿處理(分別為線90及92)之情況下，FTIR光譜在六天期間如何變化。
圖10示出沈積後氫電漿處理在六天期間如何影響沈積之SiCN:H膜的RI穩定性。在沒有沈積後氫電漿處理(線100)之情況下，在前24小時內觀察到RI之初始降低。然而，此後，RI保持穩定在約2.00。然而，使用沈積後氫電漿處理進一步提高RI之穩定性(線102)。在六天期間觀察到RI變化可忽略不計，其中RI保持約2.02-2.03之值。不希望受任何理論或推測所束縛，咸信氫電漿處理鈍化SiCN:H表面，使得阻止水分的吸收。沈積後氫電漿處理可用以提高SiCN:H膜之穩定性。
10a:基板
10b:基板
12a:裝置層
12b:裝置層
14a:黏附層
14b:黏附層
21:線
22:線
33:線
34:線
43:線
45:線
50:線
52:線
90:線
92:線
100:線
102:線
現將參考附圖僅以例示的方式描述本發明之實施例，其中：
圖1為準備進行表面活化之基板-基板結合製程的兩個基板的示意性側視圖；
圖2示出使用比較例沈積之SiCN:H膜的FTIR光譜；
圖3示出使用比較例沈積之SiCN:H膜的FTIR光譜；
圖4示出使用本發明之方法及比較例沈積之SiCN:H膜的FTIR光譜；
圖5為示出沈積之SiCN:H層中碳含量作為供碳前體與矽烷比率之函數的圖；
圖6為示出在六天時間段之後作為供碳前體與矽烷比率之函數的折射率(RI)變化的圖；
圖7示出SiCN:H膜在暴露於空氣六天之前及之後的FTIR光譜；
圖8為示出使用本發明之例示性方法沈積之SiCN:H膜的折射率(RI)變化的圖；
圖9示出使用本發明之例示性方法沈積之SiCN:H的FTIR光譜；且
圖10為示出使用本發明之例示性方法沈積之SiCN:H膜的折射率變化的圖。
10a:基板
10b:基板
12a:裝置層
12b:裝置層
14a:黏附層
14b:黏附層
Claims (18)
- 一種藉由電漿增強化學氣相沈積(PECVD)在基板上沈積氫化之氮化矽碳(SiCN:H)膜的方法，其包含： 在腔室中提供該基板； 將矽烷(SiH4 )、供碳前體及氮氣(N2 )引入該腔室中；及 在該腔室中維持電漿，以便藉由PECVD在該基板上沈積SiCN:H，其中該基板維持在低於約250℃之溫度下。
- 如請求項1之方法，其中該供碳前體為有機矽烷。
- 如請求項2之方法，其中該有機矽烷選自甲基矽烷、二甲基矽烷、三甲基矽烷、四甲基矽烷或其組合。
- 如請求項1之方法，其中該供碳前體為氣態烴，諸如甲烷(CH4 )或乙炔(C2 H2 )，或其組合。
- 如前述請求項中任一項之方法，其中將矽烷(SiH4 )以在100-500 sccm、視情況200-400 sccm、視情況250-300 sccm範圍內或視情況約275 sccm之流量引入該腔室中。
- 如前述請求項中任一項之方法，其中將該供碳前體以在10-90 sccm、視情況20-70 sccm或視情況25-55 sccm範圍內之流量引入該腔室中。
- 如前述請求項中任一項之方法，其中將矽烷(SiH4 )及該供碳前體以在3:1至30:1、視情況4:1至25:1、視情況5:1至20:1、視情況約7:1至15:1、視情況約10:1至12:1範圍內或視情況約11:1之比率的流量(以sccm計)引入該腔室中。
- 如前述請求項中任一項之方法，其中將氮氣(N2 )以在1000-10,000 sccm、視情況2,500-9,000 sccm、視情況4,000-8,000 sccm或視情況6,000-7,000 sccm範圍內之流量引入該腔室中。
- 如前述請求項中任一項之方法，其中該基板維持在低於225℃，視情況低於200℃，或視情況約175℃或更低的溫度下。
- 如前述請求項中任一項之方法，其中當該電漿維持在該腔室中時，該腔室具有在1-5托、視情況1.4-3托範圍內、視情況約1.6托之壓力。
- 如前述請求項中任一項之方法，其進一步包含進行氫電漿處理的後續步驟，該氫電漿處理包含將該SiCN:H膜暴露於氫電漿。
- 如請求項11之方法，其中在該氫電漿處理期間，將該基板維持在低於約200℃、視情況低於約175℃、視情況低於約150℃或視情況約125℃之溫度下。
- 如前述請求項中任一項之方法，其中該氫化之氮化矽碳膜為非晶氫化之氮化矽碳膜(a-SiCN:H)。
- 如前述請求項中任一項之方法，其中該基板為半導體基板。
- 一種基板，其具有使用如前述請求項中任一項之方法在上面沈積之SiCN:H膜。
- 如請求項15之基板，其中該SiCN:H膜具有大於約2 at%，視情況大於約5 at%，且視情況大於約10 at%之氫含量。
- 一種結合兩個基板之方法，其包含以下步驟： 提供如請求項15之具有SiCN:H膜的第一基板； 提供如請求項15之具有SiCN:H膜的第二基板；及 在低於約250℃之溫度下將該第一基板之該SiCN:H膜結合至該第二基板之該SiCN:H膜。
- 一種裝置，其包含使用如請求項17之方法生產之兩個或更多個基板的堆疊。
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