TW202330979A - 具有靜電夾持的遠端電漿沉積 - Google Patents

Abstract

一種具有靜電卡盤的遠端電漿處理設備可藉由原子層沉積或化學氣相沉積而在半導體基板上沉積膜。遠端電漿處理設備可包括遠端電漿源，以及位於遠端電漿源下游的反應腔室。RF功率源可配置以向遠端電漿源施加高RF功率，而加熱元件可配置以向靜電卡盤施加高溫。可使用解夾持例行程序將半導體基板從靜電卡盤解夾持，其中該解夾持例行程序係交替進行極性的反轉及夾持電壓的降低。在一些實施例中，可將氮氣、氨氣及氫氣的混合物使用作為遠端電漿生成的來源氣體，以透過原子層沉積而保形沉積氮化矽膜。

Description

具有靜電夾持的遠端電漿沉積

本文中的實行例涉及半導體處理設備，且更具體而言係涉及電漿處理設備，其包括用於氣相沉積的遠端電漿源及靜電卡盤。

半導體基板處理設備係藉由複數技術以對半導體基板進行處理，該等處理包括蝕刻、物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）、電漿增強化學氣相沉積（PECVD）、原子層沉積（ALD）、電漿增強原子層沉積（PEALD）、經脈衝沉積層（PDL）、電漿增強經脈衝沉積層（PEPDL）及光阻移除。其中一種類型的半導體基板處理設備是電漿處理設備。許多半導體處理是將晶圓暴露於電漿，並且將晶圓暴露至高於環境溫度或室溫的溫度。基板支撐結構（例如，基座）通常被使用於將晶圓加熱至所欲溫度。此外，基板支撐結構可包括靜電卡盤，其藉由靜電吸引力將晶圓夾持於該靜電卡盤。

此處所提供之先前技術描述係為了一般性呈現本揭露之背景的目的。本案列名發明人的工作成果、至此先前技術段落的所述範圍、以及申請時可能不適格作為先前技術的實施態樣，均不明示或暗示承認為對抗本揭露內容的先前技術。

在本文中提供的是一種遠端電漿設備。該遠端電漿設備包括：反應腔室，包括處理空間，其中半導體基板是在該處理空間中進行處理；遠端電漿源，與該反應腔室流體耦接，且位於該反應腔室的上游；RF電源，配置以對該遠端電漿源中的電漿供電；噴淋頭，與該反應腔室流體耦接，以將經電漿活化物種從該遠端電漿源輸送至該反應腔室；以及基板基座，位於該反應腔室中。該基板基座包括靜電卡盤，該靜電卡盤包括平台，該平台係由陶瓷材料所製成且具有為支撐該半導體基板而配置的上表面，其中該靜電卡盤更包括一或更多靜電夾持電極。

在一些實行例中，該噴淋頭包括離子過濾器。在一些實行例中，該基板基座更包括一或更多加熱元件，該一或更多加熱元件係配置以將該半導體基板加熱至介於約300°C與約750°C之間的溫度。該RF電源係配置以對該遠端電漿源供應介於約2 kW與約10 kW之間的RF功率，用於產生電漿。在一些實行例中，該遠端電漿設備更包括：第一氣體管線，與該遠端電漿源流體耦接，且配置以將反應物氣體供應至該遠端電漿源；以及第二氣體管線，與該反應腔室流體耦接，且配置以在不與該遠端電漿源中的該反應物氣體混合的情況下，將處於氣相中的含矽前驅物供應至該半導體基板。在一些實行例中，該遠端電漿設備更包括控制器，具有用於執行下列操作的指令：引進第一劑量的處於該氣相中的該含矽前驅物，使其吸附在該半導體基板上；以及將該半導體基板暴露於在該遠端電漿源中產生的該反應物氣體的經電漿活化物種，其中該經電漿活化物種與該含矽前驅物反應而形成含矽膜。在一些實行例中，該控制器更具有用於執行下列操作的指令：將該反應腔室的腔室壓力設定成介於約1 Torr與約30 Torr之間；以及將基板溫度設定成介於約500°C與約700°C之間的升高溫度。在一些實行例中，該控制器更具有用於執行下列操作的指令：對該基板基座的該靜電卡盤施加第一電壓，以夾持該反應腔室中的該半導體基板；將對於該靜電卡盤所施加的該第一電壓的極性反轉；對該靜電卡盤施加第二電壓，其中該第二電壓小於該第一電壓；將對於該靜電卡盤所施加的該第二電壓的極性反轉；以及將該半導體基板從該靜電卡盤移除。在一些實行例中，該含矽前驅物包括矽烷。在一些實行例中，該陶瓷材料包括含鋁材料，且其中該一或更多靜電夾持電極係嵌置在該平台中。在一些實行例中，該遠端電漿設備更包括環形熱遮蔽件，位於該基板基座下方，使得從該基板基座的輻射熱損失減少。

在本文中還提供一種使用遠端電漿以沉積介電質膜的方法。該方法包括：對基板基座的靜電卡盤施加電壓，以夾持反應腔室中的半導體基板；以及藉由遠端電漿原子層沉積（RP-ALD）或遠端電漿化學氣相沉積（RP-CVD）處理以在該半導體基板上沉積介電質膜。

在一些實行例中，在該半導體基板上沉積該介電質膜係包括：引進一劑量的處於氣相中的前驅物，使其吸附在該半導體基板上；以及在引進該劑量的該前驅物後，將處於氣相中的反應物的經電漿活化物種導引至半導體基板，其中該反應物的該經電漿活化物種係在該反應腔室上游的遠端電漿源中產生。在一些實行例中，該方法更包括：使用位於該基板基座中的一或更多加熱元件將該半導體基板加熱至介於約500°C與約700°C之間的升高溫度。在一些實行例中，該方法更包括：在該反應腔室中建立介於約1 Torr與約30 Torr之間的腔室壓力。

本文中還提供一種將半導體基板從靜電卡盤解卡持的方法。該方法包括：對基板基座的靜電卡盤施加第一電壓，以夾持反應腔室中的半導體基板；將對於該靜電卡盤所施加的該第一電壓的極性反轉；對該靜電卡盤施加第二電壓，其中該第二電壓小於該第一電壓；將對於該靜電卡盤所施加的該第二電壓的極性反轉；以及將該半導體基板從該靜電卡盤移除。

在一些實行例中，該方法更包括：在移除該半導體基板之前，先將往該靜電卡盤的電壓降至零。在一些實行例中，該方法更包括：在將該第二電壓的該極性反轉過後，對該靜電卡盤施加第三電壓，其中該第三電壓小於該第二電壓。在一些實行例中，該第一電壓的經反轉極性被施加約至少二秒，且其中該第二電壓的經反轉極性被施加約至少二秒，其中該第二電壓係該第一電壓的三分之一，而該第三電壓係該第二電壓的三分之一。在一些實行例中，該方法更包括：在反轉該第一電壓的該極性之前，將該半導體基板暴露於該反應腔室中的轉移壓力。

本文中還提供一種氮化矽膜的沉積方法。該方法包括：將第一劑量的處於氣相中的含矽前驅物進行流動，使其吸附在反應腔室中的半導體基板上；在遠端電漿源中，從來源氣體產生至少複數含氮自由基，其中該第一劑量的該含矽前驅物係經由該遠端電漿源下游的一或更多氣體端口而流入該反應腔室中；以及將該半導體基板暴露於至少該等含氮自由基，使該等含氮自由基與該含矽前驅物產生反應，以在該半導體基板上形成氮化矽膜。

在一些實行例中，該來源氣體包括氮氣（N ₂），以及氨（NH ₃）及氫氣（H ₂）的其中一或二者，其中該等含氮自由基包括氮自由基（N ^*）及胺自由基（NH ^*或NH ₂ ^*）的至少一者。在一些實行例中，該氮氣的流率介於約5000 sccm與約40000 sccm之間，氨的流率介於約0 sccm與約5000 sccm之間，而氫氣的流率介於約0 sccm與約5000 sccm之間。在一些實行例中，從來源氣體產生至少複數含氮自由基係包括在該遠端電漿源中產生氮自由基及胺自由基的至少一者。在一些實行例中，在該遠端電漿源中產生的胺自由基的濃度明顯大於氫自由基的濃度。在一些實行例中，該遠端電漿源中的腔室壓力介於約0.5 Torr與約40 Torr之間，而被供應至RF功率源的RF功率介於約2 kW與約10 kW之間，其中該RF功率源係與該遠端電漿源耦接。在一些實行例中，基板基座的溫度介於約300°C與約750°C之間。在一些實行例中，該半導體基板包括一或更多凹陷特徵部，該一或更多凹陷特徵部具有至少約100：1的深寬比，其中在該一或更多凹陷特徵部中沉積的該氮化矽膜的階梯覆蓋率至少約為90%。在一些實行例中，該氮化矽膜至少沿著該一或更多凹陷特徵部具有實質均勻的膜性質，其中該氮化矽膜的濕式蝕刻速率介於約1.4 Å/分與約10.0 Å/分之間，且其中膜密度介於約2.6 g/cm ³與約3.0 g/cm ³之間。在一些實行例中，該含矽前驅物包括一或更多鹵代矽烷。

在本揭示中，術語「半導體晶圓」、「晶圓」、「基板」、「晶圓基板」及「部分製造積體電路」可互換使用。本發明所屬技術領域中具有通常知識者將能理解的是，術語「部分製造積體電路」可指的是在上方進行積體電路製造的許多階段的任何者期間的矽晶圓。在半導體裝置產業中使用的晶圓或基板通常具有200 mm、300 mm或450 mm的直徑。下方的實施方式係假設本揭示在晶圓上實施。然而，本揭示不受限於此。工件可為各種形狀、尺寸及材料。除了半導體晶圓之外，還可利用本揭示的其他工件包括各種製品，例如印刷電路板等。 前言

半導體的處理可涉及將一或更多膜層沉積至基板上。沉積技術的示例可包括但不限於PVD、CVD、PECVD、ALD及PEALD。CVD處理可藉由將形成膜前驅物及副產物的一或更多氣體反應物流入反應腔室，從而在基板表面上沉積膜。前驅物被輸送到基板表面，這些前驅物在基板表面處被基板吸附，且藉由氣相化學反應而沉積在該基板上。ALD是涉及複數膜沉積循環的沉積技術。ALD 是使用按序的自限性反應來沉積材料薄層。通常，ALD循環包括下列操作：將至少一前驅物輸送且吸附至基板表面，接著使所吸附的前驅物與一或更多反應物進行反應以形成部分膜層。吹淨步驟通常在前驅物的輸送與一或更多反應物的輸送之間進行。複數ALD循環經執行以將膜累積至所欲厚度。

PEALD及PECVD是使用電漿以促進所吸附的前驅物與反應物自由基之間的反應。當點燃電漿時，反應物氣體的離子及/或自由基可產生以與吸附在基板上的前驅物進行反應。在PECVD中，可在將基板暴露於電漿時將反應物氣體連續輸送到該基板。在PEALD中，在ALD循環的轉化/反應階段，反應物氣體被活化且基板被暴露於電漿。

含矽膜可藉由氣相沉積技術（例如，CVD、PECVD、ALD或PEALD）而沉積。含矽膜具有各種物理、化學、電性及機械性能，且經常被用於半導體製造處理中。舉例而言，氮化矽膜、氧化矽膜或氮氧化矽膜可被使用作為擴散阻障物、閘極絕緣體、側壁間隔物、蝕刻停止層、介電質膜及封裝層。舉例而言，保形氮化矽層可用於記憶體結構的製造。保形氮化矽層可被用於3D記憶體結構（例如，可採用高深寬比的垂直NAND快閃記憶體結構）中。氮化矽層可被沉積以具有高保形性、低的濕式蝕刻速率（WER）及/或低的乾式蝕刻速率（DER），以及高密度等其他材料特性。

在合適的半導體處理設備中利用電漿及高運作溫度的協助可得到具有所欲性質的含矽膜，例如氧化矽、氮化矽、碳化矽、氮氧化矽、碳氮化矽、碳氧化矽及/或碳氮氧化矽。電漿輔助處理可加快沉積速率，並且能夠改善膜性質（例如，密度）。高溫還可藉由縮短反應完成時間而加快沉積速率。此外，某些化學反應可能只會在運行溫度是足夠高時發生。雖然一些前驅物可能會在極高的溫度下分解，但是可因為其他前驅物的避免分解且在如此高的溫度下進行某些化學反應的性能而選擇其他前驅物。

將能理解的是，本揭示的氣相沉積技術不限於含矽膜，而是可用於沉積其他類型的膜，例如氮化物、氧化物及氮氧化物。

為了執行電漿輔助的高溫氣相沉積處理，電漿處理裝置可被設計成具有電漿產生源及一或更多加熱元件。基板可被基板支撐結構（例如，基座或靜電卡盤（ESC））內的一或更多加熱元件進行加熱。本文所使用的術語「基座」是用於統稱任何基板支撐結構，包括靜電卡盤。加熱元件可產生被傳導及/或輻射至基板的熱。另外，電漿產生源可將經激發的離子及/或自由基輸送至基板表面。在電漿產生源中，反應物氣體被引進，並且藉由施加強射頻（RF）電磁場而生成電漿。在一些實行例中，電漿產生源是電容耦合電漿（CCP）反應器。

圖1繪示根據一些實行例的用於執行沉積或蝕刻的示例半導體處理設備的示意圖。圖1的半導體處理設備100具有單一處理腔室110，以及位於內部容積中的單一基板固持件118（例如，基座或ESC），其中可藉由真空幫浦130將該內部容積保持在真空或其他所欲腔室壓力。氣體輸送系統102及噴淋頭104也與腔室110流體耦接，以進行膜前驅物、承載氣體及/或吹淨氣體及/或處理氣體、從屬反應物等的輸送。在圖1中還顯示在處理腔室110內產生電漿所用的配備。圖1中示意性繪示的半導體處理設備100可用於執行ALD或PEALD，但其可適用於執行其他膜沉積操作，包括CVD或PECVD。

半導體處理設備100被繪示為獨立處理站，其具有維持低壓力環境所用的處理腔室本體110。然而，將能理解的是，複數處理站可被包括在例如公共反應腔室內的公共處理工具環境中。將能理解的是，在一些實行例中，可藉由一或更多系統控制器以編程方式調整半導體處理設備100的一或更多硬體參數，包括詳細描述於下的那些硬體參數。

半導體處理設備100係與氣體輸送系統102流體連通以將處理氣體輸送至分佈噴淋頭104，其中所述處理氣體可包括液體及氣體。氣體輸送系統102包括混合容器106，用於混合及/或調節處理氣體以輸送至噴淋頭104。一或更多混合容器輸入口閥108及108A可控制對於混合容器106的處理氣體的引進。

某些反應物得以液體形式儲存，並在汽化後接著輸送至處理腔室110。圖1的實行例包括汽化點112，用於將待供應至混合容器106的液體反應物汽化。在一些實行例中，汽化點112可為加熱式液體注入模組。在一些其他實行例中，汽化點112可為加熱式汽化器。在又一些其他實行例中，可將汽化點112從半導體處理設備100移除。在一些實行例中，可提供位在汽化點112上游的液體流量控制器（LFC），以控制被汽化及輸送至處理腔室110的液體質量流。

噴淋頭104將處理氣體及/或反應物（例如，膜前驅物）分佈朝向基板114，而這些處理氣體及/或反應物的流動是由位於該噴淋頭上游的一或更多閥（例如，閥108、閥108A及閥116）所控制。在圖1中顯示的實行例中，基板114位於噴淋頭104下方，並被顯示為坐落在基座118上。噴淋頭104可具有任何合適的形狀，並可具有任何合適的埠口數量及配置，以將處理氣體分佈至基板114。在具有兩或更多站的一些實行例中，氣體輸送系統102包括位於噴淋頭上游的閥或其他流動控制結構，這些閥或流動控制結構可獨立地控制處理氣體及/或反應物往各站的流動，使得氣體可被流動至一站，但不流動至另一站。此外，氣體輸送系統102可被配置成對於被輸送到多站設備中的各站的處理氣體及/或反應物進行獨立控制，使得對於不同站所提供的氣體組成是不同的；例如，在同一時間，不同站之間的氣體成分的分壓可能會有變化。

腔室空間120位於噴淋頭104下方。在一些實行例中，可將靜電卡盤118升起或降下，以將基板114暴露至腔室空間120，及/或改變腔室空間120的容量。任選地，可在沉積處理的一部分期間將靜電卡盤118降低及/或升高，以調節腔室空間120內的處理壓力、反應物濃度等。

在圖1中，噴淋頭104及靜電卡盤118係與RF電源122及匹配網路124電性連通，從而為電漿供電。在一些實行例中，可藉由控制（例如，經由具有合適機器可讀指令及/或控制邏輯的系統控制器）處理站壓力、氣體濃度、RF來源功率、RF來源頻率及電漿功率脈衝時間的其中一或更多者而控制電漿能量。舉例而言，可在任何合適功率操作RF電源122及匹配網路124，以形成具有所欲自由基物種組成的電漿。同樣地，RF電源122可提供任何合適頻率及功率的RF功率。半導體處理設備100還包括DC電源126，該DC電源126被配置成向靜電卡盤118提供直流電，從而產生靜電夾持力，並且向靜電卡盤118及基板114提供靜電夾持力。靜電卡盤118還可具有一或更多溫度控制元件128，所述溫度控制元件128被配置成加熱及/或冷卻基板114。

在一些實行例中，半導體處理設備100是經由適當硬體及/或系統控制器中的適當機器可讀指令所控制，其中該系統控制器可經由輸入/輸出控制（IOC）指令序列而提供控制指令。在一示例中，用於設定電漿點燃或維持的電漿條件的指令是以處理配方的電漿活化配方形式提供。在某些情況下，處理配方可按序排列，使得對於一處理的所有指令都與該處理同時執行。在一些實行例中，用於設定一或更多電漿參數的指令可被包括在電漿處理之前的配方中。舉例而言，第一配方階段可包括用於設定惰性氣體（例如，氦）及/或反應物氣體的流率的指令、用於將電漿產生器設定至功率設定點的指令，以及用於該第一配方階段的時間延遲指令。後續的第二配方階段可包括用於啟動電漿產生器的指令，以及用於該第二配方階段的時間延遲指令。第三配方階段可包括用於停用電漿產生器的指令，以及用於該第三配方階段的時間延遲指令。將能理解的是，這些配方可在本揭示的範圍內以任何合適的方式進一步細分及/或重複。

圖2顯示根據一些實行例的用於執行沉積或蝕刻的示例電漿處理設備的示意圖。如圖2所顯示，電漿處理設備200包括處理腔室224，該處理腔室224包圍著電漿處理設備200的其他構件，並且用於容納電漿。電漿可由電容放電型系統所產生，該系統包括與接地塊220一起運作的噴淋頭214。處理腔室224包括噴淋頭214，用於將處理氣體輸送至處理腔室224中。高頻射頻（HRFF）產生器204可連接至阻抗匹配網路202，而該阻抗匹配網路202連接至噴淋頭214。在一些實行例中，低頻射頻（LFRF）產生器206可連接至阻抗匹配網路202，從而連接至噴淋頭214。阻抗匹配網路202所供應的功率及頻率是足以從處理氣體產生電漿。在典型處理中，HFRF產生器204所產生的頻率在約2-60 MHz之間，例如13.56 MHz或27 MHz。LFRF產生器206所產生的頻率在約250-400 kHz之間，例如350 kHz或400 kHz。

處理腔室224還包括晶圓支撐件或基座218。基座218可支撐晶圓216。基座218可包括卡盤、叉部及/或升降銷，以在處理期間及處理之間固持晶圓216。在一些實行例中，卡盤可為靜電卡盤。基座218可包括用於提供靜電夾持力的一或更多電極，其中所述靜電夾持力是配置以維持晶圓216。加熱元件（未示出）可耦接至基座218，以控制晶圓216的溫度。

複數處理氣體是經由入口212而引進。一或更多來源氣體管線210可與歧管208連接。這些處理氣體可預先混合，也可能不會。適當閥機制及質量流量控制機制被採用，以確保在沉積、蝕刻及其他電漿處理操作期間輸送正確的氣體。處理氣體可經由出口 222離開處理腔室224。真空幫浦226通常可抽出處理氣體，並且在處理腔室224內保持適當的低壓。

如圖2所顯示，電漿處理設備200是電容器類型系統，其中噴淋頭214包括與接地塊220一起運作的電極。換言之，電漿處理設備200是CCP系統，並且能夠向處理腔室224的頂部（即，噴淋頭214）提供高頻RF功率。處理腔室224的底部（即，基座218及塊220）是接地的。

電漿處理設備200可包括控制器230，該控制器230具有複數指令，以控制與電漿處理設備200有關的各種處理操作。控制器230通常將包括一或更多記憶體裝置及一或更多處理器，所述處理器與各種處理控制配備（例如，閥、RF產生器、基板搬運系統、加熱元件等）通信連接，並被配置成執行複數指令，使得電漿處理設備200將執行各種基板處理操作。

可藉由使用CCP反應器中的兩個電容耦合板體將RF場施加於低壓氣體，從而產生電漿。透過RF場將板體之間的氣體游離會點燃電漿。CCP反應器中所產生的電漿可直接形成在基板表面上方。示例CCP反應器可繪示在圖1及圖2分別所顯示的設備100及200中。靜電卡盤通常會與具有CCP反應器的半導體處理設備組合使用，以便於將晶圓從該靜電卡盤解卡持。

當將電壓施加於靜電卡盤中的夾持電極時，該靜電卡盤提供夾持力以夾持或保持晶圓。在移除所施加的電壓後，夾持力預計會變為零，此時便可輕鬆移除晶圓。然而，在靜電卡盤的表面上因電漿處理所形成的材料或副產物的堆積會導致靜電卡盤的表面上的電荷捕捉（charge trapping），而即使在關閉所施加的電壓過後仍會造成晶圓上的殘餘附著力。這會導致許多問題，例如晶圓爆裂、微粒產生，甚至晶圓破裂。為了中和晶圓與靜電卡盤之間的吸引力，可將晶圓接地及放電。晶圓放電藉由在CCP反應器中運行非處理氣體的電漿或低密度電漿而進行。因此，靜電卡盤經常與CCP反應器組合使用。

電漿反應器可替代性使用陶瓷基座，而不是靜電卡盤。本文所使用的「陶瓷基座」是指由陶瓷材料所製成的基板支撐結構，且不使用靜電夾持力來保持基板。舉例而言，陶瓷基座可使用機械力、真空力或其他機制來保持基板。將能理解的是，「靜電吸盤」也可由陶瓷材料製成，但使用靜電夾持力來保持基板。間接式非CCP反應器(例如，遠端電漿反應器)經常會因為與解卡持相關的問題以及其他潛在問題採用陶瓷基座，而不是靜電卡盤。陶瓷基座通常可承受基板處理期間的高溫環境及腐蝕性環境（例如，含有鹵素氣體（例如，氟）的環境），同時提供高熱導性。

圖3顯示出示例性電漿處理設備的示意圖，其中該設備是利用陶瓷基座來固持半導體基板。如圖3所顯示，電漿處理設備300包括用於產生電漿的遠端電漿源350，以及用於處理基板310的反應腔室320。電漿是產生在反應腔室320的上游，以對基板310提供間接式（遠端）電漿暴露。氣體管線354可與遠端電漿源350流體耦接，以供應遠端電漿產生所用的反應物氣體。經電漿活化的物種可經由噴淋頭302而被從遠端電漿源350供應至反應腔室320。在一些實行例中，其他處理氣體及/或承載氣體可通過噴淋頭302而從氣體管線352輸送至反應腔室320。基板310被陶瓷基座306支撐，其中該陶瓷基座306包括與桿308連接的平台304。在基板處理期間，基板310被陶瓷基座306保持且固持在原位。在一些實行例中，電漿處理設備300可執行遠端電漿CVD或遠端電漿ALD。在一些實行例中，電漿處理設備300可將基板310暴露於升高溫度，例如大於約400℃或大於約500℃的溫度。陶瓷基座306可支持高溫條件，並承受由遠端電漿CVD或遠端電漿ALD所造成的嚴峻環境。

然而，陶瓷基座可能有幾個缺點。一方面，在電漿反應器中進行處理的半導體基板可能會彎曲、翹曲或變形。由於膜層在製造期間會相互堆疊，因此會將更多應力引進半導體基板，而可能導致彎曲。這可能會導致半導體基板與陶瓷基座之間的接觸不均勻。基板彎曲可能會落在約±200 μm與約±1000 μm之間的量級。這會導致基板的複數區域明顯更遠離基座表面，而導致熱不均勻及/或沉積不均勻。此外，基板彎曲可歸因於非所欲的背側沉積。這可能是由於基板周圍的邊緣密封不良所造成的，導致非所欲的反應物或前驅物氣體滲入基板下方，並沉積在基板的背側上。這會進一步加劇基板彎曲，並導致後續操作中的晶圓處理問題。此外，晶圓搬運可能會受到陶瓷基座的不利影響。在某些情況下，ALD處理的循環本質會導致氣體及腔室壓力快速且持續變化。這意味著在半導體基板下方經常會發生氣體轉變。半導體基板可能會相對於處理腔室的其餘部分而偏離中心、被推向一邊，或者甚至被完全推出陶瓷基座。這種晶圓移動會導致沉積不均勻，甚至會在半導體基板上造成非所欲的背側刮痕。 利用靜電夾持的遠端電漿沉積

本揭示提供一種遠端電漿處理設備中的靜電卡盤。遠端電漿處理設備的反應腔室中的基板基座支撐著半導體基板，其中該基板基座包括靜電卡盤。遠端電漿處理設備可被配置成藉由施加一系列反轉極性並降低夾持電壓以解卡持該基板。基板基座包括一或更多加熱元件，用於將半導體基板加熱至約300℃與約750℃之間，或約500℃與約700℃之間的高溫。遠端電漿處理設備包括用於產生電漿的遠端電漿源，其中遠端電漿源是位於反應腔室的上游。遠端電漿處理設備還包括一或更多氣體入口，用於在遠端電漿CVD或遠端電漿ALD處理中輸送反應物氣體及/或前驅物氣體。遠端電漿處理設備可被配置以沉積含矽膜，例如氮化矽、氧化矽、碳化矽、氮氧化矽、碳氧化矽、碳氮化矽及碳氮氧化矽。在藉由遠端ALD處理沉積氮化矽膜的情況，可控制在遠端電漿源中所產生的胺自由基的量相對於氫自由基及/或氮自由基的量，以優化氮化矽的膜性質。沉積氮化矽膜所用的前驅物是從遠端電漿源向下游輸送，而不會經過該遠端電漿源。氮化矽膜可被沉積在半導體基板的特徵部中，且具有高階梯覆蓋率及實質均勻的膜性質。

在一些替代實行例中，本揭示提供熱ALD設備中的靜電卡盤。靜電卡盤可包括一或更多加熱元件，用於將半導體基板加熱至約300℃與約750℃之間，或約500℃與約700℃之間的高溫。因此，雖然本揭示的靜電卡盤整體是在遠端電漿沉積的背景下進行描述，但將能理解的是，靜電卡盤也可提供在熱ALD的背景中，以在升高溫度下進行膜（例如，含矽膜）沉積。

圖4顯示根據一些實行例的利用靜電卡盤以保持半導體基板的示例電漿處理裝置的示意圖。如圖4所顯示，電漿處理設備400包括用於產生電漿的遠端電漿源450，以及用於處理基板410的反應腔室420。電漿產生在反應腔室420的上游，以對於基板410提供間接式（遠端）電漿暴露。經電漿活化的物種可經由噴淋頭402而被從遠端電漿源450供應至反應腔室420。在一些實行例中，處理氣體及/或承載氣體可通過噴淋頭402而從氣體管線452輸送至反應腔室420。基板410被基板基座406支撐，該基板基座406包括平台404，以及與該平台404的下側連接的桿408。平台404可為基座基部，而桿408可為支撐柱，其中該基座基部位於該支撐柱的頂部。基板基座406可為藉由靜電引力而保持基板410的靜電卡盤。在一些實行例中，電漿處理設備400可執行遠端電漿CVD或遠端電漿ALD。在一些實行例中，電漿處理設備400可將基板410暴露於升高溫度，例如大於約300℃、大於約400℃、大於約500℃、介於約300℃與約750℃之間，或介於約500℃與約700℃之間的溫度。基板基座406可支持高溫條件，並承受由遠端電漿CVD或遠端電漿ALD所造成的嚴峻環境。

基板基座406位於反應腔室420的內部。平台404包括用於支撐基板410的表面。平台404包括電極430，該電極430可被嵌置在該平台404的陶瓷本體內。電極430可包括一或更多夾持電極，以及任選的一或更多RF電極，其中該一或更多夾持電極可接收功率以藉由靜電引力夾持基板410。可經由嵌置在基板基座406中的一或更多電線422向電極430供應功率。平台404還包括加熱元件440（例如，電阻加熱器），該加熱元件440是配置以產生熱，並且控制基板410的溫度。舉例而言，加熱元件440可將基板410加熱至大於約450℃、大於約500℃、大於約550℃、大於約600℃或大於約650℃的溫度。可經由嵌置在基板基座406中的一或更多電線432向加熱元件440供應功率。

在一些實施例中，該等電極430可為共面或實質共平面的。電極430可包括一或更多成對的夾持電極，其中這些成對的夾持電極具有相反極性。在一些實施例中，外部環形RF電極可圍繞著該一或更多成對的夾持電極。外部環形RF電極可更包括徑向延伸的引線或供電帶（power feed strip），其中所述引線或供電帶會沿對角線延伸橫跨該外部環形RF電極。這允許將端子連接在平台404的中心處或中心附近，以對外部環形RF電極供電。外部環形RF電極是用於將嵌入式功率分佈電路所產生的非期望電感效應最小化，以及還用於對正在處理中的基板410上方的RF場的造成干擾的不利影響最小化。在一些實施例中，電極430包括一或更多夾持電極，所述夾持電極是由DC電源所供電以提供DC夾持電壓（例如，介於約200 V與約2000 V之間），且電極430更包括至少一外部環狀 RF電極，該外部環狀 RF電極是由RF電源所供電以提供RF偏置電壓（例如，在約50 W至約3000 W的功率位準下，約為400 kHz至約60 MHz的一或更多頻率），且電極430可任選地包括至少一電極，該電極是透過合適的電路系統而由DC及RF功率源所供電。

在一些實施例中，桿408的內側可包括電線422及432。第一電線422可對電極430供電，而第二電線432可對加熱元件440供電。桿408的一些部分可為中空的，以容納電線422及432。在一些情況下，通道或管（未示出）可延伸穿過桿408，以提供氣體通道朝向平台404的上表面。氣體通道可促進將惰性氣體、熱傳輸氣體或其他氣體輸送至被支撐在平台404上的基板410的下側。

在一些實施例中，基板基座406包括陶瓷材料，例如鋁氧化物（氧化鋁）、氮化鋁、氮氧化鋁、氧化釔、氮化硼、氧化矽、碳化矽、氮化矽、氧化鈦、氧化鋯，或是其他合適的陶瓷材料。舉例而言，基板基座406可由含鋁材料製成，其中該含鋁材料包括氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁或其組合。平台404及桿408可由前述陶瓷材料的其中任何者所製成，其中該平台404的底表面可通過銅焊、摩擦焊接、擴散接合或其他合適技術而接合於該桿408的上表面。

遠端電漿源450中產生的電漿可包括處理氣體的自由基及/或離子。RF電源（未示出）可與遠端電漿源450耦接，從而點燃及維持遠端電漿源450中的電漿。在一些實施例中，RF電源可被配置為相互獨立地控制高頻RF電源及低頻RF電源。示例低頻RF頻率可包括但不限於約0 kHz與約500 kHz之間的頻率。示例高頻RF頻率可包括但不限於約1.8 MHz與約2.45 GHz之間，或是等於或大於約13.56 MHz、等於或大於約27 MHz、等於或大於約30 MHz，或是等於或大於約 60 MHz的頻率。將能理解，可分散地或連續地調整任何合適參數，以提供表面反應所需的電漿能量。在一些實施例中，RF電源是配置以提供範圍介在每站約500 W與約15 kW之間、每站約2 kW與約10 kW之間，或每站約3 kW與約8 kW之間的電漿功率，例如每站約6.5 kW。可提供並控制高電漿功率，以在遠端電漿中產生胺自由基、氮自由基及/或氫自由基。在一些實施例中，線圈（未繪示）可被定位在遠端電漿源450的外壁（例如，石英圓頂）周圍，以提供感應耦合電漿（ICP）生成。在某些情況下，RF電源是經由阻抗匹配網路而與線圈電性耦接。然而，將理解的是，遠端電漿源450可替代地被配備以提供電容耦合電漿（CCP）生成。

氣體管線452及454可將前驅物氣體、反應物氣體、惰性氣體或其他氣體供應至電漿處理設備400。經由氣體管線452及454進行輸送的處理氣體會參與ALD或CVD處理中的膜沉積氣相反應。這些膜可包括例如含矽膜，例如氧化矽或氮化矽。氣體管線454可與遠端電漿源450流體耦接，以供應遠端電漿生成所需的反應物氣體，而氣體管線452可與反應腔室420流體耦接，以供應前驅物氣體。氣體管線452可被定位在遠端電漿源450的下游。這將反應物氣體的輸送與前驅物氣體分隔開。在一些實施例中，前驅物氣體可包括含矽前驅物氣體。在一些實施例中，反應物氣體可包括氧（O ₂）、臭氧（O ₃）、二氧化碳（CO ₂）、一氧化碳（CO）、一氧化二氮（N ₂O）、水（H ₂O）、甲醇（CH ₃OH）、聯氨（N ₂H ₄） 、氮（N ₂）、氨（NH­ ₃）、氫（H ₂）或其組合。舉例而言，反應物氣體可包括氮、氫及氨的混合物。

在本揭示的一些實行例中，含矽膜可經由ALD進行沉積。ALD是一種使用按序自限制性反應而沉積材料薄層的技術。通常，ALD循環包括下列操作：將至少一前驅物輸送並吸附於基板表面，接著使所吸附的前驅物與一或更多反應物反應，以形成部分膜層。作為示例，氮化矽ALD循環可包括以下操作：（i）含矽前驅物的輸送/吸附；（ii）將含矽前驅物從腔室吹淨；（iii）含氮反應物的電漿暴露；以及（iv）將經電漿活化物種從腔室吹淨。使用各種前驅物及共反應物的脈衝可沉積其他類型的膜。

圖5繪示出示例時序圖，其中該時序圖顯示根據一些實行例的用於沉積含矽膜的電漿增強原子層沉積（PEALD）循環。圖5顯示在典型PEALD處理500中，對於各種處理參數（例如，承載氣體或吹淨氣體流動、電漿、含矽前驅物流動及反應物氣體流動）的階段。圖5中的這些ALD循環各自可代表一個PEALD循環。線條是指出將流動打開及關閉的時間，或將電漿打開及關閉的時間。示例處理參數包括但不限於惰性物種及反應物物種的流率、電漿功率及頻率、晶圓溫度及處理腔室壓力。

如圖5所顯示，在PEALD循環510A期間，處理腔室中的基板會在注劑階段557A期間暴露於含矽前驅物。在一些實行例中，含矽前驅物包括矽烷部分，該矽烷部分具有一或更多鹵素取代基連接至該矽烷部分，該矽烷部分例如為二氯矽烷（DCS）、六氯乙矽烷（HCDS）、四氯矽烷（SiCl ₄）、三氯矽烷（SiHCl ₃）或其他鹵矽烷。在一些實行例中，含矽前驅物包括矽烷或乙矽烷。在注劑階段557A期間，電漿被關閉、反應物氣體流動被關閉，而承載氣體可被流動朝向基板。然而，將能理解，基板可在注劑階段557A期間被加熱至升高溫度。在一些實行例中，基板可在注劑階段557A期間暴露於含矽前驅物持續約0.1秒與約100秒之間、約0.2秒與約50秒之間或約0.3秒與約10秒之間，取決於流率及基板表面積。在一些實行例中，含矽前驅物的流率可介於約50 sccm與約5000 sccm之間、介於約100 sccm與約2000 sccm之間，或介於約200 sccm與約1500 sccm之間。在一些實行例中，處理腔室中的腔室壓力介於約0.5 Torr與約40 Torr之間，或是介於約1 Torr與約30 Torr之間。在注劑階段557A期間，基板可暴露於升高溫度，例如約300℃與約750℃之間或約500℃與約700℃之間的溫度。在一些實行例中，含矽前驅物是以自限制方式吸附至基板的表面上，使得當活性位點被含矽前驅物佔據後，將只有極少或無額外含矽前驅物會吸附在基板的表面上。當含矽前驅物吸附至基板表面的活性位點上時，含矽前驅物的薄層會在該表面上形成。

在一些實行例中，可在將基板暴露於含矽前驅物的操作與將基板暴露於遠端電漿的操作之間吹淨處理腔室。此外，可在將基板暴露於遠端電漿過後吹淨電漿處理腔室。吹淨可能會涉及掃除氣體，而該掃除氣體可為在其他操作/階段中所使用的承載氣體，或者是不同氣體。吹淨可將在氣相中未於基板表面上吸附或反應的過量物種移除。如圖5所顯示，處理腔室在吹淨階段559A與563A期間會進行吹淨。含矽前驅物流動被關閉、電漿被關閉，且反應物氣體流動被關閉。然而，承載氣體可繼續被流動朝向基板。在一些實行例中，吹淨階段559A及563A可各自包含一或更多抽空子階段，以抽空該處理腔室。或者，將能理解，在一些實行例中可省略吹淨階段559A及563A中的各者。各吹淨階段559A及563A可具有合適的持續時間，例如約0秒至約60秒、約0.1秒至約20秒，或約1秒至約15秒。在一些實行例中，各吹淨階段559A及563A可流動淨化氣體，例如氮（N ₂）。在一些實行例中，吹淨氣體的流率可介於約500 sccm與約80000 sccm之間、介於約1000 sccm與約40000 sccm之間，或是介於約2000 sccm與約20000 sccm之間。在一些實行例中，在各吹淨階段559A及563A期間，處理腔室中的腔室壓力介於約0.2 Torr與約50 Torr之間、介於約0.5 Torr與約40 Torr之間，或是介於約1 Torr與約30 Torr之間。然而，將能理解，可使用較低壓力以更有效率地吹淨該處理腔室。

如圖5所顯示，在PEALD循環510A期間，基板可在電漿暴露階段561A期間暴露於從反應物氣體來源所產生的遠端電漿。電漿暴露階段561A也可被稱為轉化階段。在電漿暴露階段561A期間，電漿在遠端電漿源中被打開，從而點燃遠端電漿。遠端電漿可包括反應物氣體的離子、自由基、帶電中性物及其他活性物種。這些活性物種可與已吸附的含矽前驅物進行反應，從而形成含矽膜。舉例而言，活性物種可包括氮、氨及/或氫的自由基物種（N ^*、NH ₂ ^*、NH ^*及/或H ^*），這些自由基物種會與已吸附的含矽前驅物反應而沉積氮化矽膜。在電漿暴露階段561A期間，含矽前驅物的流動被關閉，而反應物氣體的流動被開啟。承載氣體在電漿暴露階段561A期間可能會繼續流動，也可能不會繼續流動。在一些實行例中，基板可暴露於遠端電漿持續約0.5秒與約200秒之間、約1秒與約120秒之間或約2秒與約80秒之間。在一些實行例中，在沉積氮化矽膜時，氮氣的流量可以在大約5000sccm到大約40000sccm之間，氨氣的流量可以在大約0sccm到大約5000sccm之間，氫氣的流量可以是 在大約 0 sccm 和大約 5000 sccm 之間。在一些實行例中，在沉積氮化矽膜時，氮的流率可介於約5000 sccm與約40000 sccm之間，氨的流率可介於約0 sccm與約5000 sccm之間，氫的流率可介於約0 sccm 與約5000 sccm之間。在一些實行例中，處理腔室的腔室壓力可介於約0.1 Torr與約50 Torr之間、介於約0.25 Torr與約25 Torr之間，或介於約0.5 Torr與約20 Torr之間。在一些實行例中，施加至遠端電漿源以進行電漿生成的RF功率介於每站約500 W與約15 kW之間、介於每站約1 kW與約10kW之間，或介於每站約2 kW與約10 kW之間。在電漿暴露階段561A期間可將基板暴露於升高溫度，例如約300℃與約750℃之間，或約500℃與約700℃之間的溫度。雖然在PEALD循環510A的各階段期間基座溫度通常會保持恆定，但基板溫度仍可能會作為壓力、流率及噴淋頭間隙的變化結果而波動。

操作557A、559A、561A及563A的執行可構成ALD循環510A。操作557B、559B、561B及563B的執行可構成另一ALD循環510B。可重複進行複數ALD循環510A及510B，直到達成所欲厚度的含矽膜。

在本揭示的遠端電漿處理裝置中可結合靜電卡盤。通常，靜電卡盤是依賴直接電漿暴露而協助進行解卡持。在基於CCP的電漿處理設備中通常會採用直接電漿暴露以進行解卡持。然而，本揭示的遠端電漿處理設備包括靜電卡盤，且是配置成在缺乏直接電漿暴露的情況下執行解卡持例行程序。在一些實施例中，遠端電漿處理設備是配置以執行遠端電漿ALD操作，從而沉積含矽膜或沉積氧化物膜、氮化物膜或氮氧化物膜；該遠端電漿處理設備是配置以在升高溫度下運作；以及該遠端電漿處理設備是配置以使用腐蝕性化學品，例如鹵代矽烷。靜電卡盤可確保正在被處理的基板在其邊緣周圍是牢固、平坦且密封的。在半導體製造期間，隨著越來越多的層堆疊在一起，會引進更多的應力，而這可能會導致晶圓彎曲。靜電卡盤可使基板平坦且牢固，以減少在處理期間晶圓彎曲的不利影響。藉由使基板平坦，基板基座與基板之間的接觸被改善。此外，即使在數次氣體轉換期間也可藉由將基板固定在原位，從而使晶圓誤操作（mishandling）減少。靜電卡盤可防止非所欲的背側刮痕，而靜電卡盤密封帶可防止非所欲的背側沉積，其中該密封帶圍繞基板的邊緣進行密封。

在一些替代實行例中，本揭示的靜電卡盤可結合在熱ALD設備中。熱ALD設備是配置以執行熱 ALD操作，從而沉積含矽膜或沉積氧化物膜、氮化物膜或氮氧化物膜；該熱ALD設備是配置以在升高溫度下運作；以及該熱ALD設備是配置以使用腐蝕性化學品，例如鹵代矽烷。

圖6A顯示根據一些實行例的示例基板支撐結構的示意立體圖，其中該基板支撐結構包括靜電卡盤。基板支撐結構600可被稱為晶圓基座或基板基座。基板支撐結構600包括平台或靜電卡盤610，而半導體基板被保持在該平台或靜電卡盤610上。靜電卡盤610與桿620連接。在一些實施例中，靜電卡盤610是碟形的，並且被定位在管形的桿620上。基板支撐結構600的靜電卡盤610及桿620各自包含陶瓷材料，例如氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧化釔、氮化硼、氧化矽、碳化矽、氮化矽、氧化鈦、氧化鋯或其他合適的陶瓷材料。

靜電卡盤610包括被嵌入在陶瓷本體內的夾持電極（未顯示）。可藉由施加直流（DC）電壓對夾持電極進行靜電充電，使該夾持電極及半導體基板作為電容電路而將半導體基板固持在原位。夾持電極是典型的薄平面結構，其平行於半導體基板的整個平面。介電質層或其他絕緣體可插置在夾持電極與半導體基板之間，這會防止短路並保護夾持電極免於暴露至處理環境。在一些實行例中，靜電卡盤610還包括將半導體基板加熱至升高溫度所用的加熱元件（未顯示）。

電力線630可供應電流，以對加熱元件及/或電極供電。桿620可以是適合支持電力線630的中空連接管。在一些情況下，陶瓷桿620可以是與靜電卡盤610連接的薄壁小直徑管。在一些實行例中，桿620的內部或電力線630的內部（例如，中空饋電棒）可具有空腔，用於將氣體輸送至半導體基板的下側，其中該下側是被支撐在基板支撐結構600上。

圖6B顯示根據一些實行例的示例靜電卡盤的示意俯視圖。靜電卡盤610具有主體660，該主體660包括上環形密封表面662、以半透明交叉斜線所繪示的凹部664，以及設置在該凹部664內的複數微接觸區域（MCA）666。上環形密封表面662是完全圍繞著凹部664而延伸的圓周環或密封帶。上環形密封表面662被配置以支撐基板的邊緣，及該基板的下側或背側的一部分。上環形密封表面662是平坦、平面且光滑的表面，該表面至少部分能夠在基板的背側與上環形密封表面662之間產生密封。

為了避免處理氣體及其他材料流動至基板的下側，可在一區域中形成介於基板的下側與上環形密封表面662之間的密封，該區域基板的下側的邊緣從開始，並且徑向往內延伸而朝向靜電卡盤600的主體660的垂直中心線。利用在基板的邊緣所形成的密封，氣體及其他材料無法在基板下方流動。施加朝下的靜電夾持力可助於使基板下側的邊緣及基板下側的一部分接觸上環形密封表面662，並與其形成密封。基板置中在凹陷部664上方，並且被複數MCA 666及上環形密封表面662所支撐。當靜電夾持電極被供電而產生欲施加在基板上的朝下靜電夾持力時，會在上環形密封表面662與該基板接觸上環形密封表面662的該部分之間產生密封。

主體660可包括一或更多靜電夾持電極（未顯示），所述靜電夾持電極是配置以當基板被靜電卡盤600支撐時，且當功率被施加至該一或更多靜電夾持電極時產生欲施加在該基板上的朝下夾持力。在一些實施例中，該一或更多靜電夾持電極可被配置以施加約1 Torr與約40 Torr之間（例如，約0.02 psi與約0.8 psi之間）的靜電夾持力或壓力。在一些實施例中，該一或更多靜電夾持電極被定位在凹陷部664的下凹陷表面下方。

該複數MCA 666連同上環形密封表面662是配置以支撐被定位在靜電卡盤600上的基板，從而防止當該基板受到朝下靜電夾持力時產生非所欲的變形。在具有足夠數量且適當配置的MCA 666將朝下靜電夾持力的壓力平均且充分地進行分佈的情況下，該非所欲的變形被最小化。在一些實施例中，該複數MCA 666從凹陷部664的下凹陷表面突出。各MCA 666的頂表面可與上環形密封表面662的頂表面共平面。

圖7顯示根據一些實行例的具有遠端電漿源的示例性電漿處理裝置的示意圖。電漿處理設備700包括與反應腔室704分隔開的遠端電漿源702。遠端電漿源702係經由氣體分佈器或噴淋頭706而與反應腔室704流體耦接。在一些實施例中，噴淋頭706包括離子過濾器，用於過濾離子以限制對於基板712的離子轟擊損害。自由基物種及/或離子產生在遠端電漿源702中，而所述自由基物種可被供應至反應腔室704。前驅物（例如，含矽前驅物）是藉由遠端電漿源702下游及噴淋頭706下游的氣體出口708被供應至反應腔室704。然而，將能理解，可經由氣體出口708將其他前驅物供應至反應腔室704，以沉積例如氧化物、氮化物及氮氧化物的膜。前驅物會與反應腔室704的沉積區域710中的自由基物種產生反應，而在基板712的表面上沉積膜。沉積區域710包括與基板712的表面相鄰的環境。

基板712被支撐在基板支撐結構或晶圓基座714上。晶圓基座714可配置具有升降銷或其他可移動支撐元件，以將基板712定位在沉積區域710內。基板712可被移動至距離噴淋頭706較近或較遠的位置。在圖7中，晶圓基座714被顯示成已將基板712升至沉積區域710內。

在一些實施例中，晶圓基座714包括靜電卡盤716。靜電卡盤716包括被嵌置在該靜電卡盤716的主體內的一或更多靜電夾持電極718。在一些實行例中，該一或更多靜電夾持電極718可為共面或實質共面的。靜電夾持電極718可由DC電源或DC夾持電壓（例如，約200V至約2000V）供電，使得基板712可透過靜電吸引力而被保持在靜電卡盤716上。往靜電夾持電極718的功率可經由第一電線720而提供。靜電卡盤716可更包括被嵌置在該靜電卡盤716的主體內的一或更多加熱元件722。該一或更多加熱元件722可包括電阻加熱器。在一些實施例中，該一或更多加熱元件722被定位在該一或更多靜電夾持電極718下方。該一或更多加熱元件722可配置以將基板712加熱至大於約450°C、大於約500°C、大於約550°C、大於約600°C或大於約 650℃的溫度。該一或更多加熱元件722提供對於基板712的選擇性溫度控制。往該一或更多加熱元件722的功率可經由第二電線724而提供。

晶圓基座714包括靜電卡盤716，以及與該靜電卡盤716的下側連接的桿726。靜電卡盤716可被用作基座或平台，而桿726可被用作支撐柱。桿726的至少一些部分可為中空的，使得第一電線720及第二電線724可被容納在該桿726中。在一些情況下，桿726可促進氣體通行至基板712的背側。

線圈728圍繞著遠端電漿源702而設置，其中該遠端電漿源702包括外壁（例如，石英圓頂）。線圈728與電漿產生器控制器732電性耦接，其中該電漿產生器控制器732可用於經由感應耦合電漿產生而在電漿區域734內形成電漿並將其維持。在一些實行例中，電漿產生器控制器732可包括向線圈728供應功率的電源，其中在電漿產生期間的功率可介於約每站500 W與約15 kW之間，或介於約每站2 kW與約10 kW之間。在一些實行例中，用於平行板或電容耦合電漿產生的電極或天線可被使用以經由電漿激發而不是感應耦合電漿產生，從而產生連續的自由基供應。無論用於點燃及維持電漿區域734中的電漿的機制為何，在膜沉積期間可使用電漿激發而連續產生自由基物種。在一些實行例中，在穩態膜沉積期間，氫自由基（H ^*）、氮自由基（N ^*）、氨自由基（NH ^*、NH ₂ ^*）或其組合是在近似穩態狀態下產生，但在膜沉積的開始及結束時可能會產生瞬態（transient）。舉例而言，含氮自由基可產生在電漿區域734中，其中所述含氮自由基包括氮自由基（N ^*）及胺自由基（NH ^*、NH ₂ ^*）的其中至少一者。

在將來源氣體供應至遠端電漿源702的同時，可在電漿區域734內連續地產生離子及自由基供應。在電漿區域734中產生的離子可被噴淋頭706的離子過濾器濾除。如此一來，可將電漿區域734中產生的自由基供應至反應腔室704中的基板712，同時限制離子轟擊。可控制遠端電漿源702中的條件，包括對該遠端電漿源702提供的來源氣體組成，以及對線圈728提供的RF功率，從而優化電漿區域734中的所欲自由基物種產生。在一些實施例中，來源氣體可包括含氧反應物（例如，氧）或含氮反應物（例如，氮）。在一些實施例中，來源氣體可包括氮氣，以及氨及氫氣的其中一或二者。作為示例，氮自由基、胺自由基及氫自由基可在電漿區域734中產生，其中氮氣、氨及氫氣的來源氣體混合物可被提供至遠端電漿源702。在另一示例中，氮自由基可伴隨胺自由基及氫自由基的其中一或二者一起產生，其中氮氣，以及氨及氫氣的其中一或二者的來源氣體混合物。對於氮化矽膜的沉積，胺自由基的濃度可大於或實質大於氫自由基的濃度。對於氮化矽膜的沉積，氮自由基的濃度可大於或實質大於氫自由基的濃度。

在一些實施例中，來源氣體可與一或更多額外氣體混合。這些一或更多額外氣體可被供應至遠端電漿源702。在一些實行例中，來源氣體會與一或更多額外氣體混合而形成氣體混合物，其中該一或更多額外氣體可包括承載氣體。額外氣體的非限制性示例可包括氦（He）、氖（Ne）、氬（Ar）、氪（Kr）及氙（Xe）。額外氣體的其他示例可包括氫（H ₂）及氨（NH ₃）。該一或更多額外氣體可支持或穩定遠端電漿源702內的穩態電漿狀態，或是對於瞬態電漿點燃或熄滅過程有幫助。在圖7中，來源氣體供應部736與遠端電漿源702流體耦接以供應來源氣體。此外，額外氣體供應部738與遠端電漿源702流體耦接以供應一或更多額外氣體。雖然圖7中的實施例繪示來源氣體及該一或更多額外氣體的氣體混合物是通過各自的氣體出口而引進，但將能理解的是，該氣體混合物可直接被引進遠端電漿源702中。換言之，可經由單一氣體出口將預先混合的稀釋氣體混合物供應至遠端電漿源702。

經電漿活化氣體742（例如，受激發的氮、氫及/或胺自由基）流出遠端電漿源702，並經由噴淋頭706而進入反應腔室704。噴淋頭706內及反應腔室704內的經電漿活化氣體742通常不會在其中承受持續電漿激發。噴淋頭706可具有複數氣體端口，用以將經電漿活化氣體742的流動擴散到反應腔室704中。在一些實行例中，該複數氣體端口可被彼此隔開。在一些實行例中，該複數氣體端口可被設置為規律間隔開的複數通道或通孔的陣列，其中該複數通道或通孔是延伸穿過將遠端電漿源702及反應腔室704分隔的板。該複數氣體端口可將從遠端電漿源702離開的自由基（包括經電漿活化氣體742）平穩地分散且擴散到反應腔室704的沉積區域710中，同時濾掉離子。

隨著經電漿活化氣體742被從噴淋頭706輸送到反應腔室704，前驅物744（或其他處理氣體）可被引進反應腔室704。前驅物744可包括含矽前驅物，例如DCS、HCDS、SiCl ₄、SiHCl ₃或其他矽烷。前驅物744可經由氣體出口708引入，其中氣體出口708可與前驅物供應源740流體耦接。氣體出口 708 可包括相互間隔開的複數開口，使得前驅物744的流動得以一方向引進，而該方向係與從噴淋頭 706 流出的經電漿活化氣體 742 平行的。在一些實施例中，氣體出口708可位於噴淋頭706的下游。在一些實施例中，氣體出口708是噴淋頭706的一部分，例如位於雙氣室噴淋頭中。雙氣室噴淋頭可為經電漿活化物種742及前驅物744提供各自的出口/通道，而避免其在噴淋頭706中混合。如此一來，前驅物744可經由噴淋頭706流進反應腔室704，而不暴露於遠端電漿源702中的電漿。氣體出口708可位於沉積區域710及基板712的上游。化學氣相沉積區域710位於反應腔室704的內部且介於氣體出口708與基板712之間。

大部分前驅物744可被防止與噴淋頭706中或噴淋頭706附近的經電漿活化物種742混合。在一些實行例中，前驅物744可在ALD循環的注劑階段被輸送至基板712，與在ALD循環的電漿暴露階段期間所輸送至基板712的經電漿活化物種742分開。所吸附的前驅物744可在ALD循環的電漿暴露階段期間與經電漿活化物種742的自由基產生反應，從而沉積膜。在一些實行例中，前驅物744可被連續輸送至基板712，以與沉積區域710中的經電漿活化物種742產生相互作用，從而藉由CVD進行膜沉積。在該膜的CVD形成期間，經電漿活化物種742的自由基與前驅物744會在氣相中混合。

氣體可經由與幫浦（未顯示）流體耦接的出口748從反應腔室704移除。因此，可將過量的含矽前驅物、反應物氣體、自由基物種，以及稀釋氣體及置換氣體或吹淨氣體從反應腔室704移除。

在一些實施例中，熱遮蔽件（未顯出）可位於晶圓基座714下方。熱遮蔽件係用作晶圓基座 714 下方的熱絕緣體，以減輕經由熱輻射所造成的熱損失，從而減少將晶圓基座714維持在特定升高溫度所需的功率量，也防止因為從晶圓基座714輻射出過多的熱而導致反應腔室704內的其他構件過熱。舉例而言，熱遮蔽件可從桿726徑向偏移，並可具有薄環形本體，且相對於靜電卡盤716的下側具有高的視界因子（view factor）。因此，環形熱遮蔽件可減少來自晶圓基座714的輻射熱損失。

晶圓基座714的靜電卡盤716可夾持/解夾持電漿處理設備700中的基板712，其中該電漿處理設備700係配置以在高溫下操作；該電漿處理設備700係配置以藉由遠端電漿ALD、遠端電漿CVD，或是熱ALD而沉積膜，例如含矽膜；以及該電漿處理設備700係配置以在腐蝕性環境中運作。此等高溫可大於約450℃、大於約500℃、大於約550℃、大於約600℃或大於約650℃。此等腐蝕性環境可包括對於鹵代矽烷（例如，DCS及HCDS）的暴露。

在一些實行例中，系統控制器750係與電漿處理設備700可運行通信。在一些實行例中，系統控制器750包括處理器系統752（例如，微處理器），該處理器系統752係配置以執行在數據系統754（例如，記憶體）中保存的指令。在一些實行例中，系統控制器750可與電漿產生器控制器732通信，以控制遠端電漿源702中的電漿參數及/或條件。在一些實行例中，系統控制器750可與晶圓基座714通信，以控制基座升降、靜電卡持及解卡持，以及溫度。在一些實行例中，系統控制器750可控制其他處理條件，例如RF功率設定、頻率設定、工作週期、脈衝時間、反應腔室704內的壓力、遠端電漿源702內的壓力、來自來源氣體供應部736的氣體流率、來自額外氣體供應部738的氣體流率、來自前驅物供應源740及其他來源的氣體流率、晶圓基座714的溫度及反應腔室704的溫度，以及其他處理條件。

控制器750可包含指令，用於控制電漿處理設備700的操作的處理條件。控制器750通常將包括一或更多記憶體設備及一或更多處理器。處理器可包括CPU或電腦、類比及/或數位輸入/輸出連接件、步進馬達控制器板等。用於實施合適控制操作的指令係在處理器上執行。這些指令可儲存在與控制器750相關聯的記憶體設備上，或是這些指令可藉由網路而提供。

在某些實施例中，控制器750控制著本文所述的電漿處理設備700的所有或大多數活動。舉例而言，控制器750可控制電漿處理設備700的與沉積含矽膜相關聯的所有或大部分活動，以及任選地控制著製造流程中包括含矽膜的其他操作。控制器750可執行系統控制軟體，其包括指令集，用於控制時間、氣體組成、氣體流率、腔室壓力、腔室溫度、RF功率位準、基板位置、基板溫度、DC夾持電壓、解卡持例行程序及/或其他參數。在一些實施例中，可使用在與控制器750相關聯的記憶體設備上儲存的其他電腦程式、腳本或例行程序。在多站反應器中，控制器750可包括不同設備站所用的不同或相同指令，從而允許這些設備站獨立地或同步地運作。

在一些實施例中，控制器750可包括複數指令，配置執行複數操作，例如引進第一劑量的氣相含矽前驅物744以吸附在基板712上，以及將該基板712暴露於在遠端電漿源702中所產生的來源氣體的經電漿活化物種742，其中所吸附的含矽前驅物744會與經電漿活化物種742反應以沉積含矽膜。在一些實施例中，控制器750可包括複數指令，配置執行複數操作，例如將反應腔室704中的腔室壓力設定為介於約1 Torr與約30 Torr之間，以及將基板溫度設定為介於約500°C與約700°C之間的升高溫度。在一些實施例中，控制器750可包括複數指令，配置執行複數操作，例如將第一電壓施加至晶圓基座714的靜電卡盤716，以靜電夾持反應腔室704中的基板712；將施加於靜電卡盤716的第一電壓的極性反轉；將第二電壓施加至靜電卡盤716，該第二電壓小於該第一電壓；將施加於靜電卡盤716的第二電壓的極性反轉；以及將基板712從靜電卡盤716移除。

在一些實施例中，設備700可與控制器750相關的使用者介面。使用者介面可包括顯示螢幕、設備700及/或處理條件的圖像軟體顯示器、以及例如指向裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風等的使用者輸入裝置。

用於控制上述操作的電腦程式編碼可被編寫於任何習知的電腦可讀編程語言中：例如組合語言、C、C++、Pascal、Fortran等。編譯物件編碼或腳本係藉由處理器加以執行，以執行該程式中所認證的任務。

用於監測該處理的信號可藉由該系統控制器的類比及/或數位輸入連接件而加以提供。用於控制該處理的信號係輸出於該系統的類比及數位輸出連接件上。

廣義來說，控制器可被定義成具有各種積體電路、邏輯、記憶體及/或軟體的電子設備，以接收指令、發送指令、控制操作、啟動清潔操作、啟動終點測量等。所述積體電路可包括以韌體形式儲存程式指令的晶片、數位信號處理器（DSP）、定義為特殊應用積體電路（ASIC）的晶片，及/或一或更多執行程式指令（例如，軟體）的微處理器或微控制器。程式指令可係以各種獨立設定（或程式檔案）形式而傳送至控制器的指令，而定義出用於在半導體晶圓上、或針對半導體晶圓，或對系統執行特定步驟的操作參數。在一些實施例中，操作參數可以是製程工程師所定義之配方的一部分，以在一或更多層、材料（例如，氮化矽）、表面、電路及/或晶圓的晶粒的加工期間完成一或更多的處理步驟。

在一些實行例中，控制器可為電腦的一部分，或是耦接至電腦，所述電腦係整合並耦接至所述系統，或以其他方式與所述系統網路連接，或是其組合。例如，控制器可位於「雲端」，或是FAB主電腦系統的全部或一部分中而可允許基板處理的遠端存取。電腦可使對系統的遠端存取能夠監控加工操作的當前進程、檢視過去加工操作的歷史、檢視來自複數加工操作的趨勢或性能度量、變更當前處理的參數、設定當前處理之後的處理步驟，或是開始新的處理。在一些示例中，遠端電腦（例如，伺服器）可透過網路向系統提供處理配方，其中該網路可包括區域網路或網際網路。遠端電腦可包括使用者介面，而能夠對參數及/或設定進行輸入或編程，所述參數及/或設定則接著從遠端電腦傳送至系統。在一些示例中，控制器接收數據形式的指令，其中所述指令係指明一或更多操作期間待執行之各處理步驟所用的參數。應當理解的是，所述參數可特定於待執行的步驟類型，及控制器所配置以連接或控制的工具類型。因此，如上所述，控制器可例如藉由包括一或更多離散控制器而進行分佈，其中所述離散控制器係彼此以網路連接且朝向共同的目的（例如本文所述的步驟與控制）而運作。為此目的所分佈的控制器之示例將係位於腔室上的一或更多積體電路，其與遠端設置（例如，位於平台層或作為遠端電腦的一部分）且結合以控制腔室上之處理的一或更多積體電路連通。

圖8顯示一流程圖，其繪示根據一些實行例的使用遠端電漿處理設備以在半導體基板上沉積含矽膜的示例方法，其中該半導體基板被在保持在靜電卡盤上。處理800的操作得以不同順序及/或不同的、更少的或額外的操作而執行。處理800的一或更多操作可使用圖4及7的任一者中所述的電漿處理設備而執行。在一些實行例中，處理800的操作可至少部分地根據在一或更多非瞬態電腦可讀媒體中儲存的軟體而實施。

在處理800的方格802時，將電壓施加至晶圓基座的靜電卡盤，以靜電夾持反應腔室中的半導體基板。該半導體基板可以是矽晶圓，例如200-mm、300-mm或450-mm的晶圓，包括具有一或更多材料層的晶圓，所述材料例如是沉積在基板前側上的介電材料、導電材料或半導體材料。這些層的其中一些可為經圖案化的。在一些實行例中，半導體基板包括經圖案化的3D-NAND結構，以及位於該基板中的一或更多經蝕刻溝槽。經圖案化的3D-NAND結構可包括複數材料層，例如32層以上、64層以上或96層以上。為了克服彎曲的影響，可藉由靜電卡盤將半導體基板夾持在晶圓基座上。

在一些實行例中，半導體基板被放置在靜電卡盤的頂表面上。靜電卡盤可包括由陶瓷材料所製成的頂板，以及嵌置在該頂板中的一或更多靜電夾持電極。該一或更多靜電夾持電極可被配置以接收電壓，該電壓是被施加至靜電卡盤以將半導體基板靜電附著於該靜電卡盤。在一些實施例中，電壓可介於約200V與約2000V之間的任何者。靜電卡盤可更包括被嵌置在靜電卡盤的頂板中的加熱元件，以控制半導體基板的溫度。在一些實施例中，加熱元件可將半導體基板加熱到約300℃與約750℃之間，或約500℃與約700℃之間的升高溫度。靜電卡盤可被配置以承受高的運作溫度。在一些實施例中，靜電卡盤可包括MCA及上環形密封表面，以將半導體基板從頂板的凹槽垂直地偏移。上環形密封表面可在半導體基板的邊緣處支撐該半導體基板。上環形密封表面也可被稱為密封帶或圓周環。當半導體基板被靜電夾持時，會防止在基板邊緣與上環形密封表面之間產生小間隙，以抑制氣體流動至該基板的下側，並且限制該基板的下側處的沉積。

反應腔室可為電漿處理設備的一部分，用於將半導體基板暴露於遠端電漿。反應腔室及反應腔室中的晶圓基座可位於遠端電漿源的下游。遠端電漿源可配置以產生來源氣體的電漿。離子可被位於遠端電漿源與反應腔室之間的離子過濾器濾除，使得半導體基板主要暴露於自由基。在一些實施例中，電漿處理設備可以將半導體基板暴露於遠端電漿，以執行例如ALD或CVD的沉積。靜電卡盤可在將半導體基板暴露於遠端電漿以藉由ALD或CVD進行沉積膜時靜電夾持該半導體基板。

在處理800的方格804時，藉由遠端電漿原子層沉積（RP-ALD）或遠端電漿化學氣相沉積（RP-CVD）處理以在半導體基板上沉積含矽膜。當半導體基板被反應腔室中的靜電卡盤靜電夾持時，此等氣相沉積處理可在該反應腔室中進行。在一些實施例中，該含矽膜是氧化矽。在一些實施例中，該含矽膜是氮化矽。在一些實施例中，該含矽膜是碳化矽。將能理解，可在半導體基板上沉積其他膜，例如氧化物、氮化物或氮氧化物。

在遠端電漿暴露期間，可將半導體基板暴露於升高溫度及高壓。一般來說，RP-ALD處理及RP-CVD處理不會利用升高溫度及高壓以進行膜沉積。在一些情況下，升高溫度會分解前驅物，而高壓會產生電弧。升高溫度通常會對半導體基板中的下方半導體裝置結構造成損害。從機械方面來看，升高溫度也可能是難以控制的。升高壓力可能會使遠端電漿源內的電漿難以點燃。此外，升高壓力會導致燃料或氧化劑混合物（例如，H ₂/O ₂）的化學計量引爆（stoichiometric detonation）。然而，RP-ALD或RP-CVD處理可利用靜電卡盤，以在具有相對高溫及高壓的反應腔室中執行。在一些實行例中，反應腔室中的腔室壓力可介於約1 Torr與約30 Torr之間。在一些實行例中，基板溫度可介於約500℃與約700℃之間。

在遠端電漿源中的電漿產生可藉由施加高RF功率而獲得。在一些實行例中，對遠端電漿源施加的RF功率可介於每站約500 W與約15 kW之間、介於每站約2 kW與約10 kW之間，或是介於每站約3 kW與約8 kW之間，例如每站約6.5 kW。

在一些實行例中，含矽膜的沉積可藉由ALD進行。這可包括引進一劑量的氣相前驅物，使其吸附在半導體基板的表面上。舉例而言，前驅物可包括含矽前驅物。含矽前驅物的示例包括但不限於矽烷，例如DCS、HCDS、四氯矽烷及三氯矽烷。靜電卡盤可被配置以承受腐蝕性環境，包括暴露於鹵代矽烷。藉由ALD所進行的沉積可進一步包括將氣相反應物的經電漿活化物種導引至半導體基板，其中該經電漿活化物種是在遠端電漿源中產生的遠端電漿。舉例而言，反應物可包括含氧反應物或含氮反應物。示例性反應物包括但不限於氧、臭氧、二氧化碳、一氧化碳、一氧化二氮、水、甲醇、聯氨、氮、氨、氫等。在一些情況下，反應物可包括複數氣體的組合，例如氮、氨及氫的組合。半導體基板被暴露於遠端電漿，以將所吸附的前驅物轉化為單層的含矽膜。可執行複數ALD循環以達成期望厚度的含矽膜。

在複數ALD循環期間，半導體基板被靜電夾持在靜電卡盤上。雖然氣體持續且頻繁地循環，伴隨著氣體及壓力在整個處理過程中發生變化，半導體基板仍被保持靜電夾持。即使在半導體基板的邊緣周圍，氣體無法滲入半導體基板的背側。

半導體基板可經由解卡持例行程序而從靜電卡盤解卡持。在沉積含矽膜過後，可在缺少電漿暴露協助的情況下藉由執行解卡持例行程序以移除半導體基板。此解卡持例行程序係參照圖9及10而描述於下。

圖9顯示一流程圖，其說明根據一些實行例將半導體基板從靜電卡盤解卡持的示例方法。處理900的操作得以不同順序及/或不同的、更少的或額外的操作而執行。處理900的操作可參照圖10的時序圖而描述。圖10顯示根據一些實行例的用於從將半導體基板靜電卡盤（例如，雙極卡盤）解卡持的解夾持例行程序的示例時序圖。時序圖顯示的波形僅代表雙極卡盤的一半相位，另一半雖然未顯示，但將被理解以相反極性相位表示。類似地，處理900的操作是參照雙極卡盤的一半相位進行描述，且將能理解另一半將由相反極性相位表示。在一些實行例中，處理900的操作可至少部分根據在一或更多非瞬態電腦可讀媒體中儲存的軟體而實施。在一些實行例中，處理900的操作係在遠端電漿設備中執行。

在處理900的方格902時，將第一電壓施加至晶圓基座的靜電卡盤，以夾持反應腔室中的半導體基板。該反應腔室可以是上述藉由ALD進行膜沉積所用的遠端電漿設備的一部分。上將半導體基板夾持於靜電卡盤的態樣已描述如上。在一些實施例中，第一電壓可被夾持電極接收，該夾持電極係嵌置在靜電卡盤的陶瓷主體中。在一些實施例中，第一電壓可為介於約+200V與約+2000V之間的任何者，例如約+900V。第一電壓也可被稱為固持電壓或夾持電壓。

在處理900的方格904時，將施加至靜電卡盤的第一電壓的極性反轉。因此，相反電壓（例如，負電壓）被施加至靜電卡盤，其中該相反電壓與用於夾持半導體基板的第一電壓具有相同量值。該相反電壓可為介於約-200V與約-2000V之間的任何者。從第一電壓到該相反電壓的極性切換可在瞬間進行。相反電壓的施加可在藉由ALD所進行的沉積處理完成之後進行。因此，半導體基板可在膜沉積完成之後進行解夾持。在一些實行例中，該相反電壓可維持約1秒至約10秒之間的持續時間，或是至少約2秒，例如約3秒。

在一些實行例中，處理900包括在反轉第一電壓的極性之前先將半導體基板暴露於反應腔室中的轉移步驟。轉移步驟包括一或更多步驟。在一些情況下，轉移步驟可涉及將半導體基板放到升降銷上，接著將半導體基板降低至晶圓基座上；對於移除基板而言，反之亦然。在將半導體基板降下時，可施加一轉移壓力。轉移壓力小於在ALD沉積過後對半導體基板所施加的腔室壓力。舉例而言，轉移壓力可介於約0.05 Torr與約1 Torr之間，或是等於或小於約0.5 Torr，或是等於或小於約0.05 Torr。在一些實施例中，腔室壓力可在X秒內逐漸下降到所欲的轉移壓力，其中X介於約0.5秒與約30秒之間，或介於約1秒與約10秒之間的時間段。在半導體基板降下之後，可在進行夾持之前將反應腔室的壓力進一步抽降。

在處理900的方格906時，對靜電卡盤施加第二電壓，該第二電壓小於該第一電壓。極性切換係以從該相反電壓（方格904處）至第二電壓的方式進行，使得該第二電壓的極性與第一電壓相同。極性切換可在瞬間進行。在一些實行例中，第二電壓的量值是第一電壓的量值的三分之一。舉例而言，若第一電壓為+900V，則第二電壓約為+300V。在一些情況下，第二電壓的施加可在極性從該相反電壓（方格904處）切換至第一電壓之後進行，並且該第一電壓係逐漸下降至第二電壓。在一些實行例中，第二電壓可維持約1秒至約10秒之間的持續時間，或至少約2秒，例如約3秒。

在處理900的方格908時，將施加至靜電卡盤的第二電壓的極性反轉。因此，第二電壓的相反電壓（例如，負電壓）被施加到靜電卡盤，其中該相反電壓與第二電壓具有相同的量值。從第二電壓至該第二電壓的相反電壓的極性切換可在瞬間進行。在一些實行例中，第二電壓的相反電壓可維持約1秒與約10秒之間的持續時間，或至少約2秒，例如約3秒。

在一些實行例中，處理900可更包括對靜電卡盤施加第三電壓，該第三電壓小於該第二電壓。極性切換得以從該相反電壓（方格908處）至第三電壓的方式進行，使得該第三電壓的極性與第二電壓相同。極性切換可在瞬間進行。在一些實行例中，第三電壓的量值是第二電壓的量值的三分之一。舉例而言，若第二電壓為+300V，則第三電壓約為+100V。在一些實行例中，第三電壓可維持約1秒至約10秒之間的持續時間，或至少約2秒，例如約3秒。

在一些實行例中，處理900可更包括將施加至靜電卡盤的電壓斜降或以其他方式降低至零（0V）。這可逐漸進行或瞬間進行。這將靜電卡盤上的夾持有效地關閉。在一些實行例中，在關閉靜電吸盤上的夾持之前，可重複進行極性切換及降低電壓的額外循環。換言之，在將電壓降低至零之前，靜電卡盤可施加第四電壓（小於第三電壓）、極性切換、第五電壓（小於第四電壓）、極性切換等。

在處理900的方格910時，將半導體基板從靜電卡盤移除。半導體基板會經受前述的解夾持例行程序，而不是在遠端電漿處理設備中經歷氣相沉積處理之後立刻將被靜電夾持的半導體基板移除。由於已附著的電荷可能會持續存在於半導體基板上，導致即使在關閉夾持電壓之後，半導體基板上仍存在殘餘附著力，因此本發明的解夾持例行程序可促進晶圓放電，並且使殘餘附著力最小化。如此一來，可將半導體基板從靜電卡盤移除，而不會出現晶圓爆裂、微粒產生或晶圓破損。

圖10顯示根據一些實行例的用於將半導體基板從靜電卡盤（例如，雙極卡盤）解卡持的解夾持例行程序的示例時序圖。圖 10 中的雙極卡盤的波形僅表示出一半相位，另一半（相反極性相位）並未顯示。如圖 10 所繪示，夾持電壓係在處理期間施加以靜電夾持半導體基板。在該示例時序圖中，夾持電壓係從+900V開始。半導體基板的處理可包括將該半導體基板暴露於遠端電漿以沉積膜，例如含矽膜。在一些情況下，可在處理期間將半導體基板暴露於升高溫度及高壓。由於在處理過後，半導體基板上會有電荷附著的可能性，因此可將靜電卡盤上的半導體基板進行解夾持例行程序。為了開始進行解夾持例行程序中的解夾持，故將極性從夾持電壓反轉。因此，將-900V的電壓施加至靜電卡盤，並將其維持數秒（例如，約3秒）。之後，將極性反轉為經降低的固持電壓，該固持電壓低於原始夾持電壓。經降低的固持電壓可為+300V，約為原始夾持電壓的三分之一。經降低的固持電壓可維持數秒（例如，約3秒）。從此開始，將極性從經降低的固持電壓反轉。如此，將-300V的電壓施加到靜電卡盤，並將其維持數秒（例如，約3秒）。接著，將極性再次反轉至更經降低的固持電壓，該更經降低的固持電壓小於該經降低的固持電壓。該更經降低的固持電壓可為+100V，約為原始夾持電壓的九分之一。該更經降低的固持電壓可維持數秒（例如，約3秒）。之後，極性從該更經降低的固持電壓往下降。因此，對靜電卡盤施加-100V的電壓，並將其保持數秒（例如，約3秒）。可將靜電卡盤關閉。或者，在關閉靜電卡盤中的夾持之前，可將反轉極性及降低固持電壓的複數步驟重複進行。在一些實行例中，可在移除半導體基板之前將靜電卡盤關閉數秒（例如，約10秒）。在經過解夾持例行程序中的上述步驟之後，可將半導體基板移除。

藉由在本揭示中的遠端電漿ALD可沉積保形的氮化矽膜。保形氮化矽膜可被沉積在高深寬比的特徵部中，且在這些高深寬比的特徵部內具有均勻的膜性質。為了在高深寬比特徵部中得到高階梯覆蓋率及均勻膜性質的，各種沉積條件及參數係受到控制。此等可控制的沉積條件可包括但不限於氣體混合物組成、流率比率、壓力、RF功率及溫度。藉由控制在遠端電漿生成中所使用的氮、氨及氫氣的流率，可利用ALD沉積保形氮化矽膜。這可控制在遠端電漿源中產生的胺自由基（NH ^*或NH ₂ ^*）、氫自由基（H ^*）及氮自由基（N ^*）的量。在一些實施例中，遠端電漿中的胺自由基的濃度明顯大於氫自由基的量。伴隨合適壓力、溫度、RF功率及其他沉積條件，可在半導體基板上沉積氮化矽膜，且具有改善的膜性質。

圖11顯示根據一些實行例的藉由遠端電漿ALD以在半導體基板上沉積氮化矽膜的示例方法的流程圖。處理1100的操作得以不同順序及/或不同的、更少的或額外的操作而執行。處理1100的態樣可參考圖12A及12B而描述。處理1100的操作可至少部分根據在一或更多非瞬態電腦可讀媒體中儲存的軟體而實施。

在處理1100的方格1102時，將第一劑量的氣相含矽前驅物進行流動，使其吸附在反應腔室中的半導體基板上。半導體基板可為矽基板，例如200-mm、300-mm或450-mm的基板，包括具有一或更多材料層的基板。該一或更多材料層可為記憶體結構（例如，3D-NAND結構）的一部分。在一些實行例中，半導體基板可具有複數特徵部，這些特徵部可指向半導體基板的非平面結構。特徵部的示例包括溝槽、接觸孔、凹陷部、柱、圓頂等。像凹陷特徵部這類的特徵部通常具有深寬比（深度比上橫向尺寸）。在一些實行例中，該複數特徵部可為複數高深寬比特徵部，其具有至少約10:1、至少約15:1、至少約20:1、至少約30:1、至少約 50:1或至少約 100:1的深寬比。在一些實行例中，在暴露於含矽前驅物期間，半導體基板係被支撐且維持在反應腔室中的靜電卡盤上。

在一些實行例中，含矽前驅物包括矽烷，例如氨基矽烷。在一些實行例中，含矽前驅物包括鹵代矽烷，例如DCS、HCDS、SiCl ₄或SiHCl ₃。在將半導體基板加熱至升高溫度時，可將半導體基板暴露於含矽前驅物。該升高溫度可介於約300℃與約750℃之間，或介於約500℃與約700℃之間。氨基矽烷或鹵代矽烷能夠承受此等高溫而不分解。此外，可將半導體基板暴露於高腔室壓力。反應腔室及遠端電漿源中的壓力可被控制在介於約0.5 Torr與約40 Torr之間、約1 Torr與約30 Torr之間，或是約2 Torr與約20 Torr之間。

在ALD循環的注劑階段期間，可將半導體基板暴露於第一劑量的含矽前驅物。注劑階段的持續時間可介於約0.1秒與約100秒之間、介於約0.2秒與約50秒之間，或介於約0.3秒與約10秒之間，取決於流率及基板表面積。在注劑階段期間，電漿被關閉，沒有經電漿活化物種會流動朝向半導體基板，而承載氣體可任選地流動朝向半導體基板。

在處理1100的方格1104時，至少含氮自由基會在遠端電漿源中產生自來源氣體，其中第一劑量的含矽前驅物係經由該遠端電漿源下游的一或更多氣體出口而流進反應腔室中。遠端電漿源可位在反應腔室及靜電卡盤的上游。遠端電漿源可經由噴淋頭而與反應腔室流體耦接。噴淋頭可以包括離子過濾器，用於從流動朝向半導體基板的經電漿活化物種中濾除離子，使得經電漿活化物種的大部分係包括自由基物種。遠端電漿源中產生的含氮自由基係通過噴淋頭而被輸送到反應腔室。含矽前驅物通過一或更多氣體出口，且在與含氮自由基分隔開的流動路徑中流動至反應腔室，以避免混合。在一些實行例中，一或更多氣體出口可與噴淋頭分開設置，且位於噴淋頭下游。或者，含矽前驅物係在與含氮自由基分隔開的開口中流經噴淋頭，其中該一或更多氣體出口是噴淋頭的一部分。

從來源氣體產生至少含氮自由基係包括在遠端電漿源中產生胺自由基。在一些情況下，從來源氣體產生至少含氮自由基更包括產生氫自由基及/或產生氮自由基。在遠端電漿源中產生的胺自由基的濃度可顯著大於氫自由基的濃度。在一些實行例中，在遠端電漿源中產生的氮自由基的濃度可顯著大於氫自由基的濃度。在本文中關於胺自由基或氮自由基的濃度所使用的術語「顯著大於」可代表比氫自由基的濃度大至少兩倍的濃度。遠端電漿源中的處理條件可經指定以控制胺自由基相對於氫自由基及/或氮自由基的濃度。藉由控制在遠端電漿源中產生的胺自由基、氫自由基及氮自由基的相對量，可優化氮化矽膜的性質。

來源氣體被供應到遠端電漿源。在一些實施例中，來源氣體係被提供在例如氦氣的承載氣體中。遠端電漿中的含氮自由基及其他自由基物質可以從包括氫、氨、氮或其混合物的來源氣體而產生。在一些情況下，來源氣體包括氫、氨及氮的混合物。在一些情況下，來源氣體包括氮及氨的混合物。在一些情況下，來源氣體包括氨及氫的混合物。在一些實行例中，氮的流率介於約5000 sccm與約40000 sccm之間，氨的流率介於約0 sccm與約5000 sccm之間，而氫的流率介於約0 sccm與約5000 sccm之間。來源氣體中的氣體的流率可能會影響胺自由基、氮自由基及氫自由基的相對濃度。具體而言，氮對於氫的流率比率、氨對於氫的流率比率，或氮對於氨的流率比率可被改變或以其他方式調整，從而產生胺自由基、氮自由基及氫自由氣的所欲相對濃度。從來源氣體產生至少含氮自由基可包括使來源氣體的化學物種解離，以及產生該來源氣體的離子及自由基。

在一些實行例中，可修改或以其他方式調整RF功率，以影響含氮自由基（例如，胺自由基及氮自由基）及其他自由基（例如，氫自由基）的生成。在一些情況下，對於與遠端電漿源耦接的RF功率源所供應的RF功率介於約500 W與約15 kW之間，或介於約2 kW與約10 kW之間，例如約6.5 kW。較高的射頻功率可產生較高的含氮自由基密度，以及較高能量的含氮自由基。

在處理1100的方格1106時，將半導體基板暴露於至少含氮自由基，使含氮自由基及含矽前驅物反應，從而在半導體基板上形成氮化矽膜。具體而言，將半導體基板暴露於從遠端電漿源產生的遠端電漿。遠端電漿包括來源氣體的經電漿活化物種（例如，含氮自由基），該經電漿活化物種與所吸附的含矽前驅物反應而形成氮化矽。在一些實行例中，可在方格1102的注劑步驟及方格1106的電漿暴露步驟之間執行吹淨操作。

反應腔室中的處理條件可受到控制，以優化氮化矽膜的沉積。在一些實行例中，可將半導體基板維持在升高溫度，其中該升高溫度係介於約300℃與約750℃之間，或介於約500℃與約700℃之間。較高的溫度可促進較高品質的氮化矽膜，以及經改善的氮化矽膜生長。在一些實行例中，可將反應腔室中的腔室壓力維持在高壓，其中該腔室壓力係介於約0.5 Torr與約40 Torr之間、介於約1 Torr與約30 Torr之間，或介於約2 Torr與約20 Torr之間。較高的壓力可促進較高密度的含氮自由基到達半導體基板。

對於遠端電漿的暴露係在ALD循環的電漿暴露階段進行。電漿暴露階段的持續時間可介於約0.5秒與約200秒之間、介於約1秒與約120秒之間，或介於約2秒與約80秒之間。在電漿暴露階段期間，電漿被開啟，沒有含矽前驅物被流動朝向半導體基板，而承載氣體可任選地被流動朝向半導體基板。在一些實行例中，可在方格1106時的電漿暴露步驟過後執行吹淨操作。

可在對於半導體基板中的階梯覆蓋率及膜性質的均勻性進行優化的條件下，藉由ALD而保形沉積氮化矽膜，其中該氮化矽膜可被沉積在半導體基板的高深寬比特徵部中。在一些實行例中，氮化矽膜的階梯覆蓋率為至少約85%、至少約90%、至少約95%、至少約98%或至少約99%。在一些實行例中，氮化矽膜的濕式蝕刻速率係介於約1.4 Å/分與約10.0 Å/分之間。在一些實行例中，氮化矽膜的膜密度係介於約2.6 g/cm ³與約3.0 g/cm ³之間。在一些實行例中，氮化矽膜中的本徵應力係介於約-300 MPa與約-1000 MPa之間。氮化矽膜的膜性質，包括上述膜性質的階梯覆蓋率、濕式蝕刻速率、膜密度及本徵應力的其中任何者，沿著半導體基板的高深寬比特徵部的側壁是實質均勻的。在本文中關於沿高深寬比特徵部的側壁的膜性質所使用的術語「實質均勻」可代表不偏離超過所述數值的50%的數值。將能理解，氮化矽膜的其他膜性質（例如，折射率）可透過ALD處理條件而加以調整，且沿著高深寬比特徵部的側壁係實質均勻的。

圖12A顯示一圖表，其說明藉由遠端電漿ALD而沉積在凹陷特徵部中的氮化矽膜的階梯覆蓋率。半導體基板的凹陷特徵部約為180：1。氮化矽係在本揭示所述的條件下藉由遠端電漿ALD而沉積在凹陷特徵部中。如圖12A所顯示，氮化矽膜沿著凹陷特徵部的側壁具有約90%的階梯覆蓋率。該階梯覆蓋率在不同深度處基本上保持相同。

圖12B顯示一圖表，其說明藉由遠端電漿ALD而沉積在凹陷特徵部中的氮化矽膜的側壁濕式蝕刻速率。半導體基板的凹陷特徵部約為180：1。在一處理中，氮化矽係藉由標準PEALD處理而進行沉積，其中該標準PEALD處理係將半導體基板暴露於在原位而非遠端產生的電容耦合電漿。在另一處理中，氮化矽係在本揭示所述的條件下藉由遠端電漿ALD而沉積在凹陷特徵部中。如圖12B所顯示，透過標準PEALD處理所沉積的氮化矽的側壁濕式蝕刻速率會在較大的深度處顯著變化。然而，透過遠端電漿ALD處理所沉積的氮化矽的側壁濕式蝕刻速率在不同深度處基本上保持相同。

氮化矽係在遠端電漿ALD環境中，於使用靜電卡盤的一工具中進行保形沉積。遠端電漿不是直接在半導體基板上方生成，而是在遠端電漿源中生成，而該遠端電漿源使用離子過濾器濾除離子，使離子轟擊最小化。此外，前驅物氣體在不流經遠端電漿源的情況下被輸送到半導體基板。前驅物氣體可經由遠端電漿行進通過的個別孔而被輸出噴淋頭，或者是被輸出噴淋頭下游的氣體端口。藉由使用氮氣、氨氣及氫氣的混合物作為遠端電漿生成的來源氣體，以及使用合適壓力及射頻功率，可控制胺自由基、氮自由基及氫自由基的相對濃度，而在半導體基板的特徵部內得到具有均勻膜性質的保形氮化矽膜。 結語

在先前敘述中，數具體細節係闡述以提供對所呈現實施例的透徹理解。所揭露實施例可在不具一些或所有這些具體細節的情況下實施。在其他實例中，並未詳細描述習知的處理操作以免不必要地模糊所揭露的實施例。雖然所揭露實施例將結合特定實施例進行描述，但將能理解的是這些特定實施例的用意並非在於限制所揭露的實施例。

雖然前述實施例已為了清楚理解的目的而描述些許細節，但將顯而易知的是，可在隨附申請專利範圍的範疇內進行某些變更及修改。應注意到，存在著實施所呈現實施例的處理、系統及設備的許多替代方式。因此，所呈現實施例係被視為說明性而非限制性的，且實施例並不受限於本文所給定的細節。

100:半導體處理設備 102:氣體輸送系統 104:噴淋頭 106:混合容器 108,108A:混合容器輸入口閥 110:處理腔室 112:汽化點 114:基板 116:閥 118:靜電卡盤 120:腔室空間 122:RF電源 124:匹配網路 126:DC電源 128:溫度控制元件 130:真空幫浦 200:電漿處理設備 202:阻抗匹配網路 204:高頻射頻（HRFF）產生器 206:低頻射頻（LFRF）產生器 208:歧管 210:來源氣體管線 212:入口 214:噴淋頭 216:晶圓 218:基座 220:接地塊 222:出口 224:處理腔室 226:真空幫浦 230:控制器 300:電漿處理設備 302:噴淋頭 304:平台 306:陶瓷基座 308:桿 310:基板 320:反應腔室 350:遠端電漿源 352,354:氣體管線 400:電漿處理設備 402:噴淋頭 404:平台 406:基板基座 408:桿 410:基板 420:反應腔室 422:電線 430:電極 432:電線 440:加熱元件 450:遠端電漿源 452,454:氣體管線 500:PEALD處理 510A:PEALD循環 557A,557B:注劑階段 559A,59B:吹淨階段 561A,561B:電漿暴露階段 563A,563B:吹淨階段 600:基板支撐結構 610:靜電卡盤 620:桿 630:電力線 660:主體 662:上環形密封表面 664:凹部 666:微接觸區域（MCA） 700:電漿處理設備 702:遠端電漿源 704:反應腔室 706:噴淋頭 708:氣體出口 710:沉積區域 712:基板 714:晶圓基座 716:靜電卡盤 718:靜電夾持電極 720:第一電線 722:加熱元件 724:第二電線 726:桿 728:線圈 732:電漿產生器控制器 734:電漿區域 736:來源氣體供應部 738:額外氣體供應部 740:前驅物供應源 742:經電漿活化氣體 744:前驅物 748:出口 750:系統控制器 752:處理器系統 754:數據系統 800:處理 802,804:方格 900:處理 902,904,906,908,910:方格 1100:處理 1102,1104,1106:方格

圖1顯示根據一些實行例的用於執行沉積或蝕刻的示例半導體處理設備的示意圖。

圖2顯示根據一些實行例的用於執行沉積或蝕刻的示例電漿處理設備的示意圖。

圖3顯示出示例性電漿處理設備的示意圖，其中該設備是利用陶瓷基座來固持半導體基板。

圖4顯示根據一些實行例的利用靜電卡盤以保持半導體基板的示例電漿處理裝置的示意圖。

圖5繪示出示例時序圖，其中該時序圖顯示根據一些實行例的用於沉積含矽膜的電漿增強原子層沉積（PEALD）循環。

圖6A顯示根據一些實行例的示例基板支撐結構的示意立體圖，其中該基板支撐結構包括靜電卡盤。

圖6B顯示根據一些實行例的示例靜電卡盤的示意俯視圖。

圖7顯示根據一些實行例的具有遠端電漿源的示例性電漿處理裝置的示意圖。

圖8顯示一流程圖，其繪示根據一些實行例的使用遠端電漿處理設備以在半導體基板上沉積含矽膜的示例方法，其中該半導體基板被在保持在靜電卡盤上。

圖9顯示一流程圖，其說明根據一些實行例將半導體基板從靜電卡盤解卡持的示例方法。

圖10顯示根據一些實行例的用於從將半導體基板靜電卡盤（例如，雙極卡盤）解卡持的解夾持例行程序的示例時序圖。

圖11顯示根據一些實行例的藉由遠端電漿ALD以在半導體基板上沉積氮化矽膜的示例方法的流程圖。

圖12A顯示一圖表，其說明藉由遠端電漿ALD而沉積在凹陷特徵部中的氮化矽膜的階梯覆蓋率。

圖12B顯示一圖表，其說明藉由遠端電漿ALD而沉積在凹陷特徵部中的氮化矽膜的側壁濕式蝕刻速率。

700:電漿處理設備

702:遠端電漿源

704:反應腔室

706:噴淋頭

708:氣體出口

710:沉積區域

712:基板

714:晶圓基座

716:靜電卡盤

718:靜電夾持電極

720:第一電線

722:加熱元件

724:第二電線

726:桿

728:線圈

732:電漿產生器控制器

734:電漿區域

736:來源氣體供應部

738:額外氣體供應部

740:前驅物供應源

742:經電漿活化氣體

744:前驅物

748:出口

750:系統控制器

752:處理器系統

754:數據系統

Claims (30)

1. 一種遠端電漿設備，包括： 反應腔室，包括處理空間，其中半導體基板是在該處理空間中進行處理； 遠端電漿源，與該反應腔室流體耦接，且位於該反應腔室的上游； RF電源，配置以對該遠端電漿源中的電漿供電； 噴淋頭，與該反應腔室流體耦接，以將經電漿活化物種從該遠端電漿源輸送至該反應腔室；以及 基板基座，位於該反應腔室中，其中該基板基座包括靜電卡盤，該靜電卡盤包括平台，該平台係由陶瓷材料所製成且具有為支撐該半導體基板而配置的上表面，其中該靜電卡盤更包括一或更多靜電夾持電極。
2. 如請求項1之遠端電漿設備，其中該噴淋頭包括離子過濾器。
3. 如請求項1之遠端電漿設備，其中該基板基座更包括一或更多加熱元件，該一或更多加熱元件係配置以將該半導體基板加熱至介於約300°C與約750°C之間的溫度。
4. 如請求項1之遠端電漿設備，其中該RF電源係配置以對該遠端電漿源供應介於約2 kW與約10 kW之間的RF功率，用於產生電漿。
5. 如請求項1之遠端電漿設備，更包括： 第一氣體管線，與該遠端電漿源流體耦接，且配置以將反應物氣體供應至該遠端電漿源；以及 第二氣體管線，與該反應腔室流體耦接，且配置以在不與該遠端電漿源中的該反應物氣體混合的情況下，將處於氣相中的含矽前驅物供應至該半導體基板。
6. 如請求項5之遠端電漿設備，更包括控制器，具有用於執行下列操作的指令： 引進第一劑量的處於該氣相中的該含矽前驅物，使其吸附在該半導體基板上；以及 將該半導體基板暴露於在該遠端電漿源中產生的該反應物氣體的經電漿活化物種，其中該經電漿活化物種與該含矽前驅物反應而形成含矽膜。
7. 如請求項6之遠端電漿設備，其中該控制器更具有用於執行下列操作的指令： 將該反應腔室的腔室壓力設定成介於約1 Torr與約30 Torr之間；以及 將基板溫度設定成介於約500°C與約700°C之間的升高溫度。
8. 如請求項6之遠端電漿設備，其中該控制器更具有用於執行下列操作的指令： 對該基板基座的該靜電卡盤施加第一電壓，以夾持該反應腔室中的該半導體基板； 將對於該靜電卡盤所施加的該第一電壓的極性反轉； 對該靜電卡盤施加第二電壓，其中該第二電壓小於該第一電壓； 將對於該靜電卡盤所施加的該第二電壓的極性反轉；以及 將該半導體基板從該靜電卡盤移除。
9. 如請求項5之遠端電漿設備，其中該含矽前驅物包括矽烷。
10. 如請求項1之遠端電漿設備，其中該陶瓷材料包括含鋁材料，且其中該一或更多靜電夾持電極係嵌置在該平台中。
11. 如請求項1之遠端電漿設備，更包括： 環形熱遮蔽件，位於該基板基座下方，使得從該基板基座的輻射熱損失減少。
12. 一種使用遠端電漿以沉積介電質膜的方法，包括： 對基板基座的靜電卡盤施加電壓，以夾持反應腔室中的半導體基板；以及 藉由遠端電漿原子層沉積（RP-ALD）或遠端電漿化學氣相沉積（RP-CVD）處理以在該半導體基板上沉積介電質膜。
13. 如請求項12之使用遠端電漿以沉積介電質膜的方法，其中在該半導體基板上沉積該介電質膜係包括： 引進一劑量的處於氣相中的前驅物，使其吸附在該半導體基板上；以及 在引進該劑量的該前驅物後，將處於氣相中的反應物的經電漿活化物種導引至半導體基板，其中該反應物的該經電漿活化物種係在該反應腔室上游的遠端電漿源中產生。
14. 如請求項12之使用遠端電漿以沉積介電質膜的方法，更包括： 使用位於該基板基座中的一或更多加熱元件將該半導體基板加熱至介於約500°C與約700°C之間的升高溫度。
15. 如請求項12之使用遠端電漿以沉積介電質膜的方法，更包括： 在該反應腔室中建立介於約1 Torr與約30 Torr之間的腔室壓力。
16. 一種將半導體基板從靜電卡盤解卡持的方法，包括： 對基板基座的靜電卡盤施加第一電壓，以夾持反應腔室中的半導體基板； 將對於該靜電卡盤所施加的該第一電壓的極性反轉； 對該靜電卡盤施加第二電壓，其中該第二電壓小於該第一電壓； 將對於該靜電卡盤所施加的該第二電壓的極性反轉；以及 將該半導體基板從該靜電卡盤移除。
17. 如請求項16之將半導體基板從靜電卡盤解卡持的方法，更包括： 在移除該半導體基板之前，將往該靜電卡盤的電壓降至零。
18. 如請求項16之將半導體基板從靜電卡盤解卡持的方法，更包括： 在將該第二電壓的該極性反轉過後，對該靜電卡盤施加第三電壓，其中該第三電壓小於該第二電壓。
19. 如請求項18之將半導體基板從靜電卡盤解卡持的方法，其中該第一電壓的經反轉極性被施加至少二秒，且其中該第二電壓的經反轉極性被施加至少二秒，其中該第二電壓係該第一電壓的三分之一，而該第三電壓係該第二電壓的三分之一。
20. 如請求項16之將半導體基板從靜電卡盤解卡持的方法，更包括： 在反轉該第一電壓的該極性之前，將該半導體基板暴露於該反應腔室中的轉移壓力。
21. 一種氮化矽膜的沉積方法，包括： 將第一劑量的處於氣相中的含矽前驅物進行流動，使其吸附在反應腔室中的半導體基板上； 在遠端電漿源中，從來源氣體產生至少複數含氮自由基，其中該第一劑量的該含矽前驅物係經由該遠端電漿源下游的一或更多氣體端口而流入該反應腔室中；以及 將該半導體基板暴露於至少該等含氮自由基，使該等含氮自由基與該含矽前驅物產生反應，以在該半導體基板上形成氮化矽膜。
22. 如請求項21之氮化矽膜的沉積方法，其中該來源氣體包括氮氣（N ₂），以及氨（NH ₃）及氫氣（H ₂）的其中一或二者，其中該等含氮自由基包括氮自由基（N ^*）及胺自由基（NH ^*或NH ₂ ^*）的至少一者。
23. 如請求項22之氮化矽膜的沉積方法，其中該氮氣的流率介於約5000 sccm與約40000 sccm之間，氨的流率介於約0 sccm與約5000 sccm之間，而氫氣的流率介於約0 sccm與約5000 sccm之間。
24. 如請求項21之氮化矽膜的沉積方法，其中從來源氣體產生至少複數含氮自由基係包括在該遠端電漿源中產生氮自由基及胺自由基的至少一者。
25. 如請求項24之氮化矽膜的沉積方法，其中在該遠端電漿源中產生的胺自由基的濃度明顯大於氫自由基的濃度。
26. 如請求項21之氮化矽膜的沉積方法，其中該遠端電漿源中的腔室壓力介於約0.5 Torr與約40 Torr之間，而被供應至RF功率源的RF功率介於約2 kW與約10 kW之間，其中該RF功率源係與該遠端電漿源耦接。
27. 如請求項21之氮化矽膜的沉積方法，其中基板基座的溫度介於約300°C與約750°C之間。
28. 如請求項21之氮化矽膜的沉積方法，其中該半導體基板包括一或更多凹陷特徵部，該一或更多凹陷特徵部具有至少約100：1的深寬比，其中在該一或更多凹陷特徵部中沉積的該氮化矽膜的階梯覆蓋率至少約為90%。
29. 如請求項28之氮化矽膜的沉積方法，其中該氮化矽膜至少沿著該一或更多凹陷特徵部具有實質均勻的膜性質，其中該氮化矽膜的濕式蝕刻速率介於約1.4 Å/分與約10.0 Å/分之間，且其中膜密度介於約2.6 g/cm ³與約3.0 g/cm ³之間。
30. 如請求項21之氮化矽膜的沉積方法，其中該含矽前驅物包括一或更多鹵代矽烷。

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