TW202411455A - 用於先進記憶體應用中之成形堆疊縮放解決方案的高模數碳摻雜矽氧化物膜 - Google Patents

Abstract

本文所提供的是用於在基板上製造高模量氧化物薄膜的降低溫度的電漿增強化學氣相沉積處理。用於沉積該氧化物薄膜的基板溫度係小於約700˚C。

Description

用於先進記憶體應用中之成形堆疊縮放解決方案的高模數碳摻雜矽氧化物膜

本發明整體係關於先進記憶體應用中之成形堆疊縮放解決方案的高模數碳摻雜矽氧化物膜。

晶片設計的演進係需要不斷改善電路速度和可靠性。這衍生出將複數裝置緻密化為更高的封裝密度，以實現更快的電晶體速度。然而，將裝置縮小尺寸不總是較佳的。將密度提升至次原子水平將會導致電阻電容（RC）延遲，從而降低電晶體效能。一種解決方案是使用低介電常數的金屬間介電質膜來取代習知的矽氧化物膜。

一種可能被視為適合此任務的材料是摻雜碳的二氧化矽膜。使用這種材料來區分金屬線可以製造出延遲、串擾雜訊和功耗較低的裝置。然而，取代二氧化矽膜可能會對其他整合模組產生不利影響。一個長期存在的問題是摻雜碳的二氧化矽膜的蝕刻。蝕刻輪廓可能會因為該膜釋放出過量的碳副產物而產生偏差。此外，從該膜中衍生的過量碳可能會干擾蝕刻且在達到期望深度之前停止蝕刻，從而使蝕刻不完全的可能性提高。碳含量還可能會引起過多的微負載（孤立溝槽與密集溝槽之間的蝕刻速率差異），而其係難以調整的。基於這些理由，除非是為了降低膜的介電常數，否則該膜中的高碳含量通常是不理想的。因此，在摻雜碳的二氧化矽膜中精確控制碳含量將會是有利的，特別是對於將記憶單元垂直堆疊在複數層中的3D NAND技術。

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。

本文提供的是用於處理半導體基板及半導體裝置的方法及設備。各種所述的方法及設備係關於透過降低溫度的電漿增強化學氣相沉積所製造的薄膜，該降低溫度的電漿增強化學氣相沉積對於大面積間隙填充應用，例如先進3D NAND裝置的形成可以是實用的。

因此，在第一態樣中，本發明係包含一種薄膜的電漿增強化學氣相沉積方法。在一些實施例中，該方法包括在小於約700˚C的基板溫度下，提供該基板於沉積腔室中；產生至少一處理氣體的電漿，該至少一處理氣體包括至少一反應物；在該沉積腔室中將該基板與該電漿接觸；及在該基板上沉積該薄膜，該薄膜具有至少70 GPa的楊式模量。

在一些實施例中，該反應物為含矽氣體源、含鋁氣體源或含硼氣體源。

在一些實施例中，該薄膜為一氧化矽、二氧化矽、矽氮化物、矽氮氧化物、鋁氧化物、硼碳化物或硼氮化物。

在一些實施例中，該薄膜為經摻雜薄膜。

在一些實施例中，該經摻雜薄膜為摻雜碳、氮、硼、磷或其組合的矽氧化物。

在一些實施例中，該經摻雜薄膜具有至少90 GPa的楊式模量。

在一些實施例中，該經摻雜薄膜為摻雜矽、氮、鍺、鎂、鎳或其組合的硼碳化物。

在一些實施例中，該經摻雜薄膜為摻雜鉍、鋅、銅或其組合的硼氮化物。

在一些實施例中，該經摻雜薄膜為摻雜鋁、磷、碳、氧或其組合的矽氮化物。

在一些實施例中，該薄膜是摻雜有鉺、鈦、鉻或其組合的鋁氧化物。

在一些實施例中，該電漿是在原地或是遠處產生。

在一些實施例中，該薄膜具有小於300埃的厚度。

在一些實施例中，該薄膜具有約4至約4.5的介電常數。

在第二態樣中，本發明係包含一種基板上的摻雜碳的矽氧化物膜的電漿增強化學氣相沉積方法。在一些實施例中，該方法包括在小於約700˚C的基板溫度下，提供該基板於沉積腔室中；產生處理氣體及含碳氣體源的電漿，該處理氣體係包括含矽氣體源及承載氣體；在該沉積腔室中將該基板與該電漿接觸；及在該基板上沉積摻雜碳的二氧化矽的薄膜，該薄膜具有至少70 GPa的楊式模量。

在一些實施例中，該含矽氣體源係具有下列化學式的化合物的氣體SiH _nR ¹ _4-n(I)，SiH _n(OR ²) _4-n(II)，O(Si(R ³ ₃)) ₂(III)或其組合，其中，R ¹、R ²及R ³各自獨立為經任選取代脂肪族、經任選取代烷基、經任選取代雜烷基、經任選取代芳基、經任選取代雜芳基、經任選取代環烷基或經任選取代雜環烷基，且n是從0到4的整數。

在一些實施例中，該含矽氣體源係例如矽烷、四甲基矽烷、四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、六甲基二矽氮烷、六甲基二矽氧烷及其組合的氣體。

在一些實施例中，該含矽氣體源係包括四甲基矽烷及矽烷。

在一些實施例中，該含碳氣體源係例如二氧化碳、一氧化碳、甲烷、乙烷及其組合的氣體。

在一些實施例中，該含碳氣體源還包括例如氬、氦、氫、氧化亞氮、氮或其組合的承載氣體。

在一些實施例中，該摻雜碳的矽氧化物膜係具有至少90 GPa的模量。

在一些實施例中，該摻雜碳的矽氧化物膜係具有約5%（原子）以下的碳含量。

在一些實施例中，該沉積腔室中的壓力係被維持在介於約1與約8 Torr之間。

在一些實施例中，該基板溫度係大於約400˚C且小於約650˚C。

在一些實施例中，該含碳氣體源比該含矽氣體源的比率係介於約150：1與約10：1之間。

在一些實施例中，該電漿係在原地或是遠處產生。

在一些實施例中，該薄膜具有小於300埃的厚度。

在一些實施例中，該薄膜具有約4至約4.5的介電常數。

在第三態樣中，本揭示包含組成物。在一些實施例中，該組成物係摻雜碳的矽氧化物膜，其具有小於300埃的厚度、至少90 GPa的楊式模量、約4至約4.5的介電常數及約5%（原子）以下的碳含量。

在第四態樣中，本揭示包含用於處理基板的設備。在一些實施例中，該設備包括反應腔室；基板支架，配置以將該基板支撐於該反應腔室中；一或更多入口，用於將反應物引進該反應腔室；一或更多出口，用於將材料從該反應腔室去除；及控制器，具有至少一處理器及一記憶體，其中該至少一處理器及該記憶體係彼此通信連接，且該記憶體係儲存電腦可執行指令，用於控制該至少一處理器而驅使：在小於約700˚C的基板溫度下，提供該基板於沉積腔室中；產生至少一處理氣體的電漿，該至少一處理氣體包括至少一反應物；在該沉積腔室中將該基板與該電漿接觸；及在該基板上沉積該薄膜，該薄膜具有至少70 GPa的楊式模量。

在一些實施例中，該薄膜具有小於300埃的厚度。

在一些實施例中，該薄膜具有約4至約4.5的介電常數。

在第五態樣中，本揭示包含一種用於在基板上形成的摻雜碳的矽氧化物膜的設備。在一些實施例中，該設備包括：反應腔室；基板支架，配置以將該基板支撐於該反應腔室中；一或更多入口，用於將反應物引進該反應腔室；一或更多出口，用於將材料從該反應腔室去除；電漿產生器，配置以將電漿輸送至該反應腔室；及控制器，具有至少一處理器及一記憶體，其中該至少一處理器及該記憶體係彼此通信連接，且該記憶體係儲存電腦可執行指令，用於控制該至少一處理器而驅使：(i) 將該基板接收於該反應腔室中，(ii) 將處理氣體流入該反應腔室，該處理氣體係包括含矽氣體源，及(iii) 從含碳氣體源產生該電漿，且將該電漿輸送至該反應腔室以在該基板上形成該摻雜碳的矽氧化物膜，其中該摻雜碳的矽氧化物膜係包括：約90 GPa以上的楊式模量，及約4至約4.5的介電常數。

在一些實施例中，該摻雜碳的矽氧化物膜係具有小於300埃的厚度。

在一些實施例中，該摻雜碳的矽氧化物膜係具有約5%（原子）以下的碳含量。

這些及其他態樣將參照圖式而進一步描述於下。

在下方敘述中，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。

在本文中，術語「約」表示任何所記載數值的+/-10%，除非另有規定。在本文中，此術語係對於任何所記載數值、數值範圍或一或多個範圍的端點進行修飾。

在本文中，術語「頂部」、「底部」、「上部」、「下部」、「上方」和「下方」係用於提供複數結構之間的相對關係。使用這些術語不表示或要求特定結構必須位於設備中的特定位置處。

如本文中所使用，應該將詞組「A、B及C的至少一者」視為是代表使用非排他性的邏輯OR的邏輯（A或B或C），而不應該被視為是代表「至少一個A、至少一個B與至少一個C」。

「脂肪族」係指具有至少一個碳原子至50個碳原子（C _1-50），例如1至25個碳原子（C _1-25）或1至10個碳原子（C _1-10）的碳氫化合物基團，其中該碳氫化合物包括烷類（或烷基）、烯類（或烯基）、炔類（或炔基），包括其環狀形式，且更包括直鏈及分枝鏈排列，以及所有立體及位置異構物。脂肪族基團係未經取代的，或是例如被本文所述的官能基所取代。舉例而言，脂肪族基團可以被本文中針對烷基所描述的一或更多取代基所取代。

「芳基」係指芳香性碳環基團，其包括至少5個碳原子至15個碳原子（C _5-15），例如5至10個碳原子（C _5-10），且具有單一環或複數稠合環，其中稠合環可能會或可能不會具有芳香性，前提為對於本文所揭露的化合物的剩餘部分的附接點係透過芳香性碳環基團的原子。芳基團可以被氫以外的一或更多基團所取代，所述基團例如為脂肪族、雜脂肪族、芳香族、其他官能基或其任何組合。示例性芳基團包括但不限於苄基、萘、苯基、聯苯、苯氧基苯等。術語「芳基」亦包括雜芳基，其中雜芳基係被定義為包含芳香族基團的一種基團，且該芳香族基團具有至少一雜原子結合於該芳香族基團的環內。雜原子的示例包括但不限於氮、氧、硫及磷。同理，術語「非雜芳基」（其亦被包括在術語「芳基」中）係定義一種包含芳香族基團的基團，但該芳香族基團係不包含雜原子。芳基團可為經取代或未經取代的。芳基團可以被一、二、三、四或五個取代基所取代，其中所述取代基係獨立選自於下列所組成的群組：（1）C _1-6烷醯基（例如，-C(O)-R，其中R為C _1-6烷基）；（2）C _1-6烷基；（3）C _1-6烷氧基（例如，‑O‑R，其中R為C _1-6烷基）；（4）C _1-6烷氧基－C _1-6烷基（例如，-L-O-R，其中L及R的各者獨立為C _1-6烷基）；（5）C _1-6烷基亞磺醯基（例如，-S(O)-R，其中R為C _1-6烷基）；（6）C _1-6烷基亞磺醯基－C _1-6烷基（例如，-L-S(O)-R，其中L及R的各者獨立為C _1-6烷基）；（7）C _1-6烷基磺醯基（例如，-SO ₂-R，其中R為C _1-6烷基）；（8）C _1-6烷基磺醯基－C _1-6烷基（例如，-L-SO ₂-R，其中L及R的各者獨立為C _1-6烷基）；（9）芳基；（10）胺基（例如，-NR ¹R ²，其中R ¹及R ²的各者係獨立選自氫、本文所定義的脂肪族、雜脂肪族、鹵脂肪族、鹵雜脂肪族、芳香族或其任何組合；或者，R ¹及R ²與其各自附接的氮原子可以共同形成本文所定義的雜環基團）；（11）C _1-6胺基烷基（例如，-L ¹-NR ¹R ²或-L ²-C(NR ¹R ²)(R ³)-R ⁴，其中L ¹為C _1-6烷基；L ²為共價鍵或C _1-6烷基；R ¹及R ²的各者係獨立選自氫、本文所定義的脂肪族、雜脂肪族、鹵脂肪族、鹵雜脂肪族、芳香族或其任何組合；或者，R ¹及R ²與其各自附接的氮原子可以共同形成本文所定義的雜環基團；而R ³及R ⁴的各者獨立為H或C _1-6烷基）；（12）雜芳基；（13）C _4-18芳基－C _1-6烷基（例如，-L-R，其中L為C _1-6烷基，而R為C _4-18芳基）；（14）芳醯基（例如，-C(O)-R，其中R為芳基）；（15）疊氮基（例如，-N ₃）；（16）氰基（例如，-CN）；（17）C _1-6疊氮烷基（例如，-L-N ₃，其中L為C _1-6烷基）；（18）醛基（例如，‑C(O)H）；（19）醛基－C _1-6烷基（例如，-L-C(O)H，其中L為C _1-6烷基）；（20）C _3-8環烷基；（21）C _3-8環烷基－C _1-6烷基（例如，-L-R，其中L為C _1-6烷基，而R為C _3-8環烷基）；（22）鹵素；（23）C _{1-6鹵烷基（}例如，-L ¹-X或-L ²-C(X)(R ¹)-R ²，其中L ¹為C _1-6烷基；L ²為共價鍵或C _1-6烷基；X為氟基、溴基、氯基或碘基；而R ¹及R ²的各者獨立為H或C _1-6烷基）；（24）雜環基（如本文所定義的雜環基，例如包含一、二、三或四個非碳雜原子的5、6或7元環）；（25）雜環氧基（例如，-O-R，其中R為本文所定義的雜環基）；（26）雜環醯基（例如，-C(O)-R，其中R為本文所定義的雜環基）；（27）羥基（-OH）；（28）C _1-6羥基烷基（例如，-L ¹-OH或-L ²-C(OH)(R ¹)-R ²，其中L ¹為C _1-6烷基；L ²為共價鍵或烷基；而R ¹及R ²的各者獨立為本文所定義的H或C _1-6烷基）；（29）硝基；（30）C _1-6硝基烷基（例如，-L ¹-NO或-L ²-C(NO)(R ¹)-R ²，其中L ¹為C _1-6烷基；L ²為共價鍵或烷基；而R ¹及R ²的各者獨立為本文所定義的H或C _1-6烷基）；（31）N-保護胺基；（32）N-保護胺基－C _1-6烷基；（33）側氧基（例如，=O）；（34）C _1-6硫代烷基（例如，‑S‑R，其中R為C _1-6烷基）；（35）C _1-6硫代烷氧基－C _1-6烷基（例如，-L‑S‑R，其中L及R的各者獨立為C _1-6烷基）；（36）-(CH ₂) _rCO ₂R ¹，其中r為從0至4的整數，而R ¹係選自於由（a）氫、（b）C _1-6烷基、（c）C _4-18芳基及（d）C _4-18芳基－C _1-6烷基（例如，-L-R，其中L為C _1-6烷基，而R為C _4-18芳基）所組成的群組；（37）-(CH ₂) _rCONR ¹R ²，其中r為從0至4的整數，而R ¹及R ²的各者係獨立選自於由（a）氫、（b）C _1-6烷基、（c）C _4-18芳基及（d）C _4-18芳基－C _1-6烷基（例如，-L-R，其中L為C _1-6烷基，而R為C _4-18芳基）所組成的群組；（38）-(CH ₂) _rSO ₂R ¹，其中r為從0至4的整數，而R ¹係選自於由（a）C _1-6烷基、（b）C _4-18芳基及（c）C _4-18芳基－C _1-6烷基（例如，-L-R，其中L為C _1-6烷基，而R為C _4-18芳基）所組成的群組；（39）-(CH ₂) _rSO ₂NR ¹R ²，其中r為從0至4的整數，而R ¹及R ²的各者係獨立選自於由（a）氫、（b）C _1-6烷基、（c）C _4-18芳基及（d）C _4-18芳基－C _1-6烷基（例如，-L-R，其中L為C _1-6烷基，而R為C _4-18芳基）所組成的群組；（40）-(CH ₂) _rNR ¹R ²，其中r為從0至4的整數，R ¹及R ²的各者係獨立選自於由（a）氫、（b）N-保護基、（c）C _1-6烷基、（d）C _2-6烯基、（e）C _2-6炔基、（f）C _4-18芳基、（g）C _4-18芳基－C _1-6烷基（例如，-L-R，其中L為C _1-6烷基，而R為C _4-18芳基）、（h）C _3-8環烷基及（i）C _3-8環烷基－C _1-6烷基（例如，-L-R，其中L為C _1-6烷基，而R為C _3-8環烷基）所組成的群組，其中在一實施例中並未有兩基團係經由羰基或磺醯基而與氮原子接合；（41）硫醇（例如，-SH）；（42）全氟烷基（例如，-(CF ₂) _nCF ₃，其中n為從0至10的整數）；（43）全氟烷氧基（例如，-O-(CF ₂) _nCF ₃，其中n為從0至10的整數）；（44）芳氧基（例如，-O-R，其中R為芳基）；（45）環烷氧基（例如，-O-R，其中R為環烷基）；（46）環烷基烷氧基（例如，-O-L-R，其中L為烷基，而R為環烷基）；以及（47）芳基烷氧基（例如，-O-L-R，其中L為烷基，而R為芳基）。在特定實施例中，未經取代芳基團為C _4-18、C _4-14、C _4-12、C _4-10、C _6-18、C _6-14、C _6-12或C _6-10芳基團。

所謂「沉積」或「氣相沉積」是指從汽化的前驅物組成而在基板的一或多個表面上形成層（例如，金屬）的一種處理，例如，在沉積金屬層的情況下，該前驅物組成係包括一或多種含金屬化合物。該前驅物組成係被汽化且導引和/或接觸於放置在沉積腔室中的基板（即，半導體基板或半導體組件）的一或多個表面。通常，基板會被加熱。這些前驅物組成係在基板的表面上形成非揮發性、薄且均勻的層。該方法的一次操作為一個循環，且該處理可以依需求而重複進行多個循環，直到得到期望的層厚度。

「雜原子」係指碳以外的原子，例如氧、氮、硫、矽、硼、硒或磷。在所揭露的特定實施例中，例如當不允許原子價限制（valency constraint）時，雜原子不包括鹵素原子。

除另行指明外，「雜環基」係指包含一、二、三或四個非碳雜原子（例如，獨立選自於由氮、氧、磷、硫或鹵素所組成的群組）的5、6或7元環。5元環具有零至二個雙鍵，而6及7元環具有零至三個雙鍵。術語「雜環基」還包括雙環、三環及四環基團，其中上述雜環的任何者係與從下列所構成的群組中獨立選擇的一、二或三個環併合：芳香環、環己烷環、環己烯環、環戊烷環、環戊烯環，以及另一單環雜環，例如吲哚基、喹啉基、異喹啉基、四氫喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基等。雜環族包括噻𠰂基、噻呾基、四氫噻吩基、噻𠮿基、噻𠰢基、吖𠰂基、吖呾基、吡咯啶基、哌啶基、吖𠰢基、吡咯基、吡咯啉基、吡唑基、吡唑啉基、吡唑啶基、咪唑基、咪唑啉基、咪唑啶基、吡啶基、升哌啶基、吡𠯤基、哌𠯤基、嘧啶基、嗒𠯤基、㗁唑基、㗁唑啶基、㗁唑啶酮基、異㗁唑基、異㗁唑啶基、𠰌啉基、硫代𠰌啉基、噻唑基、噻唑啶基、異噻唑基、異噻吖𠷬基、吲哚基、喹啉基、異喹啉基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并㗁唑基、呋喃基、噻吩基、噻唑啶基、異噻唑基、異吲唑基、三唑基、四唑基、㗁二唑基、脲基、噻二唑基、嘧啶基、四氫呋喃基、二氫呋喃基、二氫噻吩基、二氫吲哚基、四氫喹啉基、四氫異喹啉基、哌喃基、二氫哌喃基、四氫哌喃基、二噻唑基、二㗁烷基、二㗁𠯤基、二噻𠮿基、三噻𠮿基、㗁吖𠯤基、噻吖𠯤基、側氧四氫噻吩基、三吖𠯤基、苯并呋喃基、苯并噻吩基等。

「雜環氧基」係指本文所定義的雜環基團，透過氧原子而附接於母分子團。在一些實施例中，雜環氧基團為-O-R，其中R為本文所定義雜環基團。

「雜環醯基」係指本文所定義的雜環基團，透過羰基團而附接於母分子團。在一些實施例中，雜環醯基團為-C(O)-R，其中R為本文所定義雜環基團。

針對本揭示的目的，本文中所使用的「金屬」應被理解為具有最大電阻率為500微歐姆公分的導體，包括金屬和導電金屬鹽，特別是導電金屬氮化物，例如TiN。

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」係能夠互換使用。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。在半導體裝置工業中使用的晶圓或基板通常具有200 mm、300 mm或450 mm的直徑。本文中的敘述係假設實施例在任何實用工件上實施。工件可為各種形狀、尺寸及材料。除了半導體晶圓之外，可利用所揭露實施例的其他工件包括各種製品，例如印刷電路板等。本文中所使用的術語「半導體基板」或「基板」是指在半導體裝置製造的任何階段時，在其結構中包含半導體材料的基板。應當理解，半導體基板中的半導體材料不需要暴露在外。具有將半導體材料覆蓋的其他材料（例如，絕緣體）的複數層的半導體晶圓是半導體基板的示例。下方的實施方式係假設所揭示的實施例在半導體晶圓上，例如200 mm、300 mm或450 mm的半導體晶圓上實施。然而，所揭示的實施例不限於此。工件可為各種形狀、尺寸及材料。除了半導體晶圓之外，可利用所揭露實施例的其他工件包括各種製品，例如印刷電路板等。

本文中的「矽氧化物」是指包括矽和氧原子的化合物，包括所有SiₓO _y的化學計量可能性，包括整數值的x和y和非整數值的x和y。例如，「矽氧化物」包括具有化學式SiO _n的化合物，其中1 ＜n ＜2，其中n可以是整數或非整數值。「矽氧化物」可以包括次化學計量的化合物，例如SiO _1.8。「矽氧化物」還包括二氧化矽（SiO ₂）和一氧化矽（SiO）。 「矽氧化物」還包括自然和合成的各種變體，還包括任何及所有的晶體和分子結構，包括圍繞中心矽原子的氧原子的四面體配位。「矽氧化物」還包括非晶形矽氧化物和矽酸鹽。

「矽基」係指-SiR ¹R ²R ³或-SiR ¹R ²-基團。在一些實施例中，R ¹、R ²及R ³的各者係獨立為氫、經任選取代脂肪族、經任選取代雜脂肪族、經任選取代芳香族、經任選取代雜芳香族或經任選取代胺基。在特定實施例中，R ¹、R ²及R ³的各者係獨立為氫、經任選取代烷基、經任選取代烷氧基、經任選取代芳基、經任選取代芳氧基、經任選取代烷基－芳基、經任選取代芳基－烷基或經任選取代胺基。在其他實施例中，矽基團為‑Si(R) _a(OR) _b(NR ₂) _c，其中各個R係獨立為氫、經任選取代脂肪族、經任選取代雜脂肪族、經任選取代芳香族或經任選取代雜芳香族；a、b及c的各者係≥0；以及a＋b＋c＝3。在特定實施例中，各個R係獨立為氫、經任選取代烷基、經任選取代芳基、經任選取代烷基－芳基或經任選取代芳基－烷基。

「矽氧基」係指-OR，其中R為本文所述的經任選取代矽基團。在一些實施例中，矽氧基團為-O-SiR ¹R ²R ³，其中R ¹、R ²及R ³的各者係獨立為氫、經任選取代脂肪族、經任選取代雜脂肪族、經任選取代芳香族、經任選取代雜芳香族或經任選取代胺基。在特定實施例中，R ¹、R ²及R ³的各者係獨立為氫、經任選取代烷基、經任選取代烷氧基、經任選取代芳基、經任選取代芳氧基、經任選取代烷基－芳基、經任選取代芳基－烷基或經任選取代胺基。在其他實施例中，矽氧基團為‑O-Si(R) _a(OR) _b(NR ₂) _c，其中各個R係獨立為氫、經任選取代脂肪族、經任選取代雜脂肪族、經任選取代芳香族或經任選取代雜芳香族；a、b及c的各者係≥0；以及a＋b＋c＝3。在特定實施例中，各個R係獨立為氫、經任選取代烷基、經任選取代芳基、經任選取代烷基－芳基或經任選取代芳基－烷基。

所謂「經取代」是指具有一或多個取代基團，其存在不會干擾所欲的功能或反應性。取代基的示例包括烷基、烯基、炔基、環烷基（非芳香環）、Si(烷基) ₃、Si(烷氧基) ₃、烷氧基、胺基、烷基胺基、烯基胺基、醯胺基、脒基（amidine）、胍基（guanidine）、羥基、硫醚、烷基羰基、烷基羰氧基、烷氧基羰氧基、碳酸酯、烷氧基羰基、胺基羰基、烷基硫代羰基、磷酸鹽、磷酸酯、膦酸鹽、氰基、鹵素、醯基胺基、亞胺基、巰基、烷基硫基、硫羧酸鹽、二硫羧酸鹽、硫酸鹽、硫酸鹽、磺酸鹽、胺磺醯基、磺醯胺、硝基、腈基、疊氮基、雜環基、醚基、酯基、含矽基團、硫酯基或其組合。這些取代基本身也可以是經取代的。例如，胺基取代基本身可以被上述定義的其他取代基，例如烷基、烯基、炔基和環烷基（非芳香環）單一或獨立取代。

所謂「未經取代」是指原子的任何開放價（open valence）都被氫佔據。此外，若原子上的開放價位置的佔據物未被指定，則為氫。

本發明所屬技術領域中具有通常知識者將能理解，上述提供的定義不旨在包含不允許的取代態樣（例如，被五個不同基團取代的甲基等）。這樣的不允許的取代態樣對本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言是容易識別的。除非在本文中另有指示外，否則本文中所揭示和/或定義於上的任何官能基團都可以是經取代或未經取代的。

近期，半導體製造技術方面的進步已經允許提高基板上的元件，例如儲存裝置中的記憶單元的密度。例如，在3D NAND技術中，高型結構係被設計以改善裝置密度的微縮。新的挑戰也因為這些結構的尺寸增加而衍生。如本文所述，目前已開發新穎材料和處理技術以解決這些挑戰，包括大面積間隙填充。

在3D NAND製造整合流程中，交替的氧化物和氮化物或多晶矽層係以階梯圖案沉積。在形成階梯後，利用氧化物層進行填充，而該氧化物層在後續將會進行退火、拋光和蝕刻以將接點圖案化。習知的氧化物膜會在熱退火步驟後收縮，導致相鄰特徵部和經圖案化通孔發生位移、變形和傾斜，從而導致裝置失靈。不良的熱穩定性也可能導致該裝置的不同位置中發生膜和結構開裂。針對氧化物材料的深寬比和體積顯著較高的先進節點，熱穩定性問題變得更具有挑戰性。

在當前的典型3D NAND製造中，通常會在電漿增強化學氣相沉積（PECVD）介電質沉積工具中沉積包含24到64對氧化物層和氮化物層［例如，矽氧化物（SiO ₂）層/矽氮化物（Si ₃N ₄）層］）的「模具堆疊」。SiO ₂層和Si ₃N ₄層係在不移動該晶圓的情況下於各站（也稱為基座）上依序沉積，直到整個堆疊或該堆疊的大部分已沉積。接著，藉由高深寬比的蝕刻而將垂直通道向下蝕穿模具堆疊中的氧化物層和氮化物層，且利用金屬填充該些垂直通道以形成接點。接著，塗覆厚的光阻層且將其圖案化，蝕刻一組氧化物/氮化物對，接著使光阻圖案收縮，以及蝕刻下一對的氧化物/氮化物層。該次序係被重複進行，以在陣列邊緣處產生階梯結構。在沉積厚的氧化物層且將其平坦化後，塗覆字元線狹槽遮罩，且將狹槽向下蝕穿所有氧化物/氮化物層。接著，通過字元線狹槽蝕刻掉氮化物層。接著，沉積二氧化矽、矽氮化物、鋁氧化物、鎢和鉭氮化物的閘極堆疊，且將其蝕刻，最後利用氧化物和鎢填充狹槽。

在製造較高的結構時會面臨大面積間隙填充的挑戰，而這涉及沉積較厚的高品質膜。例如，在3D NAND中，厚的矽氧化物膜係用於隔離目的。習知的氧化物膜係受到高應力的困擾，其中，高應力在膜變厚時會導致晶圓彎曲和圖案扭曲，從而產生晶圓處理問題和整合問題，如過量的微影疊加和聚焦不良。對於習知的矽氧化物膜，降低膜應力會導致高吸濕性，而這可能會導致金屬接點中的氧化和高電阻。此外，這些膜在熱處理後會出現高應力轉移和膜收縮，而加劇圖案變形問題。此外，對越來越厚的膜的需求導致越來越長的化學機械拋光（CMP）時間才能使裝置平坦化。因此，期望的是提高CMP速率以降低裝置的整體處理成本。

在當前和開發中的半導體處理技術中，需要具有高熱穩定性、低吸濕性和優異的介電性質，例如低介電常數和高擊穿電壓的足夠厚低應力膜以用於大面積間隙填充和其他應用。對於大面積間隙填充和其他應用，這樣的膜應當允許低成本處理，且避免沉積超過5微米（μm），例如高達10 μm或20 μm以上的聚集厚度的問題。可以通過單次沉積將厚膜沉積於20 μm以上的厚度。

具有適當物理特性的可行候選者是經摻雜的氧化物膜。然而，用於沉積此類膜的常用產業方法是次大氣化學氣相沉積（SACVD）。雖然SACVD可以在退火後產生具有高CMP速率和低應力的膜，但沉積速率非常慢而因此使成本提高。此外，這些膜會吸收濕氣，造成不可接受的收縮程度，且在沉積到數微米厚時容易開裂。

習知的氧化膜係具有75 GPa範圍內的標稱模量，而該標稱模量係適用於高深寬比記憶體OPOP（氧化物/多晶矽）和ONON（氧化物/氮化物）應用。但是在塗布更薄的層時，它們容易導致線路彎曲和崩塌。然而，根據本文所揭示的某些實施例而沉積的高模量薄膜係允許將氧化物層薄化，以用於最高的堆疊積體層。這些薄膜可以具有下列的一或多個特性：適當的介電常數、高密度、匹配或超過的濕式蝕刻速率，以及高電特性的保持。這些特性中的任何一者都有助於成功整合未來的儲存技術節點，且在按照先進技術節點的要求而增加模具堆疊的ONON對的數量時也會是實用的。

圖1示意性顯示一種用於薄膜沉積的非限制性處理。處理10說明一種薄膜的電漿增強化學氣相沉積方法。在操作20中，基板係被提供於沉積腔室中，基板溫度低於約700℃，例如650℃以下。下面所揭示的實施方式係描述在例如晶圓、基板或其他工件的基板上的材料沉積。工件可為各種形狀、尺寸及材料。在本申請案中，術語「半導體晶圓」、「晶圓」、「基板」、「晶圓基板」及「部分製造積體電路」係能夠互換使用。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。在半導體裝置工業中使用的晶圓或基板通常具有200 mm、300 mm或450 mm的直徑。除非另有說明，否則本文所述的處理細節（例如，流率、功率水平等）係關於處理直徑為300 mm的基板，或者係用於對腔室進行處理，其中該腔室係配置以處理直徑為300 mm的基板，且可以根據其他尺寸的基板或腔室適當進行縮放。除了半導體晶圓之外，可利用所揭露實施例的其他工件包括各種製品，例如印刷電路板等。該處理及設備係可以用於半導體裝置、顯示器、LED、光伏面板等的製造中。

在各種實施例中，該基板是半導體基板。該基板可以是矽晶圓，例如200 mm晶圓、300 mm晶圓或450 mm晶圓，包括上方沉積有材料，例如介電質材料、導電材料或半導體材料的一或多層的晶圓。在某些實施例中，基板溫度係從約400℃至低於約650℃。在某些實施例中，基板溫度約為350℃至約500℃。在某些實施例中，基板溫度約為525℃至約575℃。

在某些實施例中，沉積腔室中的壓力係保持在約1到約20 Torr，例如約1到約8 Torr。在某些實施例中，沉積腔室中的壓力保持在約2到約5 Torr。在某些實施例中，電漿功率為150至800瓦/站。在某些實施例中，電漿功率為200至500瓦/站。

在某些實施例中，電漿係在操作30中產生。電漿可以在原位（在沉積腔室內；也稱為直接電漿）或遠處產生（在沉積腔室外側的分離設備中）產生。在某些實施例中係形成反應性物質的電漿。電漿物質可以包括電子、正離子、中性物質、自由基和其他電漿物質。在某些實施例中，電漿是從包括至少一種反應物的至少一種處理氣體所形成的。除了反應物，處理氣體還可以包括承載氣體。在某些實施例中，承載氣體是鈍氣，例如氬、氖、氪、氙或氦。在某些情況下，電漿可以包含其他物質，例如氮原子、氮自由基、氮電漿或其組合。

被使用作為處理氣體的反應物選擇係依期望的薄膜而定。在某些實施例中，當該薄膜為矽氧化物、二氧化矽、矽氮化物或矽氮氧化物時，該反應物是含矽氣體源。

根據所揭示的實施例，適合使用的含矽前驅物係包括聚矽烷（H ₃Si-(SiH ₂) _n-SiH ₃），其中n ＞0。矽烷類的示例係包括矽烷（SiH ₄）、二矽烷（Si ₂H ₆）及有機矽烷類，例如甲基矽烷、乙基矽烷、異丙基矽烷、三級丁基矽烷、二甲基矽烷、二乙基矽烷、二（三級丁基）矽烷、烯丙基矽烷、二級丁基矽烷、第三己基矽烷（thexylsilane）、異戊基矽烷、三級丁基二矽烷、二（三級丁基）二矽烷等。

鹵代矽烷係包括至少一鹵素基團，並且可能會或可能不會包括氫及/或碳基團。鹵代矽烷的示例為碘矽烷、溴矽烷、氯矽烷及氟矽烷。雖然鹵代矽烷，尤其是氟代矽烷，可能會形成可以蝕刻矽材料的反應性鹵化物物種，但在某些實施例中，在點燃電漿時並未引進鹵代矽烷，使得從鹵代矽烷的反應性鹵化物物種的形成可以被緩解。特定氯矽烷為四氯矽烷、三氯矽烷、二氯矽烷、單氯矽烷、氯代烯丙基矽烷、氯代甲基矽烷、二氯甲基矽烷、氯代二甲基矽烷、氯代乙基矽烷、三級丁基氯矽烷、二（三級丁基）氯矽烷、氯代異丙基矽烷、氯代二級丁基矽烷、三級丁基二甲基氯矽烷、三級己基二甲基氯矽烷等。

胺基矽烷至少包含一個與矽原子鍵結的氮原子，但也可能包含氫、氧、鹵素和碳。胺基矽烷的示例為單胺基矽烷（H ₃Si(NH ₂) ₄）、二胺基矽烷（H ₂Si(NH ₂) ₂）、三胺基矽烷（HSi(NH ₂) ₃）及四胺基矽烷（Si(NH ₂) ₄），以及經取代的單胺基矽烷、二胺基矽烷、三胺基矽烷及四胺基矽烷，例如三級丁基胺基矽烷、甲基胺基矽烷、二（異丙基胺基）矽烷（DIPAS）、二（二級丁基胺基）矽烷、三級丁基矽烷胺（tert-butylsilanamine）、雙（三級丁基胺基）矽烷（SiH ₂(NHC(CH ₃) ₃) ₂，BTBAS）、矽基胺基甲酸三級丁基酯（tert-butyl silylcarbamate）、SiH(CH ₃)-(N(CH ₃) ₂) ₂、SiHCl-(N(CH ₃) ₂) ₂、(Si(CH ₃) ₂NH) ₃等。胺基矽烷的進一步示例為三矽基胺（N(SiH ₃) ₃）。

含矽氣體源可以是化學式為SiH _nR ¹ _4-n(I)、SiH _n(OR ²) _4-n(II)、O(Si(R ³ ₃)) ₂(III)或其組合的化合物的氣體，其中R ¹、R ²和R ³各自獨立是經任選取代脂肪族、經任選取代烷基、經任選取代雜烷基、經任選取代芳基、經任選取代雜芳基、經任選取代環烷基或經任選取代雜環烷基，n是從0到4的整數。

合適的含矽反應物包括二甲基胺基三甲基矽烷、二乙基胺基三甲基矽烷、二異丙基胺基三甲基矽烷、哌啶基三甲基矽烷、2,6-二甲基哌啶基三甲基矽烷、二（二級丁基）胺基三甲基矽烷、異丙基-二級丁基胺基三甲基矽烷、三級丁基胺基三甲基矽烷、異丙基胺基三甲基矽烷、三級戊基胺基三甲基矽烷、二乙基胺基二甲基矽烷、二甲基胺基二甲基矽烷、二異丙基胺基二甲基矽烷、哌啶基二甲基矽烷、2,6-二甲基哌啶基二甲基矽烷、二（二級丁基）胺基二甲基矽烷、異丙基-二級丁基胺基二甲基矽烷、三級丁基胺基二甲基矽烷、異丙基胺基二甲基矽烷、三級戊基胺基二甲基胺基矽烷、二甲基胺基甲基矽烷、二乙基胺基二甲基矽烷、二異丙基胺基甲基矽烷、異丙基-二級丁基胺基甲基矽烷、2,6-二甲基哌啶基甲基矽烷、二（二級丁基）胺基甲基矽烷、雙（二甲基胺基）甲基矽烷、雙（二乙基胺基）甲基矽烷、雙（二異丙基胺基）甲基矽烷、雙（異丙基-二級丁基胺基）甲基矽烷、雙（2,6-二甲基哌啶基）甲基矽烷、雙（哌啶基）甲基矽烷、雙（異丙基胺基）甲基矽烷、雙（三級丁基胺基）甲基矽烷、雙（二級丁基胺基）甲基矽烷、雙（三級戊基胺基）甲基矽烷、雙（異丁基胺基）甲基矽烷、雙（環己基胺基）甲基矽烷、雙（異丙基胺基）二甲基矽烷、雙（異丁基胺基）二甲基矽烷、雙（二級丁基胺基）二甲基矽烷、雙（三級丁基胺基）二甲基矽烷、雙（三級戊基胺基）二甲基矽烷、雙（環己基胺基）二甲基矽烷及其組合。

在某些實施例中，含矽氣體源可以是例如矽烷、四甲基矽烷、四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、六甲基二矽氮烷、六甲基二矽氧烷及其組合的氣體。

在某些實施例中，含矽氣體源包括四甲基矽烷和矽烷。

在某些實施例中，該薄膜是鋁氧化物；而該反應物是含鋁氣體源。在某些實施例中，該反應物是三甲基鋁、三異丙氧基鋁、三氯化鋁或乙醯丙酮鋁。

在某些實施例中，該薄膜是硼碳化物或硼氮化物；該反應物是含硼氣體源。在某些實施例中，該反應物是三甲基硼、三氯化硼或三乙基硼。

在某些實施例中，藉由本揭示的電漿增強化學氣相沉積方法所形成的薄膜是經摻雜薄膜。在某些實施方式中，該薄膜是摻雜有碳、氮、硼、磷或其組合的二氧化矽。在某些實施例中，硼摻質的來源是三乙基硼酸酯（TEB）。在某些實施例中，磷摻質的來源是三乙基磷酸酯（TEPO）。在某些實施例中，碳摻質是二氧化碳、一氧化碳、甲烷、乙烷或其組合。在某些實施例中，含碳氣體源（摻質）還可以包括例如氬、氦、氫、氧化亞氮、氮及其組合的承載氣體。在某些實施例中，承載氣體與含碳氣體源的流量比係高達3：1。

在某些實施例中，該膜是摻雜有矽、氮、鍺、鎂、鎳或其組合的硼碳化物。在某些實施例中，該膜是摻雜有鉍、鋅、銅或其組合的硼氮化物。在某些實施例中，該薄膜是摻雜有鋁、磷、碳、氧或其組合的矽氮化物。在某些實施例中，該薄膜是摻雜有鉺、鈦、鉻或其組合的鋁氧化物。在某些實施例中，該薄膜是摻雜矽的碳材料。在某些實施例中，該薄膜是摻雜有氧、氮或其組合的矽碳化物。

在某些實施例中，藉由本揭示的電漿增強化學氣相沉積方法所形成的薄膜是摻雜碳的矽氧化物薄膜。含碳氣體源摻質可以是例如二氧化碳、一氧化碳、甲烷、乙烷或其組合的氣體。含碳氣體源（摻質）與含矽氣體源（反應物）的比率係介於約150：1與約10：1之間。

回到圖1，在操作40中，將基板與該處理氣體的電漿接觸；該處理氣體係包含至少一反應物。在某些實施例中，該處理氣體還包括承載氣體。在某些實施例中，該處理係任選地包括一或多種摻質。

在操作50中，在基板上沉積薄膜。所沉積的薄膜可以具有小於300埃的厚度，至少為70 GPa的楊氏模量，以及約為4至4.5的介電常數。在某些實施例中，該薄膜是碳摻雜的二氧化矽薄膜，其具有至少為90 GPa的楊氏模量，小於300埃的厚度，約5%（原子比）或更低的碳含量，以及約4至4.5的介電常數。在某些實施例中，摻雜碳的薄膜可以具有檢測不到的碳含量。在某些實施例中，該薄膜不僅具有高的楊氏模量（例如，至少70 GPa，例如90 GPa以上）而因此具有較大的機械強度，還另外保留著習知楊氏模量較低（例如，小於70 GPa）的矽氧化物所具有的電學性質和介電常數。在某些實施例中，該薄膜的楊氏模量為100以上。在某些實施例中，該薄膜係匹配或超越習知矽氧化物的濕式蝕刻速率和/或密度。藉由作為含矽氣體源的四乙基正矽酸酯（TEOS）或無摻雜的矽酸鹽玻璃（USG）的電漿增強化學氣相沉積所形成的習知氧化物膜係具有在70至80 GPa的範圍內的楊氏模量值。對於這種習知的氧化物膜，可以預測在40奈米或更低的節距長度下（當使用較薄的氧化物層時）會出現不利的線彎曲和線崩塌。

在某些實施例中，根據圖1所示的處理，摻雜碳的矽氧化物薄膜的電漿增強化學氣相沉積係包括約400到約600℃的基板溫度；約1到約7 Torr的沉積腔室壓力；約40：1的CO ₂比含矽化合物的比率；以及約250至750 W/站的電漿功率。在某些實施例中，含矽氣體源的流率可以約為50到100 sccm/站，CO ₂的流率約為1000到5000 sccm/站。

圖2示意性顯示薄膜的電漿增強化學氣相沉積的非限制性處理。處理60說明一種用於沉積經摻雜的矽氧化物膜且將其選擇性退火的方法，其中該經摻雜的矽氧化物膜係配置以在退火後膨脹。在某些實施例中，可以在氮氣的存在下，以約500到約1000℃的溫度進行退火約10到約60分鐘。在70處，將經圖案的半導體基板例如提供至化學沉積工具的處理腔室。在某些實施例中，該圖案是形成在基板上的交替的氧化物層和氮化物層的階梯狀圖案。圖3中，以示意圖提供示例基板100。

該方法涉及在80處，在經圖案化的半導體基板上沉積薄膜（例如，經摻雜的矽氧化物膜）。該薄膜可以具有例如至少5 μm的厚度，例如高達10 μm，甚至高達20 μm或更多。該薄膜可以以至少1 μm/分鐘，例如約1.25 μm/分鐘或更高的高速率進行沉積。在某些實施例中，該薄膜的沉積可以在沉積無摻雜的矽氧化物襯墊（其例如具有約200至2000 Å的厚度）之後進行。

在90處，可以接著將經摻雜的矽氧化物膜選擇性退火至高於該膜的玻璃轉變溫度的溫度。在該玻璃轉變溫度下，該膜開始膨脹和放鬆，而膜應力降低。在某些實施例中，該經摻雜的矽氧化物膜的該退火係可以使該膜發生再次流動（reflow）。

沉積後退火係可以在同一個處理腔室或不同的處理腔室中進行。在某些情況下，可以在500°C到950°C的溫度下於處理腔室中進行後退火，持續20到60分鐘。在某些情況下，該退火可以在氮（N ₂）或另一惰性氣體中進行。在某些情況下，該退火可以在N ₂中以750°C進行30分鐘。

在各種實施例中，所沉積的氧化物層是矽氧化物層。在各種實施例中，所沉積的氮化物層是矽氮化物層。各氧化物層和氮化物層係被沉積為大致相同的厚度，例如介於約10 nm與約100 nm之間，或在某些實施例中約為350 Å。該些氧化物層可以在室溫與例如約600°C之間的沉積溫度下進行沉積。

用於形成交替的氧化物和氮化物膜堆疊的氧化物層和氮化物層係可以使用任何適當的技術進行沉積，例如原子層沉積（ALD）、電漿增強原子層沉積（PEALD）、化學氣相沉積（CVD）、電漿增強化學氣相沉積（PECVD）或濺鍍。在各種實施例中，氧化物層和氮化物層是通過PECVD進行沉積。

該膜堆疊可以包括48到512層的交替氧化物層和氮化物層，其中各氧化物層或氮化物層係構成一層。可以將包含交替的氧化物層和氮化物層的膜堆疊稱為ONON堆疊。

圖4顯示基板100的示意圖，在該基板100上係沉積有交替的氧化物（101）膜和氮化物（102）膜。應注意，雖然圖4所示的結構係顯示先沉積氧化物，接著為氮化物、氧化物、氮化物等，但也可以先沉積氮化物，接著是氧化物、氮化物、氧化物等。

在沉積ONON堆疊後，可以在基板中蝕刻通道（未顯示在圖4中）。隨後，在基板上形成階梯圖案。本文中所稱的「階梯圖案」係包括二或更多階部，其中各階部係包括一氧化物層和一氮化物層。將能理解，各組氧化物層和氮化物層的頂層可以是用於形成階梯中的階部的氧化物或氮化物。在各種實施例中，該階梯圖案包括例如24到256個階部。該階梯圖案可以使用各種圖案化技術來形成。例如，一種技術可以包括在基板上方沉積犧牲層，且遮蔽該基板的區域以蝕刻各組氧化物層和氮化物層，從而形成該階梯。

圖5 提供基板100的示例，該基板100包括氧化物（111）層和氮化物（112）層的階梯圖案，且在最頂部的氮化物層上方具有硬遮罩110。雖然圖5顯示四個階部的階梯圖案，但將能理解的是，階梯圖案通常具有更多的階部，例如介於24到256個階部之間。各個階部包括一個氮化物層和一個氧化物層，且間隔如圖5所示的距離「d」，其中「d」例如介於約150 nm與約1000 nm之間，例如約500 nm。從比它上面的階部的邊緣延伸出來的各個階部的這個區域可以被稱為「墊」。

為了討論的目的，以下的敘述及隨後基板的示意圖將包括如圖6所示的半視圖199。

氧化膜係沉積在基板上的階梯圖案上方。在3D NAND的背景下，所沉積的經摻雜膜係可以被調節以針對退火而膨脹，且表現出剛沉積時基本上為零的應力及退火後的應力偏移。圖7顯示出示例基板100，其包括ONON階梯、硬遮罩110和被配置為沉積在階梯上方且在退火122後膨脹的經摻雜氧化物膜122。

返回到圖2，在操作90中，接著在高於膜玻璃化轉變溫度的溫度下對該經摻雜的矽氧化物膜進行退火，如上所述。在一些實施例中，可能會發生膜的再次流動。

參照圖8，在一些實施例中，可以在沉積該經摻雜氧化物膜且將其退火後，將在該基板中蝕刻垂直狹縫130。 圖8顯示在蝕刻垂直狹縫130後的基板100的側視圖。

在一些實施例中，ONON堆疊中的氮化物層係相對於基板上的氧化物而被蝕刻。可以使用選擇性蝕刻處理來執行該蝕刻，其中氮化物層會以比氧化物的蝕刻更快的速率被進行蝕刻。合適的選擇性蝕刻處理可以是乾式或濕式的。例如，可以藉由將基板暴露於以下氣體中的任何一或多種來進行合適的乾式選擇性氮化物層蝕刻：氯(Cl ₂)、氧(O ₂)、一氧化二氮(N ₂O)、四氟甲烷(CF ₄)、四氟化硫(SF ₄)、二氧化碳(CO ₂)、氟代甲烷(CH ₃F)、三氟化氮(NF ₃)、氮(N ₂)、氫(H ₂)、氨(NH ₃)、甲烷(CH ₄)、六氟化硫(SF ₆)、氬(Ar)、羰基硫化物(COS)、二硫化碳 (CS ₂)、氫硫化物(H ₂S)和一氧化氮 (NO)。在此操作中，蝕刻物質可以流入垂直狹縫130且選擇性地橫向蝕刻氮化物，從而從ONON堆疊去除氮化物層。 或者，可以使用濕式蝕刻處理來蝕刻ONON堆疊中的氮化物層，例如藉由將基板暴露於磷酸(H ₃PO ₄)和/或稀氫氟酸(DHF)或這些溶液的混合物。圖9顯示具有由蝕刻氮化物所形成的水平間隙132的基板100的示意圖。

在一些實施例中，導體（通常是鎢）被沉積到基板的間隙中以形成字線。可以通過任何合適的技術來沉積鎢，例如ALD、CVD、PEALD和/或PECVD。在一些實施例中，阻障層和/或鎢成核層係在沉積主體鎢之前沉積。圖10顯示包括已沉積鎢字線140的基板100的示例，其中氮化物112係先前即有的。

還應當理解，在其他實施例中，ONON堆疊的替代方案可以是經沉積的交替介電質層和導電層的堆疊。該堆疊的其中一個示例是由交替的氧化物和多晶矽層組成的堆疊，其有時被稱為OPOP堆疊。這種OPOP堆疊可以根據已知技術而進行蝕刻，以形成階梯圖案，從而避免如上述在ONON堆疊中利用鎢替換氮化物的需求。

請參照圖11，在一些實施例中，該經摻雜氧化物膜122係被垂直蝕刻以形成通孔137。可以通過使用暴露於以下氣體中的一或多種的乾式蝕刻來蝕刻該經摻雜氧化物膜122：O ₂、Ar、C ₄F ₆、C ₄F ₈、SF ₆、CHF ₃和CF ₄。圖11顯示包括呈階梯圖案的氧化物/導體堆疊的示例基板100，而通孔137係被蝕刻在經摻雜氧化物122中。

請參照圖12，在一些實施例中，可以在通孔137中沉積導體(例如，鎢)以形成到達字線的內連件142，從而完成3D NAND結構。

因此，另一態樣係涉及一種在3D NAND結構的製造中進行大面積間隙填充的方法。該方法包括提供經圖案化的半導體基板，該經圖案化的半導體基板包括3D NAND結構，該3D NAND結構具有呈階梯圖案的交替氧化物層和氮化物層或多晶矽層；在該經圖案化半導體基板上且在該階梯圖案上方沉積經摻雜矽氧化物膜，該經摻雜矽氧化物膜被配置為在高於該膜的玻璃轉變溫度的溫度下進行退火後膨脹；以及，將該經摻雜矽氧化物膜退火至高於該膜的玻璃轉變溫度的溫度。在一些實施例中，可以發生該膜的再次流動。該經摻雜矽氧化物膜係使用矽氧化物的前驅物、B摻質和任選的P摻質且藉由化學氣相沉積(CVD)處理而加以沉積。該矽氧化物前驅物可以是四乙基正矽酸酯(TEOS)，而合適的摻質前驅物是分別用於B摻質和P摻質的硼酸三乙酯(TEB)和磷酸三乙酯(TEPO) ，但是也可以使用其他的摻質前驅物。 其他可行的特徵，包括材料成分、尺寸和性質已描述於上。

因此，另一態樣係涉及半導體裝置，其包括3D NAND結構，該3D NAND結構具有呈階梯圖案的交替氧化物層和氮化物層或多晶矽層，以及設置在階梯圖案上且於其上退火的經摻雜矽氧化物膜。設置在階梯圖案上且於其上退火的經摻雜矽氧化物膜會在退火後膨脹，且表現出實質為零的沉積時應力和實質為零的退火後應力偏移。這種裝置的其他可行特徵，包括材料成分、尺寸和性質已參照製造方法而描述於上。 設備

另一方面涉及一種藉由在經圖案化的半導體基板上沉積經摻雜矽氧化物膜的半導體基板處理設備，該設備包括：反應腔室，其包括該基板；電漿源，其耦接到該反應腔室，且配置成在該反應腔室外側產生電漿；一或多個第一氣體入口，耦接至該反應腔室；第二氣體入口，耦接至該反應腔室；控制器，包括用於執行以下操作的指令：在該腔室中所設置的經圖案化半導體基板上沉積經摻雜矽氧化物膜，該經摻雜矽氧化物膜係配置為在高於該膜的玻璃轉變溫度的溫度下進行退火後膨脹；以及，將經摻雜矽氧化物膜退火至高於該膜的玻璃轉變溫度的溫度。該指令可以更包括使用矽氧化物和碳摻質的反應物的基於化學氣相沉積(CVD)的處理來沉積經摻雜矽氧化物膜。該CVD處理可以是電漿增強CVD(PECVD)處理。可以調整經摻雜矽氧化物膜的組成和處理條件，使得該膜表現出實質為零的沉積時應力和實質為零的退火後應力偏移。下面的描述係提供適合於實施本文所描述的方法及製造所述的裝置所用的設備、半導體腔室和工具的一些細節。

圖13繪示沉積處理腔室1300的實施例的示意圖，該沉積處理腔室1300可以適合於沉積和處理如本文所述的膜。該腔室可以作為化學氣相沉積(CVD)腔室，特別是電漿增強CVD(PECVD)腔室而進行操作。該腔室具有維持低壓力環境所用的處理腔室本體1302。複數處理站1300可被包括在如關於公共低壓處理工具環境中。舉例而言，圖14繪示多站處理工具1400的實施例。

請再次參照圖13，處理站1300係與反應物輸送系統1301流體連通以將處理氣體輸送至分佈噴淋頭1306。反應物輸送系統1301包括混合容器1304，用於將輸送至噴淋頭1306的處理氣體，例如矽氧化物前驅物氣體（例如，TEOS）或第二反應物氣體（例如，摻質反應物）進行混合及/或調節。一或更多混合容器輸入口閥1320可控制對於混合容器1304的處理氣體引進。電漿也可以被輸送到噴淋頭1306，或者可以在處理站1300中產生。反應物輸送系統1301可以被配置為輸送處理氣體，用於在處理站1300中提供的基板上方沉積經摻雜氧化物膜。

舉例而言，圖13的實施例包括汽化點1303，用於將待供應至混合容器1304的液體反應物汽化。在一些實施例中，汽化點1303可為加熱式汽化器。從此種汽化器產生的反應物蒸汽可在下游輸送管路中冷凝。將不相容的氣體暴露於冷凝反應物可產生小微粒。這些小微粒可能會使管路堵塞、妨礙閥操作、使基板汙染等。解決這些問題的一些方法涉及將該輸送管路進行掃除及/或抽空，以移除殘留的反應物。然而，將該輸送管路進行掃除可能會增加處理站的循環時間，而這會使處理站產量降低。因此，在一些實施例中，可對汽化點1303下游的輸送管路進行熱追跡。在一些示例中，亦可對混合容器1304進行熱追跡。在一非限制性示例中，汽化點1303下游的管路具有從大約100°C延伸至混合容器1304處的大約150°C的上升溫度輪廓。

在一些實施例中，可在液體注射器處將反應物液體汽化。舉例而言，液體注射器可將液體反應物的脈衝注入混合容器上游的承載氣流中。在一實施例中，液體注射器可藉由將液體從較高壓力閃現至較低壓力使反應物汽化。在另一示例中，液體注射器可將液體原子化為分散微滴，而該等分散微滴後續在加熱式輸送管路中被汽化。將能理解的是，較小的液滴比起較大的液滴可更快速地被汽化，而這減低液體注射與完全汽化之間的延遲。較快的汽化可減低汽化點1303下游的管道長度。在一方案中，液體注射器可直接安裝至混合容器1304。在另一方案中，液體注射器可直接安裝至噴淋頭1306。

在一些實施例中，可提供位在汽化點1303上游的液體流量控制器(LFC)，用於控制汽化及輸送至處理站1300所用的液體質量流。舉例而言，該LFC可包括位於該LFC下游的熱性質量流計(MFM)。接著，可響應於回饋控制信號而調整該LFC的柱塞閥，其中該回饋控制信號係由與該MFM電性連通的比例-積分-微分(PID)控制器提供。然而，使用回饋控制來穩定液體流動可能需耗費一或更多秒。這可能會延長液體反應物的配劑時間。因此，在一些實施例中，可將該LFC在回饋控制模式與直接控制模式之間動態切換。在一些實施例中，可藉由使該LFC的感測管及該PID控制器失效而執行上述動作。

噴淋頭1306將處理氣體分佈朝向基板1312。在圖13中顯示的實施例中，基板1312位於噴淋頭1306下方，並被顯示為坐落在基座1308上。將能理解的是，噴淋頭1306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1312。

在一些實施例中，可將基座1308升起或降下，以將基板1312暴露至介於該基板1312與該噴淋頭1306之間的容積。將能理解，在某些實施例中，可以透過合適的電腦控制器1350以編程方式調整基座高度。

在另一方案中，調整基座1308的高度可允許在有點燃電漿的實施例中的處理中的電漿循環期間改變電漿密度。在該處理階段結束時，可在另一基板轉移階段期間將基座1308降下，以允許將基板1312從基座1308移除。

在一些實施例中，可經由加熱器1310對基座1308進行溫度控制。在一些實施例中，在本文所揭示的實施例的沉積氮化矽膜期間，基座1308可被加熱到至少約400°C的溫度，或在一些實施例中係小於約300°C，例如約250°C。在一些實施例中，該基座被設定在約400℃與約600℃之間的溫度以用於沉積經摻雜氧化物膜。 在一些實施例中，基座被設定在約500℃與約950℃之間的溫度以用於該經摻雜氧化物膜的退火，如本文所述。

此外，在一些實施例中，可藉由蝶形閥1318提供對沉積處理站1300的壓力控制。如圖13的實施例中顯示，蝶形閥1318調節由下游真空幫浦(未顯示)所提供的真空。然而，在一些實施例中，還可藉由改變被引進處理站1300的一或更多氣體的流率而調整處理站1300的壓力控制。

在一些實施例中，可調整噴淋頭1306相對於基座1308的位置以改變介於該基板1312與該噴淋頭1306之間的容積。此外，將能理解的是，可藉由本揭露範圍內的任何合適機制來變更基座1308及/或噴淋頭1306的垂直位置。在一些實施例中，基座1308可包括轉動軸，用於轉動該基板1312的位向。將能理解的是，在一些實施例中，可藉由一或更多合適的電腦控制器以編程方式執行這些示例性調整的一或更多者。

在一些如上所述使用電漿的實施例中，噴淋頭1306及基座1308係與射頻(RF)電源1314及匹配網路1316電性連通而為電漿供電。在一些實施例中，可藉由控制處理站壓力、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314及匹配網路316，以形成具有所欲自由基物種組成的電漿。合適功率的示例係包括於上。同樣地，RF電源314可提供任何合適頻率的RF功率。在一些實施例中，可將RF電源314配置以彼此獨立地控制高頻率及低頻率RF功率源。示例性低頻率RF頻率可包括但不限於約0 kHz與約500 kHz之間的頻率。示例性高頻率RF頻率可包括但不限於約1.8 MHz與約2.45 GHz之間，或是高於約13.56 MHz或高於27 MHz或高於180 MHz或高於60 Mhz的頻率。將能理解的是，可分開或連續地調整任何合適的參數以提供所欲反應而用的電漿能量。

在一些實施例中，可藉由一或更多電漿監測器而原位監測電漿。在一方案中，可藉由一或更多電壓、電流感測器(例如，VI探針)而監測電漿功率。在另一方案中，可藉由一或更多光學發射光譜(OES)感測器而測量電漿密度及/或處理氣體濃度。在一些實施例中，可基於得自此種原位電漿監測器的量測值而以編程方式調整一或更多電漿參數。舉例而言，可將OES感測器用於回饋迴路中以提供對於電漿功率的編程控制。將能理解的是，在一些實施例中，可使用其他監測器來監測電漿及其他處理的特性。此種監測器可包括但不限於紅外線(IR)監測器、聲學監測器及壓力轉換器。

在一些實施例中，可藉由一或更多電腦控制器1350以編程方式調整該處理站1300的一或更多硬體參數，包括詳細描述於下的硬體參數。

在一些實施例中，可經由輸入/輸出控制(IOC)序列指令而提供控制器1350的指令。在一示例中，設定處理階段的條件所用的指令可被包括在處理配方的相應配方階段中。在一些情況下，可將處理配方階段依序編排，使得用於處理階段的所有指令係與該處理階段同時執行。在一些實施例中，用於設定一或更多反應器參數的指令可被包括在配方階段中。將能理解的是，這些配方階段可在本揭露的範圍內以任何合適的方式進一步細分及/或重複。

如上所述，一或更多處理腔室可被包括作為多站處理工具中的站。圖14顯示多站處理工具1400的實施例的示意圖，該多站處理工具1400包括處理腔室1414，該處理腔室1414具有處於低壓環境中的複數處理站。該處理腔室1414可以被配置以維持低壓環境，使得基板可以在該些處理站之間傳輸而不會經歷破真空及/或空氣暴露。

該多站處理工具1400進一步包括入站（inbound）負載鎖室1402以及出站（outbound）負載鎖室1404，其中的一者或兩者可包括遠端電漿來源。處於大氣壓力下的機器人1406係配置以將晶圓從透過傳送盒1408進行裝載的晶舟通過大氣埠口1410而進到入站負載鎖室1402中。藉由機器人1406將晶圓放置在入站負載鎖室1402中的基座1412上，將大氣埠口1410關閉並且將負載鎖室進行抽氣。在該入站負載鎖室1402包括遠端電漿來源的情況下，可在晶圓被導引至處理腔室1414中之前，將該晶圓暴露於負載鎖室內的遠端電漿處理。此外，還可在入站負載鎖室1402中對基板進行加熱，以例如移除濕氣及所吸附的氣體。接下來，開啟往處理腔室1414的腔室傳輸埠口1416，而另一機器人（未顯示）將基板放入反應器中且位於該反應器中所顯示的第一站的基座上以進行處理。雖然在圖14中所繪示的實施例係包括負載鎖室，但將能理解的是，在一些實施例中，可將基板直接提供至處理站中。

所繪示的處理腔室1414包括四個處理站，在圖14中所顯示的實施例中係從1到4進行編號。各處理站可以配置以沉積基於TEOS二氧化矽及基於矽烷的矽氮化物。各處理站係由公共混合容器（例如圖13中的1304）所供應，以在將處理氣體輸送至各處理站之前將其混合及/或調和。圖14中所繪示的各處理站係包括處理站基板支架（顯示為站1的1418），以及氣體管線入口。在一些實施例中，一或更多處理站基板支架可以被加熱。

在一些實施例中，各處理站可具有不同或複數用途。舉例而言，處理站能夠在超平滑PECVD處理模式與習知PECVD或CVD模式之間切換。額外或替代地，在一些實施例中，處理腔室1414可以包括超平滑PECVD處理站與習知PECVD處理站的一或更多匹配對（例如，包括超平滑PECVD SiO ₂站及習知PECVD SiN站的一對）。在另一示例中，處理站能夠在二或更多膜類型之間切換，而可以在同一處理腔室中沉積不同膜類型的堆疊。雖然所繪示的處理腔室1414包括四個站，但將能理解的是，根據本揭露的處理腔室可具有任何合適數量的站。舉例來說，在一些實施例中，處理腔室可具有五或更多站；而在其他實施例中，處理腔室可具有三或更少站。

圖14還繪示基板搬運系統1490的實施例，用以在處理腔室1414內傳輸基板。在一些實施例中，基板搬運系統1490可以配置以在各種處理站之間及/或在處理站與負載鎖室之間傳輸基板。將能理解的是，可使用任何合適的晶圓搬運系統。非限制性示例包括晶圓旋轉料架（carousel）及基板搬運機器人。

多站處理工具1400還包括系統控制器1450的實施例，用以控制處理工具1400的處理條件與硬體狀態。舉例而言，在一些實施例中，系統控制器可以控制PECVD膜沉積階段期間的一或更多處理參數，以控制沉積膜的特徵，包括該沉積膜的組成及厚度。

系統控制器1450可包括一或更多記憶裝置1456、一或更多大量儲存裝置1454，以及一或更多處理器1452。處理器1452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。

在一些實施例中，系統控制器1450控制著處理工具1400的所有活動。系統控制器1450執行機器可讀系統控制軟體1458，其中該機器可讀系統控制軟體1458係儲存在大量儲存裝置1454中、載入至記憶裝置1456中以及在處理器1452上執行。系統控制軟體1458可包括複數指令，用於控制：時間、氣體混合、腔室及/或站的壓力、腔室及/或站的溫度、基板溫度、目標功率層級、RF功率層級、基板基座、卡盤及/或承受器位置，以及由處理工具1400所執行的特定處理之其他參數。系統控制軟體1458得以任何合適的方式進行配置。舉例而言，可將各種處理工具構件的子程式或控制物件進行編寫，以對根據所揭露方法執行各種處理工具的處理所需的處理工具構件之操作進行控制。系統控制軟體1458可在任何合適的電腦可讀編程語言中進行編碼。

在一些實施例中，系統控制軟體1458可包括用於控制上述各種參數的輸入/輸出控制（IOC）序列指令。舉例而言，PECVD處理的各階段可包括由系統控制器1450執行的一或更多指令。在相應PECVD配方階段中可以包括設定PECVD處理階段的處理條件所用的指令，例如本文所述的厚的經摻雜矽氧化物膜沉積。在一些實施例中，可將PECVD配方階段依序編排，使PECVD處理階段的所有指令係與該處理階段同時執行。

在一些實施例中，可使用儲存在與系統控制器1450相關的大量儲存裝置1454及/或記憶裝置1456上的其他電腦軟體及/或程式。針對此目的的程式或程式部分的示例包括基板定位程式、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。

基板定位程式可包括處理工具構件所用的程式編碼，其中所述處理工具構件係用以將基板裝載至處理站基板支架1418上，以及用以控制該基板與處理工具1400的其他部件之間的間距。

處理氣體控制程式可包括編碼，用於控制氣體組成及流率，並任選地用於在進行沉積之前將氣體流入一或更多處理站中以穩定該處理站內的壓力。壓力控制程式可包括例如透過調節處理站的排氣系統中的節流閥、進入該處理站內的氣流等因素，從而控制該處理站內的壓力的編碼。

加熱器控制程式可包括控制往加熱該基板所用的加熱單元的電流的編碼。或者，加熱器控制程式可控制熱傳輸氣體（例如，氦）往該基板的輸送。

電漿控制程式可包括編碼，用於對施加至一或更多處理站內的處理電極的RF功率位準進行設定。

在一些實施例中，可存在與系統控制器1550相關的使用者介面。使用者介面可包括顯示螢幕、設備及/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。

在一些實施例中，由系統控制器1450所調整的參數可與處理條件有關。非限制性的示例包括處理氣體的組成及流率、溫度、壓力、電漿條件（例如，RF偏壓功率位準）、壓力、溫度等。這些參數得以配方形式而提供至使用者，該配方可應用使用者介面進行輸入。

可透過系統控制器1450的類比及/或數位輸入連接件以從各種處理工具感測器提供監控處理所用的複數信號。可將用於控制處理的該等信號輸出在處理工具1400的類比及數位輸出連接件上。可受監控的處理工具感測器的非限制性示例包括質量流量控制器、壓力感測器（例如，壓力計）、熱電耦等。經適當編程的回饋及控制演算法可與來自這些感測器的數據一起使用以維持處理條件。

系統控制器1450可以提供用於實施上述沉積處理的程式指令。該些程式指令可以控制各種處理參數，例如DC功率位準、RF偏壓功率位準、壓力、溫度等。該些指令可以控制該些指令，以根據本文所述的各種實施例運行原位膜堆疊沉積。

在一些實行例中，控制器1450為系統的一部份，且該系統可為上述示例的一部分。此系統可包括半導體處理設備，而該半導體處理設備包括一或更多處理工具、一或更多腔室、一或更多處理平台及/或特定處理構件（晶圓基座、氣體流動系統等）。可將這些系統與電子元件進行整合以在處理半導體晶圓或基板之前、期間及之後控制它們的操作。所述電子元件可被稱為「控制器」，其可控制一或更多系統的各種構件或子部件。取決於處理需求及/或系統類型，可將控制器1450進行編程以控制本文所揭露的任何處理，包括處理氣體的運輸、溫度設定（例如，加熱及/或冷卻）、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻（RF）產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流率設定、流體運輸設定、定位及操作設定，與特定系統連接或接合的一工具及其他傳輸工具及/或負載鎖室的晶圓傳輸進出。

廣義來說，可將系統控制器1450定義成具有各種積體電路、邏輯、記憶體及/或軟體的電子元件，以接收指令、發送指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用端點測量等。所述積體電路可包括以韌體形式儲存程式指令的晶片、數位訊號處理器（DSP）、定義為特殊應用積體電路（ASIC）的晶片，及/或執行程式指令（例如，軟體）的一或更多微處理器或微控制器。程式指令得為以各種獨立設定（或程式檔案）形式而被傳送至系統控制器1450的指令，而定義出用於在半導體晶圓上、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，操作參數可為製程工程師所定義之配方的一部分，以在一或更多層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路及/或晶圓的晶粒的製造期間完成一或更多的處理步驟。

在一些實行例中，系統控制器1450可為電腦的一部分或被耦接至電腦，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，系統控制器1450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晶圓處理的遠端存取。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，系統控制器1450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系統控制器1450所配置以連接或控制的工具類型。因此，如上所述，系統控制器1450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。

不具限制地，示例性系統可包括化學氣相沉積（CVD/PECVD）腔室或模組、電漿蝕刻腔室或模組、軌道腔室或模組，以及可能有關於或使用於半導體晶圓之加工及/或製造中的任何其他半導體處理系統。本文所述的蝕刻操作，例如蝕刻氮化物或氧化物可以在任何合適的處理腔室中執行。在一些實施例中，可以在可調整間隙的電容耦合限制RF電漿反應器中蝕刻基板，其中該反應器係可以用於執行本文所述的蝕刻操作。

如上所述，取決於工具所待執行的一或更多處理步驟，系統控制器1450可連通至一或更多其他工具電路或模組、其他工具組件、群集式工具、其他工具介面、相鄰工具、鄰近工具、遍布於工廠的工具、主電腦、另一控制器，或是材料輸送中所使用的工具，而將晶圓的容器帶進及帶出半導體製造工廠的工具位置及/或裝載埠口。

將能理解的是，在一些實施例中，可以在多站處理工具中包括低壓傳輸腔室，以促進複數處理腔室之間的傳輸。舉例而言，圖15示意性顯示多站處理工具1500的另一實施例。在圖15所顯示的實施例中，多站處理工具1500包括複數處理腔室1514，而該處理腔室1514包括複數處理站（編號為1至4）。處理腔室1514與低壓轉移腔室1504介面連接，該低壓轉移腔室1504包括機器人1506，配置以在處理腔室1514與負載鎖室1519之間轉移基板。大氣基板傳輸模組1510，包括大氣機器人1512，係配置以促進基板在負載鎖室1519與傳送盒1508之間的傳輸。雖然圖15中未顯示，但將能理解的是，多站處理工具1500的實施例可以包括合適的系統控制器，像是參照圖14顯示及描述的系統控制器1450的實施例。 結語

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。本文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。此外，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。應注意的是，存在著許多實行所呈現實施例之處理、系統及設備的替代方法。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。

1,2,3,4:處理站 10:處理 20,30,40,50:操作 60:處理 70,80,90:操作 100:基板 101:氧化物 102:氮化物 110:硬遮罩 111:氧化物 112:氮化物 122:經摻雜氧化物膜 130:垂直狹縫 132:水平間隙 137:通孔 140:鎢字線 142:內連件 199:半視圖 1300:沉積處理腔室 1301:反應物輸送系統 1302:處理腔室本體 1303:汽化點 1304:混合容器 1306:分佈噴淋頭 1308:基座 1310:加熱器 1312:基板 1314:射頻（RF）電源 1316:匹配網路 1318:蝶形閥 1320:混合容器輸入口閥 1350:電腦控制器 1400:多站處理工具 1402:入站（inbound）負載鎖室 1404:出站（outbound）負載鎖室 1406:機器人 1408:傳送盒 1410:大氣埠口 1412:基座 1414:處理腔室 1416:腔室傳輸埠口 1418:處理站基板支架 1450:系統控制器 1452:處理器 1454:大量儲存裝置 1456:記憶裝置 1458:系統控制軟體 1490:基板搬運系統 1500:多站處理工具 1504:低壓轉移腔室 1506:機器人 1508:傳送盒 1510:大氣基板傳輸模組 1512:大氣機器人 1514:處理腔室 1519:負載鎖室 d:距離

圖1是處理流程圖，其繪示根據所揭示的某些實施例的薄膜的電漿增強化學氣相沉積方法的操作。

圖2是處理流程圖，其繪示根據所揭示的某些實施例的薄膜沉積且接著為任選退火的方法的操作。

圖3至圖12為根據所揭示的某些實施例的在3D NAND製造背景中的沉積且退火經摻雜矽氧化物膜的示意圖。

圖13至圖15為用於執行所揭示的某些實施例的示例性處理腔室及工具的示意圖。

10:處理

20,30,40,50:操作

Claims (17)

1. 一種基板上的摻雜碳的矽氧化物膜的電漿增強化學氣相沉積方法，包括： 在小於約700˚C的基板溫度下，提供該基板於沉積腔室中； 產生處理氣體及含碳氣體源的電漿，該處理氣體係包括含矽氣體源及承載氣體； 在該沉積腔室中將該基板與該電漿接觸；及 在該基板上沉積摻雜碳的二氧化矽的薄膜， 該薄膜具有至少70 GPa的楊式模量。
2. 如請求項1之基板上的摻雜碳的矽氧化物膜的電漿增強化學氣相沉積方法，其中，該含矽氣體源係具有下列化學式的化合物的氣體 SiH _nR ¹ _4-n(I)， SiH _n(OR ²) _4-n(II)， O(Si(R ³ ₃)) ₂(III)或其組合 其中，R ¹、R ²及R ³各自獨立為經任選取代脂肪族、經任選取代烷基、經任選取代雜烷基、經任選取代芳基、經任選取代雜芳基、經任選取代環烷基或經任選取代雜環烷基，且 n是從0到4的整數。
3. 如請求項1之基板上的摻雜碳的矽氧化物膜的電漿增強化學氣相沉積方法，其中，該含矽氣體源係包括矽烷、四甲基矽烷、四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、六甲基二矽氮烷、六甲基二矽氧烷或其組合。
4. 如請求項3之基板上的摻雜碳的矽氧化物膜的電漿增強化學氣相沉積方法，其中，該含矽氣體源係包括四甲基矽烷及矽烷。
5. 如請求項1之基板上的摻雜碳的矽氧化物膜的電漿增強化學氣相沉積方法，其中，該含碳氣體源係包括二氧化碳、一氧化碳、甲烷、乙烷或其組合。
6. 如請求項5之基板上的摻雜碳的矽氧化物膜的電漿增強化學氣相沉積方法，其中，該含碳氣體源係更包括氬、氦、氫、氧化亞氮、氮或其組合的承載氣體。
7. 如請求項1之基板上的摻雜碳的矽氧化物膜的電漿增強化學氣相沉積方法，其中，該摻雜碳的矽氧化物膜係具有至少90 GPa的模量。
8. 如請求項1之基板上的摻雜碳的矽氧化物膜的電漿增強化學氣相沉積方法，其中，該摻雜碳的矽氧化物膜係具有約5%（原子）以下的碳含量。
9. 如請求項1之基板上的摻雜碳的矽氧化物膜的電漿增強化學氣相沉積方法，其中，該沉積腔室中的壓力係被維持在介於約1與約8 Torr之間。
10. 如請求項1之基板上的摻雜碳的矽氧化物膜的電漿增強化學氣相沉積方法，其中，該基板溫度係大於約400˚C且小於約650˚C。
11. 如請求項1之基板上的摻雜碳的矽氧化物膜的電漿增強化學氣相沉積方法，其中，該含碳氣體源比該含矽氣體源的比率係介於約150：1與約10：1之間。
12. 如請求項1之基板上的摻雜碳的矽氧化物膜的電漿增強化學氣相沉積方法，其中，該電漿係在原地或是遠處產生。
13. 如請求項12之基板上的摻雜碳的矽氧化物膜的電漿增強化學氣相沉積方法，其中，該薄膜具有小於300埃的厚度。
14. 如請求項12之基板上的摻雜碳的矽氧化物膜的電漿增強化學氣相沉積方法，其中，該薄膜具有約4至約4.5的介電常數。
15. 一種用於在基板上形成摻雜碳的矽氧化物膜的設備，包括： 反應腔室； 基板支架，配置以將該基板支撐於該反應腔室中； 一或更多入口，用於將反應物引進該反應腔室； 一或更多出口，用於將材料從該反應腔室去除； 電漿產生器，配置以將電漿輸送至該反應腔室；及 控制器，具有至少一處理器及一記憶體，其中該至少一處理器及該記憶體係彼此通信連接，且該記憶體係儲存電腦可執行指令，用於控制該至少一處理器而驅使： （i） 將該基板接收於該反應腔室中， （ii） 將處理氣體流入該反應腔室，該處理氣體係包括含矽源，及 （iii） 從含碳氣體源產生該電漿，且將該電漿輸送至該反應腔室以在該基板上形成該摻雜碳的矽氧化物膜，其中該摻雜碳的矽氧化物膜係包括： （1） 約90 GPa以上的楊式模量，及 （2） 約4至約4.5的介電常數。
16. 如請求項15之用於在基板上形成摻雜碳的矽氧化物膜的設備，其中，該摻雜碳的矽氧化物膜係具有小於300埃的厚度。
17. 如請求項15之用於在基板上形成摻雜碳的矽氧化物膜的設備，其中，該摻雜碳的矽氧化物膜係具有約5%（原子）以下的碳含量。

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