公开了形成经处理的氮化硅层的方法。示例性方法包括通过以下而形成覆盖衬底的氮化硅层：在硅前体脉冲周期内向反应室提供硅前体；在反应物脉冲周期内向反应室提供氮反应物；在沉积过程中，在第一等离子体功率周期内施加具有第一频率的第一等离子体功率；以及在处理步骤期间，在第二等离子体功率周期内施加具有第二频率的第二等离子体功率。二频率的第二等离子体功率。二频率的第二等离子体功率。
【技术实现步骤摘要】
使用低射频等离子体过程形成氮化硅层的方法和系统
[0001]本公开总体涉及用于形成适于形成电子器件的结构的方法和系统。更具体地，本公开的示例涉及用于形成包含氮化硅的层的方法和系统。
技术介绍
[0002]在电子器件的制造过程中，氮化硅层可用于多种目的。例如，氮化硅层可以用作衬里、间隙填充材料等。
[0003]在一些情况下，可以使用等离子体增强过程比如等离子体增强ALD(PEALD)来沉积氮化硅。与不使用等离子体的方法相比，等离子体增强过程可以在相对较低的温度下操作和/或表现出相对较高的沉积速率。
[0004]在衬里应用中，沿沉积氮化硅侧壁的均匀膜质量通常是所希望的。不幸的是，许多等离子氮化硅过程不能产生具有期望质量(例如蚀刻速率)均匀性的氮化硅层。
[0005]在间隙填充应用中，在高纵横比特征(例如纵横比为3或更大的间隙)上使用PEALD沉积的氮化硅倾向于在沉积的材料中形成空隙，因为较少的材料沉积在特征的底部(例如在间隙底部附近的底表面或侧表面上—与间隙顶部处或附近的间隙的侧表面相比)。沉积氮化硅的差保形性和/或不期望沉积轮廓可归因于相对低的离子轰击效应。
[0006]改善PEALD沉积氮化硅的低保形性和/或间隙填充能力的努力集中于调整过程参数，比如等离子体暴露时间、压力等，以便在特征底部附近提供足够的活化物质，比如自由基，从而增加沉积在特征底部的材料量。然而，由于自由基的重组是一种内在现象，这种努力受到了限制。
[0007]为了克服这些问题，已经提出了多种技术。例如，Pore等人的美国专利号9887082公开了一种填充间隙的方法。该方法包括将前体提供到反应室中以在衬底表面上形成吸附物质，将吸附物质暴露于氮等离子体以在特征顶部形成包含氮的物质，以及向反应室提供反应物等离子体，其中氮充当反应物的抑制剂，与传统PEALD技术相比，导致在间隙顶部沉积的材料较少。这种技术会产生具有不期望的高湿蚀刻速率可变性的层。
[0008]因此，需要在衬底表面上形成氮化硅层的改进方法。此外，还需要包括氮化硅层的器件结构。并且，用于执行该方法的系统也是期望的。
[0009]本部分中阐述的问题和解决方案的任何讨论已被包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景，并且不应被认为是承认任何或所有的讨论在本专利技术做出时是已知的。
技术实现思路
[0010]本公开的各种实施例涉及在衬底表面上形成氮化硅层的方法以及用于形成氮化硅层的系统。本文所述的方法可用于多种应用，包括氮化硅衬里层的形成和/或氮化硅间隙填充过程。
[0011]虽然本公开的各种实施例解决现有方法和系统的缺点的方式将在下面更详细地讨论，但是总体上，本公开的各种实施例提供了形成氮化硅层的改进方法，该氮化硅层具有
降低的层质量变化和/或改进的间隙填充。
[0012]根据本公开的示例，一种在衬底表面上形成氮化硅层的方法包括在反应室内提供衬底，形成覆盖衬底的沉积氮化硅层，以及使用处理等离子体处理沉积氮化硅层。形成沉积氮化硅层的步骤包括在硅前体脉冲周期内向反应室提供硅前体，在氮反应物脉冲周期内向反应室提供氮反应物，以及在第一等离子体功率周期内施加具有第一频率的沉积等离子体功率，以由氮反应物形成受激物质，从而形成沉积氮化硅层。处理沉积氮化硅层的步骤包括在处理等离子体功率周期内使用具有处理等离子体功率和第二频率的处理等离子体。在一些情况下，第一频率和第二频率可以大致相同(例如约300kHz和约500kHz)。在以下情况下，第一频率高于第二频率。例如，第一频率可以在约13MHz和约14MHz或者约26MHz和约28MHz之间，第二频率可以在约300kHz和约500kHz之间。可以重复形成沉积氮化硅层和处理沉积氮化硅层的步骤，以形成氮化硅层。在一些情况下，可以向反应室提供氢反应物，例如在形成沉积氮化硅层的步骤期间。在这种情况下，在处理沉积氮化硅层的步骤期间，可以不向反应室提供氢反应物。根据这些实施例的进一步示例，第一等离子体功率周期和第二等离子体功率周期在时间或空间上不重叠。根据进一步的示例，处理沉积氮化硅层的步骤包括使用具有第二频率和第三频率的处理等离子体功率。
[0013]根据本公开的进一步实施例，提供了一种器件结构。可以根据这里阐述的方法形成器件结构。器件结构可以包括衬底和一个或多个如本文所述的氮化硅层。
[0014]根据本公开的另外示例，提供了一种系统，其配置为执行这里描述的方法和/或形成器件结构。
[0015]通过参考附图对某些实施例的以下详细描述，这些和其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见；本专利技术不限于所公开的任何特定实施例。
附图说明
[0016]当结合以下说明性附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求，可以获得对本公开的示例性实施例的更完整的理解。
[0017]图1示出了使用(a)高频功率形成等离子体和(b)低频功率形成等离子体产生的物质的效果。
[0018]图2示出了根据本公开示例的方法。
[0019]图3示出了根据本公开示例的适用于间隙填充过程的方法的时序。
[0020]图4示出了根据本公开示例的适于形成衬里的方法的时序。
[0021]图5示出了用和不用低频等离子体处理形成的结构的STEM图像。
[0022]图6示出了使用高频等离子体处理和使用低频等离子体处理形成的结构的STEM图像。
[0023]图7示出了图6所示结构的厚度比与深度的关系。
[0024]图8示出了使用高频等离子体处理形成的结构和使用高频加低频等离子体处理形成的结构的STEM图像。
[0025]图9示出了图8所示结构的归一化氮化硅层厚度与深度的关系。
[0026]图10示出了根据本公开的至少一个实施例的系统。
[0027]应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。
例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以有助于提高对本公开的所示实施例的理解。
具体实施方式
[0028]尽管下面公开了某些实施例和示例，但本领域技术人员将理解，本专利技术延伸到具体公开的实施例和/或本专利技术的用途及其明显的修改和等同物之外。因此，意图是所公开的本专利技术的范围不应被下面描述的具体公开的实施例所限制。
[0029]本公开总体涉及在衬底表面上形成氮化硅层的方法、包括氮化硅层的器件结构以及用于执行该方法和/或形成器件结构的系统。如下文更详细描述，示例性方法可用于形成适于形成电子器件的器件结构。例如，示例性方法可用于形成氮化硅衬里和/或用氮化硅填充衬底表面上的间隙或凹部。
[0030]在本公开中，气体可以包括在常温常压下为气体的材料、蒸发的固体和/或蒸发的液体，并且可以由单一气体或气体混合物构成，这取决于上下文。除了处理气体之外的气体，例如不经过气体分配组件比如喷淋头、其他气体分配装置等而引入的气体，可以用于例如密封反应空间，并且可以包括密封气体，比如稀有气体或其他惰性气体。术语惰性本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种在衬底表面上形成氮化硅层的方法，该方法包括以下步骤：在反应室内提供衬底；形成覆盖衬底的沉积氮化硅层，其中形成沉积氮化硅层的步骤包括：在硅前体脉冲周期内向反应室提供硅前体；在氮反应物脉冲周期内向反应室提供氮反应物；并且在第一等离子体功率周期内施加具有第一频率的沉积等离子体功率，以从氮反应物形成受激物质，从而形成沉积氮化硅层；以及在处理等离子体功率周期内，使用具有具有第二频率的处理等离子体功率的处理等离子体处理沉积氮化硅层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一频率和所述第二频率大致相同。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一频率高于所述第二频率。4.根据权利要求1或3所述的方法，其中，所述第一频率介于约13MHz和约14MHz或者约26MHz和约28MHz之间。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的方法，其中，所述第二频率在约300kHz和约500kHz之间。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的方法，其中，重复形成沉积氮化硅层和处理沉积氮化硅层的步骤，以形成氮化硅层。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的方法，其中，所述氮反应物脉冲周期通过形成沉积氮化硅层和处理沉积氮化硅层的至少一个组合是连续的。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的方法，其中，所述硅前体脉冲周期与所述第一等离子体功率周期和所述第二等离子体功率周期中的一个或多个不重叠。9.根据权利要求1
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8中任一项所述的方法，还包括向反应室提供氢反应物的步骤。10.根据权利要求9所述的方法，其中，在形成沉积氮化硅层的步骤期间，向反应室提供氢反应物。11.根据权利要求9和10中任一项所述的方法，其中，在处...
【专利技术属性】
技术研发人员：坚固山裕子，五十岚诚，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：
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