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      可流動(dòng)膜固化穿透深度改善和應(yīng)力調(diào)諧的制作方法_2

      文檔序號(hào):9812283閱讀:來(lái)源:國(guó)知局
      過(guò)進(jìn)氣口組件211。在進(jìn)氣口組件211中可見(jiàn)兩個(gè)不同的氣體供應(yīng)通道。 第一通道212攜帶通過(guò)遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)210的氣體,而第二通道213繞過(guò)遠(yuǎn)程等離子體 系統(tǒng)210。蓋221和噴頭253示出為在所述蓋221和噴頭253之間具有絕緣環(huán)224,所述 絕緣環(huán)224允許AC (交流)電位相對(duì)于噴頭253而施加于蓋221。工藝氣體穿過(guò)第一通道 212進(jìn)入腔室等離子體區(qū)域220,并且可單獨(dú)由腔室等離子體區(qū)域220中的等離子體,或由 腔室等離子體區(qū)域220中的等離子體組合遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)210中的等離子體來(lái)激發(fā)工藝 氣體。在本文中,可將腔室等離子體區(qū)域220和/或遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)210的組合稱(chēng)為遠(yuǎn) 程等離子體系統(tǒng)??捎蛇h(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)將含氣和氧的氣體轉(zhuǎn)換為含氣和氧的等離子體流 出物(effluent)。噴頭253將腔室等離子體區(qū)域220與噴頭253下方的基板處理區(qū)域270 分開(kāi)。噴頭253允許存在于腔室等離子體區(qū)域220中的等離子體避免在基板處理區(qū)域270 中直接激發(fā)氣體,運(yùn)樣仍然允許諸如等離子體流出物之類(lèi)的激發(fā)物質(zhì)從腔室等離子體區(qū)域 220進(jìn)入基板處理區(qū)域270。
      [0023] 噴頭253可W是雙區(qū)域噴頭,所述雙區(qū)域噴頭允許諸如在等離子體區(qū)域220之內(nèi) 產(chǎn)生的含氣和氧的等離子體流出物經(jīng)由穿過(guò)多個(gè)通孔256而進(jìn)入基板處理區(qū)域270,所述 多個(gè)通孔256穿過(guò)噴頭253的厚度。每一個(gè)通孔256可具有面向等離子體區(qū)域220的開(kāi)口 250,并且開(kāi)口 250可具有比通孔256的直徑更小的直徑。噴頭253還具有一個(gè)或多個(gè)中空 的體積251,所述中空的體積251可填充有蒸汽或氣體形式的前體(諸如,含碳前體氣體), 并且所述前體穿過(guò)小孔255進(jìn)入基板處理區(qū)域270,而不是直接進(jìn)入等離子體區(qū)域220。
      [0024] 在所示示例中,當(dāng)在腔室等離子體區(qū)域220中由等離子體激發(fā)之后,噴頭253可 (經(jīng)由通孔256)分配含氧、氨、氮的工藝氣體和/或此類(lèi)工藝氣體的等離子體流出物。在 一些實(shí)施例中,通過(guò)第一通道212被引入遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)210和/或腔室等離子體區(qū)域 220 的工藝氣體可包含氧化)、臭氧化)、N20、N0、N02、N?和NxHy中的一種或多種氣體,所 述NxHy包括N 2?,硅烷、乙硅烷、TSA和DSA。工藝氣體也可包括載氣(carrier gas),所述 載氣諸如氮、氣、氮(Ns),等等。第二通道213也可傳遞工藝氣體、載氣和/或膜固化氣體, 所述膜固化氣體用于從正在生長(zhǎng)或所沉積的薄膜中去除不需要的成分。等離子體流出物可 包括工藝氣體的離子化或中性的衍生物,并且在本文中,可參照引入的工藝氣體的原子組 分而將等離子體流出物稱(chēng)為自由基氧前體和/或自由基氮前體。 陽(yáng)0巧]通孔256的數(shù)目可在約60與約2000之間。通孔256可具有各種形狀,但多數(shù)情 況下是易于制成的圓形。開(kāi)口 250的直徑可在約0. 5mm與約20mm之間,或可在約Imm與約 6mm之間。在選擇通孔256的橫截面形狀時(shí)還存在著自由度,所述形狀可制造為圓錐形、圓 柱形或所述兩種形狀的組合。在不同實(shí)施例中,用于將氣體引入到基板處理區(qū)域270中的 小孔255的數(shù)目可在約100與約5000之間或在約500與約2000之間。小孔255的直徑可 在約0.1 mm與約2mm之間。
      [00%] 圖3是流程圖,所述流程圖示出制造根據(jù)本文所述的實(shí)施例的諸如氮化娃膜之類(lèi) 的可流動(dòng)膜的方法300中的所選步驟。方法300包括:在302處,將無(wú)碳娃前體提供給反應(yīng) 腔室。無(wú)碳娃前體可W是例如娃氮前體、娃氨前體,或含娃氮氨的前體,W及其他類(lèi)別的娃 前體。運(yùn)些前體的特定示例可包括甲娃烷基胺,所述甲娃烷基胺諸如,&N儀&)、HN (Si&) 2, 和N(SiH3)3, W及其他甲娃烷基胺。運(yùn)些甲娃烷基胺可與可充當(dāng)載氣、反應(yīng)氣體,或兩者的 附加氣體混合。附加氣體的示例可包括H2、N2、N?、化和Ar,W及其他氣體。無(wú)碳娃前體的 示例也可單獨(dú)包括硅烷(SiH4),或包括與其他含娃氣體(例如,N(SiHs)3)、含氨氣體(例如 &)和/或含氮?dú)怏w(例如,N2、N&)混合的硅烷(SiH4)。無(wú)碳娃前體也可單獨(dú)包括乙硅烷、 丙硅烷、高階硅烷和氯硅烷,或包括與彼此組合或與先前提及的無(wú)碳娃前體組合的乙硅烷、 丙硅烷、局階硅烷和氯硅烷。
      [0027] 除了是無(wú)碳的之外,娃前體還可W是無(wú)氧的。氧的缺乏導(dǎo)致由前體形成的娃氮層 中的硅烷醇(Si-OH)基的較低濃度。所沉積的膜中的過(guò)多的硅烷醇部分在后沉積步驟期間 會(huì)產(chǎn)生增加的孔隙度和收縮,所述后沉積步驟從所沉積的層中去除徑基(-OH)部分。
      [0028] 在304處,也將自由基氮前體提供給反應(yīng)腔室。自由基氮前體是含氮自由基的物 質(zhì),所述含氮自由基的物質(zhì)在反應(yīng)腔室外部由更穩(wěn)定的氮前體生成。例如,可在反應(yīng)腔室外 部的等離子體單元中激活諸如NHs和/或聯(lián)胺(N 2?)之類(lèi)的相對(duì)穩(wěn)定的氮前體W形成自由 基氮前體,然后將所述自由基氮前體輸送到反應(yīng)腔室中。在不同的實(shí)施例中,穩(wěn)定的氮前體 也可W是包含畑3和N 2、畑3和H 2、畑3和N 2和H 2 W及N 2和H 2的混合物。在具有N 2和H 2的 混合物中,可替代畑3來(lái)使用聯(lián)胺,或可與NH 3結(jié)合來(lái)使用聯(lián)胺。所產(chǎn)生的自由基氮前體可 W是N、NH、NHz等中的一個(gè)或多個(gè),并且也可伴隨有在等離子體中形成的離子化物質(zhì)。
      [0029] 一般而言,不包括氮的自由基前體也將允許形成含娃氮層。如果自由基前體包括 隨上述前體供應(yīng)到遠(yuǎn)程等離子體區(qū)域的氮,那么所述自由基前體可W是自由基氮前體。自 由基前體是在反應(yīng)腔室的、與沉積區(qū)域隔開(kāi)的部分中生成的,在所述沉積區(qū)域處,前體混合 并反應(yīng)W在沉積基板(例如,半導(dǎo)體晶片)上沉積娃氮層。在自由基前體是自由基氮前體 的實(shí)施例中,使穩(wěn)定的氮前體流入遠(yuǎn)程等離子體區(qū)域,并且由等離子體激發(fā)所述穩(wěn)定的氮 前體。穩(wěn)定的氮前體(和自由基氮前體)也可伴隨有載氣,所述載氣諸如,氨化2)、氮(Ns)、 氣、氮等。還發(fā)現(xiàn)了生成所公開(kāi)的實(shí)施例中的有益的膜的、由輸入氣體形成的自由基氮前 體,所述輸入氣體基本上由氮(Ns)(具有或不具有額外的惰性載氣)組成。在含娃前體包 含氮的實(shí)施例中,自由基氮前體也可由基本上由氨化2)(和可選的惰性載氣)組成的輸入 氣體所形成的自由基前體替代。
      [0030] 在306處,在反應(yīng)腔室中,無(wú)碳娃前體和自由基氮前體混合并反應(yīng),W便在基板上 沉積含娃氮膜。所沉積的含娃氮膜可利用實(shí)施例中的一些配方(recipe)組合來(lái)共形地沉 積。在其他實(shí)施例中,所沉積的含娃氮膜具有與常規(guī)的氮化娃(SisNA)膜沉積技術(shù)不同的流 動(dòng)特性。所述形成(formation)的可流動(dòng)本質(zhì)允許膜流入基板的沉積表面上的狹窄間隙、 溝槽及其他結(jié)構(gòu)。
      [0031] 流動(dòng)性可能是由于將自由基氮前體與無(wú)碳娃前體混合而導(dǎo)致的各種性質(zhì)而產(chǎn)生 的。運(yùn)些性質(zhì)可包括在所沉積的膜中的大量的氨成分和/或短鏈聚娃氨燒聚合物的存在。 在形成膜期間或之后,運(yùn)些短鏈生長(zhǎng)并成網(wǎng)W形成更致密的電介質(zhì)材料。例如,所沉積的膜 可具有娃氮燒型、Si-NH-Si主鏈(即,Si-N-H膜)。當(dāng)娃前體和自由基氮前體兩者都是無(wú) 碳的時(shí)候,所沉積的含娃氮膜基本上也是無(wú)碳的。當(dāng)然,"無(wú)碳"未必意指膜缺乏甚痕量的 碳。碳污染物可存在于設(shè)法進(jìn)入所沉積的娃氮前體中的前體材料之中,所述前體材料通過(guò) 所述材料自身的方式到達(dá)所沉積的娃氮前體中。然而,運(yùn)些碳雜質(zhì)的量相比將在具有碳部 分的娃前體(例如,TE0S、TMDSO等)中發(fā)現(xiàn)的量少得多。
      [0032] 圖4公開(kāi)了根據(jù)實(shí)施例的用于固化可流動(dòng)電介質(zhì)層的方法400。方法400包括:在 402處,在基板上形成可流動(dòng)電介質(zhì)層,所述基板被定位于工藝腔室的處理區(qū)域中;在404 處,將含氧氣體傳送至基板和處理區(qū)域,可流動(dòng)電介質(zhì)層被浸透在含氧氣體中達(dá)一段時(shí)間, 從而產(chǎn)生經(jīng)浸透的電介質(zhì)層;在406處,在所述一段時(shí)間之后,凈化來(lái)自處理區(qū)域的含氧氣 體;W及在408處,將經(jīng)浸透的電介質(zhì)層暴露于UV福射,其中,UV福射至少部分地固化經(jīng)浸 透的電介質(zhì)層。方法400通過(guò)在固化之前將可流動(dòng)層預(yù)浸透在富氧的氣氛中來(lái)允許更完全 的固化。預(yù)浸透通過(guò)在UV固化工藝期間防止在層表面處的折射率Cre化active index ;RI) 增加來(lái)增加 UV固化的深度。
      [0033] 在402處,方法400 W在基板上形成可流動(dòng)電介質(zhì)層開(kāi)始。首先,將基板定位在工 藝腔室的處理區(qū)域中。所述工藝腔室可W是如上文中參見(jiàn)圖2所述的工藝腔室。基板可W 是金屬、塑料、有機(jī)材料、娃、玻璃、石英,或聚合物材料的薄板,等等。在一個(gè)實(shí)施例中,基板 是將在其上沉積含娃層的娃基板。在其他實(shí)施例中,基板可W是滲雜的或W其他方式修改 的娃基板。基板可具有針對(duì)在所述基板上形成的器件部件(例如,晶體管)的間隔和結(jié)構(gòu) 的多個(gè)間隙。間隙可具有限定高度與寬度(旨P,H/W)的高寬比(aspect ratio ;AR)的高度 和寬度,所述高寬比顯著地大于1:1(例如,5:1或更大、6:1或更大、7:1或更大、8:1或更 大、9:1或更大、10:1或更大、11:1更大、12:1或更大,等等)。在許多情況下,高的AR是由 于從約90nm至約22nm或更小的范圍的小間隙寬度(例如,約90nm、65nm、45nm、32nm、22nm、 16皿,等等)而造成的。
      [0034] 可在基板上沉積可流動(dòng)電介質(zhì)層,
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