CN112435934B 封装方法 （朗姆研究公司）

US2009321708A1,2009.12.31US2014273530A1,2014.09.182021.03.02201710316752.22017.05.08低于约300℃的温度下沉积低氢含量的、密封的后处理方法包括在低于约300℃的衬底温度下周期性地暴露于没有反应物的惰性等离子体并暴2在低于300℃的衬底温度下将位于所述处理室内的具有存储器装置的所述衬底暴露于将所述反应性物质引入所述处理室以与所述沉积前体反应以在所述存储器装置上方(a)使反应物流到远程等离子体产生区域并点燃等离子体以产生包括反应物自由基的2.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述封装层暴露于后处理工艺以形成气密封3.根据权利要求1所述的方法，其中所述封装层通过远程等离子体增强化学气相沉积4.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述封装层暴露于后处理工艺以形成气密封5.根据权利要求4所述的方法，其中所述衬底暴露于所述后处理气体和所述第二等离9.根据权利要求1所述的方法，其中所述封装层被沉积到介于50埃和500埃之间的厚300℃的温度。在低于300℃的衬底温度下将位于所述处理室内的具有存储器装置的所述衬底暴露于3将脉冲等离子体中的反应性物质引入所述处理室，以与所述沉积前16.根据权利要求15所述的方法，还包括将所述封装层暴露于后处理工艺以形成气密18.根据权利要求15所述的方法，所述脉冲等离子体以介于100Hz和6Hz之间的脉冲频20.根据权利要求15所述的方法，其中所述封装层通过远程等离子体增强化学气相沉(a)使反应物流到远程等离子体产生区域并脉冲点燃等离子体以产生包括反应物自由22.根据权利要求15所述的方法，还包括将所述封装层暴露于后处理工艺以形成气密23.根据权利要求22所述的方法，其中所述衬底暴露于所述后处理气体和所述第二等27.根据权利要求15所述的方法，其中所述封装层被沉28.根据权利要求15所述的方法，其中所述封装层通过等离子体增强化学气相沉积来29.根据权利要求15所述的方法，其中所述封装层是通过将所述衬底暴露于含硅前体30.根据权利要求15所述的方法，其中所述封装层是通过将所述衬底暴露于含硅和含300℃的温度。4[0005]在多种实施方式中，该方法还包括在低于300℃的温度下将封装层暴露于后处理外辐射可以在约180nm和约600nm之间的波长下发射约60秒至约600秒程等离子体产生区域并点燃等离子体以产生反应物自由基；(b)通过喷头将反应物自由基5[0012]封装层可以沉积到约50埃至约500埃之间的厚度。在其中使用后处理工艺的一些被图案化有约1.5:1和约20:1之间的[0016]另一方面涉及一种封装衬底上的存储器装置的方法，所述方法包括(i)在低于约300℃的衬底温度下将衬底暴露于沉积前体和反应物；和(b)当衬底暴露于沉积反应物时，以约100Hz和约6Hz之间的脉冲频率对等离子体施以脉冲持续约0.02毫秒和约5毫秒的持续[0017]该方法可以进一步包括在沉积膜之后，在低于约300℃的衬底温度下将膜暴露于[0019]在一些实施方式中，封装层是氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)、掺杂氧的碳化硅[0021]另一方面涉及一种用于处理包括半导体材料的半导作控制所述至少一个处理器以至少控制所述流控制硬件的计算机可执行指令：(i)将所述基座温度设置为低于约300℃的温度；(ii)将沉积前体和反应物引入所述一个或多个处理6[0022]计算机可执行指令可以包括以约100Hz和约6Hz之间的脉冲频率在(iii)对等离子器还存储用于通过下列操作控制至少一个处理器以至少控制流控制硬件的计算机可执行一个处理器以至少通过接通紫外线辐射源来控制流控制硬件的[0026](i)在低于300℃的衬底温度下将具有存储器装置的所述衬底暴露于沉积前体和处理工艺。[0032]6.根据条款4所述的方法，其中所述等离子体以[0033]7.根据条款1所述的方法，其[0035](a)使所述反应物流到远程等离子体产生区域并点燃等离子体以产生反应物自由[0038]9.根据条款2所述的方法，其中所述[0041]12.根据条款2所述的方法，其中所述后处理工艺包括将所述衬底暴露于紫外辐[0042]13.根据条款1-12中任一项所述的方7[0044]15.根据条款1-12中任一项所述的方法，[0045]16.根据条款1-12中任一项所述的方[0046]17.根据条款1-12中任一项[0047]18.根据条款1-12中任一项所述的方[0048]19.根据条款1-12中任一项所述的方衬底加热至约300℃的温度。[0052](b)当所述衬底暴露于沉积反应物时，以介于约100Hz和约6Hz之间的脉冲频率对[0055]23.根据条款22所述的方法，其中所[0056]24.根据条款22所述的方法，其中所[0061]27.根据条款25所述的存储器装置，其中所述封装层选自氮化硅(SiN)、碳化硅括使用介于约0.02毫秒和约5毫秒之间的等离子体脉冲持续时间对所述等离子体施以脉[0063]29.根据条款25-27中任一项所述的存储器装置，其中所述封装层在低8体的情况下利用暴露于第二等离子体持续介于约10秒和约50秒之间的持续时间进行后处[0075](iii)当将所述沉积前体和所述反应物引入所述一个或多个处理室时，以脉冲方100Hz和约6Hz之间的脉冲频率对等离子体施以脉冲持续介于约0.02毫秒和约5毫秒之间的[0077]34.根据条款32所述的装置，其中所器以至少通过以下操作来控制所述流控制硬件的计制所述至少一个处理器以通过接通所述紫外辐射源来至少控制所述流控制硬件的计算机9[0092]图12A和12B是具有根据所公开的实施方式进行的实验中沉积的封装层的衬底的[0095]在下面的描述中，阐述了许多具体细节以提供对所呈现的实施方式的透彻理所公开的实施方式可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实现。在其他情况[0097]半导体制造工艺涉及制造通常包括对氧化和水分敏感的材料的存储器堆叠。此薄金属层或膜可以被顺序蚀刻以形成磁隧道结堆叠。磁隧道结(MTJ)包含两种磁性材料之材料暴露于水分(如水分子130)时可能形成损有4:1的深宽比的通孔具有大致约30％至约50％的台阶覆盖率，从而可以引起存储材料的[0102]为了解决这些问题中的一些问题，已经开发了在封装层但是这种技术通常在存储器堆叠不能忍受的高温下进行，从而导致对存储器(例如磁隧道[0103]本文提供了用于使用在低于约300℃的低温下进行的技术沉积具有低氢含量、高密度和气密性以及高台阶覆盖率的密封层的方法和装置。多种公开的实施方式可以在约例如约250℃或约200℃,或在介于约200℃和约250℃之间的衬底温度下进行。在这样的实[0104]可以通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和/或远程等离子体增强化学气相300℃的衬底温度下将沉积的封装层暴露于紫外辐射。[0106]由公开的实施方式沉积的膜的氢含量具有比通过常规技术沉积的封装层(通常具[0108]公开的实施方式可适用于将封装层沉积达到介于约50埃和约500埃之间的厚度。叠上的另一示例性封装层的厚度可以为约50埃。公开的实施方式可以实现大于约70或[0109]图2A提供了描绘根据所公开的实施方式可以执行的操作的工艺流程图。在操作℃的温度以将衬底加热至工艺温度并在处理之前稳定温度。氧烷(OMODDS)；叔丁氧基二硅烷；四甲基环四硅氧烷(TMCTS)；四氧甲基环四硅氧烷的硅烷可以具有其中y≥1的化学式SiXaHy。例如，在一些实施方式中可以使用二氯硅烷[0130]可以通过使用不同于一种或多种含硅前体的共反应物来沉积掺杂氧的的碳化物甲烷(CH42H62H22H4[0131]在一些实施方式中，将氧和/或二氧化碳与前体一起引入以通过在沉积期间从膜[0132]在多种实施方式中，为了沉积掺杂氧的碳化硅封装层或等离子体。在多种实施方式中，高频等离子体的等离子体功率在约400W(0.1W/cm2)和约冲频率将被理解为1/T。例如，对于等离子体脉冲周期T＝100μs，频率为1/T＝1/100μs或70μs(使得等离子体在周期内处于接通状态的持续时间为70μs)并且脉冲关断时间为30μs在特征的侧壁上的膜可能不能均匀地沉积并且可能不能此沉积主要是由自由基而不是由离子驱动的。然后，自由基可以深深钻入高深宽比特征[0138]在多种实施方式中，反应物可以是上述关于图2B的操作213a所述的含氮反应物、0.1W/cm2至约1.5W/cm2之间[0142]认为从等离子体产生区域输送的反应物自由基会与沉积前体反应以形成复合自[0143]在处理室中的衬底被加热到低于约300℃的温度时可以执行操作223a-223c。例被设定为低于约300℃,例如约250℃的温度。用传统的PECVD沉积的和使用公开的实施方式后处理的封装层可能不会产生具有与使用公开的实施方式(如上文关于图2B和2C所述)和本文描述的后处理实施方式沉积的封装层一[0147]可以通过执行周期性等离子体处理来执行操作205，其示例在图2A的操作215a和低于约300℃的衬底温度下暴露于没有含硅或含锗反应物的等离子体，以处理沉积的封装等离子体沉积的常规沉积的PECVD膜可以与后处理组合使用，但是这样的膜可能不会产生具有与使用脉冲PECVD和后处理的组合沉积的膜一样的高台阶覆盖率的高质量膜。在其中通过如上参照图2B所述的脉冲PECVD工艺来沉积封装层的多种实施方式中，在操作215a期例如在操作213b的脉冲期间用于在操作203中沉积封装层的每个等离子体脉冲可具有短的[0151]在操作225中，衬底可以在低于约300℃的衬底温度下暴露于UV辐射。对于操作[0152]在一些实施方式中，操作225可以在高于封装层沉积期间使用的衬底温度的温度该层在较高温度下沉积以产生比在较低温度下沉积的层具有更少氢含量的层)锗与氢之间例如约300℃的温度下进行UV辐射。2A的操作203。在该示例性工艺300中，沉积阶段303包括使用如上文关于图2B所述的脉冲300中使用的惰性气体作为后处理气体用于后处理以点燃等离子体，但是在一些实施方式行两个或更多个循环。尽管在该实施例中UV处理阶段325紧接周期性等离子体后处理阶段[0159]本文提供的沉积技术可以在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)室或保形膜沉积或多个室或反应器例如关于图7进一步详细描述的，其各自可以容纳一个或多个衬底或晶[0160]图4提供了描述为了实现本文所述的方法而布置的各种反应器组件的简单框图。424包围反应器的其它部件并且用于容纳由包括与接地加热器块420一起工作的喷头414的以连接到匹配网络406和喷头414。由匹配网络406提供的功率和频率可以足以从提供给处采用适当的阀和质量流量控制机构来确保在该工艺的沉积和后处理阶段期间输送正确的并通过使用闭环控制的流限制装置(例如节流阀或摆阀)在处理室424内保图5示出了可以用于某些基于自由基的工艺(例如基于自由基的封装层沉积工艺)的装置子体源510设置在处理室524上方。远程等离子体源510包括用于在远程等离子体源内产生等离子体的等离子体发生器(未示出)。等离子体发生器包括用于产生等离子体的硬件(例离子体源510具有用于提供用于产生远程等离子体的气体的入口512。装置500包括用于控[0167]在多种实施方式中，沉积的封装层可以进行如所公开的实施方式中所述的紫外曝光室624中获得低压。气态处理气体的来源通过入口612提供气体流到装置600的等离子等离子体。喷头组件614可以具有施加的电压并且终止一些离子的流并允许中性流物质流300mmLamVectorTM工具或具有6站沉积方案的200mmSequelTM工具。在一些实施方式中，[0169]图7示出了具有入口负载锁702和出口负载锁704的多站处理工具700的实施方式械手706在大气压强下被配置成经由大气端口710将晶片从通过舱708装载的片盒移动到入载锁702，可以将晶片暴露于入站负载锁702中的远程等离子体处理，然后引入到处理室在一些实施方式中，处理室714可以包括一个或多个匹配成对的原子层沉积或等离子体增[0172]图7描绘了用于在处理室714内传送晶片的晶片处理系统790的一种实施方式。在搬运机械手。图7还描绘了用于控制处理工具700的工艺状态和硬件状态的系统控制器750执行存储在大容量存储装置754中、加载到存储器装置756和在处理器752上执行的系统控软件758可以以任何合适的方式配置。例如，可以编写各种处理工具组件子程序或控制对[0176]工艺气体控制程序可包括用于控制气体组成(例如含硅气体、含锗气体、含氮气和任选地用于使气体在沉积之前流到一个或多个处理站中以稳定在这些处理站中的压强处理站内的气流等等来控制处理站内的压强[0178]等离子体控制程序可包括用于根据本文的实施方式设置施加到一个或多个处理[0179]UV暴露控制程序可以包括用于根据本文的实施方式设置一个或多个处理站中的[0183]用于监控处理的信号可以由系统控制器750的模拟和/或数字输入连接件从各种处理工具传感器提供。用于控制处理的信号可以在处理工具700的模拟和数字输出连接件[0184]系统控制器750可以提供用于执行上述沉积处理的程序指令。所述程序指令可以[0185]系统控制器750将通常包括一个或多个存储器装置和被配置成执行指令的一个或式的处理操作的指令的机器可读介质可以耦合到转移工具和/或连接到特定系统的或与特定系统接口的负(或程序文件)定义用于在半导体晶片上或针对半导体晶片或向系统进行特定处理的操作络可以包括本地网络或互联网。远程计算机可以包括允许输入或编程参数和/或设置的用数据形式的指令，这些指令指明在一个或多个操作期间将要执行的每个处理步骤的参数。艺和控制)工作。用于这些目的的分布式控制器的实例可以是与一个或多个远程集成电路可以包括用于执行各种处理操作的硬件以及具有根据所公开的实施方式的用于控制处理750可以执行存储在大容量存储装置中的、加载到存储器装置中的以及在处理器上执行的[0191]系统控制器750通常可以包括被配置为执行指令的一个或多个存储器装置756和公开的实施方式控制处理操作的指令的机器可读介质可以耦合到系统[0194]用于执行本文公开的方法的适当装置在2011年4月11日提交的，名称为“Plasma的蚀刻工具将抗蚀剂图案转移到下伏膜或工件中；以及(6)使用例如射频或微波等离子体[0199]在等离子体被以脉冲频率为0.02毫秒接通和1.98毫秒关闭和等离子体频率为低压下沉积的SiN层905以及通过ALD沉积的氧化硅膜907。通过如本文所述的脉冲PECVD沉[0201]进行了包括将非脉冲PECVD沉积的SiN封装层暴露于周期性等离子体后处理的实验。将包括通过非脉冲PECVD沉积的所沉积的SiN封装层的衬底暴露于具有氩/氦后处理气体的等离子体，以用于后处理操作，持续时间为30秒，功率为2000W，等离子体频率为[0202]仅用沉积的衬底(虚线)和仅用周期性等离子体处理的衬底(实线)两者的FTIR光过非脉冲PECVD沉积的所沉积的SiN封装层的衬底在300℃的温度下以180nm至600nm的波长暴露于UV辐射持续300秒的持续时间。仅用沉积的衬底(实线)和用UV处理的衬底(虚线)的[0206]使用远程等离子体化学气相沉深宽比特征的第二衬底上沉积SiCO封装层。图12A示出了在执行湿蚀刻速率实验之前的衬[0209]将衬底暴露于100:1稀释的HF溶液中持续5分钟。图12B示出了该暴露后的衬底包括使用常规PECVD暴露于连续等离子体(连续暴露于含硅前体和第二反应物与连续等离[0212]第二种方法涉及脉冲PECVD(连续暴露于含硅前体和第二反应物与脉冲等离子[0213]第三种方法涉及脉冲PECVD(连续暴露于含硅前体和第二反应物与脉冲等离子[0214]第四种方法包括使用常规PECVD暴露于连续等离子体(连续暴露于含硅前体和第