(57)【要約】  本発明の実施形態は、一般的に、光励起プロセス中にＵＶ源を用いて、膜を堆積する方法を提供する。該膜は、基板上に堆積され、シリコン（例えば、エピタキシ、結晶性、微晶質、ポリシリコンまたは非晶質）、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素または他のシリコン含有材料等の材料を含む。該光励起プロセスは、該堆積プロセスの前、間または後に、該基板および／またはガスをエネルギビームまたはエネルギ束に曝すことができる。そのため、該光励起プロセスは、該基板または材料を前処理または後処理するのに、該シリコン含有材料を堆積するのに、およびチャンバ洗浄プロセスを強化するのに用いることができる。該ＵＶ光励起プロセスによって強化される該方法の属性は、堆積前に、自然酸化物を除去することと、堆積した膜から揮発性物質を除去することと、該堆積した膜の表面エネルギを増加させることと、前駆物質の励起エネルギを増加させることと、堆積時間を短縮することと、堆積温度を下げることとを含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン材料を基板上に形成する方法であって、
プロセスチャンバ内で基板を位置決めするステップと、
アミノシラン前駆物質、酸素前駆物質および窒素前駆物質を備える堆積ガスに前記基板を曝すステップと、
前記プロセスチャンバ内で、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに前記堆積ガスを曝すステップと、
シリコン含有材料を前記基板上に堆積するステップであって、前記シリコン含有材料が非晶質であり、酸素および窒素を備える、ステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記基板が、前記シリコン含有材料を堆積するステップの前の前処理プロセス中に、前記エネルギビームに曝される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板が、前記シリコン含有材料を堆積するステップの後の後処理プロセス中に、前記エネルギビームに曝される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記エネルギビームが、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲内の光子エネルギを有する、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記光子エネルギが、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記前処理プロセスまたは後処理プロセス中に、エネルギ供給ガスが前記エネルギビーム中を通過し、前記エネルギ供給ガスが、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、これらのエキシマ、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択されるガスを備える、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記エネルギ供給ガスが、窒素ガスまたは水素ガスを更に備える、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記アミノシラン前駆物質が、ビス−ｔ−ブチルアミノシラン、トリシリルアミン、ヘキサキス（エチルアミノ）ジシラン、これらの誘導体、または、これらの組合せである、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記酸素前駆物質が、原子状酸素、酸素、オゾン、水、過酸化水素、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記窒素前駆物質が、原子状窒素、窒素、アジド、アンモニア、ヒドラジン、アミン化合物、ヒドラジン化合物、アジド化合物、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
シリコン材料を基板上に形成する方法であって、
プロセスチャンバ内に、自然酸化物を含む基板を位置決めするステップと、
前処理プロセス中に、前記基板を、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに曝して、前記自然酸化物層を除去するステップと、
堆積プロセス中に、前記基板上に酸化ケイ素材料を堆積するステップであって、
アミノシランおよび酸素前駆物質を備える堆積ガスに前記基板を曝すステップと、
前記プロセスチャンバ内で、前記堆積ガスを前記エネルギビームに曝すステップと、を備えるステップと、
を備える方法。
【請求項１２】
前記基板が、前記シリコン含有材料を堆積するステップの後の後処理プロセス中に、前記エネルギビームに曝される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記エネルギビームが、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲の光子エネルギを有する、請求項１１または請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記光子エネルギが、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記前処理プロセスまたは後処理プロセス中に、エネルギ供給ガスが前記エネルギビーム中を通過し、前記エネルギ供給ガスが、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、これらのエキシマ、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択されるガスを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記エネルギ供給ガスが、窒素ガスまたは水素ガスを更に備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記アミノシラン前駆物質が、ビス−ｔ−ブチルアミノシラン、トリシリルアミン、ヘキサキス（エチルアミノ）ジシラン、これらの誘導体、または、これらの組合せである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記酸素前駆物質が、原子状酸素、酸素、オゾン、水、過酸化水素、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記堆積ガスが、窒素前駆物質を更に備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記窒素前駆物質が、原子状窒素、窒素、アジド、アンモニア、ヒドラジン、アミン化合物、ヒドラジン化合物、アジド化合物、これらのラジカル、これらの誘導体およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記基板が、前記堆積プロセスの後に、窒化物形成プロセスに曝される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
シリコン材料を基板上に形成する方法であって、
プロセスチャンバ内に、自然酸化物を含む基板を位置決めするステップと、
前処理プロセス中に、前記基板を、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに曝して、前記自然酸化物層を除去するステップと、
堆積プロセス中に、前記基板上に窒化ケイ素材料を堆積するステップであって、
アミノシランおよび窒素前駆物質を備える堆積ガスに前記基板を曝すステップと、
前記プロセスチャンバ内で、前記堆積ガスを前記エネルギビームに曝すステップと、を備えるステップと、
を備える方法。
【請求項２３】
前記基板が、前記シリコン含有材料を堆積するステップの後の後処理プロセス中に、前記エネルギビームに曝される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記エネルギビームが、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲の光子エネルギを有する、請求項２２または請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記光子エネルギが、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記前処理プロセスまたは後処理プロセス中に、エネルギ供給ガスが前記エネルギビーム中を通過し、前記エネルギ供給ガスが、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、これらのエキシマ、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択されるガスを備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記エネルギ供給ガスが、窒素ガスまたは水素ガスを更に備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記アミノシラン前駆物質が、ビス−ｔ−ブチルアミノシラン、トリシリルアミン、ヘキサキス（エチルアミノ）ジシラン、これらの誘導体、またはこれらの組合せである、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記窒素前駆物質が、原子状窒素、窒素、アジド、アンモニア、ヒドラジン、アミン化合物、ヒドラジン化合物、アジド化合物、これらのラジカル、これらの誘導体およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記堆積ガスが、酸素前駆物質を更に備える、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記酸素前駆物質が、原子状酸素、酸素、オゾン、水、過酸化水素、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記基板が、前記堆積プロセスの後に、酸化物形成プロセスに曝される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
シリコン材料を基板上に形成する方法であって、
プロセスチャンバ内で、単結晶シリコン含有面と第２の面とを含む基板を位置決めするステップと、
前記基板を、前処理プロセス中に、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに曝すステップと、
前記基板を、堆積プロセス中に、アミノシランを含有する堆積ガスと、前記エネルギビームとに曝すステップと、
シリコン含有材料を前記単結晶シリコン含有面上にエピタキシャルかつ選択的に堆積し、前記第２の面に前記シリコン含有材料がないように維持するステップと、
を備える方法。
【請求項３４】
前記単結晶シリコン含有面が、ゲルマニウム、炭素、ホウ素、ヒ素、リン、およびこれらの組合せから成る群より選択される少なくとも１つの元素を備える、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記第２の面が、多結晶シリコン、非晶質シリコン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、金属、金属ケイ酸塩、これらの誘導体およびこれらの組合せから成る群より選択される少なくとも１つの材料を備える、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記堆積ガスがエッチング液を更に備える、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記エッチング液が、塩素ガス、塩化水素、テトラクロロシラン、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記基板が、前記シリコン含有材料を堆積するステップの後の後処理プロセス中に、前記エネルギビームに曝される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記エネルギビームが、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲の光子エネルギを有する、請求項３３〜請求項３８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
前記光子エネルギが、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内である、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記前処理プロセスまたは後処理プロセス中に、エネルギ供給ガスが前記エネルギビーム中を通過し、前記エネルギ供給ガスが、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、これらのエキシマ、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択されるガスを備える、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記エネルギ供給ガスが、窒素ガスまたは水素ガスを更に備える、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記アミノシラン前駆物質が、ビス−ｔ−ブチルアミノシラン、トリシリルアミン、ヘキサキス（エチルアミノ）ジシラン、これらの誘導体、またはこれらの組合せである、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
シリコン材料を基板上に形成する方法であって、
プロセスチャンバ内で、自然酸化物層を含有する基板を位置決めするステップと、
前記基板を、前処理プロセス中に、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに曝して、前記自然酸化物層を除去するステップと、
前記基板を、堆積プロセス中に、アミノシランを備える堆積ガスと、前記エネルギビームとに曝すステップと、
多結晶シリコン含有材料を前記基板上に堆積するステップと、
前記基板を、前記多結晶シリコン含有材料を堆積するステップの後の後処理プロセス中に、前記エネルギビームに曝すステップと、
を備える方法。
【請求項４５】
前記エネルギビームが、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲の光子エネルギを有する、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記光子エネルギが、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内である、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記前処理プロセスまたは後処理プロセス中に、エネルギ供給ガスが前記エネルギビーム中を通過し、前記エネルギ供給ガスが、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、これらのエキシマ、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択されるガスを備える、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記エネルギ供給ガスが、窒素ガスまたは水素ガスを更に備える、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記アミノシラン前駆物質が、ビス−ｔ−ブチルアミノシラン、トリシリルアミン、ヘキサキス（エチルアミノ）ジシラン、これらの誘導体、またはこれらの組合せである、請求項４４〜請求項４８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５０】
シリコン材料を基板上に形成する方法であって、
プロセスチャンバ内で、自然酸化物層を含有する基板を位置決めするステップと、
前記基板を、前処理プロセス中に、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに曝して、前記自然酸化物層を除去するステップと、
前記基板を、堆積プロセス中に、アミノシランを備える堆積ガスと、前記エネルギビームとに曝すステップと、
非晶質シリコン含有材料を前記基板上に堆積するステップと、
前記基板を、前記非晶質シリコン含有材料を堆積するステップの後の後処理プロセス中に、前記エネルギビームに曝すステップと、
を備える方法。
【請求項５１】
前記エネルギビームが、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲の光子エネルギを有する、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記光子エネルギが、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内である、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記前処理プロセスまたは後処理プロセス中に、エネルギ供給ガスが前記エネルギビーム中を通過し、前記エネルギ供給ガスが、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、これらのエキシマ、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択されるガスを備える、請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
前記エネルギ供給ガスが、窒素ガスまたは水素ガスを更に備える、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記アミノシラン前駆物質が、ビス−ｔ−ブチルアミノシラン、トリシリルアミン、ヘキサキス（エチルアミノ）ジシラン、これらの誘導体、またはこれらの組合せである、請求項５０〜請求項５４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５６】
シリコン材料を基板上に形成する方法であって、
プロセスチャンバ内に基板を位置決めするステップと、
堆積プロセス中に、前記基板上に酸化ケイ素材料を堆積するステップであって、
アミノシランおよび酸素前駆物質を備える堆積ガスに前記基板を曝す工程と、
前記プロセスチャンバ内で、前記堆積ガスを、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに曝す工程と、を備える前記ステップと、
前記基板を、前記酸化ケイ素材料を堆積するステップの後の後処理プロセス中に、前記エネルギビームに曝すステップと、
を備える方法。
【請求項５７】
前記基板が、前記酸化ケイ素材料を堆積するステップの前の前処理プロセス中に、前記エネルギビームに曝される、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
自然酸化物が、前記前処理プロセス中に、前記基板から除去される、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記エネルギビームが、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲の光子エネルギを有する、請求項５６〜請求項５８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６０】
前記光子エネルギが、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内である、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記前処理プロセスまたは後処理プロセス中に、エネルギ供給ガスが前記エネルギビーム中を通過し、前記エネルギ供給ガスが、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、これらのエキシマ、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択されるガスを備える、請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
前記エネルギ供給ガスが、窒素ガスまたは水素ガスを更に備える、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記アミノシラン前駆物質が、ビス−ｔ−ブチルアミノシラン、トリシリルアミン、ヘキサキス（エチルアミノ）ジシラン、これらの誘導体、または、これらの組合せである、請求項５９に記載の方法。
【請求項６４】
前記酸素前駆物質が、原子状酸素、酸素、オゾン、水、過酸化水素、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記シリコン含有材料が窒素を更に備える、請求項６３に記載の方法。
【請求項６６】
前記堆積ガスが窒素前駆物質を更に備える、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記窒素前駆物質が、原子状窒素、窒素、アジド、アンモニア、ヒドラジン、アミン化合物、ヒドラジン化合物、アジド化合物、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記基板が、前記堆積プロセスの後に、窒化物形成プロセスに曝される、請求項６５に記載の方法。
【請求項６９】
シリコン材料を基板上に形成する方法であって、
プロセスチャンバ内に基板を位置決めするステップと、
前処理プロセス中に、前記基板を、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに曝すステップと、
堆積プロセス中に、前記基板上に酸化ケイ素材料を堆積するステップであって、
アミノシランおよび酸素前駆物質を備える堆積ガスに前記基板を曝す工程と、
前記プロセスチャンバ内で、前記堆積ガスを前記エネルギビームに曝す工程と、を備える前記ステップと、
前記酸化ケイ素材料を堆積するステップの後の後処理プロセス中に、前記基板を前記エネルギビームに曝すステップと、
を備える方法。
【請求項７０】
前記前処理プロセス中に、自然酸化物が前記基板から除去される、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記エネルギビームが、前記前処理プロセス中に、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲の光子エネルギを有する、請求項６９または請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記光子エネルギが、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内である、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記前処理プロセスまたは後処理プロセス中に、エネルギ供給ガスが前記エネルギビーム中を通過し、前記エネルギ供給ガスが、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、これらのエキシマ、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択されるガスを備える、請求項７１に記載の方法。
【請求項７４】
前記エネルギ供給ガスが、窒素ガスまたは水素ガスを更に備える、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記アミノシラン前駆物質が、ビス−ｔ−ブチルアミノシラン、トリシリルアミン、ヘキサキス（エチルアミノ）ジシラン、これらの誘導体、またはこれらの組合せである、請求項７１に記載の方法。
【請求項７６】
前記酸素前駆物質が、原子状酸素、酸素、オゾン、水、過酸化水素、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
前記シリコン含有材料が窒素を更に備える、請求項７５に記載の方法。
【請求項７８】
前記堆積ガスが窒素前駆物質を更に備える、請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記窒素前駆物質が、原子状窒素、窒素、アジド、アンモニア、ヒドラジン、アミン化合物、ヒドラジン化合物、アジド化合物、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記基板が、前記堆積プロセスの後に、窒化物形成プロセスに曝される、請求項７７に記載の方法。
【請求項８１】
シリコン材料を基板上に形成する方法であって、
プロセスチャンバ内で基板を位置決めするステップと、
前記基板を、シリコン含有前駆物質、酸素含有前駆物質および窒素含有前駆物質を備える堆積ガスに曝すステップと、
前記プロセスチャンバ内で、前記堆積ガスを、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに曝すステップと、
シリコン含有材料を前記基板上に堆積するステップであって、前記シリコン含有材料が非晶質であり、酸素および窒素を備えるステップと、
を備える方法。
【請求項８２】
前記基板が、前記シリコン含有材料を堆積するステップの前の前処理プロセス中に、前記エネルギビームに曝される、請求項８１に記載の方法。
【請求項８３】
前記前処理プロセス中に、自然酸化物が前記基板から除去される、請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
前記基板が、前記シリコン含有材料を堆積するステップの後の後処理プロセス中に、前記エネルギビームに曝される、請求項８１に記載の方法。
【請求項８５】
前記エネルギビームが、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲の光子エネルギを有する、請求項８１〜請求項８４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８６】
前記光子エネルギが、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内である、請求項８５に記載の方法。
【請求項８７】
前記前処理プロセスまたは後処理プロセス中に、エネルギ供給ガスが前記エネルギビーム中を通過し、前記エネルギ供給ガスが、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、これらのエキシマ、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択されるガスを備える、請求項８５に記載の方法。
【請求項８８】
前記エネルギ供給ガスが、窒素ガスまたは水素ガスを更に備える、請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
前記シリコン含有前駆物質が、アルコキシシラン化合物である、請求項８５に記載の方法。
【請求項９０】
前記アルコキシシラン化合物が、（ＲＯ）ｎＳｉＲ’（４−ｎ）という化学式を有し、式中、ｎ＝１、２、３または４であり、各Ｒは独立して、メチル、エチル、プロピル、またはブチルとすることができ、また各Ｒ’は独立して、水素、ハロゲン基、メチル、エチル、プロピルまたはブチルであってもよい、請求項８９に記載の方法。
【請求項９１】
前記アルコキシシラン化合物がテトラエトキシシランである、請求項９０に記載の方法。
【請求項９２】
前記酸素前駆物質が、原子状酸素、酸素、オゾン、水、過酸化水素、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項９１に記載の方法。
【請求項９３】
前記窒素前駆物質が、原子状窒素、窒素、アジド、アンモニア、ヒドラジン、アミン化合物、ヒドラジン化合物、アジド化合物、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
前記シリコン含有前駆物質がハロシラン化合物である、請求項８５に記載の方法。
【請求項９５】
前記ハロシラン化合物が、ヘキサクロロジシラン、テトラクロロシラン、ジクロロシラン、これらの誘導体およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項９４に記載の方法。
【請求項９６】
前記シリコン含有前駆物質が、シラン、ジシラン、トリシラン、メチルシラン、これらの誘導体およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項８５に記載の方法。
【請求項９７】
シリコン材料を基板上に形成する方法であって、
プロセスチャンバ内で基板を位置決めするステップと、
前記基板を、シリコン含有前駆物質および酸素前駆物質を備える堆積ガスに曝すステップと、
前記プロセスチャンバ内で、前記堆積ガスを、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに曝すステップと、
酸化ケイ素材料を前記基板上に堆積するステップと、
を備える方法。
【請求項９８】
前記基板が、前記酸化ケイ素材料を堆積するステップの前の前処理プロセス中に、前記エネルギビームに曝される、請求項９７に記載の方法。
【請求項９９】
前記基板が、前記酸化ケイ素材料を堆積するステップの後の後処理プロセス中に、前記エネルギビームに曝される、請求項９７に記載の方法。
【請求項１００】
前記エネルギビームが、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲の光子エネルギを有する、請求項９７〜請求項９９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０１】
前記光子エネルギが、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内である、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０２】
前記前処理プロセスまたは後処理プロセス中に、エネルギ供給ガスが前記エネルギビーム中を通過し、前記エネルギ供給ガスが、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、これらのエキシマ、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択されるガスを備える、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０３】
前記エネルギ供給ガスが、窒素ガスまたは水素ガスを更に備える、請求項１０２に記載の方法。
【請求項１０４】
前記酸素前駆物質が、原子状酸素、酸素、オゾン、水、過酸化水素、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項９７に記載の方法。
【請求項１０５】
前記シリコン含有前駆物質が、アルコキシシラン化合物である、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０６】
前記アルコキシシラン化合物が、（ＲＯ）ｎＳｉＲ’（４−ｎ）という化学式を有し、式中、ｎ＝１、２、３または４であり、各Ｒは独立して、メチル、エチル、プロピル、またはブチルとすることができ、また各Ｒ’は独立して、水素、ハロゲン基、メチル、エチル、プロピルまたはブチルであってもよい、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０７】
前記アルコキシシラン化合物がテトラエトキシシランである、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１０８】
前記シリコン含有前駆物質がハロシラン化合物である、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０９】
前記ハロシラン化合物が、ヘキサクロロジシラン、テトラクロロシラン、ジクロロシラン、これらの誘導体およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項１０８に記載の方法。
【請求項１１０】
前記シリコン含有前駆物質が、シラン、ジシラン、トリシラン、メチルシラン、これらの誘導体およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項１００に記載の方法。
【請求項１１１】
シリコン材料を基板上に形成する方法であって、
プロセスチャンバ内で基板を位置決めするステップと、
前記基板を、テトラクロロシランおよび酸素前駆物質を備える堆積ガスに曝すステップと、
前記プロセスチャンバ内で、前記堆積ガスを、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに曝すステップと、
酸化ケイ素材料を前記基板上に堆積するステップと、
を備える方法。
【請求項１１２】
前記基板が、前記酸化ケイ素材料を堆積するステップの前の前処理プロセス中に、前記エネルギビームに曝される、請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１３】
前記基板が、前記酸化ケイ素材料を堆積するステップの後の後処理プロセス中に、前記エネルギビームに曝される、請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１４】
前記エネルギビームが、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲の光子エネルギを有する、請求項１１１〜請求項１１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１５】
前記光子エネルギが、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内である、請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１６】
前記前処理プロセスまたは後処理プロセス中に、エネルギ供給ガスが前記エネルギビーム中を通過し、前記エネルギ供給ガスが、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、これらのエキシマ、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択されるガスを備える、請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１７】
前記エネルギ供給ガスが、窒素ガスまたは水素ガスを更に備える、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１１８】
前記酸素前駆物質が、原子状酸素、酸素、オゾン、水、過酸化水素、これらのラジカル、これらの誘導体、およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項１１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的に、シリコン含有材料を堆積する方法に関し、より具体的には、本発明の実施形態は、光励起法を利用して、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素およびシリコン等のシリコンベースの誘電体を堆積する化学気相堆積プロセスに関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]シリコン窒化膜等のシリコン含有材料の熱化学気相堆積（ＣＶＤ）は、半導体デバイスの製造中に用いられるフロントエンドプロセスである。例えば、シリコン窒化膜を堆積する熱化学気相堆積プロセスにおいては、シリコン前駆物質を含有する１つ以上の原料化学物質を分解して、窒化ケイ素から成る薄膜を基板表面に作製するために、熱エネルギが利用される。従来のシリコン含有材料の熱化学気相堆積プロセスは、典型的には５５０℃以上に昇温された温度で作動するバッチ炉または単一のウェーハ堆積チャンバ内で典型的には実行される。より高速の集積回路を可能にするためにデバイス形状が小さくなるにつれて、満足な処理結果、良好な製品歩留まりおよびローバストなデバイス性能を得るために、膜を堆積するための熱収支を低下させなければならない。５５０℃未満の堆積温度を有するシリコン含有材料のための幾つかの熱化学気相堆積プロセスが提案されているが、それらのプロセスは、通常、大規模な半導体デバイス製造に対する適切な生産価値が欠けていた。また、窒化ケイ素および酸化ケイ素等のシリコン含有材料を堆積するための原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスも開発されている。原子層堆積プロセスは、約５５０℃の処理温度の低下を可能にしているが、膜成長速度が非常に遅いため、大量生産をコスト的に妨げている。
【０００３】
[0003]従って、約５５０℃未満の温度で、シリコン、酸化ケイ素、窒化ケイ素および酸窒化ケイ素等のシリコン含有材料を堆積し、高速の成長速度を維持する改善された方法に対する要求がある。
【発明の概要】
【０００４】
[0004]本発明の実施形態は、一般的に、光励起プロセス中にＵＶ源を用いて膜を堆積する方法を提供する。該膜は、基板上に堆積され、また、通常、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、シリコン等の材料（例えば、エピタキシ、結晶質、微晶質、ポリシリコン、または非晶質）または他のシリコン含有材料（例えば、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅＣ、またはこれらのドープした変異体）を含む。該光励起プロセスは、堆積プロセスの前、間または後に、基板および／またはガスをエネルギビームまたはエネルギ束に曝すことができる。そのため、該光励起プロセスは、該シリコン含有材料を堆積するために、およびチャンバ洗浄プロセスを向上させるために、該基板を前処理または後処理するのに用いることができる。該ＵＶ光励起プロセスによって向上される該方法の特質は、堆積前に自然酸化物を除去することと、堆積した膜から揮発性物質を除去することと、表面エネルギを高めることと、前駆物質の励起エネルギを高めることと、堆積時間を低減することと、堆積温度を低減することとを含む。
【０００５】
[0005]一実施形態においては、基板上にシリコン材料を形成する方法が提供され、該方法は、プロセスチャンバ内に基板を位置決めすることと、アミノシラン前駆物質、酸素前駆物質および窒素前駆物質を含有する堆積ガスに該基板を曝すことと、該堆積ガスを、該プロセスチャンバ内でＵＶ源から導出されるエネルギビームに曝すことと、シリコン含有材料を非晶質にすることができ、かつ該材料が酸素および窒素を含むように、該シリコン含有材料を該基板上に堆積することとを含む。
【０００６】
[0006]１つの実施例において、該基板は、該シリコン含有材料を堆積する前に、前処理プロセス中に、該エネルギビームに曝すことができる。自然酸化物は、前処理プロセス中に、該基板から除去することができる。別の実施例においては、該基板は、該シリコン含有材料を堆積した後の後処理プロセス中に、該エネルギビームに曝すことができる。該前処理プロセスまたは該後処理プロセス中に、該エネルギビームは、約２ｅＶ〜約１０ｅＶ、例えば、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内の光子エネルギを有することができる。また、該エネルギ供給ガスは、該前処理プロセスまたは後処理プロセス中に、該エネルギビーム中を通過することができる。該エネルギ供給ガスは、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン（例えば、ＸｅＦ２）、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、これらのエキシマ、これらのラジカル、これらの誘導体、またはこれらの組合せであってもよい。１つの実施例においては、該エネルギ供給ガスは、窒素ガスまたは水素ガスを更に含む。
【０００７】
[0007]実施例のうちの幾つかにおいては、アミノシラン前駆物質は、ビス−ｔ−ブチルアミノシラン、トリシリルアミン、ヘキサキス（エチルアミノ）ジシラン、または、これらの誘導体であってもよい。酸素前駆物質は、原子状酸素、酸素、オゾン、水、過酸化水素、これらのラジカル、これらの誘導体、またはこれらの組合せを含むことができる。窒素前駆物質は、原子状窒素、窒素、アジド、アンモニア、ヒドラジン、アミン化合物、ヒドラジン化合物、アジド化合物、これらのラジカル、これらの誘導体またはこれらの組合せを含むことができる。
【０００８】
[0008]別の実施形態においては、シリコン材料を基板上に形成する方法が提供され、該方法は、プロセスチャンバ内で、単結晶シリコン含有面と、第２の面とを含む基板を位置決めすることと、該基板を、前処理プロセス中に、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに曝すことと、該基板を、堆積プロセス中に、アミノシランを含有する堆積ガスと、該エネルギビームとに曝すこととを含む。該方法は更に、シリコン含有材料を該単結晶シリコン含有面上にエピタキシャルかつ選択的に堆積し、該第２の面に該シリコン含有材料がないように維持することとを実現できる。
【０００９】
[0009]１つの実施例において、該単結晶シリコン含有面は、ゲルマニウム、炭素、ホウ素、ヒ素、リン、またはこれらの組合せ等の少なくとも１つの元素を含むことができる。別の実施例においては、該第２の面は、多結晶シリコン、非晶質シリコン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、金属、金属ケイ酸塩、またはこれらの誘導体等の少なくとも１つの材料を含む。実施例は、該堆積ガスがエッチング液を更に含んでもよいことを可能にする。該エッチング液は、塩素ガス、塩化水素、テトラクロロシラン、これらの誘導体、またはこれらの組合せを含む。
【００１０】
[0010]別の実施形態においては、基板上にシリコン材料を形成する方法が提供され、該方法は、プロセスチャンバ内で、自然酸化物層を含む基板を位置決めすることと、前処理プロセス中に、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに該基板を曝して、該自然酸化物を除去することとを含む。該方法は更に、堆積プロセス中に、該基板を、アミノシランを含む堆積ガスと、該エネルギビームとに曝すことと、該多結晶シリコン含有材料を堆積することの後の後処理プロセス中に、該基板を該エネルギビームに曝すこととを備える。
【００１１】
[0011]別の実施形態においては、シリコン材料を基板上に形成する方法が提供され、該方法は、プロセスチャンバ内で、自然酸化物層を含む基板を位置決めすることと、前処理プロセス中に、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに該基板を曝して、該自然酸化物層を除去することと、堆積プロセス中に、酸化ケイ素材料を該基板上に堆積することとを含む。該方法は更に、該プロセスチャンバ内で、該堆積プロセス中に、該基板を、アミノシランおよび酸素前駆物質を含む堆積ガスに曝すことができること、および、堆積ガスを該エネルギビームに曝すことを備える。該酸素前駆物質は、原子状酸素、酸素、オゾン、水、過酸化水素、これらのラジカル、これらの誘導体またはこれらの組合せを含むことができる。
【００１２】
[0012]別の実施形態においては、シリコン材料を基板上に形成する方法が提供され、該方法は、プロセスチャンバ内で、基板を位置決めすることと、堆積プロセス中に、該基板上に酸化ケイ素材料を堆積することと、該酸化ケイ素材料を堆積することの後の後処理プロセス中に、該基板を該エネルギビームに曝すこととを含む。別の実施形態において、該基板は、該酸化ケイ素材料を堆積する前の前処理プロセス中に、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに曝される。該堆積プロセスは、アミノシランおよび酸素前駆物質を含む堆積ガスに該基板を曝すことと、該堆積ガスを該エネルギビームに曝すこととを備える。
【００１３】
[0013]一実施例において、窒素を含む酸化ケイ素材料は、該堆積ガス内に窒素前駆物質を供給することによって形成することができる。該窒素前駆物質は、原子状窒素、窒素、アジド、アンモニア、ヒドラジン、アミン化合物、ヒドラジン化合物、アジド化合物、これらのラジカル、これらの誘導体またはこれらの組合せを含むことができる。他の実施例においては、該基板は、酸化ケイ素材料を該基板上に堆積することの後に、窒化プロセスに曝すことができる。
【００１４】
[0014]別の実施形態においては、シリコン材料を基板上に形成する方法が提供され、該方法は、プロセスチャンバ内で基板を位置決めすることと、シリコン含有前駆物質、酸素前駆物質および窒素前駆物質を含む堆積ガスに該基板を曝すこととを含む。該方法は更に、該プロセスチャンバ内で、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに該堆積ガスを曝すことと、シリコン含有材料が非晶質であり、酸素および窒素を含むように、該シリコン含有材料を該基板上に堆積することとを含む。
【００１５】
[0015]別の実施形態においては、シリコン材料を基板上に形成する方法が提供され、該方法は、プロセスチャンバ内で基板を位置決めすることと、シリコン含有前駆物質および酸素前駆物質を含む堆積ガスに該基板を曝すことと、該プロセスチャンバ内でＵＶ源から導出されるエネルギビームに該堆積ガスを曝すことと、酸化ケイ素材料を該基板上に堆積することとを含む。別の実施形態においては、シリコン材料を基板上に形成する方法が提供され、該方法は、プロセスチャンバ内に基板を位置決めすることと、テトラクロロシランおよび酸素前駆物質を含む堆積ガスに該基板を曝すことと、該プロセスチャンバ内で、ＵＶ源から導出されるエネルギビームに該堆積ガスを曝すことと、酸化ケイ素を該基板上に堆積することとを含む。
【００１６】
[0016]１つの実施例においては、該シリコン含有前駆物質は、アルコキシシラン化合物である。アルコキシシラン化合物は、（ＲＯ）ｎＳｉＲ’（４−ｎ）という化学式を有し、式中、ｎ＝１、２、３または４であり、各Ｒは独立して、メチル、エチル、プロピル、またはブチルとすることができ、また各Ｒ’は独立して、水素、ハロゲン基、メチル、エチル、プロピルまたはブチルであってもよい。特定の実施例においては、アルコキシシラン化合物は、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）である。別の実施例においては、シリコン含有前駆物質は、ハロシラン化合物である。ハロシラン化合物は、ヘキサクロロジシラン、テトラクロロシラン、ジクロロシラン、これらの誘導体またはこれらの組合せを含むことができる。他の実施例においては、シリコン含有前駆物質は、シラン、ジシラン、トリシラン、メチルシラン、これらの誘導体またはこれらの組合せを含むことができる。酸素前駆物質は、原子状酸素、酸素、オゾン、水、過酸化水素、これらのラジカル、これらの誘導体またはこれらの組合せを含むことができる。窒素前駆物質は、原子状窒素、窒素、アジド、アンモニア、ヒドラジン、アミン化合物、ヒドラジン化合物、アジド化合物、これらのラジカル、これらの誘導体またはこれらの組合せを含むことができる。
【詳細な説明】
【００１７】
[0017]上述した本発明の特徴を詳細に理解することができるようにするために、上記のように簡潔に要約した本発明のより具体的な説明を、添付図面にそのうちの幾つかが示されている実施形態を参照して行うことができる。しかし、該添付図面は、この発明の典型的な実施形態のみを示しており、そのため、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明を他の等価的に有効な実施形態に対して認めることができることに留意すべきである。
【００１８】
[0032]理解を容易にするため、図面に共通している同一の要素を指し示すのに、可能な限り同一の参照数字を用いている。一実施形態の要素および／またはプロセスステップを、追加的に詳述することなく、他の実施形態に有益に組込むことができることを意図している。
【００１９】
[0033]本発明の実施形態は、シリコン含有材料を基板上に堆積するプロセスを提供する。シリコン含有材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、およびゲルマニウム、炭素、ドーパントまたはこれらの組合せを含むことができるシリコン材料を含む。本明細書に記載された実施形態のほとんどは、約５５０℃未満の温度を利用して好都合に実行される。該プロセスの幾つかの実施例は単一ウェーハの熱化学気相堆積チャンバ（例えば、図７に図示されているプロセスチャンバ１１００）に関して記載されているが、他のプロセスも、バッチチャンバ等の他の堆積システムにおいて有益に実施することができる。本明細書に記載されている堆積プロセス中に用いることができるプロセスチャンバは、それぞれ、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＳＩＮＧＥＮ（登録商標）ＰｌｕｓチャンバおよびＰＯＬＹＧＥＮ（商標）チャンバを含む。Ｘｅエキシマ等のエキシマをこれらのプロセスチャンバと一体化して、ＵＶ源として用いてもよい。１つの実施例においては、１７２ｎｍにおける有用なＸｅエキシマ源は、ＩｎｄｉａｎａのＷｅｓｔｆｉｅｌｄにあるＯｓｒａｍ  Ｓｙｌｖａｎｉａから入手可能なＸＥＲＡＤＥＸ（登録商標）である。また、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素およびシリコン材料の場合の堆積プロセスについて以下で説明するが、それらのプロセスは、金属ケイ化物および金属ケイ酸塩等の他のシリコン含有材料を堆積するように適合させることができることを意図している。
【００２０】
[0034]光励起プロセスまたはＵＶ援用プロセス中に、シリコン含有材料を堆積する他の有用なプロセスは、従来の化学気相堆積に加えて、パルス化学気相堆積および原子層堆積を含む。パルス化学気相堆積プロセス中には、シリコン前駆物質および反応物質（例えば、別の前駆物質、還元剤または酸化剤）が同時にプロセスチャンバ内にパルス送出される。一実施形態において、該基板は、シリコン前駆物質および反応物質を含む堆積ガスに連続的に曝される。別の実施形態においては、該基板は、シリコン前駆物質および反応物質に連続的に曝される。原子層堆積プロセス中に、該シリコン前駆物質および反応物質は、該プロセスチャンバ内に連続的にパルス送出される。一実施形態において、該基板は、原子層堆積プロセス中に、シリコン前駆物質および反応物質に連続的に曝される。原子層堆積プロセスまたは化学気相堆積プロセスのいずれかの間に、プラズマ支援堆積法または熱支援堆積法を用いてもよい。シリコン含有材料は、本明細書に記載された堆積プロセス中に、単一の基板または基板のバッチに対して堆積することができる。
【００２１】
シリコン含有材料を堆積するプロセス
[0035]図１〜図４は、本明細書中の実施形態によって説明される、シリコン含有材料を堆積するプロセス１００、２００、３００および４００のフローチャートを図示する。プロセス１００、２００、３００および４００は、本明細書中の実施例によって説明されるチャンバ、または他の適当なチャンバおよび機器等のプロセスチャンバ１１００内で実行することができる。シリコン含有材料は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、シリコン、炭化ケイ素、シリコンゲルマニウム、炭化シリコンゲルマニウム、これらのドープした変異体、これらの誘導体、またはこれらの組合せ等のシリコン材料（エピタキシ、ポリシリコンまたは非晶質）を含むことができる。例えば、窒化ケイ素等のシリコン含有材料は、本明細書中の実施形態によって説明されるプロセス１００（図１）によって、酸化ケイ素材料等のシリコン含有材料は、プロセス２００（図２）によって、酸窒化ケイ素等のシリコン含有材料は、プロセス３００（図３）によって、または、シリコン材料は、プロセス４００（図４）によって基板上に堆積することができる。該シリコン含有材料は、光電池内でも、基板上に層として堆積して、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ（図５Ａ、図５Ｂ）、バイポーラトランジスタ（図６）または他のシリコン含有層等の電子的部材を形成することができる。
【００２２】
窒化ケイ素材料
[0036]図１は、本明細書中の実施形態によって説明される、窒化ケイ素材料を堆積するプロセス１００の流れ図を描いたものである。該基板は、プロセスチャンバ内に位置決めし（ステップ１１０）、場合によって前処理プロセスに曝し（ステップ１２０）、および所定の温度まで加熱する（ステップ１３０）ことができる。続いて、窒化ケイ素材料を該基板上に堆積することができる（ステップ１４０）。該基板は、場合によって後処理プロセスに曝すことができ（ステップ１５０）、および該プロセスチャンバは、場合によってチャンバ洗浄プロセスに曝すことができる（ステップ１６０）。
【００２３】
[0037]該基板は、ステップ１１０の間に、プロセスチャンバ内に位置決めすることができる。該プロセスチャンバは、単一のウェーハチャンバ、または、多数のウェーハまたは基板（例えば、２５枚、５０枚、１００枚またはそれ以上）を収容できるバッチチャンバであってもよい。該基板は、固定位置に維持することができるが、好ましくは、支持ペデスタルによって回転される。場合によって該基板は、プロセス１００のうちの１つ以上のステップの間、インデックスを付けてもよい。
【００２４】
[0038]図７に描かれているプロセスチャンバ１１００は、本明細書中の実施例によって説明されているように、窒化ケイ素材料を基板１１２２上に堆積するために、プロセス１００の間に用いることができる。１つの実施例においては、基板１１２２は、約１２０ｒｐｍ（毎分回転数）までの速度で、プロセスチャンバ１１００内で、基板支持ペデスタル１１２４上で回転させることができる。代わりに、基板１１２２は、基板支持ペデスタル１１２４上に位置決めすることができ、および該堆積プロセス中に回転させなくてもよい。
【００２５】
[0039]一実施形態において、該基板は、ステップ１２０の間に、場合によって少なくとも１つの前処理プロセスに曝される。該基板は、前処理プロセス中に除去される自然酸化物を含んでもよい。該基板は、ステップ１４０の間に窒化ケイ素材料を堆積する前に、該基板表面から該自然酸化物を除去するために、ダイレクト光励起システムによって生成されるエネルギビームで前処理してもよい。該前処理プロセス中には、プロセスガスを該基板に曝してもよい。該プロセスガスは、アルゴン、窒素、ヘリウム、水素、フォーミングガス、またはこれらの組合せを含むことができる。該前処理プロセスは、光励起プロセス中の自然酸化物の除去を容易にするために、約２分〜約１０分の間、続けることができる。また、該基板は、プロセス１００の間の自然酸化物の除去を容易にするために、ステップ１２０の間に、約１００℃〜約８００℃、好ましくは、約２００℃〜約６００℃、およびより好ましくは、約３００℃〜約５００℃の範囲の温度まで加熱することができる。
【００２６】
[0040]実施例は、ステップ１２０の間に、基板１１２２を、ランプ１１７０によって発出されるエネルギビームに曝すことができることを実行できる。ランプ１１７０は、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲の光子エネルギを有するエネルギビームを生成する。別の実施例においては、ランプ１１７０は、約１２６ｎｍ〜約３５１ｎｍの範囲の波長を有するＵＶ光のエネルギビームを生成する。ランプ１１７０は、酸化物を除去するのに十分な期間、作動させることができる。該作動（energization）期間は、（基板１１２２の曝される領域に相当する）ウィンドウ１１７４のサイズおよび形状と、該基板の回転速度とに基づいて選定される。一実施形態において、ランプ１１７０は、光励起プロセス中の自然酸化物の除去を容易にするために、約２分〜約１０分の間、作動させる。１つの実施例においては、基板１１２２は、ステップ１２０の間に、約１００℃〜約８００℃の範囲の温度まで加熱することができる。別の実施例においては、基板１１２２は、ステップ１２０の間に、約３００℃〜約５００℃の範囲の温度に加熱することができ、一方、ランプ１１７０は、自然酸化物の除去を容易にするために、約２分〜約５分の間、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲の光子エネルギを有するエネルギビームを生成する。１つの実施例においては、該エネルギビームは、約３分間、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲の光子エネルギを有する。
【００２７】
[0041]別の実施形態においては、自然酸化物の除去は、ステップ１２０における前処理プロセス中に、エネルギ供給ガスを含むプロセスガスの存在下で、光励起プロセスによって補うことができる。該エネルギ供給ガスは、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン（例えば、ＸｅＦ２）、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、これらのエキシマ、これらのラジカル、これらの誘導体、またはこれらの組合せであってもよい。幾つかの実施形態において、該プロセスガスは、少なくとも１つのエネルギ供給ガスの他に、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）、フォーミングガス（例えば、Ｎ２／Ｈ２またはＡｒ／Ｈ２）を更に含む。
【００２８】
[0042]１つの実施例において、基板１１２２は、ステップ１２０の間に、プロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４に該プロセスガスを供給することにより、エネルギ供給ガスを含むプロセスガスに曝すことができる。該エネルギ供給ガスは、ガスパネル１１３６からフロー制御リング１１４２を介して供給することができる。該プロセスガスのランプ１１７０に対する近接は、基板１１２２に対する近接と比較して、中のエネルギ供給ガスを容易に励起する。該エネルギ供給ガスは、下方遷移して、基板１１２２に近づくため、該エネルギは、基板１１２２の表面に有効に伝達され、それにより、自然酸化物の除去を容易にする。
【００２９】
[0043]別の実施形態においては、自然酸化物の除去は、ステップ１２０における前処理プロセス中に、有機蒸気を含むプロセスガスの存在下で、光励起プロセスによって補うことができる。１つの実施例においては、該基板は、環状芳香族炭化水素を含むプロセスガスに曝すことができる。環状芳香族炭化水素は、ＵＶ光中に存在することが可能である。前処理プロセス中に有用である単環芳香族炭化水素および多環芳香族炭化水素は、キノン、ヒドロキシキノン（ハイドロキノン）、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む。別の実施例においては、該基板は、エチレン、アセチレン（エチン）、プロピレン、アルキル誘導体、ハロゲン化誘導体、またはこれらの組合せを含む不飽和炭化水素等の他の炭化水素を含むプロセスガスに曝すことができる。別の実施例においては、該有機蒸気は、ステップ１２０における前処理プロセス中に、アルカン化合物を含むことができる。
【００３０】
[0044]１つの実施例においては、ステップ１２０の間、約１２６ｎｍ〜約３５１ｎｍの範囲の温度を有するＵＶ光を、ランプによって生成することができる。別の実施形態においては、多環芳香族炭化水素は、ＵＶ光の存在下で、自然酸化物中の酸素原子と反応させることにより、該自然酸化物を除去することができる。別の実施形態において、自然酸化物は、該基板をキノンまたはヒドロキシキノンに曝すと共に、誘導体生成物を形成することにより、除去することができる。該誘導体生成物は、真空ポンピングプロセスによって、該プロセスチャンバから除去することができる。
【００３１】
[0045]ステップ１３０において、該基板は、前処理プロセス中、または前処理プロセスの後に、所定の温度まで加熱することができる。該基板は、ステップ１４０における窒化ケイ素材料を堆積するステップの前に加熱する。該基板は、基板支持体内の埋め込み加熱素子、エネルギビーム（例えば、ＵＶ源）またはこれらの組合せによって加熱することができる。一般的に、該基板は、所定の温度を得るために十分に長く、例えば、約１５秒〜約３０分、好ましくは、約３０秒〜約２０分、およびより好ましくは、約１分〜約１０分の間、加熱する。一実施形態において、該基板は、約２００℃〜約１，０００℃、好ましくは、約４００℃〜約８５０℃、およびより好ましくは、約５５０℃〜約８００℃の範囲の温度に加熱することができる。別の実施形態においては、該基板は、約５５０℃未満の温度、好ましくは、約４５０℃未満の温度に加熱することができる。
【００３２】
[0046]１つの実施例において、基板１１２２は、プロセスチャンバ１１００内で、所定の温度まで加熱することができる。該所定の温度は、約３００℃〜約５００℃の範囲であってもよい。基板１１２２は、電源１１１６から抵抗加熱素子（すなわち、ヒータ１１２０）に電力を印加することによって加熱することができる。
【００３３】
[0047]一実施形態においては、ステップ１４０における堆積プロセス中に、窒化ケイ素材料が該基板上に堆積させる。該窒化ケイ素材料は、該堆積プロセス中に、該基板を少なくとも１つの堆積ガスに曝すことによって形成することができる。１つの実施例において、該堆積プロセスは、シリコン前駆物質および窒素前駆物質、または、シリコン源および窒素源の両方を含む前駆物質を含むことができる堆積ガスを有する化学気相堆積プロセスである。代わりに、該堆積プロセスは、少なくとも２つの堆積ガスを有する原子層堆積プロセスとすることができ、その結果、該基板は、シリコン前駆物質および窒素前駆物質に連続的に曝される。該堆積プロセスは、熱プロセス、ラジカルプロセスまたはこれらの組合せであってもよい。例えば、該基板は、ダイレクト光励起システムによって生成されるエネルギビームの存在下で、プロセスガスに曝すことができる。
【００３４】
[0048]ステップ１４０において、窒化ケイ素材料を形成するのに適した窒素前駆物質の例は、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、有機アミン、有機ヒドラジン、有機ジアジン（例えば、メチルジアジン（（Ｈ３Ｃ）ＮＮＨ））、シリルアジド、シリルヒドラジン、アジ化水素（ＨＮ３）、シアン化水素（ＨＣＮ）、原子状窒素（Ｎ）、窒素（Ｎ２）、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む。窒素前駆物質としての有機アミンは、ＲｘＮＨ３−ｘを含み、式中、各Ｒは、独立して、アルキル基、またはアリール基であり、およびｘは、１、２または３である。有機アミンの例は、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ）、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ）、メチルアミン（（ＣＨ３）ＮＨ２）、トリエチルアミン（（ＣＨ３ＣＨ２）３Ｎ）、ジエチルアミン（（ＣＨ３ＣＨ２）２ＮＨ）、エチルアミン（（ＣＨ３ＣＨ２）ＮＨ２）、ｔ−ブチルアミン（（（ＣＨ３）３Ｃ）ＮＨ２）、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む。窒素前駆物質としての有機ヒドラジンは、ＲｘＮ２Ｈ４−ｘを含み、式中、各Ｒは、独立してアルキル基またはアリール基であり、ｘは、１、２、３または４である。有機ヒドラジンの例は、メチルヒドラジン（（ＣＨ３）Ｎ２Ｈ３）、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ２Ｈ２）、エチルヒドラジン（（ＣＨ３ＣＨ２）Ｎ２Ｈ３）、ジエチルヒドラジン（（ＣＨ３ＣＨ２）２Ｎ２Ｈ２）、ｔ−ブチルヒドラジン（（（ＣＨ３）３Ｃ）Ｎ２Ｈ３）、ジ−ｔ−ブチルヒドラジン（（（ＣＨ３）３Ｃ）２Ｎ２Ｈ２）、これらのラジカル、これらのプラズマ、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む。
【００３５】
[0049]一実施形態において、該窒素前駆物質は、理想的には、該窒素前駆物質の低温での分解のために、窒素−窒素の単結合（すなわち、Ｎ−Ｎ単結合）を含む。加えて、プロセスガス混合物に、シリコン前駆物質および窒素前駆物質が用いられる場合、堆積中の、堆積した層の構成に対する追加的な制御のために、ある程度の量の窒素前駆物質を該ガス混合物中に含めることができる。好適な実施例においては、該窒素前駆物質はアンモニアである。該窒素前駆物質は、一般的に、室温での高い蒸気圧で、５００℃未満の温度で解離する。適切な窒素前駆物質およびそれぞれの蒸気圧の例は、２５℃で約３５３ｋＰａの蒸気圧を有するメチルアミン、２５℃で６６ｋＰａの蒸気圧を有するメチルヒドラジンおよび２５℃で約９８．８ｋＰａの蒸気圧を有するシアン化水素酸（例えば、シアン化水素水溶液）を含む。
【００３６】
[0050]ステップ１４０における窒化ケイ素材料を形成する適切なシリコン前駆物質は、アミノシラン、アミノジシラン、シリルアジド、シリルヒドラジン、またはこれらの誘導体を含む。シリコン前駆物質の幾つかの具体的な例は、ビス（ｔ−ブチルアミノ）シラン（ＢＴＢＡＳまたは（ｔＢｕ（Ｈ）Ｎ）２ＳｉＨ２）、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤまたはＳｉ２Ｃｌ６）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）、ジクロロシラン（Ｈ２ＳｉＣｌ２）、１，２−ジエチルテトラキス（ジエチルアミノ）ジシラン（（ＣＨ２ＣＨ３（（ＣＨ３ＣＨ２）２Ｎ）２Ｓｉ）２）、１，２−ジクロロ−テトラキス（ジエチルアミノ）ジシラン（（Ｃｌ（（ＣＨ３ＣＨ２）２Ｎ）２Ｓｉ）２）、ヘキサキス（Ｎ−ピロリジニオ）ジシラン（（（Ｃ４Ｈ９Ｎ）３）Ｓｉ）２）、１，１，２，２−テトラクロロ−ビス（ジ（トリメチルシリル）アミノ）ジシラン（（Ｃｌ２（（ＣＨ３）３Ｓｉ）２Ｎ）Ｓｉ）２）、１，１，２，２−テトラクロロ−ビス（ジイソプロピルアミノ）ジシラン（（Ｃｌ２（（Ｃ３Ｈ７）２Ｎ）Ｓｉ）２）、１，２−ジメチルテトラキス（ジエチルアミノ）ジシラン（（ＣＨ３（ＣＨ３ＣＨ２Ｎ）２Ｓｉ）２）、トリス（ジメチルアミノ）シランアジド（（（ＣＨ３）２Ｎ）３ＳｉＮ３）、トリス（メチルアミノ）シランアジド（（（ＣＨ３（Ｈ）Ｎ）３ＳｉＮ３）、２，２−ジメチルヒドラジン−ジメチルシラン（（ＣＨ３）２（Ｈ）Ｓｉ）（Ｈ）ＮＮ（ＣＨ３）２）、トリシリルアミン（（ＳｉＨ３）３ＮまたはＴＳＡ）およびヘキサキス（エチルアミノ）ジシラン（（（ＥｔＨＮ）３Ｓｉ）２）、これらのラジカル、これらのプラズマ、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む。
【００３７】
[0051]十分に高速な堆積速度で、および低い温度で、ＵＶ援用化学気相堆積により窒化ケイ素材料を生成するのに用いることができるシリコン前駆物質は、ビス（ｔ−ブチルアミノ）シラン（ＢＴＢＡＳまたは（ｔＢｕ（Ｈ）Ｎ）２ＳｉＨ２）またはヘキサクロロジシラン（ＨＣＤまたはＳｉ２Ｃｌ６）等の１つ以上のＳｉ−Ｎ結合またはＳｉ−Ｃｌ結合を有する化合物を含む。Ｓｉ−Ｃｌ官能基（結合）とＳｉ−Ｎ官能基（結合）の組合せは、特に、適切な堆積速度における低い温度の場合に、改善されたステップカバレージおよびマイクロローディングに対して注目されてきている。Ｓｉ−Ｃｌ基の数は、Ｓｉ−Ｎ基の数に対して変化させることができる。
【００３８】
[0052]上述した好適な結合構造を有する化合物は、次の化学式を有する。
【００３９】
(i)Ｒ２ＮＳｉ（Ｒ’２）Ｓｉ（Ｒ’２）ＮＲ２（アミノジシラン）
(ii)Ｒ３ＳｉＮ３（シリルアジド）または
(iii)Ｒ’３ＳｉＮＲＮＲ２（シリルヒドラジン）
[0053]上記の化学式において、ＲおよびＲ’は、ハロゲン、１つ以上の二重結合を有する有機基、１つ以上の三重結合を有する有機基、脂肪族アルキル基、環状アルキル基、芳香族基、オルガノシラン基、オルガノシリル基、アルキルアミノ基、窒素またはシリコンを含む環状基、またはこれらの組合せから成る群より独立して選択される１つ以上の官能基であってもよい。シリコン前駆物質に関する適切な官能基の例は、クロロ基（−Ｃｌ）、メチル基（−ＣＨ３）、エチル基（−ＣＨ２ＣＨ３）、イソプロピル基（−ＣＨ（ＣＨ３）２）、ｔ−ブチル基（−Ｃ（ＣＨ３）３）、トリメチルシリル基（−Ｓｉ（ＣＨ３）３）、ピロリジン、またはこれらの組合せを含む。本明細書に記載したシリコン前駆物質の多くまたは窒素前駆物質は、低温で、例えば、約５５０℃以下で分解または解離することができる。
【００４０】
[0054]適切なシリコン前駆物質の他の例は、Ｒ基の任意の組合せを有する線状または環状のシリルアジドＲ３−ＳｉＮ３およびシリルヒドラジン類の前駆物質Ｒ３ＳｉＮＲＮＲ２を含む。Ｒ基は、Ｈ、または、メチル、エチル、プロピル、ブチル等（ＣＸＨＹ）の有機基であってもよい。Ｓｉに付いているＲ基は、場合によって別のアミノ基ＮＨ２またはＮＲ２であってもよい。シリコン−窒素前駆物質を用いることの１つの利点は、シリコンおよび窒素が同時に供給されると共に、塩素の存在を回避して、他の従来のＳｉ−Ｎ膜の前駆物質に対して問題のある望ましくない塩化アンモニウム粒子の形成を伴うことなく、良好なステップカバレージおよび最小限のパターン依存性（いわゆるパターンローディング）を有する膜をもたらすということである。具体的なシリルアジド化合物の例は、トリメチルシリルアジド（（ＣＨ３）３ＳｉＮ３）（ＰｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａのＢｒｉｓｔｏｌにあるＵｎｉｔｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから入手可能）およびトリス（ジメチルアミン）シリルアジド（（（ＣＨ３）２Ｎ）３ＳｉＮ３）を含む。具体的なシリルヒドラジン化合物の例は、１，１−ジメチル−２−ジメチルシリルヒドラジン（（ＣＨ３）２ＨＳｉＮＨＮ（ＣＨ３）２）である。別の実施形態においては、シリコン−窒素前駆物質は、（Ｒ３Ｓｉ）３Ｎ、（Ｒ３Ｓｉ）２ＮＮ（ＳｉＲ３）２および（Ｒ３Ｓｉ）ＮＮ（ＳｉＲ３）のうちの少なくとも１つとすることができ、式中、各Ｒは、独立して水素、または、メチル、エチル、プロピル、ブチル、フェニル等のアルキル、あるいはこれらの組合せである。適切なシリコン−窒素前駆物質は、トリシリルアミン（（Ｈ３Ｓｉ）３Ｎ）、（Ｈ３Ｓｉ）２ＮＮ（ＳｉＨ３）２、（Ｈ３Ｓｉ）ＮＮ（ＳｉＨ３）またはこれらの誘導体を含む。
【００４１】
[0055]１つの実施例においては、窒化ケイ素材料は、ステップ１４０における堆積プロセス中に、プロセスチャンバ１１００内で基板１１２２上に堆積することができる。一実施形態において、基板１１２２は、化学気相堆積プロセス中に、シリコン前駆物質および窒素前駆物質を含むプロセスガスに曝すことができる。該シリコン前駆物質および窒素前駆物質は、一般的に、ガスパネル１１３６からフロー制御リング１１４２を介して、チャンバ本体１１０２の内部空間１１０４に供給される。
【００４２】
[0056]一実施形態において、該窒素前駆物質およびシリコン前駆物質は、ステップ１４０において、該プロセスチャンバに導入することができ、または、同時に、例えば、従来の化学気相堆積プロセス中に、あるいは、連続して、例えば、原子層堆積プロセス中に、インレットポート１１３４によって基板１１２２に曝すことができる。該原子層堆積プロセスは、少なくとも２つの堆積ガスに該基板を曝すことができ、その結果、該基板は、シリコン前駆物質および窒素前駆物質に連続的に曝される。１つのガスライン１１４０が、ガスパネル１１３６とインレットポート１１３４との間に配置されて示されているが、該シリコン前駆物質および窒素前駆物質が、個別のガスラインでプロセスチャンバ１１００に供給されることを意図している。温度は、各ガスラインごとに制御することができる。
【００４３】
[0057]変更することのできる（例えば、ＵＶ光源を組込むこと）化学気相堆積および原子層堆積プロセスおよび装置の説明、および窒化ケイ素材料を堆積するのに有用である可能性のある化学前駆物質は、同一出願人による米国特許第６，６７７，２４７号明細書、同第６，８６９，８３８号明細書および同第６，８２５，１３４号明細書、および２００１年９月２５日に出願され、米国特許第２００３−００５９５３５号として公開された、同一出願人による米国特許第０９／９６４，０７５号明細書、２００２年５月１６日に出願され、米国特許第２００３−０２１５５７０号として公開された米国特許第１０／２６３，５５５号明細書、２００４年７月２３日に出願され、米国特許第２００６−００１９０３２号として公開された米国特許第１０／８９８，５４７号明細書、２００５年７月１７日に出願された米国特許第１１／１５５，６４６号明細書、２００４年１０月２０日に出願され、米国特許第２００６−００８４２８３号として公開された米国特許第１０／９７０，３１７号明細書、および２００３年１０月１７日に出願され、米国特許第２００４−０２２４０８９号として公開された米国特許第１０／６８８，７９７号明細書に開示されており、これらの明細書全体を全て本明細書に組み入れる。
【００４４】
[0058]該シリコン前駆物質および窒素前駆物質は、該プロセスチャンバ内で混合することができるため、窒化ケイ素材料等のシリコン含有材料が基板表面に形成される。堆積した窒化ケイ素材料は、良好な、反射指数等の膜品質およびウェットエッチング速度を呈する。一実施形態において、該窒化ケイ素材料は、約１０Å／分〜約５００Å／分の速度で堆積することができ、約１０Å〜約１，０００Åの厚さに堆積させる。窒化ケイ素材料は、ＳｉｘＮｙのような化学式を有することができ、式中、窒素とシリコンの原子比率は、（Ｙ／Ｘ）は、約１．３３以下、例えば、Ｓｉ３Ｎ４である。一実施形態において、本明細書に記載されているように形成された材料は、低水素含有量を呈し、また、少量の炭素ドーピングを含み、このことが、ＰＭＯＳデバイスにおけるホウ素保持力を高める。別の実施形態においては、ハロゲンフリーのシリコン前駆物質がウェットエッチング速度を改善する。
【００４５】
[0059]ステップ１４０中には、該窒素前駆物質およびシリコン前駆物質の分圧を制御するために、キャリアガスを供給することができる。単一のウェーハプロセスチャンバの総内部圧力は、約１００ミリトール〜約７４０トール、好ましくは、約２５０ミリトール〜約１００トール、およびより好ましくは、約５００ミリトール〜約５０トールの圧力であってもよい。１つの実施例においては、該プロセスチャンバの内部圧力は、約１０トール以下、好ましくは、約５トール以下、およびより好ましくは、約１トール以下の圧力に維持される。幾つかの実施形態において、該キャリアガスは、バッチ処理システムの場合、該窒素前駆物質およびシリコン前駆物質の分圧を、約１００ミリトール〜約１トールの範囲に制御するために供給することができる。適切なキャリアガスの例は、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、フォーミングガス、またはこれらの組合せを含む。
【００４６】
[0060]上記基板、シリコン前駆物質および／または窒素前駆物質は、ステップ１４０における堆積プロセス中に、光励起システムによって生成されるエネルギビームまたはエネルギの束に曝すことができる。該エネルギビームの使用は、堆積速度を好都合に増加させ、表面拡散または該窒化ケイ素材料内の原子の移動性を改善して、入ってくる反応種の活性部位を創出する。一実施形態において、該ビームは、約３．０ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲のエネルギを有する。また、該エネルギビームは、約１２６ｎｍ〜約４５０ｎｍの範囲の波長を有してもよい。
【００４７】
[0061]１つの実施例においては、ダイレクト光励起システム１１９２のランプ１１７０および／またはリモート光励起システム１１８２のランプ１１８４は、エネルギビームを生成して、該シリコン前駆物質または窒素前駆物質のうちの少なくとも一方の励起エネルギを供給する。高速の堆積速度および低い堆積温度は、最小限の寄生副作用を伴う調節可能な特性を有する膜を作り出す。一実施形態において、該エネルギビームまたはエネルギ束は、約４．５ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲の光子エネルギを有することができる。また基板表面およびプロセスガスもランプ１１７０および１１８４によって励起することができる。
【００４８】
[0062]気相励起および表面反応は、ＵＶエキシマの選択によって制御される。例えば、Ｓｉ２Ｈ６の光学的励起は、ｈν＞４．５ｅＶおよびｈν＞８ｅＶ（λ＜１５５ｎｍ）のＵＶ光子によって実現することができる。その結果、シランの中間体およびＮＨ３＊（４０５ｎｍ）、ＮＨ２＊（４７０．７ｎｍ）、ＮＨ＊（３３６ｎｍ）（＊は、励起状態における化合物を示す）は、膜引張応力を増加させるのに好ましい、ＳｉＮ組織におけるＳｉ−Ｎ結合歪みを引き起こす可能性があるＳｉとＮの間の架橋結合を増強する。
【００４９】
[0063]別の実施形態においては、（ステップ１４０において形成された）該窒化ケイ素材料を含む基板は、ステップ１５０の間に、堆積後処理プロセスに曝される。該堆積後処理プロセスは、堆積後の基板表面エネルギを増加させ、このことは、（例えば、水素含有量を低減することにより）揮発性物質および／または他の膜汚染物質を好都合に除去し、および／または該堆積した膜をアニールする。該堆積した材料からの低濃度の水素は、該膜の引張応力を好都合に増加させる。堆積後に該基板の表面エネルギを増加させ、および揮発性物質および／または他の膜を除去するために該基板に曝されるエネルギ供給ガスを活性化させるために、少なくとも１つのランプ（例えば、１１７０または１１８４）を代替的に利用してもよい。
【００５０】
[0064]場合によってステップ１５０において、エネルギ供給ガスを、プロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４に供給してもよい。適切なエネルギ供給ガスの例は、窒素、水素、ヘリウム、アルゴンおよびこれらの組合せを含む。実施例は、基板１１２２が、ステップ１５０の間に、光励起システム１１４４によって生成されるエネルギビームまたはエネルギの束によって処理することができる。１つの実施例においては、ダイレクト光励起システム１１９２のランプ１１７０は、ステップ１５０の間に、エネルギビームを生成して、基板１１２２の表面エネルギを供給する。窒化ケイ素材料をアニーリングする別の実施例においては、該エネルギビームまたはエネルギ束は、約３．５３ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲の光子エネルギを有することができる。また、ランプ１１７０は、約１２６ｎｍ〜約３５１ｎｍの範囲の波長を有するエネルギビームを発出することができる。一般的に、ランプ１１７０は、光励起による堆積後処理を容易にするために、約１分〜約１０分の間、作動させることができる。
【００５１】
[0065]１つの実施例においては、揮発性化合物または汚染物質は、プロセスチャンバ１１００内のＳｉ−Ｈ（３．２１ｅＶ）、Ｎ−Ｈ（３．６９ｅＶ）、ＮＨ−Ｈ（３．８６ｅＶ）、Ｈ２Ｎ−Ｈ（４．４７ｅＶ）およびＳｉ−Ｎ（４．５１ｅＶ）ラジカルを解離するのに利用される、ランプ１１７０および／またはランプ１１８４によって生成される約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲の光子エネルギを有するエネルギビームに該基板を曝すことにより、堆積した膜表面から除去することができる。そのため、ＸｅＢｒ＊（２８３ｎｍ／４．４１ｅＶ）、Ｂｒ２＊（２８９ｎｍ／４．２９ｅＶ）、ＸｅＣｌ＊（３０８ｎｍ／４．０３ｅＶ）、Ｉ２＊（３４２ｎｍ／３．６３ｅＶ）、ＸｅＦ＊（３５１ｎｍ／３．５３ｅＶ）等のエキシマランプを、Ｓｉ−ＨおよびＮ−Ｈ結合を分離して、ＳｉＮ組織から水素を除去するために選択することができる。該基板の回転速度を、例えば、ステップ１５０において、先行する堆積ステップに対して該回転速度を増加させることによって変えてもよいことを意図している。
【００５２】
[0066]別の実施形態においては、該基板を該プロセスチャンバから除去し、続いて、ステップ１６０の間に、該プロセスチャンバをチャンバ洗浄プロセスに曝してもよい。該プロセスチャンバは、光励起した洗浄剤を用いて洗浄することができる。代わりに、該洗浄剤は、リモートプラズマ源１１９０から供給してもよい。一実施形態において、該洗浄剤はフッ素を含む。
【００５３】
[0067]実施例は、該洗浄剤を、ランプ１１７０を用いてプロセスチャンバ１１００内で、または、ランプ１１８４を用いてプロセスチャンバ１１００からリモートで光励起させてもよい。１つの実施例においては、ランプ１１７０は、リモートプラズマ源（ｒｅｍｏｔｅ  ｐｌａｓｍａ  ｓｏｕｒｃｅ；ＲＰＳ）１１９０によって形成された洗浄剤の励起レベルを維持するのに用いることができる。
【００５４】
[0068]プロセスチャンバ１１００は、堆積性能を向上させるために、チャンバ洗浄プロセス中に洗浄することができる。例えば、該チャンバ洗浄プロセスは、ウィンドウ１１７４および１１８６上に含まれている汚染物質を除去し、それにより、ウィンドウ１１７４または１１８６を通過するエネルギビームまたはエネルギ束の伝送損失を最小限にし、ガスおよび表面に伝達されるエネルギを最大限にするのに用いることができる。また、ウィンドウ１１７４または１１８６を、該チャンバ洗浄プロセス中に、ＲＰＳ１１９０によって形成された光励起剤を用いて洗浄することができることも意図されている。ウィンドウ１１７４および１１８６は、プロセスチャンバ１１００よりも頻繁に洗浄してもよく、例えば、プロセスチャンバ１１００は、多数の基板を処理した後に、ＲＰＳ１１９０を用いて洗浄することができ、一方、ウィンドウ１１７４および１１８６は、各基板を処理した後に洗浄される。
【００５５】
[0069]ステップ１４０の間に堆積する窒化ケイ素材料の元素組成物は、化学前駆物質、すなわち、シリコン前駆物質および窒素前駆物質の濃度または流量を制御することによって、予め決めることができる。膜特性は、該窒化ケイ素材料中のＳｉ、Ｏ、Ｎ、ＣおよびＨの相対濃度を制御することによって、特定の用途のために調整することができる。一実施形態において、シリコン、窒素および水素の元素濃度は、該堆積プロセス中または堆積プロセス後のＵＶエネルギの範囲を変えることによって調節することができる。該膜特性は、ウェットエッチング速度、ドライエッチング速度、応力、誘電定数等を含む。例えば、水素含有量を低減することにより、堆積した材料は、より高い引張応力を有することができる。別の実施例においては、炭素含有量を低減することにより、該堆積した材料は、より低い電気抵抗を有することができる。
【００５６】
[0070]加えて、Ｎ−Ｓｉ−ＲまたはＮ−Ｓｉ−Ｓｉ−Ｒタイプの前駆物質を用いる場合、シリコン源の分子の解離が低温で起き、それにより、より低温での処理が可能になる。官能基（例えば、Ｓｉ−ＲまたはＳｉ−Ｓｉ）は、Ｓｉ−Ｎの結合エンタルピ（約４７０ｋＪ／ｍｏｌ）が、Ｓｉ−Ｓｉ（約３２７ｋＪ／ｍｏｌ）またはＳｉ−Ｃ（約４５２ｋＪ／ｍｏｌ）の結合エンタルピよりも高いため、Ｓｉ−Ｎ結合と比較して結合が弱い。更に、該窒素前駆物質中のＮ−Ｓｉ−ＲまたはＮ−Ｓｉ−Ｓｉ−ＲからのＲまたはＳｉ−Ｒと反応する炭素および水素官能基を含むこの発明で用いられる該窒素前駆物質は、Ｒ基を解離させて、窒素前駆物質と反応することなく、より容易に除去できるようにする。該窒素前駆物質は、窒化ケイ素材料に窒素源および炭素源を提供する。従って、該方法の実施形態は、例えば、約５５０℃未満の温度での低温処理を好都合に容易にすることができる。
【００５７】
[0071]本明細書に記載されているようにプロセス１００の間に堆積した窒化ケイ素材料は、様々な物理的特性により、電子部材／デバイスの全範囲で用いることができる。窒化ケイ素材料は、電気絶縁体であると共に、バリア材料である。バリア特性は、窒化ケイ素材料が、例えば、ゲート材料と電極との間、または、低誘電定数の多孔質材料と銅との間に配置された場合に、異種材料または元素間のイオン拡散を阻止する。そのため、窒化ケイ素材料は、バリア層、保護層、オフセット層、スペーサ層およびキャッピング層に用いることができる。窒化ケイ素材料の別の物理的特性は、硬度が高いことである。幾つかの用途において、窒化ケイ素材料は、様々な光学素子およびツールのための保護膜として用いることができる。また、窒化ケイ素材料は、酸化ケイ素に対して選択的にエッチングすることができ、すなわち、窒化ケイ素は、オーバーエッチングまたはアンダーエッチングを伴うことなく、エッチ深さを正確に制御するための、酸化ケイ素誘電体層下のエッチストップ層として用いることができる。高引張応力等の所望の膜応力を実現するために、所定濃度の炭素および水素を含有する窒化ケイ素材料を形成することができる。一実施形態において、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ（図５Ａ、図５Ｂ）、バイポーラトランジスタ（図６）または他のシリコン含有層等の電子部材を形成するために、プロセス１００の間に、窒化ケイ素材料を基板上に層として堆積することができる。別の実施形態においては、プロセス１００によって堆積した窒化ケイ素材料は、例えば、太陽電池を形成するために、光電池の全範囲にわたって用いることができる。
【００５８】
酸化ケイ素材料
[0072]図２は、本明細書に記載されているような酸化ケイ素材料を堆積するプロセス２００の流れ図を描いた図である。該基板は、プロセスチャンバ内で位置決めすることができ（ステップ２１０）、場合によって前処理プロセスに曝すことができ（ステップ２２０）、および所定の温度まで加熱することができる（ステップ２３０）。続いて、酸化ケイ素材料を該基板上に堆積することができる（ステップ２４０）。該基板は、場合によって堆積後処理プロセスに曝すことができ（ステップ２５０）、該プロセスチャンバは、場合によってチャンバ洗浄プロセスに曝すことができる（ステップ２６０）。
【００５９】
[0073]該基板は、ステップ２１０の間に、プロセスチャンバ内で位置決めすることができる。該プロセスチャンバは、単一のウェーハチャンバ、または、多数のウェーハまたは基板（例えば、２５枚、５０枚、１００枚またはそれ以上）を収容できるバッチチャンバであってもよい。該基板は、定位置で維持してもよいが、好ましくは、支持ペデスタルによって回転される。場合によって該基板は、プロセス２００の１つ以上のステップの間に、インデックス付けをしてもよい。
【００６０】
[0074]図７に描かれているプロセスチャンバ１１００は、本明細書における実施例によって説明されているように、基板１１２２上に酸化ケイ素材料を堆積するために、プロセス２００の間に用いることができる。１つの実施例において、基板１１２２は、プロセスチャンバ１１００内で、約１２０ｒｐｍまでの速度で、基板支持ペデスタル１１２４上で回転させることができる。代わりに、基板１１２２は、基板支持ペデスタル１１２４上で位置決めしてもよく、また、該堆積プロセス中に回転させなくてもよい。
【００６１】
[0075]一実施形態において、該基板は、場合によってステップ２２０の間に、少なくとも１つの前処理プロセスに曝される。該基板表面は、前処理プロセス中に除去される自然酸化物を含んでいる可能性がある。該基板は、ステップ２４０の間に、酸化ケイ素材料を堆積する前に、該基板から該自然酸化物を除去するために、ダイレクト光励起システムによって生成されるエネルギビームを用いて前処理することができる。該前処理プロセス中に、プロセスガスを該基板に曝してもよい。一実施形態において、該プロセスガスは、アルゴン、窒素、ヘリウム、水素、フォーミングガスまたはこれらの組合せを含むことができる。該前処理プロセスは、光励起プロセス中の自然酸化物の除去を容易にするために、約２分〜約１０分の間、続けることができる。また、該基板は、プロセス２００の間の、自然酸化物の除去を容易にするために、ステップ２２０の間に、約１００℃〜約８００℃、好ましくは、約２００℃〜約６００℃、およびより好ましくは、約３００℃〜約５００℃の範囲の温度に加熱することができる。
【００６２】
[0076]実施例は、ステップ２２０の間に、基板１１２２を、ランプ１１７０によって生成されるエネルギビームに曝すことを可能にする。ランプ１１７０は、約２ｅＶ〜約１０ｅＶ、例えば、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲の光子エネルギを有するエネルギビームを生成することができる。別の実施例においては、ランプ１１７０は、約１２６ｎｍ〜約３５１ｎｍの範囲の波長を有するＵＶ光から成るエネルギビームを生成する。ランプ１１７０は、酸化物を除去するのに十分な期間、作動させることができる。該作動期間は、（基板１１２２の曝される領域に相当する）ウィンドウ１１７４のサイズおよび形状と、該基板の回転速度とに基づいて選択される。一実施形態において、ランプ１１７０は、光励起プロセス中の自然酸化物の除去を容易にするために、約２分〜約１０分の間、作動させる。１つの実施例においては、基板１１２２は、ステップ２２０の間に、約１００℃〜約８００℃の範囲の温度に加熱することができる。別の実施例においては、基板１１２２は、ステップ２２０の間に、約３００℃〜約５００℃の範囲の温度に加熱することができ、一方、ランプ１１７０は、自然酸化物の除去を容易にするために、約２分〜約５分の間、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲の光子エネルギを有するエネルギビームを生成する。１つの実施例においては、該エネルギビームは、約３分間、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲の光子エネルギを有する。
【００６３】
[0077]別の実施形態において、自然酸化物の除去は、ステップ２２０における前処理プロセス中に、エネルギ供給ガスを含むプロセスガスの存在下で、光励起プロセスによって補うことができる。該エネルギ供給ガスは、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン（例えば、ＸｅＦ２）、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、これらのエキシマ、これらのラジカル、これらの誘導体、またはこれらの組合せであってもよい。別の実施形態においては、該エネルギ供給ガスは、オゾン、酸素、水素、水、水酸基、これらのラジカル、これらのプラズマまたはこれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施形態において、該プロセスガスは、少なくとも１つのエネルギ供給ガスの他に、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）、フォーミングガス（例えば、Ｎ２／Ｈ２またはＡｒ／Ｈ２）も含んでもよい。
【００６４】
[0078]１つの実施例において、基板１１２２は、ステップ２２０の間に、プロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４に該プロセスガスを供給することにより、エネルギ供給ガスを含むプロセスガスに曝すことができる。該エネルギ供給ガスは、ガスパネル１１３６からフロー制御リング１１４２を介して供給することができる。該プロセスガスのランプ１１７０に対する近接は、基板１１２２に対する近接と比較して、中のエネルギ供給ガスを容易に励起する。該エネルギ供給ガスは、下方遷移して、基板１１２２に近づくため、該エネルギは、基板１１２２の表面に有効に伝達され、それにより、自然酸化物の除去を容易にする。
【００６５】
[0079]別の実施形態においては、自然酸化物の除去は、ステップ２２０における前処理プロセス中に、有機蒸気を含むプロセスガスの存在下で、光励起プロセスによって補うことができる。１つの実施例において、該基板は、環状芳香族炭化水素を含むプロセスガスに曝すことができる。環状芳香族炭化水素は、ＵＶ光の存在下で存在する可能性がある。前処理プロセス中に有用である単環芳香族炭化水素および多環芳香族炭化水素は、キノン、ヒドロキシキノン（ハイドロキノン）、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む。別の実施例においては、該基板は、エチレン、アセチレン（エチン）、プロピレン、アルキル誘導体、ハロゲン化誘導体、またはこれらの組合せを含む不飽和炭化水素等の他の炭化水素を含むプロセスガスに曝すことができる。別の実施例においては、該有機蒸気は、ステップ２２０における前処理プロセス中に、アルカン化合物を含むことができる。
【００６６】
[0080]１つの実施例においては、ステップ２２０の間、約１２６ｎｍ〜約３５１ｎｍの範囲の波長を有するＵＶ光を、ランプによって生成することができる。別の実施形態においては、多環芳香族炭化水素は、ＵＶ光の存在下で、自然酸化物中の酸素原子と反応させることにより、該自然酸化物を除去することができる。別の実施形態において、自然酸化物は、該基板をキノンまたはヒドロキシキノンに曝すと共に、誘導体生成物を形成することにより、除去することができる。該誘導体生成物は、真空ポンピングプロセスによって、該プロセスチャンバから除去することができる。
【００６７】
[0081]ステップ２３０において、該基板は、前処理プロセス中、または前処理プロセスの後に、所定の温度まで加熱することができる。該基板は、ステップ２４０における酸化ケイ素材料を堆積するステップの前に加熱する。該基板は、基板支持体内の埋め込み加熱素子、エネルギビーム（例えば、ＵＶ源）またはこれらの組合せによって加熱することができる。一般的に、該基板は、所定の温度を得るために十分に長く、例えば、約１５秒〜約３０分、好ましくは、約３０秒〜約２０分、およびより好ましくは、約１分〜約１０分の間、加熱する。一実施形態において、該基板は、約２００℃〜約１，０００℃、好ましくは、約４００℃〜約８５０℃、およびより好ましくは、約５５０℃〜約８００℃の範囲の温度に加熱することができる。別の実施形態においては、該基板は、約５５０℃未満の温度、好ましくは、約４５０℃未満の温度に加熱することができる。
【００６８】
[0082]１つの実施例において、基板１１２２は、プロセスチャンバ１１００内で、所定の温度まで加熱することができる。該所定の温度は、約３００℃〜約５００℃の範囲であってもよい。基板１１２２は、電源１１１６から抵抗加熱素子（すなわち、ヒータ１１２０）に電力を印加することによって加熱することができる。
【００６９】
[0083]一実施形態においては、ステップ２４０における堆積プロセス中に、酸化ケイ素材料が該基板上に堆積させる。該酸化ケイ素材料は、該堆積プロセス中に、該基板を少なくとも１つの堆積ガスに曝すことによって形成することができる。１つの実施例において、該堆積プロセスは、シリコン前駆物質および酸素前駆物質、または、シリコン源および酸素源の両方を含む前駆物質を含むことができる堆積ガスを有する化学気相堆積プロセスである。代わりに、該堆積プロセスは、少なくとも２つの堆積ガスを有する原子層堆積プロセスとすることができ、その結果、該基板は、シリコン前駆物質および酸素前駆物質に連続的に曝される。該堆積プロセスは、熱プロセス、ラジカルプロセスまたはこれらの組合せであってもよい。例えば、該基板は、ダイレクト光励起システムによって生成されるエネルギビームの存在下で、プロセスガスに曝すことができる。
【００７０】
[0084]ステップ２４０の間に酸化ケイ素材料を形成する適切な酸素前駆物質の例は、原子状酸素（Ｏ）、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、水（Ｈ２Ｏ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、有機過酸化物、アルコール、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、五酸化二窒素（Ｎ２Ｏ５）、これらのプラズマ、これらのラジカル、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む。一実施形態において、酸素前駆物質は、オゾンと水を結合して強酸化剤を生成することによって形成することができる。該酸素前駆物質は、一般的に、強酸化剤を有する水酸基ラジカル（ＯＨ）を含む。そのオゾン濃度は、水の濃度に対して変化させることができる。オゾンと水のモル比は、約０．０１〜約３０、好ましくは、約０．０３〜約３、およびより好ましくは、約０．１〜約１の範囲であってもよい。１つの実施例においては、ＵＶ源から得られるエネルギビームを酸素または水素／水混合物に曝して、オゾンを含む酸素前駆物質を形成することができる。別の実施形態においては、光励起ステップ中の該エネルギ供給ガスおよび／または該プロセスチャンバ内の雰囲気は、酸素および／またはオゾンを含有する。
【００７１】
[0085]ステップ２４０において酸化ケイ素材料を形成する適切なシリコン前駆物質は、シラン、アルキルシラン、ハロシラン、アルコキシシラン、アミノシラン、アミノジシラン、シリルアジド、シリルヒドラジン、またはこれらの誘導体を含む。シリコン前駆物質の幾つかの具体的な例は、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）、メチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）、ビス（ｔ−ブチルアミノ）シラン（ＢＴＢＡＳまたは（ｔＢｕ（Ｈ）Ｎ）２ＳｉＨ２）、テトラエトキシシラン（（ＥｔＯ）４ＳｉまたはＴＥＯＳ）、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤまたはＳｉ２Ｃｌ６）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）、ジクロロシラン（Ｈ２ＳｉＣｌ２）、１，２−ジエチルテトラキス（ジエチルアミノ）ジシラン（（ＣＨ２ＣＨ３（（ＣＨ３ＣＨ２）２Ｎ）２Ｓｉ）２）、１，２−ジクロロ−テトラキス（ジエチルアミノ）ジシラン（（Ｃｌ（（ＣＨ３ＣＨ２）２Ｎ）２Ｓｉ）２）、ヘキサキス（Ｎ−ピロリジニオ）ジシラン（（（Ｃ４Ｈ９Ｎ）３）Ｓｉ）２）、１，１，２，２−テトラクロロ−ビス（ジ（トリメチルシリル）アミノ）ジシラン、（（Ｃｌ２（（ＣＨ３）３Ｓｉ）２Ｎ）Ｓｉ）２）、１，１，２，２−テトラクロロ−ビス（ジイソプロピルアミノ）ジシラン（（Ｃｌ２（（Ｃ３Ｈ７）２Ｎ）Ｓｉ）２）、１，２−ジメチルテトラキス（ジエチルアミノ）ジシラン（（ＣＨ３（ＣＨ３ＣＨ２Ｎ）２Ｓｉ）２）、トリス（ジメチルアミノ）シランアジド（（（ＣＨ３）２Ｎ）３ＳｉＮ３）、トリス（メチルアミノ）シランアジド（（（ＣＨ３（Ｈ）Ｎ）３ＳｉＮ３）、２，２−ジメチルヒドラジン−ジメチルシラン（（ＣＨ３）２（Ｈ）Ｓｉ）（Ｈ）ＮＮ（ＣＨ３）２）、トリシリルアミン（（ＳｉＨ３）３ＮまたはＴＳＡ）およびヘキサキス（エチルアミノ）ジシラン（（（ＥｔＨＮ）３Ｓｉ）２）、これらのラジカル、これらのプラズマ、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む。多くの実施形態において、ステップ２４０の間に酸化ケイ素材料を形成する該シリコン前駆物質は、プロセス１００の間のステップ１４０において説明されているのと同じ前駆物質を含む。
【００７２】
[0086]別の実施形態においては、ステップ２４０の間に酸化ケイ素材料を形成する該シリコン前駆物質として、アルコキシシラン化合物が用いられる。アルコキシシランは、（ＲＯ）ｎＳｉＲ’（４−ｎ）という化学式を有し、式中、ｎ＝１、２、３または４であり、各Ｒは独立して、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたは他のアルキル基とすることができ、また各Ｒ’は独立して、水素、ハロゲン基、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたは他のアルキル基であってもよい。シリコン前駆物質として用いることができるアルコキシシラン化合物の例は、テトラエトキシシラン（（ＥｔＯ）４ＳｉまたはＴＥＯＳ）、テトラメトキシシラン（（ＭｅＯ）４Ｓｉ）、テトラプロキシシラン（（ＰｒＯ）４Ｓｉ）、テトライソプロポキシシラン（（ｉＰｒＯ）４Ｓｉ）、テトラブトキシシラン（（ＢｕＯ）４Ｓｉ）、トリエトキシシラン（（ＥｔＯ）３ＳｉＨ）、ジエトキシシラン（（ＥｔＯ）２ＳｉＨ２）、ジエトキシジメチルシラン（（ＥｔＯ）２ＳｉＭｅ２）、ジエトキシジエチルシラン（（ＥｔＯ）２ＳｉＥｔ２）、ジメトキシジエトキシシラン（（ＭｅＯ）２Ｓｉ（ＯＥｔ）２）、これらの誘導体、または、これらの組合せを含む。別の実施形態においては、アルコキシシラン化合物（例えば、ＴＥＯＳ）は、ステップ２４０の間に酸化ケイ素材料を形成するための、個別のシリコン前駆物質および酸素前駆物質の代わりの、シリコンおよび酸素の両方のための源として用いることができる。
【００７３】
[0087]１つの実施例において、酸化ケイ素材料は、ステップ２４０における堆積プロセス中に、プロセスチャンバ１１００内で基板１１２２上に堆積することができる。一実施形態において、基板１１２２は、化学気相堆積プロセス中に、シリコン前駆物質および酸素前駆物質を含むプロセスガスに曝すことができる。該シリコン前駆物質および酸素前駆物質は、一般的に、ガスパネル１１３６からフロー制御リング１１４２を介して、チャンバ本体１１０２の内部空間１１０４に供給される。
【００７４】
[0088]一実施形態において、該酸素前駆物質およびシリコン前駆物質は、ステップ２４０において、該プロセスチャンバ内に導入することができ、または、同時に、例えば、従来の化学気相堆積プロセス中に、あるいは、連続して、例えば、原子層堆積プロセス中に、インレットポート１１３４によって基板１１２２に曝すことができる。該原子層堆積プロセスは、少なくとも２つの堆積ガスに該基板を曝すことができ、その結果、該基板は、シリコン前駆物質および酸素前駆物質に連続的に曝される。１つのガスライン１１４０が、ガスパネル１１３６とインレットポート１１３４との間に配置されて示されているが、該シリコン前駆物質および酸素前駆物質が、個別のガスラインでプロセスチャンバ１１００に供給されることを意図している。温度は、各ガスライン毎に制御することができる。
【００７５】
[0089]変更することのできる（例えば、ＵＶ光源を組込むこと）化学気相堆積および原子層堆積プロセスおよび装置の説明、および酸化ケイ素材料を堆積するのに有用である可能性のある化学前駆物質は、同一出願人による米国特許第６，８６９，８３８号明細書、同第６，８２５，１３４号明細書、同第６，９０５，９３９号明細書、および２００１年９月２５日に出願され、米国特許第２００３−００５９５３５号として公開された、同一出願人による米国特許第０９／９６４，０７５号明細書、２００３年７月２１日に出願され、米国特許第２００４−００１８７３８号として公開された米国特許第１０／６２４，７６３号明細書、２００４年３月４日に出願され、米国特許第２００４−０１７５９６１号として公開された米国特許第１０／７９４，７０７号明細書、および２００３年１０月１７日に出願され、米国特許第２００４−０２２４０８９号として公開された米国特許第１０／６８８，７９７号明細書に開示されており、これらの明細書全体を全て本明細書に組み入れる。
【００７６】
[0090]該シリコン前駆物質および酸素前駆物質は、該プロセスチャンバ内で混合することができるため、酸化ケイ素材料等のシリコン含有材料が基板表面に形成される。一実施形態において、該酸化ケイ素材料は、約１０Å／分〜約５００Å／分の速度で堆積することができ、約１０Å〜約１，０００Åの厚さに堆積させる。酸化ケイ素材料は、ＳｉｘＯｙのような化学式を有することができ、式中、酸素とシリコンの原子比率（Ｙ／Ｘ）は、約２未満、例えば、ＳｉＯ２である。一実施形態において、本明細書に記載されているように形成された材料は、低水素含有量を呈し、また、少量の炭素ドーピングを含み、このことが、ＰＭＯＳデバイスにおけるホウ素保持力を高める。別の実施形態においては、ハロゲンフリーのシリコン前駆物質がウェットエッチング速度を改善する。
【００７７】
[0091]ステップ２４０中には、該酸素前駆物質およびシリコン前駆物質の分圧を制御するために、キャリアガスを供給することができる。単一のウェーハプロセスチャンバの総内部圧力は、約１００ミリトール〜約７４０トール、好ましくは、約２５０ミリトール〜約１００トール、およびより好ましくは、約５００ミリトール〜約５０トールの圧力であってもよい。１つの実施例においては、該プロセスチャンバの内部圧力は、約１０トール以下、好ましくは、約５トール以下、およびより好ましくは、約１トール以下の圧力に維持される。幾つかの実施形態において、該キャリアガスは、バッチ処理システムの場合、該窒素前駆物質およびシリコン前駆物質の分圧を、約１００ミリトール〜約１トールの範囲に制御するために供給することができる。適切なキャリアガスの例は、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、フォーミングガス、またはこれらの組合せを含む。
【００７８】
[0092]上記基板、シリコン前駆物質および／または酸素前駆物質は、ステップ２４０における堆積プロセス中に、上記光励起システムによって生成されるエネルギビームまたはエネルギの束に曝すことができる。該エネルギビームの使用は、堆積速度を好都合に増加させ、表面拡散または該酸化ケイ素材料内の原子の移動性を改善して、入ってくる反応種の活性部位を創出する。一実施形態において、該ビームは、約３．０ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲のエネルギを有する。また、該エネルギビームは、約１２６ｎｍ〜約４５０ｎｍの範囲の波長を有する。
【００７９】
[0093]１つの実施例においては、ダイレクト光励起システム１１９２のランプ１１７０および／またはリモート光励起システム１１８２のランプ１１８４は、エネルギビームを生成して、該シリコン前駆物質または酸素前駆物質のうちの少なくとも一方の励起エネルギを供給する。高速の堆積速度および低い堆積温度は、最小限の寄生副作用を伴う調節可能な特性を有する膜を作り出す。一実施形態において、該エネルギビームまたはエネルギ束は、約４．５ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲の光子エネルギを有することができる。また基板表面およびプロセスガスもランプ１１７０および１１８４によって励起することができる。
【００８０】
[0094]別の実施形態においては、（ステップ２４０において形成された）該酸化ケイ素材料を含む基板は、ステップ２５０の間に、堆積後処理プロセスに曝される。該堆積後処理プロセスは、堆積後の基板表面エネルギを増加させ、このことは、（例えば、水素含有量を低減することにより）揮発性物質および／または他の膜汚染物質を好都合に除去し、および／または該堆積した膜をアニールする。該堆積した材料からの低濃度の水素は、該膜の引張応力を好都合に増加させる。堆積後に該基板の表面エネルギを増加させ、および揮発性物質および／または他の膜を除去するために該基板に曝されるエネルギ供給ガスを活性化させるために、少なくとも１つのランプ（例えば、１１７０または１１８４）を代替的に利用してもよい。
【００８１】
[0095]場合によってステップ２５０において、エネルギ供給ガスを、プロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４に供給してもよい。適切なエネルギ供給ガスの例は、窒素、水素、ヘリウム、アルゴン、オゾン、酸素、水素、水、水酸基、これらのラジカル、これらのプラズマまたはこれらの組合せを含む。実施例は、基板１１２２が、ステップ２５０の間に、光励起システム１１４４によって生成されるエネルギビームまたはエネルギの束によって処理することができる。１つの実施例においては、ダイレクト光励起システム１１９２のランプ１１７０は、ステップ２５０の間に、エネルギビームを生成して、基板１１２２の表面エネルギを供給する。酸化ケイ素材料をアニーリングする別の実施例においては、該エネルギビームまたはエネルギ束は、約３．５３ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲の光子エネルギを有することができる。また、ランプ１１７０は、約１２６ｎｍ〜約３５１ｎｍの範囲の波長を有するエネルギビームを発出することができる。一般的に、ランプ１１７０は、光励起による堆積後処理を容易にするために、約１分〜約１０分の間、作動させることができる。
【００８２】
[0096]１つの実施例においては、揮発性物質または汚染物質は、プロセスチャンバ１１００内のシリコン前駆物質および酸素前駆物質を解離するのに利用される、ランプ１１７０および／またはランプ１１８４によって生成される約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲の光子エネルギを有するエネルギビームに該基板を曝すことにより、堆積した膜表面から除去することができる。そのため、ＸｅＢｒ＊（２８３ｎｍ／４．４１ｅＶ）、Ｂｒ２＊（２８９ｎｍ／４．２９ｅＶ）、ＸｅＣｌ＊（３０８ｎｍ／４．０３ｅＶ）、Ｉ２＊（３４２ｎｍ／３．６３ｅＶ）、ＸｅＦ＊（３５１ｎｍ／３．５３ｅＶ）等のエキシマランプを、ＳｉＯｘ組織から水素を除去するために選択することができる。基板１１２２の回転速度を、例えば、ステップ２５０において、先行する堆積ステップに対して該回転速度を増加させることによって変えてもよいことを意図している。
【００８３】
[0097]別の実施形態においては、該基板を該プロセスチャンバから除去し、続いて、ステップ２６０の間に、該プロセスチャンバをチャンバ洗浄プロセスに曝してもよい。該プロセスチャンバは、光励起した洗浄剤を用いて洗浄することができる。代わりに、該洗浄剤は、リモートプラズマ源１１９０から供給してもよい。一実施形態において、該洗浄剤はフッ素を含む。
【００８４】
[0098]実施例は、該洗浄剤を、ランプ１１７０を用いてプロセスチャンバ１１００内で、または、ランプ１１８４を用いてプロセスチャンバ１１００からリモートで光励起させてもよい。１つの実施例においては、ランプ１１７０は、ＲＰＳ１１９０によって形成された洗浄剤の励起レベルを維持するのに用いることができる。
【００８５】
[0099]プロセスチャンバ１１００は、堆積性能を向上させるために、チャンバ洗浄プロセス中に洗浄することができる。例えば、該チャンバ洗浄プロセスは、ウィンドウ１１７４および１１８６上に含まれている汚染物質を除去し、それにより、ウィンドウ１１７４または１１８６を通過するエネルギビームまたはエネルギ束の伝送損失を最小限にし、ガスおよび表面に伝達されるエネルギを最大限にするのに用いることができる。また、ウィンドウ１１７４または１１８６を、該チャンバ洗浄プロセス中に、ＲＰＳ１１９０によって形成された光励起剤を用いて洗浄することができることも意図されている。ウィンドウ１１７４および１１８６は、プロセスチャンバ１１００よりも頻繁に洗浄してもよく、例えば、プロセスチャンバ１１００は、多数の基板を処理した後に、ＲＰＳ１１９０を用いて洗浄することができ、一方、ウィンドウ１１７４および１１８６は、各基板を処理した後に洗浄される。
【００８６】
[00100]ステップ２４０の間に堆積する酸化ケイ素材料の元素組成物は、化学前駆物質、すなわち、シリコン前駆物質および酸素前駆物質の濃度または流量を制御することによって、予め決めることができる。膜特性は、該酸化ケイ素材料中のＳｉ、Ｏ、Ｎ、ＣおよびＨの相対濃度を制御することによって、特定の用途のために調整することができる。一実施形態において、シリコン、窒素および水素の元素濃度は、該堆積プロセス中または堆積プロセス後のＵＶエネルギの範囲を変えることによって調節することができる。該膜特性は、ウェットエッチング速度、ドライエッチング速度、応力、誘電定数等を含む。例えば、水素含有量を低減することにより、堆積した材料は、より高い引張応力を有することができる。別の実施例においては、炭素含有量を低減することにより、該堆積した材料は、より低い電気抵抗を有することができる。
【００８７】
[00101]プロセス２００を利用して堆積した酸化ケイ素材料は、様々な物理的特性により、電子部材／デバイスの全範囲で用いることができる。酸化ケイ素材料は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ（図５Ａ、図５Ｂ）、バイポーラトランジスタ（図６）または他のシリコン含有層等の電子部材を形成するために、基板上に層として堆積することができる。別の実施形態においては、プロセス２００によって堆積した酸化ケイ素材料は、例えば、太陽電池を形成するために、光電池の全範囲にわたって用いることができる。
【００８８】
酸窒化ケイ素材料
[00102]図３は、本明細書に記載されているような酸窒化ケイ素材料を堆積するプロセス３００の流れ図を描いた図である。該基板は、プロセスチャンバ内で位置決めすることができ（ステップ３１０）、場合によって前処理プロセスに曝すことができ（ステップ３２０）、および所定の温度まで加熱することができる（ステップ３３０）。続いて、酸窒化ケイ素材料を該基板上に堆積することができる（ステップ３４０）。該基板は、場合によって堆積後処理プロセスに曝すことができ（ステップ３５０）、該プロセスチャンバは、場合によってチャンバ洗浄プロセスに曝すことができる（ステップ３６０）。
【００８９】
[00103]該基板は、ステップ３１０の間に、プロセスチャンバ内で位置決めすることができる。該プロセスチャンバは、単一のウェーハチャンバ、または、多数のウェーハまたは基板（例えば、２５枚、５０枚、１００枚またはそれ以上）を収容できるバッチチャンバであってもよい。該基板は、定位置で維持してもよいが、好ましくは、支持ペデスタルによって回転される。場合によって該基板は、プロセス３００の１つ以上のステップの間に、インデックス付けをしてもよい。
【００９０】
[00104]図７に描かれているプロセスチャンバ１１００は、本明細書における実施例によって説明されているように、基板１１２２上に酸窒化ケイ素材料を堆積するために、プロセス３００の間に用いることができる。１つの実施例において、基板１１２２は、プロセスチャンバ１１００内で、約１２０ｒｐｍまでの速度で、基板支持ペデスタル１１２４上で回転させることができる。代わりに、基板１１２２は、基板支持ペデスタル１１２４上で位置決めしてもよく、また、該堆積プロセス中に回転させなくてもよい。
【００９１】
[00105]一実施形態において、該基板は、場合によってステップ３２０の間に、少なくとも１つの前処理プロセスに曝される。該基板表面は、前処理プロセス中に除去される自然酸化物を含んでいる可能性がある。該基板は、ステップ３４０の間に、酸窒化ケイ素材料を堆積する前に、該基板から該自然酸化物を除去するために、ダイレクト光励起システムによって生成されるエネルギビームを用いて前処理することができる。該前処理プロセス中に、プロセスガスを該基板に曝してもよい。該プロセスガスは、アルゴン、窒素、ヘリウム、水素、フォーミングガスまたはこれらの組合せを含むことができる。該前処理プロセスは、光励起プロセス中の自然酸化物の除去を容易にするために、約２分〜約１０分の間、続けることができる。また、該基板は、プロセス３００の間の、自然酸化物の除去を容易にするために、ステップ３２０の間に、約１００℃〜約８００℃、好ましくは、約２００℃〜約６００℃、およびより好ましくは、約３００℃〜約５００℃の範囲の温度に加熱することができる。
【００９２】
[00106]実施例は、ステップ３２０の間に、基板１１２２を、ランプ１１７０によって生成されるエネルギビームに曝すことを可能にする。ランプ１１７０は、約２ｅＶ〜約１０ｅＶ、例えば、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲の光子エネルギを有するエネルギビームを生成することができる。別の実施例においては、ランプ１１７０は、約１２６ｎｍ〜約３５１ｎｍの範囲の波長を有するＵＶ光から成るエネルギビームを生成する。ランプ１１７０は、酸化物を除去するのに十分な期間、作動させることができる。該作動期間は、（基板１１２２の曝される領域に相当する）ウィンドウ１１７４のサイズおよび形状と、該基板の回転速度とに基づいて選択される。一実施形態において、ランプ１１７０は、光励起プロセス中の自然酸化物の除去を容易にするために、約２分〜約１０分の間、作動させる。１つの実施例においては、基板１１２２は、ステップ３２０の間に、約１００℃〜約８００℃の範囲の温度に加熱することができる。別の実施例においては、基板１１２２は、ステップ３２０の間に、約３００℃〜約５００℃の範囲の温度に加熱することができ、一方、ランプ１１７０は、自然酸化物の除去を容易にするために、約２分〜約５分の間、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲の光子エネルギを有するエネルギビームを生成する。１つの実施例においては、該エネルギビームは、約３分間、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲の光子エネルギを有する。
【００９３】
[00107]別の実施形態において、自然酸化物の除去は、ステップ３２０における前処理プロセス中に、エネルギ供給ガスを含むプロセスガスの存在下で、光励起プロセスによって補うことができる。該エネルギ供給ガスは、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン（例えば、ＸｅＦ２）、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、これらのエキシマ、これらのラジカル、これらの誘導体、またはこれらの組合せであってもよい。別の実施形態においては、該エネルギ供給ガスは、オゾン、酸素、水素、水、水酸基、これらのラジカル、これらのプラズマまたはこれらの組合せを含むことができる。幾つかの実施形態において、該プロセスガスは、少なくとも１つのエネルギ供給ガスの他に、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）、フォーミングガス（例えば、Ｎ２／Ｈ２またはＡｒ／Ｈ２）も含んでもよい。
【００９４】
[00108]１つの実施例において、基板１１２２は、ステップ３２０の間に、プロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４に該プロセスガスを供給することにより、エネルギ供給ガスを含むプロセスガスに曝すことができる。該エネルギ供給ガスは、ガスパネル１１３６からフロー制御リング１１４２を介して供給することができる。該プロセスガスのランプ１１７０に対する近接は、基板１１２２に対する近接と比較して、中のエネルギ供給ガスを容易に励起する。該エネルギ供給ガスは、下方遷移して、基板１１２２に近づくため、該エネルギは、基板１１２２の表面に有効に伝達され、それにより、自然酸化物の除去を容易にする。
【００９５】
[00109]別の実施形態においては、自然酸化物の除去は、ステップ３２０における前処理プロセス中に、有機蒸気を含むプロセスガスの存在下で、光励起プロセスによって補うことができる。１つの実施例において、該基板は、環状芳香族炭化水素を含むプロセスガスに曝すことができる。環状芳香族炭化水素は、ＵＶ光の存在下で存在する可能性がある。前処理プロセス中に有用である単環芳香族炭化水素および多環芳香族炭化水素は、キノン、ヒドロキシキノン（ハイドロキノン）、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む。別の実施例においては、該基板は、エチレン、アセチレン（エチン）、プロピレン、アルキル誘導体、ハロゲン化誘導体、またはこれらの組合せを含む不飽和炭化水素等の他の炭化水素を含むプロセスガスに曝すことができる。別の実施例においては、該有機蒸気は、ステップ３２０における前処理プロセス中に、アルカン化合物を含むことができる。
【００９６】
[00110]１つの実施例においては、ステップ３２０の間、約１２６ｎｍ〜約３５１ｎｍの範囲の波長を有するＵＶ光を、ランプによって生成することができる。別の実施形態においては、多環芳香族炭化水素は、ＵＶ光の存在下で、自然酸化物中の酸素原子と反応させることにより、該自然酸化物を除去することができる。別の実施形態において、自然酸化物は、該基板をキノンまたはヒドロキシキノンに曝すと共に、誘導体生成物を形成することにより、除去することができる。該誘導体生成物は、真空ポンピングプロセスによって、該プロセスチャンバから除去することができる。
【００９７】
[00111]ステップ３３０において、該基板は、前処理プロセス中、または前処理プロセスの後に、所定の温度まで加熱することができる。該基板は、ステップ３４０における酸窒化ケイ素材料を堆積するステップの前に加熱する。該基板は、基板支持体内の埋め込み加熱素子、エネルギビーム（例えば、ＵＶ源）またはこれらの組合せによって加熱することができる。一般的に、該基板は、所定の温度を得るために十分に長く、例えば、約１５秒〜約３０分、好ましくは、約３０秒〜約２０分、およびより好ましくは、約１分〜約１０分の間、加熱する。一実施形態において、該基板は、約２００℃〜約１，０００℃、好ましくは、約４００℃〜約８５０℃、およびより好ましくは、約５５０℃〜約８００℃の範囲の温度に加熱することができる。別の実施形態においては、該基板は、約５５０℃未満の温度、好ましくは、約４５０℃未満の温度に加熱することができる。
【００９８】
[00112]１つの実施例において、基板１１２２は、プロセスチャンバ１１００内で、所定の温度まで加熱することができる。該所定の温度は、約３００℃〜約５００℃の範囲であってもよい。基板１１２２は、電源１１１６から抵抗加熱素子（すなわち、ヒータ１１２０）に電力を印加することによって加熱することができる。
【００９９】
[00113]一実施形態においては、ステップ３４０における堆積プロセス中に、酸窒化ケイ素材料が該基板上に堆積させる。該酸窒化ケイ素材料は、該堆積プロセス中に、該基板を少なくとも１つの堆積ガスに曝すことによって形成することができる。１つの実施例において、該堆積プロセスは、シリコン前駆物質および酸素前駆物質、または、シリコン源および酸素源の両方を含む前駆物質を含むことができる堆積ガスを有する化学気相堆積プロセスである。代わりに、該堆積プロセスは、少なくとも２つの堆積ガスを有する原子層堆積プロセスとすることができ、その結果、該基板は、シリコン前駆物質および酸素前駆物質に連続的に曝される。該堆積プロセスは、熱プロセス、ラジカルプロセスまたはこれらの組合せであってもよい。例えば、該基板は、ダイレクト光励起システムによって生成されるエネルギビームの存在下で、プロセスガスに曝すことができる。
【０１００】
[00114]ステップ３４０の間に酸窒化ケイ素材料を形成する適切な酸素前駆物質の例は、原子状酸素（Ｏ）、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、水（Ｈ２Ｏ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、有機過酸化水素、アルコール、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、五酸化二窒素（Ｎ２Ｏ５）、これらのプラズマ、これらのラジカル、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む。一実施形態において、酸素前駆物質は、オゾンと水を結合して強酸化剤を生成することによって形成することができる。該酸素前駆物質は、一般的に、強酸化剤を有する水酸基ラジカル（ＯＨ）を含む。そのオゾン濃度は、水の濃度に対して変化させることができる。オゾンと水のモル比は、約０．０１〜約３０、好ましくは、約０．０３〜約３、およびより好ましくは、約０．１〜約１の範囲であってもよい。１つの実施例においては、ＵＶ源から得られるエネルギビームを酸素または水素／水混合物に曝して、オゾンを含む酸素前駆物質を形成することができる。別の実施形態においては、光励起ステップ中の該エネルギ供給ガスおよび／または該プロセスチャンバ内の雰囲気は、酸素および／またはオゾンを含有する。
【０１０１】
[00115]ステップ３４０の間に、酸窒化ケイ素材料を形成する適切な窒素前駆物質の例は、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、有機アミン、有機ヒドラジン、有機ジアジン（例えば、メチルジアジン（（Ｈ３Ｃ）ＮＮＨ））、シリルアジド、シリルヒドラジン、アジ化水素（ＨＮ３）、シアン化水素（ＨＣＮ）、原子状窒素（Ｎ）、窒素（Ｎ２）、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む。窒素前駆物質としての有機アミンは、ＲｘＮＨ３−ｘを含み、式中、各Ｒは、独立して、アルキル基、またはアリール基であり、およびｘは、１、２または３である。有機アミンの例は、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ）、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ）、メチルアミン（（ＣＨ３）ＮＨ２）、トリエチルアミン（（ＣＨ３ＣＨ２）３Ｎ）、ジエチルアミン（（ＣＨ３ＣＨ２）２ＮＨ）、エチルアミン（（ＣＨ３ＣＨ２）ＮＨ２）、ｔ−ブチルアミン（（（ＣＨ３）３Ｃ）ＮＨ２）、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む。窒素前駆物質としての有機ヒドラジンは、ＲｘＮ２Ｈ４−ｘを含み、式中、各Ｒは、独立してアルキル基またはアリール基であり、ｘは、１、２、３または４である。有機ヒドラジンの例は、メチルヒドラジン（（ＣＨ３）Ｎ２Ｈ３）、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ２Ｈ２）、エチルヒドラジン（（ＣＨ３ＣＨ２）Ｎ２Ｈ３）、ジエチルヒドラジン（（ＣＨ３ＣＨ２）２Ｎ２Ｈ２）、ｔ−ブチルヒドラジン（（（ＣＨ３）３Ｃ）Ｎ２Ｈ３）、ジ−ｔ−ブチルヒドラジン（（（ＣＨ３）３Ｃ）２Ｎ２Ｈ２）、これらのラジカル、これらのプラズマ、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む。
【０１０２】
[00116]一実施形態において、該窒素前駆物質は、理想的には、該窒素前駆物質の低温での分解のために、窒素−窒素の単結合（すなわち、Ｎ−Ｎ単結合）を含む。加えて、プロセスガス混合物に、シリコン前駆物質および窒素前駆物質が用いられる場合、堆積中の、堆積した層の構成に対する追加的な制御のために、ある程度の量の窒素前駆物質を該ガス混合物中に含めることができる。好適な実施例においては、該窒素前駆物質はアンモニアである。該窒素前駆物質は、一般的に、室温での高い蒸気圧で、５００℃未満の温度で解離する。適切な窒素前駆物質およびそれぞれの蒸気圧の例は、メチルアミン（２５℃で約３５３ｋＰａの蒸気圧）、メチルヒドラジン（２５℃で約６６ｋＰａの蒸気圧）およびシアン化水素酸（２５℃で約９８．８ｋＰａの蒸気圧）（例えば、シアン化水素水溶液）を含む。
【０１０３】
[00117]ステップ３４０において酸窒化ケイ素材料を形成する適切なシリコン前駆物質は、シラン、アルキルシラン、ハロシラン、アルコキシシラン、アミノシラン、アミノジシラン、シリルアジド、シリルヒドラジン、またはこれらの誘導体を含む。シリコン前駆物質の幾つかの具体的な例は、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）、メチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）、テトラエトキシシラン（（ＥｔＯ）４ＳｉまたはＴＥＯＳ）、ビス（ｔ−ブチルアミノ）シラン（ＢＴＢＡＳまたは（ｔＢｕ（Ｈ）Ｎ）２ＳｉＨ２）、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤまたはＳｉ２Ｃｌ６）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）、ジクロロシラン（Ｈ２ＳｉＣｌ２）、１，２−ジエチルテトラキス（ジエチルアミノ）ジシラン（（ＣＨ２ＣＨ３（（ＣＨ３ＣＨ２）２Ｎ）２Ｓｉ）２）、１，２−ジクロロ−テトラキス（ジエチルアミノ）ジシラン（（Ｃｌ（（ＣＨ３ＣＨ２）２Ｎ）２Ｓｉ）２）、ヘキサキス（Ｎ−ピロリジニオ）ジシラン（（（Ｃ４Ｈ９Ｎ）３）Ｓｉ）２）、１，１，２，２−テトラクロロ−ビス（ジ（トリメチルシリル）アミノ）ジシラン（（Ｃｌ２（（ＣＨ３）３Ｓｉ）２Ｎ）Ｓｉ）２）、１，１，２，２−テトラクロロ−ビス（ジイソプロピルアミノ）ジシラン（（Ｃｌ２（（Ｃ３Ｈ７）２Ｎ）Ｓｉ）２）、１，２−ジメチルテトラキス（ジエチルアミノ）ジシラン（（ＣＨ３（ＣＨ３ＣＨ２Ｎ）２Ｓｉ）２）、トリス（ジメチルアミノ）シランアジド（（（ＣＨ３）２Ｎ）３ＳｉＮ３）、トリス（メチルアミノ）シランアジド（（（ＣＨ３（Ｈ）Ｎ）３ＳｉＮ３）、２，２−ジメチルヒドラジン−ジメチルシラン（（ＣＨ３）２（Ｈ）Ｓｉ）（Ｈ）ＮＮ（ＣＨ３）２）、トリシリルアミン（（ＳｉＨ３）３ＮまたはＴＳＡ）およびヘキサキス（エチルアミノ）ジシラン（（（ＥｔＨＮ）３Ｓｉ）２）、これらのラジカル、これらのプラズマ、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む。
【０１０４】
[00118]幾つかの実施形態において、ステップ３４０の間に酸窒化ケイ素材料を形成する該シリコン前駆物質は、次の化学式、すなわち
(i)Ｒ２ＮＳｉ（Ｒ’２）Ｓｉ（Ｒ’２）ＮＲ２（アミノジシラン）
(ii)Ｒ３ＳｉＮ３（シリルアジド）または
(iii)Ｒ’３ＳｉＮＲＮＲ２（シリルヒドラジン）
を有するアミノジシラン、シリルアジドまたはシリルヒドラジンを含む。
【０１０５】
[00119]上記の化学式において、ＲおよびＲ’は、ハロゲン、１つ以上の二重結合を有する有機基、１つ以上の三重結合を有する有機基、脂肪族アルキル基、環状アルキル基、芳香族基、オルガノシリル基、アルキルアミノ基、窒素またはシリコンを含む環状基、またはこれらの組合せから成る群より独立して選択される１つ以上の官能基であってもよい。シリコン前駆物質に関する適切な官能基の例は、クロロ基（−Ｃｌ）、メチル基（−ＣＨ３）、エチル基（−ＣＨ２ＣＨ３）、イソプロピル基（−ＣＨ（ＣＨ３）２）、ｔ−ブチル基（−Ｃ（ＣＨ３）３）、トリメチルシリル基（−Ｓｉ（ＣＨ３）３）、ピロリジン、またはこれらの組合せを含む。
【０１０６】
[00120]酸窒化ケイ素材料を形成する適切なシリコン前駆物質の他の例は、Ｒ基の任意の組合せを有する線状または環状のシリルアジドＲ３−ＳｉＮ３およびシリルヒドラジン類の前駆物質Ｒ３ＳｉＮＲＮＲ２を含む。Ｒ基は、Ｈ、または、メチル、エチル、プロピル、ブチル等（ＣＸＨＹ）の有機基であってもよい。Ｓｉに付いているＲ基は、場合によって別のアミノ基ＮＨ２またはＮＲ２であってもよい。シリコン−窒素前駆物質を用いることの１つの利点は、シリコンおよび窒素が同時に供給されると共に、塩素の存在を回避して、他の前駆物質に対して問題のある望ましくない塩化アンモニウム粒子の形成を伴うことなく、良好なステップカバレージおよび最小限のパターン依存性（いわゆるパターンローディング）を有する膜をもたらすということである。具体的なシリルアジド化合物の例は、トリメチルシリルアジド（（ＣＨ３）３ＳｉＮ３）（ＰｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａのＢｒｉｓｔｏｌにあるＵｎｉｔｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから入手可能）およびトリス（ジメチルアミン）シリルアジド（（（ＣＨ３）２Ｎ）３ＳｉＮ３）を含む。具体的なシリルヒドラジン化合物の例は、１，１−ジメチル−２−ジメチルシリルヒドラジン（（ＣＨ３）２ＨＳｉＮＨＮ（ＣＨ３）２）である。別の実施形態においては、シリコン−窒素前駆物質は、（Ｒ３Ｓｉ）３Ｎ、（Ｒ３Ｓｉ）２ＮＮ（ＳｉＲ３）２および（Ｒ３Ｓｉ）ＮＮ（ＳｉＲ３）のうちの少なくとも１つとすることができ、式中、各Ｒは、独立して水素、または、メチル、エチル、プロピル、ブチル、フェニル等のアルキル、あるいはこれらの組合せである。適切なシリコン−窒素前駆物質は、トリシリルアミン（（Ｈ３Ｓｉ）３Ｎ）、（Ｈ３Ｓｉ）２ＮＮ（ＳｉＨ３）２、（Ｈ３Ｓｉ）ＮＮ（ＳｉＨ３）またはこれらの誘導体を含む。
【０１０７】
[00121]別の実施形態においては、ステップ３４０の間に酸窒化ケイ素材料を形成する該シリコン前駆物質として、アルコキシシラン化合物が用いられる。アルコキシシランは、（ＲＯ）ｎＳｉＲ’（４−ｎ）という化学式を有し、式中、ｎ＝１、２、３または４であり、各Ｒは独立して、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたは他のアルキル基とすることができ、また各Ｒ’は独立して、水素、ハロゲン基、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたは他のアルキル基であってもよい。シリコン前駆物質として用いることができるアルコキシシラン化合物の例は、テトラエトキシシラン（（ＥｔＯ）４ＳｉまたはＴＥＯＳ）、テトラメトキシシラン（（ＭｅＯ）４Ｓｉ）、テトラプロキシシラン（（ＰｒＯ）４Ｓｉ）、テトライソプロポキシシラン（（ｉＰｒＯ）４Ｓｉ）、テトラブトキシシラン（（ＢｕＯ）４Ｓｉ）、トリエトキシシラン（（ＥｔＯ）３ＳｉＨ）、ジエトキシシラン（（ＥｔＯ）２ＳｉＨ２）、ジエトキシジメチルシラン（（ＥｔＯ）２ＳｉＭｅ２）、ジエトキシジエチルシラン（（ＥｔＯ）２ＳｉＥｔ２）、ジメトキシジエトキシシラン（（ＭｅＯ）２Ｓｉ（ＯＥｔ）２）、これらの誘導体、または、これらの組合せを含む。別の実施形態においては、アルコキシシラン化合物（例えば、ＴＥＯＳ）は、ステップ３４０の間に酸窒化ケイ素材料を形成するための、個別のシリコン前駆物質および酸素前駆物質の代わりの、シリコンおよび酸素の両方のための源として用いることができる。
【０１０８】
[00122]一実施形態においては、該酸窒化ケイ素材料を形成するために、ステップ３４０において、該シリコン前駆物質、酸素前駆物質および窒素前駆物質は、該プロセスチャンバ内で混合することができ、または、同時に、例えば、従来の化学気相堆積プロセス中に、あるいは、連続して、例えば、原子層堆積プロセス中に、インレットポート１１３４によって基板１１２２に曝すことができる。該原子層堆積プロセスは、該基板が、該シリコン前駆物質、酸素前駆物質および窒素前駆物質に連続的に曝されて、該酸窒化ケイ素材料を形成するように、堆積ガスに該基板を曝すことができる。１つのガスライン１１４０が、ガスパネル１１３６とインレットポート１１３４との間に配置されて示されているが、該シリコン前駆物質、酸素前駆物質および窒素前駆物質が、個別のガスラインでプロセスチャンバ１１００に供給されることを意図している。温度は、各ガスライン毎に制御することができる。
【０１０９】
[00123]１つの実施例において、酸窒化ケイ素材料は、ステップ３４０における堆積プロセス中に、プロセスチャンバ１１００内で基板１１２２上に堆積することができる。一実施形態において、基板１１２２は、化学気相堆積プロセス中に、シリコン前駆物質および酸素前駆物質を含むプロセスガスに曝して、続いて窒化プロセスに曝されて、酸窒化ケイ素材料を形成する酸化ケイ素材料を形成することができる。該シリコン前駆物質および酸素前駆物質は、一般的に、ガスパネル１１３６からフロー制御リング１１４２を介して、チャンバ本体１１０２の内部空間１１０４に供給される。１つの実施例においては、ステップ３４０の間に、酸化ケイ素材料を基板上に堆積し、その後、窒素原子を該酸化ケイ素材料内に物理的に組込んで酸窒化ケイ素材料を形成する窒化プロセスに曝すことができる。該窒化プロセスは、ＤＰＮ（ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ  ｎｉｔｒｉｄａｔｉｏｎ）、リモートプラズマ窒化、ホットワイヤード誘導原子Ｎ、および誘電体堆積中の（例えば、化学気相堆積プロセス中の）窒素の取り込みを含むことができる。好適な実施例においては、ラジカル窒素イオンが、本明細書には、ＵＶ光励起によって形成される。別の実施例においては、該窒化プロセスは、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）ＤＰＮチャンバ等のＤＰＮチャンバ内で実行することができる。
【０１１０】
[00124]変更することのできる（例えば、ＵＶ光源を組込むこと）化学気相堆積および原子層堆積プロセスおよび装置の説明、および酸窒化ケイ素材料を堆積するのに有用である可能性のある化学前駆物質は、同一出願人による米国特許第６，８６９，８３８号明細書および同第６，８２５，１３４号明細書、および２００１年９月２５日に出願され、米国特許第２００３−００５９５３５号として公開された、同一出願人による米国特許第０９／９６４，０７５号明細書、２００３年７月２１日に出願され、米国特許第２００４−００１８７３８号として公開された米国特許第１０／６２４，７６３号明細書、２００４年５月４日に出願され、米国特許第２００４−０１７５９６１号として公開された米国特許第１０／７９４，７０７号明細書、および２００３年１０月１７日に出願され、米国特許第２００４−０２２４０８９号として公開された米国特許第１０／６８８，７９７号明細書に開示されており、これらの明細書全体を全て本明細書に組み入れる。
【０１１１】
[00125]該酸窒化ケイ素前駆物質は、該基板を、プロセスチャンバ内で混合される該シリコン前駆物質、酸素前駆物質および窒素前駆物質に曝すことによって形成することができる。一実施形態において、該酸窒化ケイ素材料は、約１０Å／分〜約５００Å／分の速度で堆積することができ、約１０Å〜約１，０００Åの厚さに堆積させる。酸窒化ケイ素材料は、ＳｉｘＯｙのような化学式を有することができ、式中、Ｘは、約０．０１〜約１．９９であり、Ｙは、約０．０１〜約１．３２である。１つの実施例において、酸素／窒素の原子比率（Ｙ／Ｘ）は、約１とすることができ、また、該酸窒化ケイ素は、ＳｉＯ０．８Ｎ０．８という化学式を有することができる。酸素リッチな酸窒化ケイ素の実施例においては、酸素／窒素の原子比は１以上であり、酸窒化ケイ素は、ＳｉＯ１．６Ｎ０．５という化学式を有することができる。窒素リッチな酸窒化ケイ素の実施例においては、酸素／窒素の原子比は１未満であり、該酸窒化ケイ素は、ＳｉＯ０．５Ｎ１．０という化学式を有することができる。別の実施形態においては、アルコキシシラン化合物（例えば、ＴＥＯＳ）は、ステップ３４０の間に酸窒化ケイ素材料を形成するためのシリコンおよび酸素の両方の源として用いることができる。
【０１１２】
[00126]ステップ３４０中には、窒素前駆物質、酸素前駆物質およびシリコン前駆物質の分圧を制御するために、キャリアガスを供給することができる。単一のウェーハプロセスチャンバの総内部圧力は、約１００ミリトール〜約７４０トール、好ましくは、約２５０ミリトール〜約１００トール、およびより好ましくは、約５００ミリトール〜約５０トールの圧力であってもよい。１つの実施例においては、該プロセスチャンバの内部圧力は、約１０トール以下、好ましくは、約５トール以下、およびより好ましくは、約１トール以下の圧力に維持される。幾つかの実施形態において、該キャリアガスは、バッチ処理システムの場合、該窒素前駆物質およびシリコン前駆物質の分圧を、約１００ミリトール〜約１トールの範囲に制御するために供給することができる。適切なキャリアガスの例は、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、フォーミングガス、またはこれらの組合せを含む。
【０１１３】
[00127]上記基板、シリコン前駆物質、酸素前駆物質および／または窒素前駆物質は、ステップ３４０における堆積プロセス中に、上記光励起システムによって生成されるエネルギビームまたはエネルギの束に曝すことができる。該エネルギビームの使用は、堆積速度を好都合に増加させ、表面拡散または該酸化ケイ素材料内の原子の移動性を改善して、入ってくる反応種の活性部位を創出する。一実施形態において、該エネルギビームは、約３．０ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲の光子エネルギを有する。また、該エネルギビームは、約１２６ｎｍ〜約４５０ｎｍの範囲の波長を有する。
【０１１４】
[00128]１つの実施例においては、ダイレクト光励起システム１１９２のランプ１１７０および／またはリモート光励起システム１１８２のランプ１１８４は、エネルギビームを生成して、該シリコン前駆物質、酸素前駆物質または窒素前駆物質のうちの少なくとも１つの励起エネルギを供給する。高速の堆積速度および低い堆積温度は、最小限の寄生副作用を伴う調節可能な特性を有する膜を作り出す。一実施形態において、該エネルギビームまたはエネルギ束は、約４．５ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲の光子エネルギを有することができる。また基板表面およびプロセスガスもランプ１１７０および１１８４によって励起することができる。
【０１１５】
[00129]別の実施形態においては、（ステップ３４０において形成された）酸窒化ケイ素材料を含む基板は、ステップ３５０の間に、堆積後処理プロセスに曝される。該堆積後処理プロセスは、堆積後の基板表面エネルギを増加させ、このことは、（例えば、水素含有量を低減することにより）揮発性物質および／または他の膜汚染物質を好都合に除去し、および／または該堆積した膜をアニールする。該堆積した材料からの低濃度の水素は、該膜の引張応力を好都合に増加させる。堆積後に該基板の表面エネルギを増加させ、および揮発性物質および／または他の膜を除去するために該基板に曝されるエネルギ供給ガスを活性化させるために、少なくとも１つのランプ（例えば、１１７０または１１８４）を代替的に利用してもよい。
【０１１６】
[00130]光励起ステップ３４０の別の実施形態においては、ダイレクト光励起システム１１９２のランプ１１７０および／またはリモート光励起システム１１８２のランプ１１８４は、エネルギビームを生成して、シリコン前駆物質および／または窒素前駆物質のうちの少なくとも一方の励起エネルギを供給し、このことは、全体の堆積温度を上昇させることなく、堆積速度を好都合に増加させる。高速かつ低温の堆積反応は、最小限の寄生副作用を伴う調節可能な特性を有する膜を生成する。この実施形態において、上記エネルギビームまたはエネルギ束は、約４．５ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲の光子エネルギを有する。また、該基板の表面は、活性化されるプロセスガスに加えて、該ランプによっても励起することができる。
【０１１７】
[00131]気相励起および表面反応は、ＵＶエキシマの選択によって制御される。例えば、Ｓｉ２Ｈ６の光学的励起は、それぞれ、ｈν＞４．５ｅＶおよびｈν＞８ｅＶ（λ＜１５５ｎｍ）のＵＶ光子を用いることによって実現することができる。その結果、シランの中間体およびＮＨ３＊（４０５ｎｍ）、ＮＨ２＊（４７０．７ｎｍ）、ＮＨ＊（３３６ｎｍ）（＊は、励起状態における化合物を示す）は、膜引張応力を増加させるのに好ましい、ＳｉＯｘＮｙ組織内の架橋結合を増強する。
【０１１８】
[00132]別の実施形態においては、（ステップ３４０において形成された）該酸窒化ケイ素材料を含む基板は、ステップ３５０の間に、堆積後処理プロセスに曝される。該堆積後処理プロセスは、堆積後の基板表面エネルギを増加させ、このことは、（例えば、水素含有量を低減することにより）揮発性物質および／または他の膜汚染物質を好都合に除去し、および／または該堆積した膜をアニールする。該膜内からの該酸窒化ケイ素材料からの水素の除去は、該膜の引張応力を好都合に増加させる。堆積後に該基板の表面エネルギを増加させ、および揮発性物質および／または他の膜を除去するために該基板に接触されるエネルギ供給ガスを活性化させるために、少なくとも１つのランプ（例えば、１１７０または１１８４）を代替的に利用してもよい。
【０１１９】
[00133]場合によってステップ３５０において、エネルギ供給ガスを、プロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４に供給してもよい。適切なエネルギ供給ガスの例は、窒素、水素、ヘリウム、アルゴン、オゾン、酸素、水素、水、水酸基、これらのラジカル、これらのプラズマまたはこれらの組合せを含む。実施例は、基板１１２２が、ステップ３５０の間に、光励起システム１１４４によって生成されるエネルギビームまたはエネルギの束によって処理することができる。１つの実施例においては、ダイレクト光励起システム１１９２のランプ１１７０は、ステップ３５０の間に、エネルギビームを生成して、基板１１２２の表面エネルギを供給する。酸窒化ケイ素材料をアニーリングする別の実施例においては、該エネルギビームまたはエネルギ束は、約３．５３ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲の光子エネルギを有することができる。また、ランプ１１７０は、約１２６ｎｍ〜約３５１ｎｍの範囲の波長を有するエネルギビームを発出することができる。一般的に、ランプ１１７０は、光励起による堆積後処理を容易にするために、約１分〜約１０分の間、作動させることができる。
【０１２０】
[00134]１つの実施例においては、揮発性化合物または汚染物質は、プロセスチャンバ１１００内のシリコン前駆物質、窒素前駆物質および酸素前駆物質を解離するのに利用される、ランプ１１７０および／またはランプ１１８４によって生成される約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲の光子エネルギを有するエネルギビームに該基板を曝すことにより、堆積した膜表面から除去することができる。そのため、ＸｅＢｒ＊（２８３ｎｍ／４．４１ｅＶ）、Ｂｒ２＊（２８９ｎｍ／４．２９ｅＶ）、ＸｅＣｌ＊（３０８ｎｍ／４．０３ｅＶ）、Ｉ２＊（３４２ｎｍ／３．６３ｅＶ）、ＸｅＦ＊（３５１ｎｍ／３．５３ｅＶ）等のエキシマランプを、ＳｉＯｘＮｙ組織から水素を除去するために選択することができる。基板１１２２の回転速度を、例えば、ステップ３５０において、先行する堆積ステップに対して該回転速度を増加させることによって変えてもよいことを意図している。
【０１２１】
[00135]別の実施形態においては、該基板を該プロセスチャンバから除去し、続いて、ステップ３６０の間に、該プロセスチャンバをチャンバ洗浄プロセスに曝してもよい。該プロセスチャンバは、光励起した洗浄剤を用いて洗浄することができる。代わりに、該洗浄剤は、リモートプラズマ源１１９０から供給してもよい。一実施形態において、該洗浄剤はフッ素を含む。
【０１２２】
[00136]実施例は、該洗浄剤を、ランプ１１７０を用いてプロセスチャンバ１１００内で、または、ランプ１１８４を用いてプロセスチャンバ１１００からリモートで光励起させてもよい。１つの実施例においては、ランプ１１７０は、ＲＰＳ１１９０によって形成された洗浄剤の励起レベルを維持するのに用いることができる。
【０１２３】
[00137]プロセスチャンバ１１００は、堆積性能を向上させるために、チャンバ洗浄プロセス中に洗浄することができる。例えば、該チャンバ洗浄プロセスは、ウィンドウ１１７４および１１８６上に含まれている汚染物質を除去し、それにより、ウィンドウ１１７４または１１８６を通過するエネルギビームまたはエネルギ束の伝送損失を最小限にし、該ガスおよび表面に伝達されるエネルギを最大限にするのに用いることができる。また、ウィンドウ１１７４または１１８６を、該チャンバ洗浄プロセス中に、ＲＰＳ１１９０によって形成された光励起剤を用いて洗浄することができることも意図されている。ウィンドウ１１７４および１１８６は、プロセスチャンバ１１００よりも頻繁に洗浄してもよく、例えば、プロセスチャンバ１１００は、多数の基板を処理した後に、ＲＰＳ１１９０を用いて洗浄することができ、一方、ウィンドウ１１７４および１１８６は、各基板を処理した後に洗浄される。
【０１２４】
[00138]ステップ３４０の間に堆積する酸窒化ケイ素材料の元素組成物は、化学前駆物質、すなわち、シリコン前駆物質、酸素前駆物質および窒素前駆物質の濃度または流量を制御することによって、予め決めることができる。膜特性は、該酸窒化ケイ素材料中のＳｉ、Ｏ、Ｎ、ＣおよびＨの相対濃度を制御することによって、特定の用途のために調整することができる。一実施形態において、シリコン、窒素および水素の元素濃度は、該堆積プロセス中または堆積プロセス後のＵＶエネルギの範囲を変えることによって調節することができる。該膜特性は、ウェットエッチング速度、ドライエッチング速度、応力、誘電定数等を含む。例えば、水素含有量を低減することにより、堆積した材料は、より高い引張応力を有することができる。別の実施例においては、炭素含有量を低減することにより、該堆積した材料は、より低い電気抵抗を有することができる。
【０１２５】
[00139]加えて、Ｎ−Ｓｉ−ＲまたはＮ−Ｓｉ−Ｓｉ−Ｒタイプの前駆物質を用いる場合、シリコン−窒素前駆物質の解離が低温で起き、それにより、より低温での処理が可能になる。本明細書において用いられる該窒素前駆物質は、該シリコン前駆物質中のＮ−Ｓｉ−ＲまたはＮ−Ｓｉ−Ｓｉ−ＲからのＲまたはＳｉ−Ｒと反応する炭素および水素官能基を含むことができ、Ｒ基を解離させることができ、および窒素前駆物質と反応することなく、より容易に除去することができる。該窒素前駆物質は、酸窒化ケイ素材料に窒素源および炭素源を提供する。従って、該方法の実施形態は、例えば、約５５０℃未満の温度での低温処理を好都合に容易にすることができる。
【０１２６】
[00140]プロセス３００を利用して堆積した酸窒化ケイ素材料は、様々な物理的特性により、電子部材／デバイスの全範囲で用いることができる。該酸窒化ケイ素材料は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ（図５Ａ、図５Ｂ）、バイポーラトランジスタ（図６）または他のシリコン含有層等の電子部材を形成するために、基板上に層として堆積することができる。別の実施形態においては、プロセス３００によって堆積した酸窒化ケイ素材料は、例えば、太陽電池を形成するために、光電池の全範囲にわたって用いることができる。
【０１２７】
シリコン材料−Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣおよびＳｉＧｅＣ
[00141]図４は、本明細書中の実施形態によって説明されるシリコン材料を堆積するプロセス４００の流れ図を描いた図である。該基板は、プロセスチャンバ内で位置決めすることができ（ステップ４１０）、場合によって前処理プロセスに曝すことができ（ステップ４２０）、および所定の温度まで加熱することができる（ステップ４３０）。続いて、シリコン材料を該基板上に堆積することができる（ステップ４４０）。該基板は、場合によって堆積後処理プロセスに曝すことができ（ステップ４５０）、また該プロセスチャンバは、場合によってチャンバ洗浄プロセスに曝すことができる（ステップ４６０）。
【０１２８】
[00142]該基板は、ステップ４１０の間に、プロセスチャンバ内で位置決めすることができる。該プロセスチャンバは、単一のウェーハチャンバ、または、多数のウェーハまたは基板（例えば、２５枚、５０枚、１００枚またはそれ以上）を収容できるバッチチャンバであってもよい。該基板は、定位置で維持してもよいが、好ましくは、支持ペデスタルによって回転される。場合によって該基板は、プロセス４００の１つ以上のステップの間に、インデックス付けをしてもよい。
【０１２９】
[00143]図７に描かれているプロセスチャンバ１１００は、本明細書における実施例によって説明されているように、基板１１２２上にシリコン材料を堆積するために、プロセス４００の間に用いることができる。１つの実施例において、基板１１２２は、プロセスチャンバ１１００内で、約１２０ｒｐｍまでの速度で、基板支持ペデスタル１１２４上で回転させることができる。代わりに、基板１１２２は、基板支持ペデスタル１１２４上で位置決めしてもよく、また、該堆積プロセス中に回転させなくてもよい。
【０１３０】
[00144]一実施形態において、該基板は、場合によってステップ４２０の間に、少なくとも１つの前処理プロセスに曝される。該基板表面は、前処理プロセス中に除去される自然酸化物を含んでいる可能性がある。該基板は、ステップ４４０の間に、シリコン材料を堆積する前に、該基板表面から該自然酸化物を除去するために、ダイレクト光励起システムによって生成されるエネルギビームを用いて前処理することができる。該前処理プロセス中に、プロセスガスを該基板に曝してもよい。該プロセスガスは、アルゴン、窒素、ヘリウム、水素、フォーミングガスまたはこれらの組合せを含むことができる。該前処理プロセスは、光励起プロセス中の自然酸化物の除去を容易にするために、約２分〜約１０分の間、続けることができる。また、該基板は、プロセス４００の間の自然酸化物の除去を容易にするために、ステップ４２０の間に、約１００℃〜約８００℃、好ましくは、約２００℃〜約６００℃、およびより好ましくは、約３００℃〜約５００℃の範囲の温度に加熱することができる。
【０１３１】
[00145]実施例は、ステップ４２０の間に、基板１１２２を、ランプ１１７０によって生成されるエネルギビームに曝すことを可能にする。ランプ１１７０は、約２ｅＶ〜約１０ｅＶ、例えば、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲の光子エネルギを有するエネルギビームを約３分間、生成することができる。別の実施例においては、ランプ１１７０は、約１２６ｎｍ〜約３５１ｎｍの範囲の波長を有するＵＶ光から成るエネルギビームを生成する。ランプ１１７０は、酸化物を除去するのに十分な期間、作動させることができる。該作動期間は、（基板１１２２の曝される領域に相当する）ウィンドウ１１７４のサイズおよび形状と、該基板の回転速度とに基づいて選択される。一実施形態において、ランプ１１７０は、光励起プロセス中の自然酸化物の除去を容易にするために、約２分〜約１０分の間、作動させる。１つの実施例においては、基板１１２２は、ステップ４２０の間に、約１００℃〜約８００℃の範囲の温度に加熱することができる。別の実施例においては、基板１１２２は、ステップ４２０の間に、約３００℃〜約５００℃の範囲の温度に加熱することができ、一方、ランプ１１７０は、自然酸化物の除去を容易にするために、約２分〜約５分の間、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲の光子エネルギを有するエネルギビームを生成する。１つの実施例においては、該エネルギビームは、約３分間、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲の光子エネルギを有する。
【０１３２】
[00146]別の実施形態においては、自然酸化物の除去は、ステップ４２０における前処理プロセス中に、エネルギ供給ガスを含むプロセスガスの存在下で、光励起プロセスによって補うことができる。該エネルギ供給ガスは、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン（例えば、ＸｅＦ２）、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、これらのエキシマ、これらのラジカル、これらの誘導体、またはこれらの組合せであってもよい。幾つかの実施形態においては、該プロセスガスは、少なくとも１つのエネルギ供給ガスの他に、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）、フォーミングガス（例えば、Ｎ２／Ｈ２またはＡｒ／Ｈ２）も含んでもよい。
【０１３３】
[00147]１つの実施例において、基板１１２２は、ステップ４２０の間に、プロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４に該プロセスガスを供給することにより、エネルギ供給ガスを含む該プロセスガスに曝すことができる。該エネルギ供給ガスは、ガスパネル１１３６からフロー制御リング１１４２を介して供給することができる。該プロセスガスのランプ１１７０に対する近接は、基板１１２２に対する近接と比較して、中のエネルギ供給ガスを容易に励起する。該エネルギ供給ガスは、下方遷移して基板１１２２に近づくため、該エネルギは、基板１１２２の表面に有効に伝達され、それにより、自然酸化物の除去を容易にする。
【０１３４】
[00148]別の実施形態においては、自然酸化物の除去は、ステップ４２０における前処理プロセス中に、有機蒸気を含むプロセスガスの存在下で、光励起プロセスによって補うことができる。１つの実施例において、該基板は、環状芳香族炭化水素を含むプロセスガスに曝すことができる。環状芳香族炭化水素は、ＵＶ光の存在下で存在する可能性がある。前処理プロセス中に有用である単環芳香族炭化水素および多環芳香族炭化水素は、キノン、ヒドロキシキノン（ハイドロキノン）、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む。別の実施例においては、該基板は、エチレン、アセチレン（エチン）、プロピレン、アルキル誘導体、ハロゲン化誘導体、またはこれらの組合せを含む不飽和炭化水素等の他の炭化水素を含むプロセスガスに曝すことができる。別の実施例においては、該有機蒸気は、ステップ４２０における前処理プロセス中に、アルカン化合物を含むことができる。
【０１３５】
[00149]１つの実施例においては、ステップ４２０の間、約１２６ｎｍ〜約３５１ｎｍの範囲の波長を有するＵＶ光を、ランプによって生成することができる。別の実施形態においては、多環芳香族炭化水素は、ＵＶ光の存在下で、自然酸化物中の酸素原子と反応させることにより、該自然酸化物を除去することができる。別の実施形態において、自然酸化物は、該基板をキノンまたはヒドロキシキノンに曝すと共に、誘導体生成物を形成することにより、除去することができる。該誘導体生成物は、真空ポンピングプロセスによって、該プロセスチャンバから除去することができる。
【０１３６】
[00150]ステップ４３０において、該基板は、前処理プロセス中、または前処理プロセスの後に、所定の温度まで加熱することができる。該基板は、ステップ４４０におけるシリコン材料を堆積するステップの前に加熱する。該基板は、基板支持体内の埋め込み加熱素子、エネルギビーム（例えば、ＵＶ源）またはこれらの組合せによって加熱することができる。一般的に、該基板は、所定の温度を得るために十分に長く、例えば、約１５秒〜約３０分、好ましくは、約３０秒〜約２０分、およびより好ましくは、約１分〜約１０分の間、加熱する。
【０１３７】
[00151]１つの実施例において、該基板は、約２００℃〜約１，０００℃、好ましくは、約４００℃〜約８５０℃、およびより好ましくは、約５５０℃〜約８００℃の範囲の温度に加熱することができる。別の実施形態においては、該基板は、約５５０℃未満、好ましくは、約４５０℃未満の温度に加熱することができる。１つの実施例においては、基板１１２２は、プロセスチャンバ１１００内で所定の温度に加熱することができる。該所定の温度は、約３００℃〜約５００℃の範囲であってもよい。基板１１２２は、電源１１１６から抵抗加熱素子（すなわち、ヒータ１１２０）に電力を印加することによって加熱することができる。
【０１３８】
[00152]一実施形態においては、ステップ４４０における堆積プロセス中に、酸化ケイ素材料が該基板上に堆積させる。該酸化ケイ素材料は、該堆積プロセス中に、該基板を少なくとも１つの堆積ガスに曝すことによって形成することができる。該シリコン材料は、該基板表面に、エピタキシ層、結晶層、微結晶層、多結晶層、非晶質層、これらのドーパント変異体、またはこれらの組合せとして選択的にまたは非選択的に（例えば、ブランケット）堆積することができる。
【０１３９】
[00153]１つの実施例において、該基板は、化学気相堆積プロセス中に、シリコン前駆物質を含む堆積プロセスガスに曝され、一方で、ＵＶエネルギ源を用いて、非晶質シリコン材料が該基板表面に非選択的に堆積させる。別の実施例においては、該基板は、化学気相堆積プロセス中に、シリコン前駆物質およびエッチャントを含む堆積プロセスガスに曝され、一方で、ＵＶエネルギ源を用いて、エピタキシャルシリコン材料が該基板表面に選択的に堆積させる。別の実施例においては、該基板は、化学気相堆積プロセス中に、シリコン前駆物質および還元剤を含む堆積プロセスガスに曝され、一方で、ＵＶエネルギ源を用いて、非晶質シリコン材料が該基板表面に非選択的に堆積させる。他の実施例においては、該基板は、化学気相堆積プロセス中に、シリコン前駆物質およびＵＶエネルギ源を含む堆積プロセスガスに曝されて、結晶シリコン材料、微結晶シリコン材料または多結晶シリコン材料が該基板表面に堆積させる。
【０１４０】
[00154]代わりに、該堆積プロセスは、少なくとも２つの堆積ガスを有する原子層堆積プロセスとすることができ、その結果、該基板は、シリコン前駆物質および窒素前駆物質に連続的に曝される。該堆積プロセスは、パージガス、エッチャント、還元剤、ドーパント試薬、またはこれらの組合せ等のシリコン前駆物質の別の試薬に連続的に曝される。該堆積プロセスは、熱プロセス、ラジカルプロセス、またはこれらの組合せであってもよい。例えば、該基板は、ダイレクト光励起システムによって生成されるエネルギビームの存在下で、プロセスガスに曝すことができる。
【０１４１】
[00155]１つの実施例において、プロセスは、ＵＶ支援を利用して、シリコン材料から成る層を基板表面に、エピタキシャルに成長させ、または堆積する。該プロセス中に用いられる該堆積ガスは、シリコン前駆物質を含み、また、ゲルマニウム源および／または炭素源等の少なくとも１つの第２の元素源を含んでもよい。ゲルマニウム源は、該シリコン材料を形成するために、シリコン前駆物質、エッチャント、試薬またはキャリアガスによって該プロセスチャンバに加えることができる。そのため、該シリコン材料は、シリコン、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅＣ、ドープされた変異体、またはこれらの組合せを含むことができる。ゲルマニウムおよび／または炭素は、該堆積プロセス中に、ゲルマニウム源（例えば、ゲルマン）または炭素源（例えば、メチルシラン）を含有することにより、該シリコン材料に加えることができる。また、該シリコン材料は、該堆積プロセス中または堆積プロセス後に、ホウ素源（例えば、ジボラン）、ヒ素源（例えば、アルシン）、またはリン源（例えば、ホスフィン）を含有することにより、ドーパントを含んでもよい。該ドーパントは、シリコン材料を形成するために、該シリコン前駆物質、エッチャント、還元剤またはキャリアガス中に含有させることができる。代わりに、該ドーパントは、該堆積プロセス中または堆積プロセスの後に、該基板をイオン注入プロセスに曝すことによって、該シリコン材料に加えることができる。
【０１４２】
[00156]ステップ４４０において、シリコン材料を形成する適切な還元剤の例は、原子状水素（Ｈ）、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、アルキルシラン、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、アルキルボラン、これらのラジカル、これらのプラズマ、これらの誘導体、またはこれらの組合せを含む。ステップ４４０において、シリコン材料を形成する適切なエッチャントの例は、塩素ガス（Ｃｌ２）、塩化水素（ＨＣｌ）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）、フッ素（Ｆ２）、フッ化水素（ＨＦ）、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、これらのラジカル、これらのプラズマ、これらの誘導体、またはこれらの組合せを含む。
【０１４３】
[00157]ステップ４４０において、シリコン材料を形成する適切なシリコン前駆物質の例は、シラン、ハロゲン化シラン、アルキルシラン、アミノシラン、アミノジシラン、シリルアジド、シリルヒドラジン、またはこれらの誘導体を含む。シランは、シラン（ＳｉＨ４）およびジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）およびテトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）等のＳｉｘＨ（２ｘ＋２）という実験式を有する高級シランを含む。ハロゲン化シランは、Ｘ’ｙＳｉＨ（２ｘ＋２−ｙ）という実験式を有する化合物を含み、式中、Ｘ’＝Ｆ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩであり、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）、ジクロロシラン（Ｃｌ２ＳｉＨ２）およびトリクロロシラン（Ｃｌ３ＳｉＨ）である。アルキルシランは、ＲｙＳｉｘＨ（２ｘ＋２−ｙ）という実験式を有する化合物を含み、式中、Ｒは、メチルシラン（（ＣＨ３）ＳｉＨ３）、ジメチルシラン（（ＣＨ３）２ＳｉＨ２）、エチルシラン（（ＣＨ３ＣＨ２）ＳｉＨ３）、メチルジシラン（（ＣＨ３）Ｓｉ２Ｈ５）、ジメチルジシラン（（ＣＨ３）２Ｓｉ２Ｈ４）およびヘキサメチルジシラン（（ＣＨ３）６Ｓｉ２）等のメチル、エチル、プロピルまたはブチルである。アルキルシランは、堆積したシリコン材料中に炭素を含む実施形態において、好都合なシリコン源および炭素源であることが分かっている。シリコン前駆物質の他の具体的な例は、ビス（ｔ−ブチルアミノ）シラン（ＢＴＢＡＳまたは（ｔＢｕ（Ｈ）Ｎ）２ＳｉＨ２）、１，２−ジエチルテトラキス（ジエチルアミノ）ジシラン（（ＣＨ２ＣＨ３（（ＣＨ３ＣＨ２）２Ｎ）２Ｓｉ）２）、１，２−ジクロロ−テトラキス（ジエチルアミノ）ジシラン（（Ｃｌ（（ＣＨ３ＣＨ２）２Ｎ）２Ｓｉ）２）、ヘキサキス（Ｎ−ピロリジニオ）ジシラン（（（Ｃ４Ｈ９Ｎ）３）Ｓｉ）２）、１，１，２，２−テトラクロロ−ビス（ジ（トリメチルシリル）アミノ）ジシラン（（Ｃｌ２（（ＣＨ３）３Ｓｉ）２Ｎ）Ｓｉ）２）、１，１，２，２−テトラクロロ−ビス（ジイソプロピルアミノ）ジシラン（（Ｃｌ２（（Ｃ３Ｈ７）２Ｎ）Ｓｉ）２）、１，２−ジメチルテトラキス（ジエチルアミノ）ジシラン（（ＣＨ３（ＣＨ３ＣＨ２Ｎ）２Ｓｉ）２）、トリス（ジメチルアミノ）シランアジド（（（ＣＨ３）２Ｎ）３ＳｉＮ３）、トリス（メチルアミノ）シランアジド（（（ＣＨ３（Ｈ）Ｎ）３ＳｉＮ３）、２，２−ジメチルヒドラジン−ジメチルシラン（（ＣＨ３）２（Ｈ）Ｓｉ）（Ｈ）ＮＮ（ＣＨ３）２）、トリシリルアミン（（ＳｉＨ３）３ＮまたはＴＳＡ）およびヘキサキス（エチルアミノ）ジシラン（（（ＥｔＨＮ）３Ｓｉ）２）、これらのラジカル、これらのプラズマ、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む。
【０１４４】
[00158]幾つかの実施形態において、ステップ４４０において、シリコン材料を形成するシリコン前駆物質は、次の化学式、すなわち
(i)Ｒ２ＮＳｉ（Ｒ’２）Ｓｉ（Ｒ’２）ＮＲ２（アミノジシラン）
(ii)Ｒ３ＳｉＮ３（シリルアジド）または
(iii)Ｒ’３ＳｉＮＲＮＲ２（シリルヒドラジン）
を有するアミノジシラン、シリルアジドまたはシリルヒドラジンを含む。
【０１４５】
[00159]上記の化学式において、ＲおよびＲ’は、ハロゲン、１つ以上の二重結合を有する有機基、１つ以上の三重結合を有する有機基、脂肪族アルキル基、環状アルキル基、芳香族基、オルガノシリル基、アルキルアミノ基、ＮまたはＳｉを含む環状基、またはこれらの組合せから成る群より独立して選択される１つ以上の官能基であってもよい。シリコン前駆物質に関する適切な官能基の例は、クロロ基（−Ｃｌ）、メチル基（−ＣＨ３）、エチル基（−ＣＨ２ＣＨ３）、イソプロピル基（−ＣＨ（ＣＨ３）２）、ｔ−ブチル基（−Ｃ（ＣＨ３）３）、トリメチルシリル基（−Ｓｉ（ＣＨ３）３）、ピロリジン、またはこれらの組合せを含む。本明細書に記載したシリコン前駆物質の多くは、低温で、例えば、約５５０℃以下ｓで分解または解離することができる。
【０１４６】
[00160]適切なシリコン前駆物質の他の例は、Ｒ基の任意の組合せを有する線状または環状のシリルアジドＲ３−ＳｉＮ３およびシリルヒドラジン類の前駆物質Ｒ３ＳｉＮＲＮＲ２を含む。Ｒ基は、Ｈ、または、メチル、エチル、プロピル、ブチル等（ＣＸＨＹ）の有機基であってもよい。Ｓｉに付いているＲ基は、場合によって別のアミノ基ＮＨ２またはＮＲ２であってもよい。具体的なシリルアジド化合物の例は、トリメチルシリルアジド（（ＣＨ３）３ＳｉＮ３）（ＰｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａのＢｒｉｓｔｏｌにあるＵｎｉｔｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから入手可能）およびトリス（ジメチルアミン）シリルアジド（（（ＣＨ３）２Ｎ）３ＳｉＮ３）を含む。具体的なシリルヒドラジン化合物の例は、１，１−ジメチル−２−ジメチルシリルヒドラジン（（ＣＨ３）２ＨＳｉＮＨＮ（ＣＨ３）２）である。別の実施形態においては、該シリコン前駆物質は、（Ｒ３Ｓｉ）３Ｎ、（Ｒ３Ｓｉ）２ＮＮ（ＳｉＲ３）２および（Ｒ３Ｓｉ）ＮＮ（ＳｉＲ３）のうちの少なくとも１つとすることができ、式中、各Ｒは、独立して水素、または、メチル、エチル、プロピル、ブチル、フェニル等のアルキル、あるいはこれらの組合せである。適切なシリコン前駆物質は、トリシリルアミン（（Ｈ３Ｓｉ）３Ｎ）、（Ｈ３Ｓｉ）２ＮＮ（ＳｉＨ３）２、（Ｈ３Ｓｉ）ＮＮ（ＳｉＨ３）またはこれらの誘導体を含む。
【０１４７】
[00161]１つの実施例においては、シリコン材料は、ステップ４４０における堆積プロセス中に、プロセスチャンバ１１００内で基板１１２２上に堆積することができる。一実施形態において、基板１１２２は、化学気相堆積プロセス中に、シリコン前駆物質および酸素前駆物質を含むプロセスガスに曝すことができる。該シリコン前駆物質および酸素前駆物質は、一般的に、ガスパネル１１３６からフロー制御リング１１４２を介して、チャンバ本体１１０２の内部空間１１０４に供給される。
【０１４８】
[00162]一実施形態において、該シリコン前駆物質および少なくとも別の試薬は、ステップ４４０において、該プロセスチャンバに導入することができ、または、同時に、例えば、従来の化学気相堆積プロセス中に、あるいは、連続的に、例えば、原子層堆積プロセス中に、インレットポート１１３４によって基板１１２２に曝すことができる。該原子層堆積プロセスは、少なくとも２つの堆積ガスに該基板を曝すことができ、その結果、該基板は、該シリコン前駆物質および他の試薬（例えば、パージガス、エッチャント、還元剤、ドーパント試薬またはこれらの組合せ）に連続的に曝される。１つのガスライン１１４０が、ガスパネル１１３６とインレットポート１１３４との間に配置されて示されているが、該シリコン前駆物質および他の試薬が、個別のガスラインでプロセスチャンバ１１００に供給されることを意図している。温度は、各ガスライン毎に制御することができる。
【０１４９】
[00163]変更することのできる（例えば、ＵＶ光源を組込むこと）化学気相堆積および原子層堆積プロセスおよび装置の説明、およびシリコン材料（例えば、エピタキシ、非晶質または多結晶）を堆積するのに有用である可能性のある化学前駆物質は、同一出願人による米国特許第６，８０３，２９７号明細書、同第６，８３９，５０７号明細書、同第６，８９７，１３１号明細書、および２００３年１０月１０日に出願され、米国特許第２００５−００７９６９１号として公開された、同一出願人による米国特許第１０／６８３，９３７号明細書、２００４年５月１４日に出願され、米国特許第２００５−００７６６９２号として公開された米国特許第１０／８４５，９８４号明細書、２００４年２月２３日に出願され、米国特許第２００５−０１８６７６５号として公開された米国特許第１０／７８４，９０４号明細書、２００４年１２月１日に出願された米国特許第１１／００１，７７４号明細書、２００５年１月３１日に出願された米国特許第１１／０４７，３２３号明細書、２００５年１０月３日に出願された米国特許第１１／２４２，６１３号明細書、２００２年４月５日に出願され、米国特許第２００３−０１８９２０８号明細書として公開された米国特許第１０／１１７，６９２号明細書および２００３年１０月１７日に出願され、米国特許第２００４−０２２４０８９号として公開された米国特許第１０／６８８，７９７号明細書で開示することができ、これらの明細書全体を全て本明細書に組み入れる。
【０１５０】
[00164]シリコン材料を堆積する上記プロセスは、ＡＬＥ、化学気相堆積または原子層堆積プロセスに用いられる製造機器上で行うことができる。本明細書に記載されているようなシリコン材料をエッチングまたは堆積するのに用いることのできるシステムは、共にカリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＥＰＩ  ＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）システムまたはＰＯＬＹ  ＧＥＮ（登録商標）システムを含む。更に、本明細書に記載されているようにエッチングおよび堆積するのに有用なプロセスチャンバは、これらの装置を説明するために、その全体を本明細書に組み入れる、同一出願人による米国特許第６，５６２，７２０号明細書に開示されている。他の有効な装置は、バッチ炉および高温炉を含む。
【０１５１】
[00165]該シリコン前駆物質およびもしあれば試薬ガスは、該プロセスチャンバ内で混合されると、シリコン材料等のシリコン含有材料が基板表面に形成される。一実施形態において、該シリコン材料は、約１０Å／分〜約５００Å／分の速度で堆積することができ、約１０Å〜約１，０００Åの厚さに堆積させる。
【０１５２】
[00166]本出願全体を通して、「シリコン材料」という用語は、少なくともシリコンを含む層または膜内の組成を含み、およびゲルマニウム、炭素、ホウ素、ヒ素、ガリウムリンおよび／またはアルミニウムを含んでもよいと解釈すべきである。金属、酸素、窒素、ハロゲンまたは水素等の他の元素を、通常、約ｐｐｍレベルの濃度を有するシリコン材料中に組み込んでもよい。シリコン材料の化合物、合金またはドーパント誘導体は、略記によって表すことができ、例えば、シリコンの場合Ｓｉ、シリコンゲルマニウムの場合ＳｉＧｅ、シリコン炭素の場合ＳｉＣ、およびシリコンゲルマニウム炭素の場合ＳｉＧｅＣである。該略記は、化学量論的関係を有する化学反応式を表すものではなく、また、該シリコン材料の特定の還元／酸化状態を表すものでもない。シリコン材料または層は、エピタキシャル材料または層、結晶材料または層、微結晶材料または層、ポリシリコン材料または層、あるいは非晶質材料または層として、選択的にまたは非選択的に堆積または形成することができる。
【０１５３】
[00167]一実施形態において、ステップ４４０の間に用いられる堆積ガスは、シリコン前駆物質と、ゲルマニウム源および／または炭素源等の少なくとも１つの第２の元素源とを含むことができる。該ゲルマニウム源は、シリコンゲルマニウム材料等のシリコン材料を形成するために、該シリコン源と共に該プロセスチャンバに加えることができる。該ゲルマニウム源は、通常、約０．１ｓｃｃｍ〜約２０ｓｃｃｍ、好ましくは、約０．５ｓｃｃｍ〜約１０ｓｃｃｍ、およびより好ましくは、約１ｓｃｃｍ〜約５ｓｃｃｍ、例えば、２ｓｃｃｍの速度で該プロセスチャンバ内に供給される。シリコン材料を堆積するのに有用なゲルマニウム源は、ゲルマン（Ｇｅ２Ｈ４）、高級ゲルマンおよびオルガノゲルマンを含む。高級ゲルマンは、ジゲルマン（Ｇｅ２Ｈ６）、トリゲルマン（Ｇｅ３Ｈ８）およびテトラゲルマン（Ｇｅ４Ｈ１０）等の実験式を有する化合物を含む。オルガノゲルマンは、メチルゲルマン（（ＣＨ３）ＧｅＨ３）、ジメチルゲルマン（（ＣＨ３）２ＧｅＨ２）、エチルゲルマン（（ＣＨ３ＣＨ２）ＧｅＨ３）、メチルジゲルマン（（ＣＨ３）Ｇｅ２Ｈ５）、ジメチルジゲルマン（（ＣＨ３）２Ｇｅ２Ｈ４）およびヘキサメチルジゲルマン（（ＣＨ３）６Ｇｅ２）等の化合物を含む。ゲルマンおよびオルガノゲルマン化合物は、ゲルマニウムおよび炭素を堆積シリコン材料中に組み込んでいる実施形態、すなわち、ＳｉＧｅおよびＳｉＧｅＣ化合物において、好都合なゲルマニウム源および炭素源であることが分かっている。エピタキシャル層内のゲルマニウム濃度は、約１ａｔ％〜約３０ａｔ％の範囲内、例えば、約２０ａｔ％である。該ゲルマニウム濃度は、エピタキシャル層内で勾配をもたせてもよく、好ましくは、該エピタキシャル層の下方部分を、該エピタキシャル層の上方部分よりも高いゲルマニウム濃度で勾配をもたせてもよい。
【０１５４】
[00168]代わりに、炭素源は、シリコン炭素材料等のシリコン材料を形成するために、ステップ４４０の間に、シリコン源およびキャリアガスと共に上記プロセスチャンバに加えてもよい。炭素源は、通常、約０．１ｓｃｃｍ〜約２０ｓｃｃｍ、好ましくは、約０．５ｓｃｃｍ〜約１０ｓｃｃｍ、およびより好ましくは、約１ｓｃｃｍ〜約５ｓｃｃｍ、例えば、約２ｓｃｃｍの速度で該プロセスチャンバ内に供給される。シリコン材料を堆積するのに有用な炭素源は、オルガノシラン、アルキル、アルケン、およびエチル、プロピルおよびブチルのアルキンを含む。このような炭素源は、メチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）、ジメチルシラン（（ＣＨ３）２ＳｉＨ２）、エチルシラン（ＣＨ３ＣＨ２ＳｉＨ３）、メタン（ＣＨ４）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、エチン（Ｃ２Ｈ２）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、プロペン（Ｃ３Ｈ６）、ブチン（Ｃ４Ｈ６）等を含む。エピタキシャル層の炭素濃度は、約２００ｐｐｍ〜約５ａｔ％、好ましくは、約１ａｔ％〜約３ａｔ％、例えば、１．５ａｔ％である。一実施形態において、該炭素濃度は、エピタキシャル層内で勾配をもたせてもよく、好ましくは、該エピタキシャル層の下方部分を、該エピタキシャル層の上方部分よりも高い炭素濃度で勾配をもたせてもよい。代わりに、シリコンゲルマニウム炭素等のシリコン材料を形成するために、ゲルマニウム源および炭素源は、両方とも、ステップ４４０の間に、シリコン源およびキャリアガスと共に該プロセスチャンバ内に加えることができる。
【０１５５】
[00169]ステップ４４０の間に用いられる堆積ガスは更に、ホウ素、ヒ素、リン、ガリウムまたはアルミニウム等の元素ドーパントの源を供給するために、少なくとも１つのドーパント化合物を含むことができる。ドーパントは、堆積するシリコン材料に、電子デバイスに必要な制御された、かつ所望の経路における指向性電子流等の様々な伝導特性を与える。該シリコン材料から成る膜には、所望の伝導特性を実現するための特定のドーパントがドープされる。１つの実施例においては、該シリコン材料は、例えば、ジボランを用いて、約１０１５原子／ｃｍ３〜約１０２１原子／ｃｍ３の範囲の濃度でホウ素を加えたドープされたｐ型である。１つの実施例において、該ｐ型ドーパントは、少なくとも５×１０１９原子／ｃｍ３の濃度を有する。別の実施例においては、ｐ型ドーパントは、約１×１０２０原子／ｃｍ３〜約２．５×１０２１原子／ｃｍ３の範囲内である。別の実施例においては、該シリコン材料は、約１０１５原子／ｃｍ３〜約１０２１原子／ｃｍ３の範囲内の濃度に対してリンおよび／またはヒ素を有するようなドープされたｎ型である。
【０１５６】
[00170]ドーパント源は、通常、ステップ４４０の間に、約０．１ｓｃｃｍ〜約２０ｓｃｃｍ、好ましくは、約０．５ｓｃｃｍ〜約１０ｓｃｃｍ、およびより好ましくは、約１ｓｃｃｍ〜約５ｓｃｃｍ、例えば、約２ｓｃｃｍの速度で該プロセスチャンバ内に供給される。ドーパント源として有用なホウ素含有ドーパントは、ボランおよびオルガノボランを含む。ボランは、ボラン、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、トリボラン、テトラボランおよびペンタボランを含み、アルキルボランは、実験式ＲｘＢＨ（３−ｘ）を有する化合物を含み、式中、Ｒはメチル、エチル、プロピルまたはブチルであり、ｘ＝１、２または３である。アルキルボランは、トリメチルボラン（（ＣＨ３）３Ｂ）、ジメチルボラン（（ＣＨ３）２ＢＨ）、トリエチルボラン（（ＣＨ３ＣＨ２）３Ｂ）およびジエチルボラン（（ＣＨ３ＣＨ２）２ＢＨ）を含む。ドーパントは、アルシン（ＡｓＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）、および例えば、実験式ＲｘＰＨ（３−ｘ）を有し、式中、Ｒはメチル、エチル、プロピルまたはブチルであり、ｘ＝１、２または３であるアルキルホスフィンを含んでもよい。アルキルホスフィンは、トリメチルホスフィン（（ＣＨ３）３Ｐ）、ジメチルホスフィン（（ＣＨ３）２ＰＨ）、トリエチルホスフィン（（ＣＨ３ＣＨ２）３Ｐ）およびジエチルホスフィン（（ＣＨ３ＣＨ２）２ＰＨ）を含む。アルミニウムおよびガリウムドーパント源は、実験式ＲｘＭＸ（３−ｘ）で表されるようなアルキル化および／またはハロゲン化誘導体を含んでもよく、式中、ＭはＡｌまたはＧａであり、Ｒは、メチル、エチル、プロピルまたはブチルであり、ＸはＣｌまたはＦであり、ｘ＝０、１、２または３である。アルミニウムおよびガリウムドーパント源の例は、トリメチルアルミニウム（Ｍｅ２ＡｌＣｌ）、トリエチルアルミニウム（Ｅｔ３Ａｌ）、ジメチル塩化アルミニウム（Ｍｅ２ＡｌＣｌ）、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）、トリメチルガリウム（Ｍｅ３Ｇａ）、トリエチルガリウム（Ｅｔ３Ｇａ）、ジメチル塩化ガリウム（Ｍｅ２ＧａＣｌ）、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）またはこれらの誘導体を含む。
【０１５７】
[00171]一実施形態において、パターン化された基板は、プロセスチャンバ内に装填されて、選択性エピタキシャルプロセス中に、堆積ガスに曝される。パターン化された基板は、該基板表面内または基板表面上に形成された電子部材を含む基板である。該パターン化された基板は、通常、単結晶面と、多結晶面または非晶質面等の、非単結晶の少なくとも１つの第２の面とを含む。単結晶面は、むき出しの結晶性基板、または、通常、シリコン、シリコンゲルマニウムまたはシリコン炭素等の材料から作られた堆積した単一の結晶層を含む。結晶性、単結晶、多結晶または非晶質の面は、酸化物または窒化物、具体的には、酸化ケイ素または窒化ケイ素等の誘電体材料、ならびに非晶質シリコン面を含むことができる。
【０１５８】
[00172]ステップ４４０の間には、上記試薬およびシリコン前駆物質の分圧を制御するために、キャリアガスを供給することができる。単一のウェーハプロセスチャンバの総内部圧力は、約１００ミリトール〜約７４０トール、好ましくは、約２５０ミリトール〜約１００トール、およびより好ましくは、約５００ミリトール〜約５０トールの圧力であってもよい。１つの実施例においては、該プロセスチャンバの内部圧力は、約１０トール以下、好ましくは、約５トール以下、およびより好ましくは、約１トール以下の圧力に維持される。幾つかの実施形態において、該キャリアガスは、バッチ処理システムの場合、該窒素前駆物質およびシリコン前駆物質の分圧を、約１００ミリトール〜約１トールの範囲に制御するために供給することができる。適切なキャリアガスの例は、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、フォーミングガス、またはこれらの組合せを含む。
【０１５９】
[00173]上記基板、シリコン前駆物質および／または試薬は、ステップ４４０における堆積プロセス中に、光励起システムによって生成されるエネルギビームまたはエネルギの束に曝すことができる。該エネルギビームの使用は、堆積速度を好都合に増加させ、表面拡散または該シリコン含有材料内の原子の移動性を改善して、入ってくる反応種の活性部位を創出する。一実施形態において、該ビームは、約３．０ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲のエネルギを有する。また、該エネルギビームは、約１２６ｎｍ〜約４５０ｎｍの範囲の波長を有する。
【０１６０】
[00174]キャリアガスは、ステップ４４０において、単一のウェーハチャンバ内で、該試薬ガスおよび／またはシリコン前駆物質の分圧を、数ミリトール〜数百トールに制御するために、および総プロセス圧力を、約１００ミリトール〜約７４０トールの範囲内に制御するために、供給することができる。別の実施形態においては、該プロセスチャンバの内部圧力は、約１０トール〜約７４０トールの範囲内に維持される。該キャリアガスは、バッチ処理システムの場合、該試薬ガスまたはシリコン前駆物質の分圧を、約１００ミリトール〜約１トールの範囲内に維持するために供給することができる。適切なキャリアガスの例は、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、フォーミングガス、または、これらの組合せを含む。
【０１６１】
[00175]１つの実施例においては、ダイレクト光励起システム１１９２のランプ１１７０および／またはリモート光励起システム１１８２のランプ１１８４は、ステップ４４０の間に、エネルギビームを生成して、該シリコン前駆物質または試薬ガスのうちの少なくとも一方の励起エネルギを供給する。高速の堆積速度および低い堆積温度は、最小限の寄生副作用を伴う調節可能な特性を有する膜を作り出す。一実施形態において、該エネルギビームまたはエネルギ束は、約４．５ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲の光子エネルギを有することができる。また基板表面およびプロセスガスもランプ１１７０および１１８４によって励起することができる。
【０１６２】
[00176]別の実施形態においては、（ステップ４４０において形成された）該シリコン材料を含む基板は、ステップ４５０の間に、堆積後処理プロセスに曝される。該堆積後処理プロセスは、堆積後の基板表面エネルギを増加させ、このことは、（例えば、水素含有量を低減することにより）揮発性物質および／または他の膜汚染物質を好都合に除去し、および／または該堆積した膜をアニールする。該堆積した材料からの低濃度の水素は、該膜の引張応力を好都合に増加させる。堆積後に該基板の表面エネルギを増加させ、および揮発性物質および／または他の膜を除去するために該基板に曝されるエネルギ供給ガスを活性化させるために、少なくとも１つのランプ（例えば、１１７０または１１８４）を代替的に利用してもよい。
【０１６３】
[00177]場合によってステップ４５０において、エネルギ供給ガスを、プロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４に供給してもよい。適切なエネルギ供給ガスの例は、窒素、水素、ヘリウム、アルゴンおよびこれらの組合せを含む。実施例は、基板１１２２が、ステップ４５０の間に、光励起システム１１４４によって生成されるエネルギビームまたはエネルギの束によって処理することができる。１つの実施例においては、ダイレクト光励起システム１１９２のランプ１１７０は、ステップ３５０の間に、エネルギビームを生成して、基板１１２２の表面エネルギを供給する。シリコン材料をアニーリングする別の実施例においては、該エネルギビームまたはエネルギ束は、約３．５３ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲の光子エネルギを有することができる。また、ランプ１１７０は、約１２６ｎｍ〜約３５１ｎｍの範囲の波長を有するエネルギビームを発出することができる。一般的に、ランプ１１７０は、光励起による堆積後処理を容易にするために、約１分〜約１０分の間、作動させることができる。
【０１６４】
[00178]１つの実施例においては、揮発性化合物または汚染物質は、プロセスチャンバ１１００内のシリコン前駆物質および試薬を解離するのに利用される、ランプ１１７０および／またはランプ１１８４によって生成される約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲の光子エネルギを有するエネルギビームに該基板を曝すことにより、堆積した膜表面から除去することができる。そのため、ＸｅＢｒ＊（２８３ｎｍ／４．４１ｅＶ）、Ｂｒ２＊（２８９ｎｍ／４．２９ｅＶ）、ＸｅＣｌ＊（３０８ｎｍ／４．０３ｅＶ）、Ｉ２＊（３４２ｎｍ／３．６３ｅＶ）、ＸｅＦ＊（３５１ｎｍ／３．５３ｅＶ）等のエキシマランプを、ＳｉＯｘＮｙ組織から水素を除去するために選択することができる。基板１１２２の回転速度を、例えば、ステップ４５０において、先行する堆積ステップに対して該回転速度を増加させることによって変えてもよいことを意図している。
【０１６５】
[00179]別の実施形態においては、該基板を該プロセスチャンバから除去し、続いて、ステップ４６０の間に、該プロセスチャンバをチャンバ洗浄プロセスに曝してもよい。該プロセスチャンバは、光励起した洗浄剤を用いて洗浄することができる。代わりに、該洗浄剤は、リモートプラズマ源１１９０から供給してもよい。一実施形態において、該洗浄剤はフッ素を含む。実施例は、該洗浄剤を、ランプ１１７０を用いてプロセスチャンバ１１００内で、または、ランプ１１８４を用いてプロセスチャンバ１１００からリモートで光励起させてもよい。１つの実施例においては、ランプ１１７０は、ＲＰＳ１１９０によって形成された洗浄剤の励起レベルを維持するのに用いることができる。
【０１６６】
[00180]プロセスチャンバ１１００は、堆積性能を向上させるために、チャンバ洗浄プロセス中に洗浄することができる。例えば、該チャンバ洗浄プロセスは、ウィンドウ１１７４および１１８６上に含まれている汚染物質を除去し、それにより、ウィンドウ１１７４または１１８６を通過するエネルギビームまたはエネルギ束の伝送損失を最小限にし、ガスおよび表面に伝達されるエネルギを最大限にするのに用いることができる。また、ウィンドウ１１７４または１１８６を、該チャンバ洗浄プロセス中に、ＲＰＳ１１９０によって形成された光励起剤を用いて洗浄することができることも意図されている。ウィンドウ１１７４および１１８６は、プロセスチャンバ１１００よりも頻繁に洗浄してもよく、例えば、プロセスチャンバ１１００は、多数の基板を処理した後に、ＲＰＳ１１９０を用いて洗浄することができ、一方、ウィンドウ１１７４および１１８６は、各基板を処理した後に洗浄される。
【０１６７】
[00181]ステップ４４０の間に堆積するシリコン材料の元素組成物は、化学前駆物質、すなわち、シリコン前駆物質および試薬ガスの濃度または流量を制御することによって、予め決めることができる。膜特性は、該シリコン材料中のＳｉ、Ｏ、Ｎ、Ｈ、Ｃ、Ｇｅ、Ｂ、ＰおよびＡｓの相対濃度を制御することによって、特定の用途のために調整することができる。一実施形態において、シリコン、窒素および水素の元素濃度は、該堆積プロセス中または堆積プロセス後のＵＶエネルギの範囲を変えることによって調節することができる。該膜特性は、ウェットエッチング速度、ドライエッチング速度、応力、誘電定数等を含む。例えば、水素含有量を低減することにより、堆積した材料は、より高い引張応力を有することができる。別の実施例においては、炭素含有量を低減することにより、該堆積した材料は、より低い電気抵抗を有することができる。
【０１６８】
[00182]プロセス４００によって堆積したシリコン材料は、様々な物理的特性により、電子部材／デバイスの全範囲で用いることができる。該シリコン材料は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ（図５Ａ、図５Ｂ）、バイポーラトランジスタ（図６）または他のシリコン含有層等の電子部材を形成するために、基板上に層として堆積することができる。別の実施形態においては、プロセス４００によって堆積したシリコン材料は、例えば、太陽電池を形成するために、光電池の全範囲にわたって用いることができる。
【０１６９】
[00183]本明細書に記載された実施形態は、バイポーラデバイス製造（例えば、ベース、エミッタ、コレクタ、エミッタコンタクト）、ＢｉＣＭＯＳデバイス製造（例えば、ベース、エミッタ、コレクタ、エミッタコンタクト）およびＣＭＯＳデバイス製造（例えば、チャネル、ソース／ドレイン、ソース／ドレインエクステンション、エレベイテッド・ソース／ドレイン、基板、歪みシリコン、シリコン・オン・インシュレータおよびコンタクトプラグ）等の、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）およびバイポーラトランジスタのための製造プロセス中に、シリコン含有材料を堆積するのに利用することのできるプロセスを実行できる。他の実施形態は、ゲート製造プロセス、ベースコンタクト製造プロセス、コレクタコンタクト製造プロセス、エミッタコンタクト製造プロセスまたはエレベイテッド・ソース／ドレイン製造プロセス中に利用することのできるプロセスを実行できる。
【０１７０】
[00184]幾つかの実施形態において、シリコン含有材料は、図５Ａ、図５Ｂおよび図６に描かれているようなＭＯＳＦＥＴおよびバイポーラトランジスタにおける様々な層として堆積することができる。該シリコン含有材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、シリコン（例えば、エピタキシ、ポリシリコンまたは非晶質）、または、他のシリコン含有材料（例えば、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅＣ、または、これらのドープされた変異体）を含む。例えば、図５Ａは、埋込みおよびエレベイテッド・ソース／ドレインを含むＭＯＳＦＥＴ内に堆積したシリコン含有材料を示す。ソース／ドレイン層５１２は、基板層５１０のイオン注入によって形成される。ｐＭＯＳの場合、基板層５１０は、ｎ型にドープされ、一方、ソース／ドレイン層５１２は、ｐ型材料にドープされる。シリコン含有層５１３および５１４は、本明細書に記載されているプロセスによって、ソース／ドレイン層５１２上に、または、基板層５１０上に直接、選択的かつエピタキシャルに成長させることができる。シリコン含有層５１３および５１４は、シリコン、シリコンゲルマニウム、シリコン炭素、シリコンゲルマニウム炭素、これらのドーパント変異体、これらの誘導体、またはこれらの組合せを含むことができる。ゲートバリア層５１８は、セグメント化されたシリコン含有層５１３をブリッジする。一般的に、ゲートバリア層５１８は、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化ハフニウム、酸窒化ハフニウム、ハフニウムシリケート、ハフニウムシリコン酸窒化物、これらの誘導体、または、これらの組合せを含むことができる。スペーサ５１６は、通常、窒化物／酸化物／窒化物の積層体（例えば、Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４）等の絶縁材料であるゲートバリア層５１８を部分的に包囲している。代わりに、スペーサ５１６は、本明細書に記載されている様々な方法によって堆積する窒化ケイ素または酸窒化ケイ素等の窒化ケイ素材料から成る均質の層であってもよい。ゲート電極層５２２（例えば、ポリシリコン）は、スペーサ５１６と、両サイドに堆積したオフセット層５２０とを有することができる。オフセット層５２０は、本明細書に記載された様々な方法によって堆積する窒化ケイ素、酸化ケイ素または酸窒化ケイ素で作製することができる。
【０１７１】
[00185]図５Ｂは、ソース／ドレインのためのエッチストップ層５２４と、ＭＯＳＦＥＴ上にエッチング堆積したゲートコンタクトアパーチャーとを示す。エッチストップ層５２４は、本明細書に記載された様々な方法によって堆積した窒化ケイ素等の窒化ケイ素材料で作製することができる。プリメタル絶縁層５２６（例えば、酸化ケイ素）は、エッチストップ層５２４上に堆積され、および該エッチストップ層上に形成されたコンタクトアパーチャー５２８を含む。
【０１７２】
[00186]別の実施形態において、図６は、本明細書中の実施形態において説明したような様々なプロセスを用いて、バイポーラトランジスタ内に、幾つかの層としてシリコン含有材料を有する基板６００を描いた図である。シリコン含有化合物層６３４は、既に基板層６３０上に堆積されているｎ型コレクタ層６３２上に堆積させる。該トランジスタは、絶縁層６３３（例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘＮｙまたはＳｉ３Ｎ４）、コンタクト層６３６（例えば、高濃度にドープされたポリシリコン）、オフセット層６３８（例えば、Ｓｉ３Ｎ４）および絶縁層６４０（例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘＮｙまたはＳｉ３Ｎ４）を更に含む。絶縁層６３３、絶縁層６４０およびオフセット層６３８は、本明細書に記載された様々なプロセスによって堆積した酸窒化ケイ素、窒化ケイ素炭素および／または窒化ケイ素等の窒化ケイ素材料として独立して堆積することができる。一実施形態において、絶縁層６３３および６４０は酸窒化ケイ素であり、オフセット層６３８は窒化ケイ素である。
【０１７３】
[00187]このように、光励起を用いて、窒化ケイ素等のシリコン含有層を堆積する方法を説明してきた。上述した方法は、サブ９０ｎｍ技術を用いるローバストな回路製造を好都合に容易なものとする、約５５０℃未満の堆積温度の使用により低熱量を要する限界寸法が小さいデバイス製造に適している。
【０１７４】
[00188]「基板」（例えば、基板１１２２）または「基板表面」とは、本明細書において用いる場合、プロセスをその上で、本明細書に記載されている実施形態によって実行することができる基板上に形成された任意の基板表面または材料面を指す。例えば、基板または基板表面は、シリコン、シリコン含有材料、酸化ケイ素、歪みシリコン、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、窒化ケイ素、ドープされたシリコン、シリコンゲルマニウム、シリコンゲルマニウム炭素、ゲルマニウム、シリコン炭素、ガリウムヒ素、ガラス、サファイア、フッ素をドープしたケイ酸塩ガラス（ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅｄ  ｓｉｌｉｃａｔｅ  ｇｌａｓｓ；ＦＳＧ）、または、ＳｉＯｘＣｙ、例えば、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＢＬＡＣＫ  ＤＩＡＭＯＮＤ（登録商標）ｌｏｗ−ｋ誘電体等の炭素をドープした酸化ケイ素等の材料を含むことができる。また、基板表面は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素および／または炭素をドープした酸化ケイ素等の誘電体材料を含むこともできる。基板は、直径２００ｍｍまたは３００ｍｍ等の円形ならびに矩形または正方形のウェーハ等の様々な寸法を有する可能性がある。本明細書に記載したプロセスの実施形態は、多くの基板および基板表面上に、シリコン含有材料を形成または堆積する。本発明の実施形態が有益である可能性がある基板は、限定するものではないが、結晶シリコン（例えば、Ｓｉ＜１００＞またはＳｉ＜１１１＞）、酸化ケイ素、歪みシリコン、シリコンゲルマニウム、ドープされたまたはドープされていないシリコンウェーハ窒化ケイ素およびパターン化したまたはパターン化されていないウェーハを含む。場合によって基板１１２２は、シリコン含有材料の堆積の前に、ポリシングプロセス、エッチングプロセス、還元プロセス、酸化プロセス、ハロゲン化プロセス、水酸化プロセス、アニーリングプロセス、プラズマプロセス、ＵＶプロセス、または、これらの組合せによって、前処理することができる。
【０１７５】
[00189]本出願の全体を通して、「シリコン含有の」材料、化合物、膜または層という用語は、少なくともシリコンを含み、かつゲルマニウム、炭素、ホウ素、ヒ素、ガリウムリンおよび／またはアルミニウムを含んでもよいと解釈すべきである。金属、ハロゲンまたは水素等の他の元素は、通常、ｐｐｍ程度の濃度を有するシリコン含有の材料、化合物、膜または層内に組込むことができる。シリコン含有材料の化合物または合金は、略記によって表すことができ、例えば、シリコンの場合Ｓｉ、シリコンゲルマニウムの場合ＳｉＧｅ、シリコン炭素の場合ＳｉＣ、およびシリコンゲルマニウム炭素の場合ＳｉＧｅＣである。該略記は、化学量論的関係を有する化学反応式を表すものではなく、また、該シリコン材料の特定の還元／酸化状態を表すものでもない。シリコン含有の材料、化合物、膜または層は、基板または基板表面を含むことができる。
【０１７６】
ハードウェア
[00190]図７の実施形態において、プロセスチャンバ１１００は、ポンピングシステム１１３８に結合されたチャンバ本体１１０２と、コントローラ１１４６と、少なくとも１つの光励起システム１１４４と、ガスパネル１１３６とを含む。チャンバ本体１１０２は、壁部１１０６と、底部１１０８と、内部空間１１０４を画定する蓋部１１１０とを有する。プロセス本体１１０２の壁部１１０６は、温度によって調節することができる。一実施形態においては、複数の導管１１１２が、壁部１１０６内に配置され、チャンバ本体１１０２の温度を調節する熱伝達流体を循環させるように構成されている。壁部1106は、基板1122等の被加工物のプロセスチャンバ１１００からの出し入れを容易にするように構成された基板アクセスポート１１２８を追加的に含む。
【０１７７】
[00191]基板支持ペデスタル１１２４は、チャンバ本体１１０２の内部空間１１０４内に配置されており、処理中に、基板１１２２を支持する。基板支持ペデスタル１１２４は、基板１１２２および／またはプロセスチャンバ１１００の熱内部空間１１０４の温度を調節するように構成されたヒータ１１２０を含む。図７に描かれている実施形態において、ヒータ１１２０は、電源１１１６に結合された抵抗加熱素子であり、該基板を、約５５０℃以上の温度に加熱することが可能である。
【０１７８】
[00192]ペデスタルリフトアセンブリ１１３０は、基板支持ペデスタル１１２４に結合されており、（図７に示すような）上昇処理位置と、基板アクセスポート１１２８を介した、基板支持ペデスタル１１２４上に配置された基板１１２２へのアクセスを容易にする下方位置との間での、基板支持ペデスタル１１２４の昇降を制御するように構成されている。ペデスタルリフトアセンブリ１１３０は、フレキシブルベローズ１１３２により、チャンバ本体１１０２の底部１１０８に封止結合されている。場合によってペデスタルリフトアセンブリ1130は、処理中に、基板支持ペデスタル１１２４を回転させるように構成することができる。ペデスタルリフトアセンブリ１１３０、および本明細書に記載されている実施形態によって用いることができる同様のアセンブリは、その明細書全体を本明細書に組み入れる、２００５年６月８日に出願された「Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ｓｕｐｐｏｒｔ  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｕｓｅ」というタイトルの同一出願人による米国特許第１１／１４７，９３８号明細書に開示されている。ペデスタルリフトアセンブリ１１３０は、基板支持ペデスタル１１２４を一定速度で連続的に回転させるように、基板支持ペデスタル１１２４を異なる速度で連続的に回転させるように、または、基板支持ペデスタル１１２４にインデックスを付けるように構成することができる。
【０１７９】
[00193]ガスパネル１１３６は、プロセスチャンバ１１００に結合されており、プロセス前駆物質および化学薬品を液体および／またはガスの形態で、および他のガスを、チャンバ本体１１０２の内部空間１１０４へ供給するように構成されている。図７に描かれている実施形態において、ガスパネル１１３６は、ガスライン１１４０によって結合されており、該ガスラインは、選択された液体化学薬品源から生成された、プロセス化学薬品または混合プロセスガスあるいは蒸気を、液体インジェクタから、チャンバ本体１１０２の蓋部１１１０に形成されたインレットポート１１３４に移送するのに用いられる。インレットポート１１３４を、チャンバ本体１１０２の１つ以上の他の位置を貫通して形成してもよいことを意図している。
【０１８０】
[00194]フロー制御リング１１４２は、プロセス本体１１０２内に配置されており、また、ポート１３４に結合されている。フロー制御リング１１４２は、プロセスガスの（矢印で示す）ガスフロー１１８０を、基板支持ペデスタル１１２４上に支持された基板１１２２の全域にわたって構成されている。フロー制御リング１１４２は、加えて、パージガス源１１５４から、基板支持ペデスタル１１２４の下に画定された内部空間１１０４の一部へ供給されるパージガスのフローを維持するように構成されており、基板支持ペデスタル１１２４の下方縁部の周りを上方へ流し、それにより、堆積ガスが基板支持ペデスタル１１２４の下の領域に入るのを防ぐ。フロー制御リング１１４２を出たガスは、一般的に、ポンピングシステム１１３８によるポンピングポート１１２６を介したプロセスチャンバ１１００からの除去の前に、ポンピングチャネル１１５６内に集められる。ポンピングシステム１１３８は、一般的に、スロットルバルブと、プロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４内の圧力を制御するように配設された１つ以上のポンプとを含む。フロー制御リング１１４２について、図８および図９Ａ、図９Ｂを参照して更に以下で詳細に説明する。
【０１８１】
[00195]基板支持ペデスタル１１２４の上面から基板１１２２を引き離して、アクセスポート１１２８を介して上記チャンバ本体に入るロボット（図示せず）による基板の引渡しを容易にするために、（そのうちの１つが図７に示されている）リフトピン１１１４が設けられている。図７に描かれている実施形態において、リフトプレート１１１８は、基板支持ペデスタル１１２４の下に配置されており、基板支持ペデスタル１１２４が降下させたときに、基板支持ペデスタル１１２４が、その下方への行程を完了する前に、リフトピン１１１４がリフトプレート１１１８に接触するように配設されている。リフトプレート１１１８は、基板支持ペデスタル１１２４が下がり続けるときに、リフトピン１１１４を該ペデスタルの上面から突き出るようにリフトピン１１１４を支持する。リフトプレート１１１８の位置および／またはリフトピン１１１４の長さは、基板支持ペデスタル１１２４が下方位置にあるときに、基板１１２２が基板支持ペデスタル１１２４から離れて、アクセスポート１１２８と一列に揃うように構成される。
【０１８２】
[00196]光励起システム１１４４は、プロセスガスまたは基板１１２２の表面の少なくとも一方にエネルギを供給するように配置される。一実施形態において、光励起システム１１４４は、リモート光励起システム１１８２またはダイレクト光励起システム１１９２のうちの少なくとも一方を含む。図７に描かれている実施形態は、光励起システム１１８２およびダイレクト光励起システム１１９２の両方を含んでいるが、プロセスチャンバ１１００は、場合によって単一の光励起システム（すなわち、システム１１８２または１１９２のいずれか）によって構成することができることを意図している。光励起システム１１４４からのエネルギは、多くの形態で利用することができる。例えば、該エネルギは、堆積前に、基板１１２２の表面から自然酸化物を除去して、上記プロセスガスのエネルギを増加させて、堆積速度を増すと共に堆積温度を低下させ、堆積した材料のエネルギレベルを増加させ、それにより堆積速度を増加させて、該膜内の原子の移動性を高め、該膜内の水素または他の揮発性材料の還元を支援するのに利用することができる。
【０１８３】
[00197]一実施形態において、ダイレクト光励起システム１１９２は、一般的に、エネルギのビームまたは束を基板表面に送るように配置された少なくとも１つのランプ１１７０を含む。該エネルギの束は、連続モードで、またはパルスモードで送ることができる。加えて、ランプ１１７０は、プロセスガスおよび／または洗浄ガスを活性化するのに利用することもできる。
【０１８４】
[00198]ダイレクト光励起システム１１９２は、蓋部１１１０に配置された１つ以上のウィンドウ１１７４の上に配置されており、その結果、光励起システム１１４４から放射されたエネルギをプロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４内に導くことができる。電源１１７２は、ランプ１１７０に結合されており、該ランプから放射されたエネルギを、約１ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲内で選択的に制御する。一実施形態において、ランプ１１７０は、エキシマランプである。
【０１８５】
[00199]別の実施形態においては、ランプ１１７０は、異なる波長でエネルギを生成する１つ以上のランプを含んでもよい。その結果、異なるランプは、プロセス中の異なる時間に作動させて、所望のエネルギレベルを作り出すことができる。異なる波長におけるエネルギは、処理中に、同時に、または、異なる時間に作り出すことができる。
【０１８６】
[00200]ウィンドウ１１７４は、一般的に、真空漏れを防ぐような方法で、蓋部１１１０に対して封止される。ウィンドウ１１７４は、ランプ１１７０から放射されたエネルギに対して透過性であると共に、プロセス化学物質に適合する材料から製造される。一実施形態において、ウィンドウ１１７４は、サファイアまたはフッ化マグネシウムから製造される。
【０１８７】
[00201]ウィンドウ１１７４に堆積しないように、バッフルプレート１１６０が、ウィンドウ１１７４と、基板支持ペデスタル１１２４上に配置された基板１１２２との間にパージガスのブランケットを導くように、蓋部１１１０の下に設けられている。バッフルプレート１１６０は、ランプ１１７０からのエネルギのビームまたは束が、該基板、および／またはプロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４内のガスに衝突することができるように、ウィンドウ１１７４と位置合わせされているアパーチャーを含む。開閉することで、該基板の表面に対するビームのパルス振動を実現することができるシャッタプレートを、ウィンドウ１１７４の下または上に付加することができる。パージガス源１１７８は、プロセスチャンバ１１００を貫通して形成されているパージガスインレット１１６４に結合されており、蓋部１１１０とバッフルプレート１１６０との間の領域にパージガスを供給する。ダイレクト光励起システム１１９２、蓋部１１１０、ウィンドウ１１７４およびバッフルプレート１１６０のさらなる詳細については、図１０〜図１４を参照して以下に説明する。
【０１８８】
[00202]図８、図９Ａおよび図９Ｂは、フロー制御リング１１４２の一実施形態の断面図および底面図である。フロー制御リング１１４２は、外側部１２０２、内壁部１２０４、上部１２０６および底部１２０８を有する。フロー制御リング１１４２は、アルミニウム、陽極酸化アルミ、スチール、またはこれらの組合せ等の、プロセス条件に適合する材料で製造することができる。図８、図９Ａおよび図９Ｂに描かれている実施形態において、フロー制御リング１１４２は、インサート１２４６が結合されている本体１２４４から製造されて示されている。フロー制御リング１１４２は、代わりに、ワンピースの部材として製造することができ、単一のボディに組立てることができ、または、プロセスチャンバ１１００内で一緒に保持される多数の部分を含むことができる。
【０１８９】
[00203]３つのプレナムが、フロー制御リング１１４２内に画定されている。フロー制御リング１１４２の上方部１２４０は、インレットプレナム１２１０とアウトレットプレナム１２１２とを含む。インレットプレナム１２１０は、壁部１２３０によってアウトレットプレナム１２１２と隔てられている。インレットプレナム１２１０とアウトレットプレナム１２１２とをフロー制御リング１１４２の両サイドに離間する。
【０１９０】
[00204]ポンピングプレナム１２１４は、フロー制御リング１１４２の下方部１２４２に配置されており、内部壁１２２８によって、プレナム１２１０および１２１２と隔てられている。ポンピングプレナム１２１４は、フロー制御リング１１４２の実質的に環状の包囲内壁１２０４である。
【０１９１】
[00205]１つ以上のインレットポート１２１６が、フロー制御リング１１４２の内壁１２０４を貫通して形成されている。図８および図９Ａに描かれている実施形態においては、複数のインレットポート１２１６が、フロー制御リング１１４２の内壁部１２０４の一部を形成する、インサート１２４６の内径壁１２３２を貫通して形成されている。インレットポート１２１６は、インレットプレナム１２１０を、プロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４に流体的に結合する。その結果、（図８に仮想線で示されている）蓋部１１１０に形成されたインレットポート１１３４を介して供給されるガスを、ガスパネル１１３６からフロー制御リング１１４２を介して、プロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４へ送ることができる。
【０１９２】
[00206]アウトレットプレナム１２１２は、フロー制御リング１１４２のインレットプレナム１２１０とは反対側に形成されている。ガスフロー１１８０の１つ以上の経路が、プロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４内のガスがアウトレットプレナム１２１２に入ることができるように、フロー制御リング１１４２の内壁部１２０４内に配置された上方アウトレットポート１２１８を通る。上方アウトレットポート１２１８は、ガスフローがフロー制御リング１１４２に入ることを可能にする穴、溝、アパーチャーまたは他のフロー導管であってもよい。図８および図９Ａに描かれているような１つの実施例においては、上方アウトレットポート１２１８は、フロー制御リング１１４２の上部１２０６において、内壁部１２０４内に形成された環状の切欠部である。
【０１９３】
[00207]図８は、上方アウトレットポート１２１８を介してアウトレットプレナム１２１２に引き戻され、それにより、非放射状で基板１１２２を横切るプロセスガスの交差流（例えば、一方の縁部から、該基板の反対側の縁部へのフロー）を作るインレットポート１２１６を介して内部空間１１０４に入る該プロセスガスのガスフロー１１８０を描いた図である。インレットポート１２１６および上方アウトレットポート１２１８のサイズ、サイズの変動、形状および分布は、基板１１２２の表面全域で、所望のガスフロー分布を得るように選定される。
【０１９４】
[00208]未使用のプロセスガスおよび反応副生成物の流れは、アウトレットプレナム１２１２から、内部壁１２２８を貫通して形成された少なくとも１つの移送穴１２２０を介してポンピングプレナム１２１４へ送られる。ここでもまた、移送穴１２２０のサイズ、穴の数および形状は、ガスフロー１１８０の制御を可能にする。図８、図９Ａおよび図９Ｂに描かれている実施形態においては、移送穴１２２０は環状溝である。
【０１９５】
[00209]（図７に示すように、基板支持ペデスタル１１２４の下のプロセスチャンバ１１００に入る）パージガスがポンピングプレナム１２１４に入ることができるようにするために、複数の下方アウトレットポート１２２６が、内壁１２０４を貫通して形成されている。下方アウトレットポート１２２６および移送穴１２２０を通ってポンピングプレナム１２１４に入るガスは、ポンピングシステム１１３８によってポンピングチャネル１１５６に引き戻されて、プロセスチャンバ１１００から排気される。移送穴１２２０、下方アウトレットポート１２２６または他の排気ポートのサイズ、サイズの変動、形状、多重度および分布は、ポンピングプレナム１２１４内への所望のガスフローが得られるように選定され、このことは、該基板の表面を横切るプロセスガスのフローの調節を支援し、プロセスガスが、基板支持ペデスタル１１２４の下の領域を汚染するのを防ぐ。
【０１９６】
[00210]図１４は、蓋部１１１０の上に取付けられたダイレクト光励起システム１１９２の一実施形態の断面図である。ダイレクト光励起システム１１９２は、一般的に、ランプ１１７０を内部キャビティ１４０４内に保持するハウジング１４０２と、複数のウィンドウ１１７４を固定する取付けフレーム１４０６とを含む。ハウジング１４０２は、アルミニウムまたは他の適切な材料から製造することができ、蓋部１１１０に密閉して結合されている。一実施形態において、取付けフレーム１４０６は、第１のＯリングによって該蓋部に対して封止され、一方、ハウジング１４０２は、第２のＯリングによって取付けフレーム１４０６に対して封止される。いずれかのＯリングを、ガスケットまたは他のシーリング材と置換えることができることを意図している。取付けフレーム１４０６およびハウジング１４０２は、締結部材または他の適切な方法により、該蓋部に固定することができる。
【０１９７】
[00211]キャビティ１４０４を画定するハウジング１４０２の内部壁１４０８は、ランプ１１７０によって生成されたエネルギの寄生吸収を最小限にし、それにより、ウィンドウ１１７４を通って導かれるエネルギの量を増加させるために、反射性材料で被覆されている。１つの実施例において、内部壁１４０８は、反射性材料としてのニッケルで被覆されている。
【０１９８】
[00212]内部壁１４０８は、ウィンドウ１１７４を通る光または光子の方向付けを強化するように形成される。一実施形態において、ランプ１１７０によって発出された（矢印で示す）束またはエネルギビーム１４１０は、実質的に基板１１２２の表面に垂直に（仮想的に示す）導かれる。エネルギビーム１４１０を他の入射角で該基板に導くことが望ましい可能性があることを意図している。例えば、図１１Ａの概略図に図示するように、ランプ１１７０の近くに配置された反射体１５１０は、エネルギビーム１４１０を、基板１１２２に対して鋭角で導くように構成することができる。図１１Ｂに描かれている別の実施例においては、コリメータレンズ１５２２およびプリズム１５２４等の光学系１５２０を、エネルギビーム１４１０の入射角を設定するのに利用することができる。また、マイクロアクチュエータを該プリズムに結合して、該入射角を、点線の矢印で示すように、約４５°〜約９０°の範囲内に選定することができることも意図されている。加えて、図１１Ａに示すように、シャッタ１５５０は、所望により、エネルギビーム１４１０をパルス送出する、または、該エネルギビームが、プロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４に入ることを選択的に可能にするのに利用することができる。
【０１９９】
[00213]ダイレクト光励起システム１１９２が過熱するのを防ぐために、および一定した性能を維持するために、ダイレクト光励起システム１１９２を温度制御してもよい。例えば、パージガス源１１７８は、インレット流路１４１２によって、ハウジング１４０２のキャビティ１４０４に結合することができる。インレット流路１４１２は、窒素等の熱伝達流体を注入して、ランプ１１７０によって生成された熱をハウジング１４０２から除去する。該熱伝達流体は、アウトレット流路１４１４を介してキャビティ１４０４から除去される。
【０２００】
[00214]熱電対１４１６は、該ランプの温度および／またはダイレクト光励起システム１１９２のシールを作動温度範囲内に維持することができるように、熱伝達流体、ウィンドウ、ランプ、または、ダイレクト光励起システム１１９２の他の部分の温度を示す計量表示をコントローラ１１４６に与えるために配置されている。例えば、熱電対１４１６によって与えられる温度情報を利用して、ランプ１１７０に与えられる電力、ハウジング１４０２を介して循環される熱伝達流体の温度および／または流量のうちの少なくとも１つを、過熱したり、ウィンドウ１１７４の作動温度を超えることからランプ１１７０を守るように調整することができる。
【０２０１】
[00215]図１２は、ウィンドウ１１７４を取付けフレーム１４０６に結合するのに利用されるフレームアセンブリ１６００の一実施形態の分解図を描いた図である。取付けフレーム１４０６は、中にパッキン押えが形成され、取付けフレームと上述した蓋部１１１０との間に気密シールを形成するのに利用されるシールを受容するフランジ１６１２を含む。
【０２０２】
[00216]フレームアセンブリ１６００は、一般的に、ウィンドウインサートマウント１６０２と、ウィンドウフレーム１６０４とを含む。ウィンドウインサートマウント１６０２は、取付けフレーム１４０６内に造られたポケット１６１４内に配置される。ウィンドウインサートマウント１６０２は、フランジ１６２０とベース１６２４とを含む。ウィンドウインサートマウント１６０２のフランジ１６２０は、ベース１６２４から外側へ伸びており、パッキン押え１６２２を含む。Ｏリング等のマウントシール１６０６は、パッキン押え１６２２内に配置され、ウィンドウインサートマウント１６０２と、取付けフレーム１４０６のベース１６１６との間にシールを形成する。マウントシール１６０６の圧縮は、ウィンドウインサートマウント１６０２を取付けフレーム１４０６に結合する締結部材（図示せず）によって維持される。
【０２０３】
[00217]ベース１６２４は、一般的に、エネルギビームまたはエネルギ束の上記フレームアセンブリの通過を可能にする複数のアパーチャー１６２６を含む細長い矩形である。図１２に描かれている実施形態において、ベース１６２４は、取付けフレーム１４０６のベース１６１６内に形成された矩形アパーチャー１６１８内に配置される。
【０２０４】
[00218]ウィンドウインサートマウント１６０２とウィンドウフレーム１６０４との間には、１つ以上のランプが固定される。図１２に描かれている実施形態においては、４つのウィンドウ１１７４が、ウィンドウインサートマウント１６０２とウィンドウフレーム１６０４との間に挟持される。上方ウィンドウシール１６０８は、ウィンドウフレーム１６０４に形成されたパッキン押え１６３２内に配置され、ウィンドウ１１７４とウィンドウフレーム１６０４との間にシールを形成する。下方ウィンドウシール１６１０は、ウィンドウインサートマウント１６０２に形成されたパッキン押え１６２８内に配置され、ウィンドウ１１７４とウィンドウインサートマウント１６０２との間にシールを形成する。上方および下方ウィンドウシール１６０８、１６１０の圧縮は、ウィンドウフレーム１６０４をウィンドウインサートマウント１６０２に結合する締結部材（図示せず）によって維持される。
【０２０５】
[00219]ウィンドウインサートマウント１６０２と取付けフレーム１４０６との間のシール、およびウィンドウ１１７４とウィンドウインサートマウント１６０２との間のシールは、気密状態である必要はない。ハウジング１４０２の窒素が充填されたキャビティ１４０４は、プロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４よりも高圧に維持されるので、バッフルプレート１１６０と蓋部１１１０との間のプロセスチャンバ１１００の領域内への窒素の僅かな漏れは、プロセスチャンバ１１００内で実行されるプロセスに害を与えないため許容できる。
【０２０６】
[00220]ウィンドウ１１７４が一旦、フレームアセンブリ１６００内の定位置に挟持されると、ウィンドウフレーム１６０４を貫通して形成されたアパーチャー１６３４およびウィンドウインサートマウント１６０２を貫通して形成されたアパーチャー１６２６は、ウィンドウ１１７４およびバッフルプレート１１６０のアパーチャー１１６２と位置が合って、ランプ１１７０によって生成されたエネルギのビームまたは束が該チャンバに入ることを可能にする。
【０２０７】
[00221]プロセス制御フィードバックを実行するために、ダイレクト光励起システム１１９２は、ランプの性能を示す計量表示を生成する１つ以上のセンサを含んでもよい。この計量表示は、プロセッサが、所望の特性および堆積速度を有する膜を得るためのプロセス属性を選択的に制御することを好都合に可能にする。
【０２０８】
[00222]図１４は、ランプの性能を示す計量表示を生成するのに利用されるセンサを図示する、図１０の切断線１４−１４に沿ったダイレクト光励起システム１１９２の断面図である。図１４に描かれている実施形態において、第１のセンサ１８０２は、ハウジング１４０２を貫通して配置され、ランプ１１７０の間を抜けてフレームアセンブリ１６００を貫通し、プロセスチャンバ１１００の内部空間１１０４内に伸びている。第１のセンサ１８０２は、ハウジング１４０２からのガス漏れを防ぐために、圧縮取付け具１８０８または適切なシールを利用することができる。第１のセンサ１８０２は、一般的に、基板１１２２に入射するエネルギを示す計量表示を生成することが可能である。一実施形態において、第１のセンサ１８０２は、磁束センサである。本発明の利益を享受するように適合されている１つの適切な磁束センサは、ＪａｐａｎのＨａｍａｍａｔｓｕにあるＨａｍａｍａｔｓｕ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能である。第１のセンサ１８０２は、ウィンドウ１１７４の下で、基板１１２２の比較的近くに配置されるため、測定されるエネルギレベルは、該基板に到達する実際のエネルギを示し、ウィンドウ１１７４およびハウジング１４０２およびプロセスチャンバ１１００内のガスによって吸収されるエネルギ等の寄生エネルギ損失を抑える。従って、所定のエネルギレベルが基板表面において所望される場合、ランプ１１７０（または、他の処理属性）を、所望の膜特性を得るおよび／または維持するように、現場で調整することができる。
【０２０９】
[00223]第２のセンサ１８０４は、ハウジング１４０２内のエネルギレベルを検知するのに利用することができる。第２のセンサ１８０４は、第１のセンサ１８０２に関して上述したように、ハウジング１４０２に対して封止される。第２のセンサ１８０４は、一般的に、ハウジング１４０２内のランプ１１７０によって生成されたエネルギを示す計量表示を生成することが可能である。一実施形態において、第２のセンサ１８０４は、磁束センサである。第１のセンサ１８０２から得られた情報は、該ランプによって生成されたエネルギが、上記チャンバ内に配置されたウィンドウ、ガスおよび基板等の対象物に作用した場合の寄生エネルギ損失を判断するために、第２のセンサ１８０４から得られた情報と比較することができる。構造上の試みにより、例えば、これらのセンサからのデータをプロセスガスフローを有する場合と有しない場合とを比較することにより、基板１１２２に入射するエネルギおよび該プロセスガスによって吸収されるエネルギを判断して、堆積中の膜特性を制御するのに利用することができる。
【０２１０】
[00224]図１０に戻ると、ダイレクト光励起システム１１９２の性能を更に維持するために、ウィンドウ１１７４の下面全域１４２０に、不活性ガスのカーテン１４１８が生成される。カーテン１４１８は、バッフルプレート１１６０の本体１４４０と蓋部１１１０との間に画定されたパージプレナム１４３０内に窒素（または、他の不活性ガス）を流入させることによって創出される。
【０２１１】
[00225]加えて、図１３Ａ、図１３Ｂに描かれているバッフルプレート１１６０の上部斜視図および底部斜視図を参照すると、パージプレナム１４３０は、本体１４４０から蓋部１１１０および堰１４２３まで伸びるリップ１４３４によって境界が形成されている。本体１４４０は、蓋部１１１０と、プロセスチャンバ１１００に流入するプロセスガスとの物理的分離を可能にする。本体１４４０は、プロセスガスがウィンドウ１１７４に接触を防ぐために、典型的には、インレットポート１２１６の上に配置される本体１４４０の第１の面とアパーチャー１１６２との間には、開口またはアパーチャーを有していない。
【０２１２】
[00226]リップ１４３４は、本体１４４０から堰１４２３まで伸びている。そのため、パージプレナム１４３０内に流入するガスは、実質的にパージプレナム１４３０内に閉じ込められ、（矢印で示す）流路１７０８に沿って、堰１４２３と蓋部１１１０との間に画定されたオリフィスを乗り越えていく。リップ１４３４は、該パージガスが、バッフルプレート１１６０の裏側から逃げて、該アウトレットプレナムを遠ってフロー制御リング１１４２に入るのを可能にする、第１の側１７１０の反対側のバッフルプレート１１６０の第２の側１７１２上に形成されたリリースポート１７０２を含む。図１３Ａに描かれている実施形態においては、リリースポート１７０２は、リップ１４３４の遠位端に形成された切り欠きである。
【０２１３】
[00227]オリフィス１４３６（およびオリフィス１４３６を画定する堰１４３２）は、ウィンドウ１１７４と平行に、かつ該ウィンドウと離間して伸びている。オリフィス１４３６全域での圧力低下、および上記内部空間およびパージプレナム１４３０内の圧力は、ウィンドウ１１７４がカーテン１４１８によって保護されるように、カーテン１４１８のフローを、プロセスガスのガスフロー１１８０と実質的に平行な方向に制御し、堰１４２３の全域で実質的に一様なフローを維持されるように選択する。一実施形態において、カーテン１４１８の速度は、一部のプロセスガスをウィンドウ１１７４に接触させる可能性のあるガスの乱流混合を最小限にするために、実質的に該プロセスガスフローに適合される。
【０２１４】
[00228]バッフルプレート１１６０と蓋部１１１０の均一な間隔を確保するために、複数の隔離絶縁器または突起部１７０４、１７０６がバッフルプレート１１６０から伸びている。突起部１７０４の第１のセットは堰１４３２から伸びており、一方、突起部７０６の第２のセットは、アパーチャー１１６２と第２の側１７１２の間に画定された本体１４４０の領域の間で本体１４４０から伸びている。加えて、突起部１７０４は、流路１７０８が、そこを通って形成される構造を形成する。流路１７０８は、バッフルプレート１１６０を通って伸びており、バッフルプレート１１６０を蓋部１１１０に固定するのに利用される締結部材（図示せず）を収容できる。図１３Ｂに描かれている実施形態において、突起部１７０４、１７０６を通る各流路１７０８は、該締結部材のヘッドを凹所に置くために、バッフル板１１６０のペデスタル側を抉り、または沈下させる。
【０２１５】
[00229]図７に戻って、リモート光励起システム１１８２は、ガスパネル１１３６とインレットポート１１３４の間に配置することができる。リモート光励起システム１１８２は、ガスパネル１１３６からプロセスチャンバ１１００に入るガスを活性化するのに利用することができる。活性化されたガスは、上記基板を処理し、該チャンバを洗浄し、膜の堆積を促進し、および／または堆積する膜の特性を制御するのに利用することができる。
【０２１６】
[00230]一実施形態において、リモート光励起システム１１８２は、ハウジング１１９４内に配置されたランプ１１８４を含む。ランプ１１８４は、電源１１７２または他の適切な電源に結合されている。ランプ１１８４は、一般的に、約１００ｎｍ〜約４８０ｎｍの範囲の周波数で、約１ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲のエネルギを発出する。一実施形態において、ランプ１１８４は、エキシマランプである。
【０２１７】
[00231]別の実施形態においては、ランプ１１８４は、異なる波長でエネルギを生成する１つ以上のランプを含んでもよい。その結果、異なるランプは、プロセス中の異なる時間に作動させて、所望のエネルギレベルを発出させることができる。その結果、１つのランプを、選定されたガスおよび／または面を活性化するのに利用することができると共に、別のランプを、異なるガスを活性化させ、および／または堆積する膜に対して所望の効果を実現するのに利用することができる。
【０２１８】
[00232]別の実施例においては、第１の波長を、第１の前駆物質または表面を活性化するのに利用し、続いて、第２の波長を、第２の前駆物質または該表面を活性化するのに利用することができる。このようにして、単分子層の堆積を実現することができる。原子堆積法および／またはサイクリック堆積法による単分子層の堆積に適した他の例は、限定するものではないが、他のプロセスシーケンスの中でも、２つの前駆物質のうちの一方のみの光活性化、該前駆物質の少なくとも一方の注入の間に、または、両方の前駆物質の注入後に上記チャンバに流入されるパージガスの光活性化、該前駆物質の少なくとも一方の注入の間、または両方の前駆物質の注入の後の基板表面の光活性化、あるいはこれらの組合せを含む。
【０２１９】
[00233]ハウジング１１９４内に形成された流路１１８８を流れるガスパネル１１３６からのガスは、場合によってウィンドウ１１８６によってランプ１１８４と隔てることができる。ウィンドウ１１８６は、フッ化マグネシウム等の適切な透過性材料から製造することができる。
【０２２０】
[00234]リモートプラズマ源（ＲＰＳ）１１９０は、プロセスチャンバ１１００に結合することができる。ＲＰＳ１１９０は、一般的に、付着物および他のプロセス副生成物をチャンバコンポーネントから除去する、解離したフッ素等の反応性洗浄剤を供給する。図７に描かれている実施形態において、ＲＰＳ１１９０は、フロー制御リング１１４２のインレット側が洗浄されるように、インレットポート１１３４に結合されている。場合によってＲＰＳ１１９０は、該洗浄剤がウィンドウ１１７４をより効果的に洗浄することができるように、パージガスインレット１１６４に結合することができる。
【０２２１】
[00235]代わりに、ウィンドウ１１７４を洗浄するために、フッ素または他の適切な洗浄剤を、ガスパネル１１３６からパージガスインレット１１６４に供給してもよい。該洗浄剤は、ＲＰＳ１１９０から、または、ガスパネル１１３６から供給されようと、ランプ１１７０によって活性化させて、ウィンドウ１１７４の近くのガスのエネルギ状態を高めることができる。また、洗浄剤を光励起システム１１８２によって活性化させて、インレットポート１１３４を介してプロセスチャンバ１１００内に送り込むことができることも意図されている。
【０２２２】
[00236]以下に説明するように、窒化ケイ素堆積プロセスの制御を容易にするために、コントローラ１１４６がプロセスチャンバ１１００の様々なコンポーネントに結合されている。コントローラ１１４６は、一般的に、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１１５０、メモリ１１４８およびサポート回路１１５２を含む。ＣＰＵ１１５０は、様々なチャンバおよびサブプロセッサを制御する工業環境で用いることができる種々のプロセッサのうちの１つであってもよい。メモリ１１４８またはコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードドライブ、フラッシュメモリ、あるいは、ローカルまたはリモートの他の任意の種類の、ディジタルストレージ等の１つ以上の容易に入手可能なメモリであってもよい。サポート回路１１５２は、該プロセッサを従来のようにサポートするためにＣＰＵ１１５０に結合されている。サポート回路１１５２は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路およびサブシステム等を含む。プロセス、例えば、以下に説明するステップ１９００において、シリコン含有材料を堆積する堆積プロセスは、一般的に、メモリ１１４８に、典型的にはソフトウェアルーチンとして格納されている。該ソフトウェアルーチンは、ＣＰＵ１１５０によって制御されるハードウェアから離れて配設されている第２のＣＰＵ（図示せず）に格納し、および／または該第２のＣＰＵによって実行することもできる。本発明の堆積プロセスは、ソフトウェアルーチンとして実施されるように記載されているが、本明細書で開示されている方法ステップのうちの幾つかは、ハードウェアでもソフトウェアコントローラによっても実行することができる。従って、本発明は、システムコンピュータ上で実行されるようなソフトウェアで、特定用途の集積回路としてのハードウェアで、または、他の種類のハードウェア実施で、あるいは、ソフトウェアとハードウェアの組合せで実施することができる。
【０２２３】
[00237]上述の説明は本発明の実施形態に向けられたものであるが、本発明の他の実施形態および追加的な実施形態は、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく考案することができ、また、本発明の範囲は、以下のクレームによって判定される。
【図面の簡単な説明】
【０２２４】
【図１】本明細書中の実施形態によって説明される、窒化ケイ素材料を堆積するプロセスの流れ図である。
【図２】本明細書中の実施形態によって説明される、酸化ケイ素材料を堆積するプロセスの流れ図である。
【図３】本明細書中の実施形態によって説明される、酸窒化ケイ素材料を堆積するプロセスの流れ図である。
【図４】本明細書中の実施形態によって説明される、シリコン材料を堆積するプロセスの流れ図である。
【図５Ａ】本明細書中の実施形態によって説明されるプロセスによる、シリコン含有材料を堆積させたＭＯＳＦＥＴトランジスタの断面図である。
【図５Ｂ】本明細書中の実施形態によって説明されるプロセスによる、シリコン含有材料を堆積させたＭＯＳＦＥＴトランジスタの断面図である。
【図６】本明細書中の実施形態によって説明されるプロセスによる、シリコン含有材料を堆積させた例示的なバイポーラトランジスタの断面図である。
【図７】本明細書に記載されている、シリコン含有材料を堆積するプロセス中に用いることのできる堆積チャンバの一実施形態の単純化した断面図である。
【図８】フロー制御リングの一実施形態の断面図である。
【図９Ａ】図８のフロー制御リングの上面図である。
【図９Ｂ】図８のフロー制御リングの底面図である。
【図１０】図７に描かれているチャンバの蓋部および光励起システムの一実施形態の部分断面図である。
【図１１Ａ】エネルギビームまたはエネルギ束を基板上へ方向付ける装置の概略図である。
【図１１Ｂ】エネルギビームまたはエネルギ束を基板上へ方向付ける装置の概略図である。
【図１２】１つ以上のウィンドウを図１０の光励起システム内に保持するのに利用されるフレームアセンブリの一実施形態の拡大断面図である。
【図１３Ａ】バッフルプレートの上面斜視図である。
【図１３Ｂ】バッフルプレートの底部斜視図である。
【図１４】図１０の線１４−１４に沿った蓋部および光励起システムの断面図である。
【符号の説明】
【０２２５】
１１００…プロセスチャンバ、１１０２…チャンバ本体、１１０４…内部空間、１１１４…リフトピン、１１１６…電源、１１２２…基板、１１２４…基板支持ペデスタル、１１３６…ガスパネル、１１３８…ポンピングシステム、１１４４…光励起システム、１１４６…コントローラ、１１５４…パージガス源、１１７０…ランプ、１１８２…リモート光励起システム、１１８４…ランプ、１１９２…ダイレクト光励起システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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