(57)【要約】  ここでの実施態様は、流動性化学気相堆積（ＦＣＶＤ）プロセスを使用して堆積させた窒化ケイ素層のラジカルベース処理を提供する。ＦＣＶＤで堆積された窒化ケイ素層のラジカルベース処理は、望ましくは、その中の安定したＳ−Ｎ結合の数を増加させ、そこから望ましくない水素不純物を除去し、望ましくは得られる窒化ケイ素層内にさらなるクロスリンキング、高密度化、及び窒化（窒素混入）を提供する。一実施態様では、窒化ケイ素層の形成方法は、処理チャンバの処理容積内に位置する基板支持体上に基板を配置すること、及び基板上に堆積された窒化ケイ素層を処理することを含む。窒化ケイ素層を処理することは、ＮＨ３、Ｎ２、Ｈ２、Ａｒ、Ｈｅ、又はこれらの組み合わせを含む第１のガスの一種以上のラジカル種を流すこと、及び窒化ケイ素層をこのようなラジカル種に曝露することを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する方法であって、
処理チャンバの処理容積内に位置する基板支持体上に基板を配置すること；
基板上に堆積された窒化ケイ素層を処理すること
を含み、基板上に堆積された窒化ケイ素層を処理することが：
ＮＨ３、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ、Ａｒ、又はこれらの組み合わせを含む第１のガスの一種以上のラジカル種を流すこと；及び
窒化ケイ素層をラジカル種に曝露すること
を含む、方法。
【請求項２】
第１のガスの一種以上のラジカル種を流すことが：
第１のガスを処理チャンバの処理容積内に流すこと；及び
容量性結合エネルギーにより第１のガスの遠隔プラズマを形成すること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一種以上のシリコン前駆体を処理チャンバの処理容積内に流すこと；
基板を一種以上のシリコン前駆体に曝露すること；
第２のガスのラジカル種を含む一種以上のラジカル共反応物質を流すこと；及び
基板を一種以上のラジカル共反応物質に曝露すること
を含む窒化ケイ素層を基板上に堆積させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
第２のガスの一種以上のラジカル種を流すことが：
第２のガスを処理チャンバの処理容積内に流すこと；及び
容量性結合エネルギーにより第２のガスの遠隔プラズマを形成すること
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
一種以上のシリコン前駆体が実質的に炭素を含まない、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
一種以上のシリコン前駆体がシラザン化合物を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
第２のガスの一種以上のラジカル種が、処理チャンバと流体連結する遠隔プラズマ源から処理チャンバの処理容積に流れる、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
窒化ケイ素層を堆積させた後、堆積された窒化ケイ素層を処理する前に、処理容積に流入させた不活性パージガスを使用して処理容積をパージすることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
窒化ケイ素層のラジカルベース処理のための方法であって：
処理チャンバの処理容積内に位置する基板支持体上に基板を配置すること；及び
基板上に堆積された窒化ケイ素層を処理すること
を含み、基板上に堆積された窒化ケイ素層を処理することが：
ＮＨ３、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ、Ａｒ、又はこれらの組み合わせを含む第１のガスの一種以上のラジカル種を流すこと；及び
堆積された窒化ケイ素層をラジカル種に曝露すること
を含み、窒化ケイ素層が：
一種以上のシリコン前駆体を処理チャンバの処理容積内に流すこと；
基板を一種以上のシリコン前駆体に曝露すること；
第２のガスのラジカル種を含む一種以上のラジカル共反応物質を流すこと；及び
基板を一種以上のラジカル共反応物質に曝露すること
を含む方法を使用して堆積させたものである、方法。
【請求項１０】
第１のガスの一種以上のラジカル種が、処理チャンバと流体連結する遠隔プラズマ源から処理チャンバの処理容積に流れる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第２のガスの一種以上のラジカル種が、処理チャンバと流体連結する遠隔プラズマ源から処理チャンバの処理容積に流れる、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
第１のガスの一種以上のラジカル種を流すことが：
第１のガスを処理チャンバの処理容積内に流すこと；及び
容量性結合エネルギーを通して第１のガスの遠隔プラズマを形成すること
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
窒化ケイ素層の形成方法であって：
一種以上のシリコン前駆体を第１の処理チャンバの処理容積内に流すこと；
基板を一種以上のシリコン前駆体に曝露すること；
第１のガスのラジカル種を含む一種以上のラジカル共反応物質を流すこと；及び
基板を一種以上のラジカル共反応物質に曝露すること
を含む、基板上に窒化ケイ素層を堆積させることと； 
ＮＨ３、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ、Ａｒ、又はこれらの組み合わせを含む第２のガスの一種以上のラジカル種を流すこと；及び
堆積された窒化ケイ素層を第２のガスのラジカル種に曝露すること
を含む、窒化ケイ素層を処理することと
を含む方法。
【請求項１４】
第１の処理チャンバから第２の処理チャンバへ基板を移送することをさらに含み、堆積された窒化ケイ素層を第２のガスのラジカル種に曝露することが、第２の処理チャンバ内で行われる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
第２のガスの一種以上のラジカル種を流すことが、第２の処理チャンバ内に位置するＵＶ照射源を使用して第２のガスを一種以上のラジカル種に光解離することを含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施態様は、概して半導体装置製造プロセスの分野に関し、具体的には、電子デバイス製造プロセスにおける、基板表面上に堆積させた窒化ケイ素層のラジカルベース処理のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ケイ素は、金属レベル間の絶縁体層、酸化又は他の拡散を防止するバリア層、ハードマスク、安定化処理層、トランジスタに使用されるようなスペーサ材料、反射防止コーティング材料、不揮発性メモリ内の層といった電子デバイス製造プロセスにおける誘電体材料として、及びデバイスフィーチャ間のクロストークを低減するためのそれらの間のトレンチの間隙充填材として、一般的に使用される。多くの場合、窒化ケイ素層は、その堆積後に、所望の膜ストイキオメトリー、エッチング選択性、及びその他の望ましい膜特性を達成するためにさらに処理される。一般的な処理方法は、窒化ケイ素層を高密度プラズマ（ＨＤＰ）に曝露することを含む。しかしながら、一般的な処理方法は、イオン衝撃に起因して、下に位置するフィーチャ及び基板上の材料に損傷を与えるリスクを生じさせるか、又はそうでないとしても、高アスペクト比の開口内に置かれた窒化ケイ素材料を処理するためには不十分である。
【０００３】
したがって、当技術分野において必要とされるのは、所望の窒化ケイ素ストイキオメトリー及びその他所望の材料特性を達成するための、堆積された窒化ケイ素層を処理する方法の改善である。
【発明の概要】
【０００４】
ここに記載される実施態様は、通常、流動性化学気相堆積（ＦＣＶＤ）プロセスを使用して堆積させた窒化ケイ素層のラジカルベース処理を提供する。いくつかの実施態様では、本方法は、処理前に窒化ケイ素層を堆積させることをさらに含む。
【０００５】
一実施態様において、基板処理の方法は、処理チャンバの処理容積内に置かれた基板支持体上に基板を配置すること、及び基板上に堆積された窒化ケイ素層を処理することを含む。窒化ケイ素層を処理することは、ＮＨ３、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ、Ａｒ、又はこれらの組み合わせを含む第１のガスの一種以上のラジカル種を流すこと、及び窒化ケイ素層をこのようなラジカル種に曝露することを含む。いくつかの実施態様では、方法は、窒化ケイ素層を堆積させること、一種以上のシリコン前駆体を処理チャンバの処理容積内に流すこと、基板を一種以上のシリコン前駆体に曝露すること、第２のガスのラジカル種を含む一種以上のラジカル共反応物質を提供すること、及び基板を一種以上のラジカル共反応物質に曝露することをさらに含む。
【０００６】
別の実施態様では、窒化ケイ素層のラジカルベース処理のための方法は、処理チャンバの処理容積内に置かれた基板支持体上に基板を配置すること、及び基板上に堆積された窒化ケイ素層を処理することを含む。窒化ケイ素層を処理することは、ＮＨ３、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ、Ａｒ、又はこれらの組み合わせを含む第１のガスの一種以上のラジカル種を流すこと、及び堆積された窒化ケイ素層をこのようなラジカル種に曝露することを含む。ここでは、窒化ケイ素層は、一種以上のシリコン前駆体を処理チャンバの処理容積内に流すこと、基板を一種以上のシリコン前駆体に曝露すること、第２のガスのラジカル種を含む一種以上のラジカル共反応物質を流すこと、及び基板を一種以上のラジカル共反応物質に曝露することを含む方法を使用して堆積された。
【０００７】
別の実施態様では、窒化ケイ素層を形成する方法は、窒化ケイ素層を堆積させることと、堆積させた窒化ケイ素層のラジカルベース処理とを含む。窒化ケイ素層を堆積させることは、一種以上のシリコン前駆体を第１の処理チャンバの処理容積内に流すこと、基板を一種以上のシリコン前駆体に曝露すること、第１のガスのラジカル種を含む一種以上のラジカル共反応物質を流すこと、及び基板を一種以上のラジカル共反応物質に曝露することを含む。堆積された窒化ケイ素層を処理することは、ＮＨ３、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ、Ａｒ、又はこれらの組み合わせを含む第２のガスの一種以上のラジカル種を流すこと、及び堆積された窒化ケイ素層をこのような第２のガスのラジカル種に曝露することを含む。
【０００８】
本開示の上述のフィーチャを詳細に理解できるように、上記で簡単に要約された本開示のより詳細な説明が、実施態様を参照することによって得られ、それらの実施態様のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は例示的な実施態様を示しているにすぎず、したがって本開示の範囲を限定するとみなすべきではなく、その他の等しく有効な実施態様が許容されうることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ここに記載される方法を実施するために使用されうる例示的処理チャンバの模式的断面図である。
【図２】窒化ケイ素層のラジカルベース処理のための方法を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここに記載される実施態様は、概して、基板表面上に位置する窒化ケイ素層のラジカルベース処理のための方法に関し、特に、流動性化学気相堆積（ＦＣＶＤ）プロセスを使用して堆積された窒化ケイ素層のラジカルベース処理のための方法に関する。流動性窒化ケイ素プロセス、例えば、（ＦＣＶＤ）プロセスを使用して堆積された窒化ケイ素層は通常、一般的な方法を使用して堆積された窒化ケイ素層と比較したとき、高アスペクト比フィーチャの間隙充填性能を改善する。しかしながら、典型的にＦＣＶＤプロセスによって提供される窒化ケイ素層は、望ましくないことに、Ｓｉ−Ｈ結合及びＳｉ−ＮＨ結合の一方又は両方の複雑なネットワークを含み、一般的な方法により堆積された（非流動性）窒化ケイ素層と比較したとき、低い窒化ケイ素層膜密度を提供する。窒化ケイ素層の膜の品質を改善するための一般的な処理方法は、堆積された窒化ケイ素層を高密度プラズマ（ＨＤＰ）に曝露することを含みうる。残念なことに、ＨＤＰ処理は、層及びそれら処理層の下に位置するフィーチャを、処理層のイオン衝撃に由来する損傷に曝露するので望ましくない。したがって、ここでの実施態様は、さらなるクロスリンキング、高密度化、及び処理される窒化ケイ素層への所望の処理深度における窒素混入（窒化）を促進する、ガスラジカルを用いたＦＣＶＤ堆積窒化ケイ素層の処理を提供する。ここに提供される方法は、望ましくは、窒化ケイ素層、又はその下に位置するフィーチャ及び材料層を、処理層のイオン衝撃に起因するそれらへの損傷のリスクに曝すことなく、水素不純物を除去し、その中の安定したＳ−Ｎ結合の数を増加させる。
【００１１】
図１は、ここに記載される方法を実施するために使用することのできる例示的処理チャンバの模式的断面図である。ここで処理チャンバ１００は、チャンバリッドアセンブリ１０１、一又は複数の側壁１０２、及びチャンバ基部１０４を特徴とし、それらはまとまって処理容積１２０を画定する。チャンバリッドアセンブリ１０１は、チャンバリッド１０３、シャワーヘッド１１２、及びチャンバリッド１０３とシャワーヘッド１１２との間に位置する電気的絶縁リング１０５を含み、これらはプレナム１２２を画定している。ガス入口１１４は、チャンバリッド１０３を貫通し、ガス源１０６と流体連結している。いくつかの実施態様では、ガス入口１１４はさらに、遠隔プラズマ源１０７と流体連結する。シャワーヘッド１１２は、それを貫通する複数の開口１１８を有し、それら複数の開口１１８を通してプレナム１２２から処理容積１２０の中へ処理ガス又はガス状ラジカルを均一に分配するために使用される。
【００１２】
いくつかの実施態様では、ＲＦ又はＶＨＦ電力供給部といった電力供給部１４２は、スイッチが１４４第１の位置（図示）にあるとき、このスイッチを介してチャンバリッドに電気的に連結される。スイッチが第２の位置（図示しない）にあるとき、電力供給部１４２はシャワーヘッド１１２に電気的に連結される。スイッチ１４４が第１の位置にあるとき、電力供給部１４２は、基板１１５から遠隔して位置する第１のプラズマ（例えばプレナム１２２内に位置する遠隔プラズマ１２８）に、点火してそれを維持するために使用される。遠隔プラズマ１２８は、プレナム内に流入する処理ガスから構成され、電力供給部１４２由来の電力との容量性の連結により、プラズマとして維持される。スイッチ１４４が第２の位置にあるとき、電力供給部１４２は、第２のプラズマ（図示しない）に点火し、そのプラズマをシャワーヘッド１１２と基板支持体１２７上に位置する基板１１５との間の処理容積１２０内に維持するために使用される。
【００１３】
処理容積１２０は、処理容積１２０を低大気圧条件に維持し、そこから処理ガス及び他のガスを排出する真空出口１１３を通して一又は複数の専用真空ポンプなどの真空源に流体連結される。処理容積１２０内に位置する基板支持体１２７は、チャンバ基部１０４を密封貫通する支軸１２４上に位置し、支持軸１２４は例えば、チャンバ基部１０４の下の領域内においてベローズ（図示しない）により囲まれる。支軸１２４は、支軸１２４とその上に位置する基板支持体１２７とを上下させるようにモータを制御するコントローラ１４０に連結されて、基板１１５の処理の間、基板を支持し、処理チャンバ１００まで基板１１５を往復させる。
【００１４】
基板１１５は、一又は複数の側壁１０２のうちの一つの開口１２６を通して処理容積１２０内にローディングされ、開口は、基板１１５の処理の間ドア又はバルブ（図示しない）により密封される。ここで基板１１５は、基板支持体を通して可動に位置させた複数のリフトピン（図示しない）を含む一般的なリフトピンシステム（図示しない）を使用して、基板支持体１２７の表面までを往復させられる。典型的には、複数のリフトピンは、リフトピンフープ（図示しない）により下側から接触され、基板支持体１２７の表面の上方に延びるように動き、そこから基板１１５を持ち上げ、ロボットハンドラによるアクセスを可能にする。リフトピンフープ（図示しない）が降下位置にあるとき、複数のリフトピンの頂部は基板支持体１２７の表面と同じ高さ又はそれより下に位置し、基板がその上に載る。基板支持体は、開口１２６の下方の、その上に基板を配置するか又はそこから基板１１５を除去するための降下位置と、基板１１５を処理するための上昇位置との間で可動である。いくつかの実施態様では、基板支持体１２７、及びその上に位置する基板１１５は、抵抗加熱要素１２９及び／又は基板支持体上に位置する一又は複数の冷却チャネル１３７を使用して所望の処理温度に維持される。典型的には、冷却チャネル１３７は、比較的高い電気抵抗を有する改訂水源又は冷凍剤源などの冷却剤源１３３に流体連結される。
【００１５】
いくつかの実施態様では、処理チャンバ１００はさらに、処理容積１２０にガス状ラジカルを提供する遠隔プラズマ源１０７に連結される。典型的には、遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）源、又はマイクロ波プラズマ源を含む。いくつかの実施態様では、遠隔プラズマ源は、独立型ＲＰＳユニットである。他の実施態様では、遠隔プラズマ源は、処理チャンバ１００と流体連結する第２の処理チャンバである。他の実施態様では、遠隔プラズマ源は、チャンバリッド１０３とシャワーヘッド１１２との間のプレナム１２２内において点火されて維持される遠隔プラズマ１２８である。いくつかの他の実施態様では、非プラズマベースのラジカル源（例えば、ＵＶ照射を使用して第１のガスをそのラジカル種へと光解離するＵＶ源、又は熱分解を使用して第１のガスをそのラジカル種へと解離するためにホットワイヤＣＶＤ（ＨＷＣＶＤ）チャンバなどのホットワイヤ源）から、ガス状処理ラジカルが処理チャンバに提供される。
【００１６】
図２は、ガス状ラジカルを使用して窒化ケイ素層を処理する方法のフロー図である。アクティビティ２１０において、方法２００は基板を基板支持体上に配置することを含み、基板支持体は処理チャンバ（例えば図１に記載の処理チャンバ）の処理容積内に置かれる。ここで、基板はその表面上に堆積された窒化ケイ素層を特徴とする。
【００１７】
いくつかの実施態様では、窒化ケイ素層は、少なくとも部分的に、基板の表面内に形成された複数の開口内に位置する。これら実施態様のいくつかでは、複数の開口は、５：１、１０：１、２０：１、例えば２５：１を上回るアスペクト比などの、２：１を上回るアスペクト比（深さ対幅比）を有する。いくつかの実施態様では、開口の幅は、約６５ｎｍ未満、約４５ｎｍ未満、約３２ｎｍ未満、約２２ｎｍ未満、例えば約１６ｎｍ未満など、約９０ｎｍ未満であるか、又は約１６ｎｍと約９０ｎｍの間など、約１ｎｍと約９０ｎｍの間である。
【００１８】
いくつかの実施態様では、窒化ケイ素層、例えばポリシラザン層は、流動性化学気相堆積（ＦＣＶＤ）プロセスを使用して堆積された。いくつかの実施態様では、ＦＣＶＤプロセスは、窒化ケイ素層のラジカルベース処理のために使用されるものと同じ処理チャンバにおいて実施される。いくつかの実施態様では、ＦＣＶＤプロセスは、窒化ケイ素層のラジカルベース処理のために使用される処理チャンバとは異なる処理チャンバ内で実施される。
【００１９】
典型的には、ＦＣＶＤプロセスは、一種以上のシリコン前駆体を処理容積内へ流すこと、基板を一種以上のシリコン前駆体に曝露すること、一種以上のラジカル共反応物を処理容積内に提供すること、及び基板を一種以上のラジカル共反応物に曝露することを含む。ここでは、基板を一種以上のシリコン前駆体に曝露することと、基板を一種以上のラジカル共反応物に曝露することは、連続的に、同時に、又はそれらの組み合わせで行われる。例えば、いくつかの実施態様では、基板を一種以上のシリコン前駆体に曝露することの少なくとも一部は、基板を一種以上のラジカル共反応物質に曝露することの少なくとも一部と重複する。
【００２０】
いくつかの実施態様では、処理容積は、基板を一種以上のシリコン前駆体に曝露することと、基板を一種以上のラジカル共反応物質に曝露することとの間にパージされる。処理容積をパージすることは、そこからのシリコン前駆体、ラジカル化共反応物質、及び処理ガス副産物の一部又は全部の除去を促進するために、処理容積内に不活性ガスを流すことを含む。典型的には、処理容積の圧力は、望ましくは、約１０ｍＴｏｒｒと約１０Ｔｏｒｒの間、例えば約６Ｔｏｒｒ未満、例えば約５Ｔｏｒｒ未満、又は約０．１Ｔｏｒｒと約４Ｔｏｒｒの間、例えば約０．５Ｔｏｒｒと約３Ｔｏｒｒの間に維持される。いくつかの実施態様では、基板は、望ましくは、約０℃と約４００℃の間に、又は約１５０℃未満、約１００℃未満、例えば約７５℃など約２００℃未満に、又は約２０℃と約７５°Ｃの間など約−１０℃と約７５℃の間の温度に維持される。
【００２１】
いくつかの実施態様では、一種以上のシリコン前駆体は、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）、及びテトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）などのシラン化合物、又はこれらの組み合わせを含む。いくつかの他の実施態様では、シリコン前駆体は、Ｎ，Ｎ’ジシリルトリシラザン（Ａ）などの少なくとも一つのＳｉ−Ｎ−Ｓｉ官能基を有するシラザン化合物、以下のシラザン化合物（Ａ）−（Ｅ）などのその他のシラザン化合物、例えば以下の（Ｅ）に示すトリシリルアミン（ＴＳＡ）、又はこれらの組み合わせを含む。いくつかの実施態様では、シリコン前駆体は、一種以上のシラン化合物と一種以上のシラザン化合物との組み合わせを含む。いくつかの実施態様では、シリコン前駆体は、実質的に炭素を含まず、実質的に炭素を含まないとは、シリコン前駆体がその中に炭素部分を含まないことを意味する。
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【００２２】
いくつかの実施態様では、一種以上のラジカル共反応物は、第２のガスを含む窒素などの第２のガスのラジカル種、例えばＮＨ３、Ｎ２、又はこれらの組み合わせを含む。例えば、いくつかの実施態様では、第２のガスのラジカル種は、ＮＨ２、ＮＨ、Ｎ、及びＨラジカル、又はこれらの組み合わせを含む。いくつかの実施態様では、第２のガスは、実質的に酸素を含まない。ここでは、ラジカル共反応物質は、遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）を使用して又は容量結合プラズマ（ＣＣＰ）によって処理容積に提供される。
【００２３】
いくつかの実施態様では、容量結合プラズマは、シャワーヘッドとチャンバリッドとの間の処理容積内において点火されて維持される第２のガス、例えば、図１に記載のプレナム１２２内において点火されて維持される遠隔プラズマ１２８で形成される。典型的には、上記ＦＣＶＤプロセスは、望ましくは、基板の表面内に形成された高アスペクト比の開口のボトムアップ充填を可能にする流動性窒化ケイ素膜を提供する。例えば、ＦＣＶＤプロセスが、９０ｎｍ未満の幅と約１０：１を上回るアスペクト比とを有する開口を充填するために使用される。いくつかの実施態様では、基板は、約２００℃未満の温度に維持される。
【００２４】
アクティビティ２２０では、方法２００は、ガス状処理ラジカルを処理チャンバの処理容積に提供することを含む。ここでは、ガス状処理ラジカルは、ＮＨ３、Ｎ２、Ｈ２、Ｈｅ、Ａｒ、又はこれらの組み合わせからなる群より選択される第１のガスのプラズマ活性化ラジカル種を含む。いくつかの実施態様では、第１のガスの分子は、処理容積に流体連結された遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）（例えば、図１に記載の遠隔プラズマ源１０７）を使用して活性化されて処理ラジカルを形成する。他の実施態様では、第１のガスを、シャワーヘッドとチャンバリッドとの間に位置するプレナム（例えば、図１に記載のプレナム１２２）内に流す。これら実施態様のいくつかにおいては、処理ラジカルは、容量性結合エネルギーを通して第１のガスの遠隔プラズマ（例えば遠隔プラズマ１２８）に点火してそれを維持することにより形成される。
【００２５】
アクティビティ２３０では、方法２００は、処理された窒化ケイ素層を形成するために、ＦＣＶＤで堆積された窒化ケイ素層をガス状処理ラジカルに曝露することを含む。いくつかの実施態様では、窒化ケイ素層をＦＣＶＤで堆積させることと、ＦＣＶＤで堆積された窒化ケイ素層をガス状処理ラジカルに曝露することとが、同じ処理チャンバ内で行われる。これら実施態様のいくつかにおいては、処理チャンバの処理容積は、窒化ケイ素層を堆積させた後、窒化ケイ素層をガス状処理ラジカルに曝露する前に、Ａｒ、Ｎ２、又はこれらの組み合わせといった不活性パージガスを使用してパージされる。処理容積をパージすることにより、未反応シリコン前駆体の一部又は全部、未反応ラジカル化共反応物質、及びその他の処理ガス副産物が処理容積から除去される。他の実施態様では、ＦＣＶＤで堆積された窒化ケイ素層をガス状処理ラジカルに曝露することは異なる処理チャンバ内で行われ、ここでは、処理チャンバ、例えば第１の処理チャンバではない第２の処理チャンバが、窒化ケイ素層を堆積させるために使用される。それらその他実施態様のいくつかでは、窒化ケイ素層のラジカルベース処理に使用される第２の処理チャンバと窒化ケイ素層を堆積させるための第１の処理チャンバとは、移送チャンバにより連結される。典型的には、移送チャンバは、基板が第１の処理チャンバと第２の処理チャンバとの間で大気条件に曝露されないように、継続的に減圧下に維持される。
【００２６】
いくつかの実施態様では、第２の処理チャンバは紫外照射（ＵＶ）チャンバである。それら実施態様では、処理ラジカルを形成するために使用される第１のガスを、処理チャンバの処理容積内に流入させ、ＵＶ照射源からのＵＶ照射に曝露させ、ラジカル前駆体のＵＶ照射への曝露は、第１のガスをその所望の処理ラジカルへと光解離する。典型的には、ＵＶチャンバは約１０ｍＴｏｒｒと約５００Ｔｏｒｒの間の圧力に維持され、基板は約０℃と約４００°Ｃの間に維持される。いくつかの実施態様では、第２の処理チャンバは、ホットワイヤＣＶＤ（ＨＷＣＶＤ）チャンバの加熱フィラメントなどの複数の加熱要素を含む。加熱要素は、第１のガスをその所望の処理ラジカルへと熱分解するために十分な温度に維持される。
【００２７】
いくつかの実施態様では、方法２００は、所望の窒化ケイ素層厚に到達するまで、窒化ケイ素層の少なくとも一部を堆積させ、次いでその少なくとも部分的に堆積された窒化ケイ素層をラジカルベース処理することを連続して繰り返すことを含む。典型的には、上記連続的繰り返しにより、窒化ケイ素層を所望の厚さに堆積させた後にそれをラジカルベース処理することと比較したとき、得られる処理済み窒化ケイ素層の高密度化及びストイキオメトリーがより均一になる。
【００２８】
ここに記載の方法の利点には、窒化物層を高密度プラズマに曝露するなどの一般的な処理方法と比較したとき、処理済み窒化ケイ素の高密度化及びストイキオメトリーの改善が含まれる。いずれか特定の理論に拘束されることを望むものではないが、ここに記載の方法によって提供されるＮＨｘラジカルは、堆積されたままの窒化ケイ素層と反応してＮをそのポリマーマトリックスに挿入し、それにより膜ストイキオメトリーを改善し、さらに、そこからＨを除去することによりポリマー膜をクロスリンクし、その高密度化をもたらすと考えられる。
【００２９】
以上の説明は本開示の実施態様を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく本開示の他の実施態様及びさらなる実施態様が考案可能であり、本開示の範囲は特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
2021511672.tif 000004
【図２】
2021511672.tif 000005
【国際調査報告】
2021511672.tif 000006
2021511672.tif 000007
2021511672.tif 000008