具体实施方式

在描述本公开内容的若干示例性实施例之前，将理解，本公开内容不限于在以下描述中阐述的构造或工艺步骤的细节。本公开内容能够具有其他实施例并且以各种方式实践或进行。

在诸图中图示的众多细节、尺寸、角度及其他特征仅说明特定实施例。由此，其他实施例可以在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下具有其他细节、部件、尺寸、角度及特征。此外，本公开内容的其他实施例可以在没有下文描述的若干细节的情况下实践。

如本文所使用的“基板”、“基板表面”等指其上执行处理的基板上形成的任何基板或材料表面。例如，取决于应用，其上可以执行处理的基板表面包括但不限于诸如硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(SOI)、碳掺杂的氧化硅、氮化硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石的材料和任何其他材料，诸如金属、金属氮化物、金属合金和其他导电材料。基板包括但不限于半导体晶片。基板可暴露至预处理工艺，以抛光、蚀刻、还原、氧化、羟基化(或以其他方式产生或接枝目标化学部分以赋予化学官能度)、退火和/或烘焙基板表面。除了直接在基板本身的表面上处理之外，在本公开内容中，如下文更详细公开内容，所公开内容的任何膜处理步骤也可在基板上形成的下层上执行，并且术语“基板表面”意欲包括如上下文指出的此种下层。因此，例如，在膜/层或部分膜/层已经沉积到基板表面上的情况下，新沉积的膜/层的暴露表面变为基板表面。给定基板表面所包含的材料将取决于待沉积的材料、以及所使用的特定化学物质。

如在本说明书及所附的权利要求中使用，术语“反应性化合物”、“反应性气体”、“反应性物质”、“前驱物”、“工艺气体”等可互换使用以意谓具有在表面反应(例如，化学吸附、氧化、还原)中能够与基板表面或基板表面上的材料反应的物种的物质。例如，第一“反应性气体”可简单地吸附到基板表面上并且可用于与第二反应性气体的进一步化学反应。

如在本说明书及所附的权利要求中使用，术语“前驱物”、“反应物”、“反应性气体”等可互换使用以指可以与基板表面反应的任何气体物种。

如本文使用，“化学气相沉积”指同时或实质上同时将基板表面暴露至前驱物和/或共反应物的工艺。如本文使用，“实质上同时”指共流或针对前驱物的大部分暴露存在重叠的情况。

归因于成本效率及膜品质通用性，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)广泛地用于沉积膜。在PECVD工艺中，将已经在载气中携带的烃源(诸如气相烃或液相烃的蒸气)引入PECVD腔室中。也将等离子体引发的气体(通常为氦)引入腔室中。等离子体随后在腔室中引发以产生激发的CH自由基。激发的CH自由基化学键合到在腔室中定位的基板表面，从而在其上形成所期望的非晶碳膜。本文参考PECVD工艺描述的实施例可以使用任何适宜的薄膜沉积系统执行。本文描述的任何设备描述是说明性的并且不应当理解或解释为限制本文描述的实施例的范围。

在半导体工业中的众多应用具有小于400℃、甚至在一些情况下小于300℃的非常低的热预算。通常，在PECVD工艺中，膜品质在低温下大幅度受损。本文描述的实施例有利地提供了用于沉积高品质介电膜的方法来用于图案化以及满足此严格热预算而不牺牲膜品质的其他应用。

本文描述的实施例包括改进的制造介电膜的方法，所述介电膜具有高密度(例如，＞1.8g/cc)、高折射率(例如，＞1.5)及低应力(例如，＜-500MPa)。在一个或多个实施例中，密度及应力取决于所制造的特定膜，但一个或多个实施例的膜当与在非常高的温度下制造的膜相比时具有类似或改进的密度及应力。根据本文描述的实施例制造的介电膜是非晶性质并且与现有的图案化膜相比具有较高蚀刻选择性、以及非常大的密度(例如，＞1.8g/cc)和较低的应力(＜-500MPa)。总体来说，本文描述的沉积工艺也完全与用于硬掩模应用的现有整合方案相容。

在一些实施例中，本文描述的介电膜可通过使用含有前驱物的气体混合物的化学气相沉积(等离子体增强和/或热)工艺形成，所述含有前驱物的气体混合物包括选自下列的一种或多种前驱物：硅烷(SiH₄)、三乙氧基硅烷(SiH(OEt)₃)、四乙氧基硅烷(正硅酸四乙酯；Si(OEt)₄或TEOS)、二硅烷(Si₂H₆)、SiH(CH₃)₃、二甲基硅烷(SiH₂(CH₃)₂)、甲基硅烷(SiH₃CH₃)、二氯硅烷(SiH₂Cl₂)、四氯化硅(SiCl₄)、四氟化硅(SiF₄)、三氯硅烷(HSiCl₃)、甲基硅烷(CH₃SiH₃)、三甲基硅烷(C₃H₁₀Si)、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(TMDZ)、1,3,5-三硅杂戊烷(TSP)、(双(叔丁基胺基)硅烷(BTBAS)、(双(二乙基胺基)硅烷(BDEAS)、三(二甲基胺基)硅烷(TDMAS)、(Si[N(tBu)CH＝CHN(tBu)](OEt)₂(Si-TBES)、Si[N(tBu)CH＝CHN(tBu)](H)NH₂(Si-TBAS)、锗烷(GeH₄)、四氯化锗(GeCl₄)、四氟化锗(GeF₄)、叔丁基锗烷(GeH(CH₃)₃)、N₂O、O₂、NH₃、N₂、H₂、C₂H₂、或C₃H₆。

沉积工艺可在从约-50℃至约150℃变化的温度下执行，包括约-50℃、约-45℃、约-40℃、约-35℃、约-30℃、约-25℃、约-20℃、约-15℃、约-10℃、约-5℃、约0℃、约5℃、约10℃、约15℃、约20℃、约25℃、约30℃、约35℃、约40℃、约45℃、约50℃、约55℃、约60℃、约65℃、约70℃、约75℃、约80℃、约85℃、约90℃、约95℃、约100℃、约105℃、约110℃、约115℃、约120℃、约125℃、约130℃、约135℃、约140℃、约145℃、和约150℃。

沉积工艺可在从0.1mTorr至10Torr变化的压力下在工艺容积中执行，所述压力包括约0.1mTorr、约1mTorr、约10mTorr、约100mTorr、约500mTorr、约1Torr、约2Torr、约3Torr、约4Torr、约5Torr、约6Torr、约7Torr、约8Torr、约9Torr、和约10Torr的压力。

含有前驱物的气体混合物可进一步包括选自下列的稀释气体的一种或多种：氦(He)、氩(Ar)、氙(Xe)、氮(N₂)、或氢(H₂)。一些实施例的稀释气体包含化合物，所述化合物为相对于反应物及基板材料的惰性气体。

含有前驱物的气体混合物可进一步包括用于改进膜品质的蚀刻剂气体，诸如Cl₂、CF₄或NF₃。

等离子体(例如，电容耦合等离子体)可从顶部及底部电极或侧电极形成。电极可由在CVD系统中交替或同时使用的单供电电极、双供电电极或具有多个频率(诸如但不限于350KHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz及100MHz)的更多电极形成，所述CVD系统具有本文列出的任何或所有反应物气体以沉积介电质的薄膜。在一些实施例中，等离子体为电容耦合等离子体(CCP)。在一些实施例中，等离子体为感应耦合等离子体(ICP)。在一些实施例中，等离子体为微波等离子体。

在一些实施例中，介电膜在具有维持于10℃的基板基座以及维持于2mTorr的压力的腔室中沉积，其中等离子体通过将2500瓦(13.56MHz)的偏压施加到静电卡盘而在晶片水平处产生(即，直接等离子体)。在一些实施例中，也将在2MHz下的1000瓦的额外RF功率递送到静电卡盘，从而产生晶片水平处的双偏压等离子体。

图1A描绘了根据本文描述的实施例的可以用于执行介电膜沉积的基板处理系统132的示意性图示。基板处理系统132包括耦接到气体面板130的工艺腔室100及控制器110。工艺腔室100总体上包括界定处理容积126的顶壁124、侧壁101及底壁122。在工艺腔室100的处理容积126中提供基板支撑组件146。基板支撑组件146总体上包括由杆160支撑的静电卡盘150。静电卡盘150可通常由铝、陶瓷、或其他适宜材料制造。静电卡盘150可使用移位机构(未图示)在工艺腔室100内部在垂直方向上移动。

真空泵102耦接到工艺腔室100的底部中形成的端口。真空泵102用于在工艺腔室100中维持期望的气压。真空泵102也从工艺腔室100抽空处理后气体以及工艺副产物。

基板处理系统132可进一步包括用于控制腔室压力的额外设备，例如，在工艺腔室100与真空泵102之间定位的阀(例如，节流阀及隔离阀)以控制腔室压力。

具有多个孔128的气体分配组件120在静电卡盘150之上的工艺腔室100顶部上设置。气体分配组件120的孔128用于将工艺气体引入工艺腔室100中。孔128可具有不同大小、数量、分配、形状、设计、和直径以促进各种工艺气体的流动来用于不同工艺要求。气体分配组件120连接到气体面板130，所述气体面板130允许在处理期间将各种气体供应到处理容积126。等离子体由离开气体分配组件120的工艺气体混合物形成以增强工艺气体的热分解，从而导致材料在基板190的表面191上沉积。

气体分配组件120及静电卡盘150可在处理容积126中形成一对间隔开的电极。一个或多个RF电源140将偏压电位经由可选的匹配网络138提供到气体分配组件120以在气体分配组件120与静电卡盘150之间促进产生等离子体。或者，RF电源140及可选的匹配网络138可耦接到气体分配组件120、静电卡盘150、或耦接到气体分配组件120及静电卡盘150两者、或耦接到在工艺腔室100外部设置的天线(未图示)。在一些实施例中，RF电源140可产生在350KHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz、或100MHz的频率下的功率。在一个实施例中，在约50kHz至约13.56MHz的频率下可提供在约100瓦与约3000瓦之间的RF电源140。在另一实施例中，可在约50kHz至约13.56MHz的频率下提供在约500瓦与约1800瓦之间的RF电源140。

控制器110包括用于控制工艺序列并且调节来自气体面板130的气体流的中央处理单元(CPU)112、存储器116、和支持电路114。中央处理单元(CPU)112可为可在工业环境中使用的任何形式的通用计算机处理器。软件例程可以储存在存储器116中，诸如随机存取存储器、只读存储器、软盘、或硬盘驱动、或其他形式的数字储存器。支持电路114常规耦接到中央处理单元(CPU)112并且可包括高速缓存、时钟电路、输入/输出系统、功率供应器等。在控制器110与基板处理系统132的各个部件之间的双向通信经由数个信号缆线处理，所述数个信号缆线共同称为信号总线118，其中一些在图1A中示出。

图1B描绘了可以用于实践本文描述的实施例的另一基板处理系统180的示意性横截面图。基板处理系统180类似于图1A的基板处理系统132，不同之处在于基板处理系统180经配置为使来自气体面板130的处理气体经由侧壁101跨基板190的表面191流动。此外，在图1A中描绘的气体分配组件120用电极182替代。电极182可经配置为用于次级电子产生。在一个实施例中，电极182为含硅电极。

图2描绘了可以用于实践本文描述的实施例的在图1A及图1B中的处理系统中使用的基板支撑组件146的示意性横截面图。参见图2，静电卡盘150可包括适用于控制在静电卡盘150的上表面192上支撑的基板190的温度的嵌入式加热器元件170。静电卡盘150可通过将电流从加热器电源106施加到加热器元件170来电阻式加热。加热器电源106可经由RF滤波器216耦接。RF滤波器216可用于保护加热器电源106不受RF能量影响。加热器元件170可由在镍铁铬合金(例如，)鞘管中封装的镍铬线制成。从加热器电源106供应的电流由控制器110调节以控制由加热器元件170产生的热，从而在膜沉积期间将基板190及静电卡盘150维持在实质上恒定的温度下。所供应的电流可经调节以将静电卡盘150的温度选择性地控制在约-50℃至约150℃之间。

参见图1A及图1B，温度传感器172(诸如热电偶)可嵌入静电卡盘150中来以常规方式监控静电卡盘150的温度。测量的温度由控制器110用于控制供应到加热器元件170的功率以将基板维持在期望温度下。

参见图2，静电卡盘150包括卡紧电极210，所述卡紧电极210可为导电材料的网格。卡紧电极210可嵌入静电卡盘150中。卡紧电极210耦接到卡紧电源212，当供能时，所述卡紧电源212将基板190静电卡紧到静电卡盘150的上表面192。

卡紧电极210可经构造为单极电极或双极电极，或具有另一适合的布置。卡紧电极210可经由RF滤波器214耦接到卡紧电源212，所述卡紧电源212提供直流(DC)功率以将基板190静电固定到静电卡盘150的上表面192。RF滤波器214防止用于在工艺腔室100内形成等离子体的RF功率破坏电气设备或在腔室外部呈现电气危害。静电卡盘150可由陶瓷材料制造，诸如AlN或Al₂O₃。或者，静电卡盘150可由聚合物制造，诸如聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚芳基醚酮(PAEK)等。

功率施加系统220耦接到基板支撑组件146。功率施加系统220可包括加热器电源106、卡紧电源212、第一射频(RF)电源230、和第二RF电源240。功率施加系统220的实施例可额外包括控制器110、以及与控制器110和第一射频(RF)电源230及第二RF电源240两者通信的传感器装置250。

控制器110也可用于通过从第一射频(RF)电源230及第二RF电源240施加RF功率以控制来自处理气体的等离子体，以便在基板190上沉积材料层。

如上文描述，静电卡盘150包括卡紧电极210，所述卡紧电极210在一个方面中可用于卡紧基板190，同时也用作第一RF电极。静电卡盘150也可包括第二RF电极260，并且连同卡紧电极210一起，可施加RF功率以调谐等离子体。第一射频(RF)电源230可耦接到第二RF电极260，而第二RF电源240可耦接到卡紧电极210。可提供分别用于第一射频(RF)电源230及第二RF电源240的第一匹配网络及第二匹配网络。第二RF电极260可为如图所示的导电材料的固体金属板。或者，第二RF电极260可为导电材料的网格。

第一射频(RF)电源230及第二RF电源240可以以相同频率或不同频率产生功率。在一些实施例中，第一射频(RF)电源230及第二RF电源240中的一个或两个可独立地产生在约350KHz至约100MHz(包括但不限于350KHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz、或100MHz)的范围中的频率下的功率。在一些实施例中，第一射频(RF)电源230可产生在13.56MHz的频率下的功率，并且第二RF电源240可产生在2MHz的频率下的功率，或反之亦然。可改变来自第一射频(RF)电源230及第二RF电源240中的一个或两个的RF功率以便调谐等离子体。例如，传感器装置250可用于监控来自第一射频(RF)电源230及第二RF电源230中的一个或两个的RF能量。来自传感器装置250的数据可通信到控制器110，并且控制器110可用于改变由第一射频(RF)电源230及第二RF电源240施加的功率。

总体上，以下示例性沉积工艺参数可用于形成刚沉积的介电膜。晶片温度可从约-50℃至约150℃变化，包括但不限于从约10℃至约100℃、或从约10℃至约50℃。腔室压力可从在约0.1mTorr至约10Torr的范围中的腔室压力变化，包括但不限于从约2mTorr至约50mTorr、或从约2mTorr至约10mTorr。含有前驱物的气体混合物的流动速率可在从约10sccm至约1000sccm的范围中，包括但不限于从约100sccm至约200sccm、或从约150sccm至约200sccm。稀释气体的流动速率可独立地从50sccm至约50000sccm变化，包括但不限于从约50sccm至约1000sccm、或从约50sccm至约100sccm。

介电膜可沉积到在约至约的范围中的厚度，包括约至约的范围、约至约的范围、或约至约 的范围。

所沉积的介电膜可具有大于约1.5的折射率或n值(n(在633nm下))，例如，约1.6至约3.0，包括约1.5、约1.6、约1.7、约1.8、约1.9、约2.0、约2.1、约2.2、约2.3、约2.4、约2.5、约2.6、约2.7、约2.8、约2.9、或约3.0。在一个或多个实施例中，膜是氧化硅，并且折射率是约1.5。在又一实施例中，膜是氮化硅，并且折射率是约1.9至约2.0。一个或多个实施例的方法有利地实现制造高品质膜及低温，其具有与由高温CVD或高温PECVD制备的膜类似的性质或经改进从而优于所述膜。所沉积的介电膜可具有大于0.1的消光系数或k值(k(在633nm下))，例如，约0.2至约0.3，包括约0.2、约0.21、约0.22、约0.23、约0.24、约0.25、约0.26、约0.27、约0.28、约0.29、约0.30。所沉积的介电膜可具有小于约-300MPa的应力(MPa)，例如，从约-600MPa至约-300MPa、从约-600MPa至约-500MPa，包括约-600MPa、约-575MPa、约-550MPa、约-525MPa、约-500mPa、约-475MPa、约-450MPa、约-425MPa、约-400MPa、约-375MPa、约-350MPa、约-325MPa、或约-300MPa。

在一个或多个实施例中，介电膜的密度大于1.8g/cc，包括大于1.9g/cc，并且包括大于2.0g/cc。在一个或多个实施例中，介电膜的密度是约2.1g/cc。在一个或多个实施例中，介电膜的密度在约大于1.8g/cc至约2.2g/cc的范围中。在一个或多个实施例中，介电膜的密度大于约2.2g/cc。

一个或多个实施例的方法的另一优点是较低温度工艺可用于产生具有期望密度及透明度的介电膜。一般而言，在沉积期间的较高基板温度是用于促进形成较高密度膜的工艺参数。当一起使用一个或多个实施例的前驱物及方法时，令人惊讶地基板温度可在沉积期间降低，例如，低达约小于-40℃，并且小于约0℃、小于约10℃、小于约室温、或小于约22℃至约26℃，并且仍产生期望密度的膜，即，具有大于约1.8g/cc、包括大于约1.9g/cc、并且包括大于约2.0g/cc的密度的介电膜。因此，一个或多个实施例的方法可产生相对高密度膜，特定地为高密度碳膜，其中吸收系数低达约0.04。

图3描绘了根据本公开内容的一个实施例的用于在基板上设置的膜堆叠上形成介电膜的方法300的流程图。例如，在膜堆叠上形成的介电膜可用作膜堆叠中的绝缘层。

图4A至图4B示出根据方法300的用于在基板上设置的膜堆叠上形成介电膜的序列的示意性横截面图。尽管下文参考可在膜堆叠上形成的介电层描述方法300，所述方法用于在膜堆叠中制造类楼梯结构来用于三维半导体器件，但方法300也可用于在其他器件制造应用中获得优势。另外，也应当理解，在图3中描绘的操作可同时执行和/或以与图3中描绘的次序不同的次序执行。

方法300开始于操作310：将基板(诸如在图4A中描绘的基板400)定位到工艺腔室中，诸如在图1A或图1B中描绘的工艺腔室100。基板400可以是在图1A、图1B和图2中描绘的基板190。基板400可在静电卡盘(例如，静电卡盘150的上表面192)上定位。基板400可以是基于硅的材料或所需要的任何适合的绝缘材料或导电材料，所述材料具有在基板400上设置的膜堆叠404，基板400可用于在膜堆叠404中形成结构402，诸如类楼梯结构。

如在图4A中描绘的示例性实施例中图示，基板400可具有实质上平坦的表面、不均匀的表面、或其上形成有结构的实质上平坦的表面。膜堆叠404在基板400上形成。在一个实施例中，膜堆叠404可用于在前端工艺或后端工艺中形成栅极结构、接触结构或互连结构。方法300可在膜堆叠404上执行以在其中形成在存储器结构(诸如NAND结构)中使用的类楼梯结构。在一个实施例中，基板400可以是诸如结晶硅(例如，Si(100)或Si(111))、氧化硅、应变硅、锗硅、掺杂或未掺杂的多晶硅、掺杂或未掺杂的硅基板以及图案化或未图案化的基板绝缘体上硅(SOI)、碳掺杂的氧化硅、氮化硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石的材料。基板400可具有各种尺寸，诸如200mm、300mm和450mm，或其他直径基板，以及矩形或方形面板。除非另外提及，否则本文描述的实施例及示例在具有200mm直径、300mm直径的基板或450mm直径基板上执行。在其中SOI结构用于基板400的实施例中，基板400可包括在硅结晶基板上设置的埋入介电层。在本文描绘的实施例中，基板400可以是结晶硅基板。

在一个实施例中，在基板400上设置的膜堆叠404可具有数个垂直堆叠的层。膜堆叠404可包括对，所述对包括在膜堆叠404中重复地形成的第一层(图示为408_a1、408_a2、408_a3、……、408_an)及第二层(图示为408_b1、408_b2、408_b3、……、408_bn)。所述对包括重复地形成直至达到预定数量对的第一层及第二层的交替的第一层(图示为408_a1、408_a2、408_a3、……、408_an)及第二层(图示为408_b1、408_b2、408_b3、……、408_bn)。

膜堆叠404可为半导体芯片(诸如三维存储器芯片)的部分。尽管在图4A至图4B中图示第一层(图示为408_a1、408_a2、408_a3、……、408_an)及第二层(图示为408_b1、408_b2、408_b3、……、408_bn)的三个重复层，但注意到可按需要利用任何期望数量的重复对的第一层和第二层。

在一个实施例中，膜堆叠404可用于形成三维存储器晶片的多个栅极结构。在膜堆叠404中形成的第一层408_a1、408_a2、408_a3、……、408_an可为根据一个或多个实施例的第一介电层，并且第二层408_b1、408_b2、408_b3、……、408_bn可为根据一个或多个实施例的第二介电层。根据一个或多个实施例的适宜介电膜可用于形成第一层408_a1、408_a2、408_a3、……、408_an和/或第二层408_b1、408_b2、408_b3、……、408_bn，包括但不限于下列中的一种或多种：硅、氮化硅、碳化硅、氧化硅、碳氧化硅、氮碳氧化硅、氮氧化硅、氮化钛、或氧化物及氮化物的复合物(至少一个或多个氧化物层夹在氮化物层之间)、和其组合等等。

在一些实施例中，介电层可具有大于4的介电常数的高介电常数材料。高介电常数材料的适宜示例包括但不限于氧化铪(HfO₂)、氧化锆(ZrO₂)、氧化铪硅(HfSiO₂)、氧化铪铝(HfAlO)、氧化锆硅(ZrSiO₂)、二氧化钽(TaO₂)、氧化铝、铝掺杂的二氧化铪、铋锶钛(BST)、和铂锆钛(PZT)等等。

在一个特定示例中，第一层408_a1、408_a2、408_a3、……、408_an是氧化硅层，并且第二层408_b1、408_b2、408_b3、……、408_bn是在第一层408_a1、408_a2、408_a3、……、408_an上设置的氮化硅层或多晶硅层。在一个实施例中，第一层408_a1、408_a2、408_a3、……、408_an的厚度可控制在约与约之间，诸如约，并且每个第二层408_b1、408_b2、408_b3、……、408_bn的厚度可控制在约与约之间，诸如约。膜堆叠404可具有在约与约之间的总厚度。在一个实施例中，膜堆叠404的总厚度是约3微米至约10微米，并且将随着技术进展而改变。

在基板400上存在或不存在膜堆叠404的情况下，一个或多个实施例的介电膜可在基板400的任何表面或任何部分上形成。

于操作320，将卡紧电压施加到静电卡盘以将基板400卡紧到静电卡盘。在其中基板400在静电卡盘150的上表面192上定位的一些实施例中，上表面192在处理期间提供支撑并且卡紧基板400。静电卡盘150更紧密地抵靠上表面192来使基板400变平坦，从而防止背侧沉积。经由卡紧电极210将电偏压提供到基板400。卡紧电极210可与卡紧电源212电子通信，卡紧电源212将偏置电压供应到卡紧电极210。在一个实施例中，卡紧电压在约10伏与约3000伏之间。在一个实施例中，卡紧电压在约100伏与约2000伏之间。在一个实施例中，卡紧电压在约200伏与约1000伏之间。

在操作320期间，可调节若干工艺参数。在适用于处理300mm基板的一个实施例中，在处理容积中的工艺压力可维持在约0.1mTorr至约10Torr下，包括约2mTorr至约50mTorr，或约5mTorr至约20mTorr。在适用于处理300mm基板的一个实施例中，处理温度和/或基板温度可维持在约-50℃至约250℃下，包括约0℃至约50℃；或约10℃至约20℃。

在一个实施例中，将恒定卡紧电压施加到基板400。在一个实施例中，可将卡紧电压脉冲到静电卡盘150。在一些实施例中，可将背侧气体施加到基板400，同时施加卡紧电压以控制基板温度。背侧气体可包括但不限于氦(He)、氩(Ar)、等。

于操作330，通过将第一RF偏压施加到静电卡盘，在基板水平处产生等离子体。在基板水平处产生的等离子体可在基板与静电卡盘之间的等离子体区域中产生。在从约350KHz至约100MHz的范围中(包括但不限于350KHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz、或100MHz)的频率下，第一RF偏压可为从约10瓦与约3000瓦。在一个实施例中，在约13.56MHz的频率下，在约2500瓦与约3000瓦之间的功率下提供第一RF偏压。在一个实施例中，经由第二RF电极260将第一RF偏压提供到静电卡盘150。第二RF电极260可与第一射频(RF)电源230电子通信，第一RF电源230将偏置电压供应到第二RF电极260。在一个实施例中，偏压功率在约10瓦与约3000瓦之间。在一个实施例中，偏压功率在约2000瓦与约3000瓦之间。在一个实施例中，偏压功率在约2500瓦与约3000瓦之间。第一射频(RF)电源230可产生在从约350KHz至约100MHz的范围中(包括但不限于350KHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz、或100MHz)的频率下的功率。

在一些实施例中，操作330进一步包括将第二RF偏压施加到静电卡盘。在从约350KHz至约100MHz的范围中(包括但不限于350KHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz、或100MHz)的频率下，第二RF偏压可为从约10瓦与约3000瓦。在一个实施例中，在约2MHz的频率下，在约800瓦与约1200瓦之间的功率下提供第二RF偏压。在一个实施例中，经由卡紧电极210将第二RF偏压提供到基板400。卡紧电极210可与第二RF电源240电子通信，第二RF电源240将偏置电压供应到卡紧电极210。在一个实施例中，偏压功率在约10瓦与约3000瓦之间。在一个实施例中，偏压功率在约500瓦与约1500瓦之间。在一个实施例中，偏压功率在约800瓦与约1200瓦之间。第二RF电源240可产生在从约350KHz至约100MHz的范围中(包括但不限于350KHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz、或100MHz)的频率下的功率。在一个实施例中，在操作330期间维持在操作320中供应的卡紧电压。

在一些实施例中，在操作330期间，经由卡紧电极210将第一RF偏压提供到基板400，并且可经由第二RF电极260将第二RF偏压提供到基板400。在一个实施例中，第一RF偏压是约2500瓦(13.56MHz)，并且第二RF偏压是约1000瓦(2MHz)。

在操作340期间，含有前驱物的气体混合物流动到处理容积126中以在膜堆叠上形成介电膜。含有前驱物的气体混合物可穿过气体分配组件120或经由侧壁101从气体面板130流动到处理容积126中。含有前驱物的气体混合物可包括如本文描述的一种或多种前驱物。含有前驱物的气体混合物可进一步包括惰性气体、稀释气体、含氮气体、蚀刻剂气体或其组合。前驱物可为液体或气体，尽管较佳的前驱物在室温下将是蒸气以简化材料计量、控制及递送到腔室所需的硬件。在一些实施例中，在操作340期间维持在操作320期间供应的卡紧电压。在一些实施例中，在操作340期间维持在操作320期间建立的工艺条件和在操作330期间形成的等离子体。

在一些实施例中，含有前驱物的气体混合物进一步包括一种或多种稀释气体。若期望，可将适宜的稀释气体(诸如氦(He)、氩(Ar)、氙(Xe)、氢(H₂)、氮(N₂)、氨(NH₃)或其组合等等)添加到气体混合物。氩(Ar)、氦(He)及氮(N₂)用于控制介电膜的密度及沉积速率。在一些情况下，如下文论述，N₂和/或NH₃的添加可以用于控制介电膜的氢比率。或者，在沉积期间可不使用稀释气体。

在一些实施例中，含有前驱物的气体混合物进一步包含一种或多种含氮气体。例如，适宜的含氮化合物包括吡啶、脂肪胺、胺、腈、氨及类似化合物。

在一些实施例中，含有前驱物的气体混合物进一步包括惰性气体。在一些实施例中，惰性气体(诸如氩(Ar)和/或氦(He))可与含有前驱物的气体混合物一起供应到处理容积126中。其他惰性气体(诸如氮(N₂)及一氧化氮(NO))也可用于控制介电膜的密度及沉积速率。此外，可将各种其他处理气体添加到含有前驱物的气体混合物以修改介电膜材料的性质。在一个实施例中，其他处理气体可为反应性气体，诸如氢(H₂)、氨(NH₃)、氢(H₂)与氮(N₂)的混合物、或其组合。添加H₂和/或NH₃可用于控制所沉积介电膜的氢比率。在介电膜中存在的氢比率提供了对层性质(诸如反射率)的控制。

在一些实施例中，含有前驱物的气体混合物进一步包括蚀刻剂气体。适宜的蚀刻剂气体包括氯(Cl₂)、四氟化碳(CF₄)、三氟化氮(NF₃)、或其组合。

在一些实施例中，在操作340期间在基板上形成介电膜412之后，将介电膜412暴露至氢自由基。在一些实施例中，在操作340的沉积工艺期间，将介电膜412暴露至氢自由基。在一些实施例中，氢自由基在RPS中形成并且递送到处理区域。

于操作350，在基板上形成介电膜412之后，解卡紧基板。在操作350期间，关闭卡紧电压。反应性气体关闭并且可选地从工艺腔室净化。在一个实施例中，在操作350期间，RF功率减小(例如，～200W)。可选地，控制器110监控阻抗变化来决定静电电荷是否经由RF路径耗散到接地。一旦基板从静电卡盘解卡紧，从工艺腔室净化剩余气体。抽空工艺腔室，并且基板在升降杆上向上移动且转移出腔室。

在基板上形成介电膜412之后，介电膜412可在蚀刻工艺中用作图案化掩模以形成三维结构，诸如类楼梯结构。介电膜412可使用标准光刻胶图案化技术来图案化。图案化的光刻胶剂(未图示)可在介电膜412上方形成。介电膜412可在与图案化的光刻胶层对应的图案中蚀刻，接着将所述图案蚀刻到基板400中。材料可沉积到介电膜412的被蚀刻的部分中。介电膜412可使用包括过氧化氢及硫酸的溶液移除。一种包括过氧化氢及硫酸的示例性溶液已知为Piranha溶液或Piranha蚀刻液。介电膜412也可使用含有氧及卤素(包括但不限于氯(Cl)、氟(F)、碘(I)、溴(Br)、和砹(At))的蚀刻化学物质移除。例如，介电膜412可使用含有Cl₂/O₂、CF₄/O₂、或Cl₂/O₂/CF₄的蚀刻化学物质移除。介电膜412可通过化学机械抛光(CMP)工艺移除。

工艺可通常地在存储器中储存为软件例程，当由处理器执行时，所述软件例程导致工艺腔室执行本公开内容的工艺。软件例程也可由第二处理器(未图示)储存和/或执行，所述第二处理器位于由处理器控制的硬件远端。本公开内容的一些或所有方法也可在硬件中执行。因此，工艺可在软件中实施并且在硬件中使用计算机系统执行，作为例如专用集成电路或其他类型的硬件实施方式，或作为软件及硬件的组合。当由处理器执行时，软件例程将通用计算机转换为专用计算机(控制器)，所述专用计算机控制腔室操作，使得工艺得以执行。

本公开内容现在参考以下示例描述。在描述本公开内容的若干示例性实施例之前，将理解，本公开内容不限于在以下描述中阐述的构造或工艺步骤的细节。本公开内容能够具有其他实施例并且以各种方式实践或进行。

示例

示例1

低温、高品质氮化硅介电膜通过以下步骤制造：在100℃的温度、400mTorr的压力下流动30sccm SiH₄、100sccm NH₃、和N₂作为工艺气体，在具有Ar(g)及He(g)作为稀释气体的CVD反应器中穿过基板基座(静电卡盘)施加200瓦RF(13.56MHz)功率。所得的介电膜具有1.82的折射率(RI)(633nm)，这远高于在相同温度下由PECVD形成的介电膜。通过调节功率(更高)及电压(更低)来改进RI。主要及次级的RF可以是350KHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz、100MHz的任何组合。

除非本文另外指出或由上下文明确地反驳，在描述本文论述的材料及方法的上下文中(尤其是在所附的权利要求的上下文中)使用术语“一(a)”及“一(an)”及“所述(the)”以及类似参考将理解为涵盖单数及复数。除非本文另外指出，本文的值范围的叙述仅意欲用作独立地涉及落入此范围中的每个单独值的简略方法，并且每个单独值并入本说明书中，如同在本文中独立地记载。除非本文另外指出或由上下文另外明确地反驳，本文描述的所有方法可以任何适宜次序执行。使用本文提供的任何及所有示例、或示例性语言(例如，“诸如”)意欲仅较好地阐明材料及方法，并且除非另外主张，不提出对范围的限制。在本说明书中没有语言应当被理解为指示任何未主张的元件对实践所公开内容的材料及方法而言是重要的。

在整个此说明书中提及“一个实施例”、“某些实施例”、“一个或多个实施例”或“一实施例”意味着结合实施例描述的特定特征、结构、材料、或特性包括在本公开内容的至少一个实施例中。因此，在整个此说明书的各个位置中出现诸如“在一个或多个实施例中”、“在某些实施例中”、“在一个实施例中”或“在一实施例中”之类的短语不一定指本公开内容的相同实施例。此外，特定特征、结构、材料或特性可以以任何适宜的方式结合在一个或多个实施例中。

尽管本文的公开内容已经参考特定的实施例进行描述，将理解，这些实施例仅说明本公开内容的原理和应用。本领域技术人员将了解，可在不脱离本公开内容的精神及范围的情况下对本公开内容的方法及设备进行各种修改及变化。因此，本公开内容意欲包括在所附的权利要求及其等效方案的范围内的修改和改变。