用于濺鍍張力氮化硅膜的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于濺鍍張力氮化硅膜的系統(tǒng)和方法
[0001]本申請是申請?zhí)枮?00780007656.4、申請日為2007年3月7日、發(fā)明名稱為“用于濺鍍張力氮化硅膜的系統(tǒng)和方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明大體上涉及氮化硅膜的沉積，且更特定來說，涉及用于濺鍍張力氮化硅膜的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003]本節(jié)意在向讀者介紹可能與下文描述且/或主張的本發(fā)明各個(gè)方面有關(guān)的技術(shù)的各個(gè)方面。相信此論述內(nèi)容有助于向讀者提供背景信息，以便于更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。因此，應(yīng)理解，應(yīng)就此而論閱讀這些陳述，而不作為對現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。
[0004]如大多數(shù)人通常知道的那樣，微處理器是在軟件程序的控制下執(zhí)行特定功能的本質(zhì)上一般的裝置，所述軟件程序可存儲(chǔ)在耦合到微處理器和/或其它外圍裝置的一個(gè)或一個(gè)以上存儲(chǔ)器裝置中。這些微處理器和存儲(chǔ)器裝置通常包含許多不同類型的集成電路，所述集成電路通常由一種或一種以上半導(dǎo)體材料制成。所述集成電路一起工作以使微處理器和/或存儲(chǔ)器裝置能夠在電子裝置內(nèi)實(shí)行和控制各種功能。通常通過任何數(shù)目的合適的制造工藝將集成電路制造在半導(dǎo)體晶片表面上。這些制造工藝之一被稱為“分層”。分層通常是指通過例如氧化的生長工藝或通過例如化學(xué)氣相沉積(“CVD”)或還稱為“濺鍍”的物理氣相沉積(“PVD”)的沉積工藝，向晶片的表面添加材料。
[0005]可向晶片表面添加的許多合適的層之一是氮化硅(“SiN”)膜。在集成電路的制造過程中，SiN膜有多種合適且有益的用途。舉例來說，SiN膜可用于形成最終鈍化層以覆蓋完成的集成電路，以便保護(hù)下伏的集成電路及其組件。另外，SiN膜還可用作多金屬化方案中的中間介電層，用作多晶硅與金屬化層之間的絕緣物，用作摻雜勢皇，用作擴(kuò)散源，用作隔離區(qū)，且/或用作硅柵極結(jié)構(gòu)的一部分。
[0006]對于多種應(yīng)用，有益的是在室溫下或約室溫下沉積SiN膜，以使對SiN膜下面的任何金屬層造成熱相關(guān)損害的可能性減到最小。直到最近，用于沉積室溫SiN膜的僅有的技術(shù)還只是經(jīng)由效率相當(dāng)?shù)偷腃VD工藝。然而，新的發(fā)展已促進(jìn)了使用PVD或?yàn)R鍍來沉積SiN膜。在濺鍍中，將工作氣體(例如氬氣)引入處理腔室中，所述處理腔室含有待分層的晶片和所需膜材料制成的平板(稱為“目標(biāo)”)。接著使用某種形式的電力來使工作氣體的原子電離。接著，經(jīng)電離的氣體原子被吸引到目標(biāo)。當(dāng)經(jīng)電離的氣體原子撞擊所述目標(biāo)時(shí)，其從目標(biāo)“擊出(knock off)”原子。這些被擊出的原子接著朝處理腔室的底部降落，在底部處所述原子沉積在晶片的表面上以產(chǎn)生膜。
[0007]然而不利的是，SiN膜的濺鍍通常仍限于用壓縮應(yīng)力來濺鍍SiN膜。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，在壓縮應(yīng)力下的膜具有負(fù)膜應(yīng)力，且因此趨向于使集成電路的下伏層彎曲成凸起形狀。然而，對于多種應(yīng)用，張力SiN膜(具有趨向于使下伏層彎曲成凹入形狀的正膜應(yīng)力的SiN膜)將是有利的。舉例來說，用張力SiN膜構(gòu)造的負(fù)溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(“NMOS”)柵極結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)于用壓縮SiN膜構(gòu)造的類似結(jié)構(gòu)的性能。由此，將需要一種用于濺鍍張力SiN膜的系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]下文陳述在范圍上與原始主張的發(fā)明相當(dāng)?shù)哪承┓矫?。?yīng)理解，呈現(xiàn)這些方面只是為了向讀者提供對本發(fā)明可能采用的某些形式的簡要概述，且這些方面無意限制本發(fā)明的范圍。實(shí)際上，本發(fā)明可涵蓋下文可能沒有陳述的多個(gè)方面。
[0009]提供一種用于濺鍍張力氮化硅膜的系統(tǒng)和方法。更具體來說，在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種方法，其包括:將氮?dú)庖胩幚砬皇抑?，其中所述處理腔室包含包括硅的目?biāo)；將所述處理腔室放入金屬區(qū)與中毒區(qū)之間的過渡區(qū)中；以及向所述目標(biāo)施加電壓。
【附圖說明】
[0010]在閱讀以下【具體實(shí)施方式】并參看附圖之后，可明白本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的經(jīng)配置以濺鍍張力SiN膜的示范性處理腔室組合件的圖；
[0012]圖2是說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性SiN磁滯曲線的曲線圖；
[0013]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例針對兩種示范性處理腔室壓力來說明氮?dú)饬髁颗cSiN膜應(yīng)力之間的關(guān)系的曲線圖；
[0014]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例針對處理腔室在金屬區(qū)、過渡區(qū)和中毒區(qū)中的操作來說明處理腔室壓力與SiN膜應(yīng)力之間的關(guān)系的曲線圖；以及
[0015]圖5是說明用于濺鍍張力SiN膜的示范性技術(shù)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下文將描述本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上特定實(shí)施例。為了提供對這些實(shí)施例的簡明描述，在說明書中沒有描述實(shí)際實(shí)施方案的所有特征。應(yīng)了解，在對任何此類實(shí)際實(shí)施方案的開發(fā)中(如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中)，必須作出大量的實(shí)施方案特有的決策以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如與系統(tǒng)相關(guān)和業(yè)務(wù)相關(guān)約束的相符性，所述約束可能在實(shí)施方案之間變化。此外，應(yīng)了解，此開發(fā)努力可能較復(fù)雜且耗時(shí)，但仍將是受益于本發(fā)明的所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作和制造的例行程序。
[0017]本文所描述的實(shí)施例中的一者或一者以上是針對用于濺鍍張力氮化硅(“SiN”)膜的系統(tǒng)和/或方法。更特定來說，在一個(gè)實(shí)施例中，將閾值量的氮?dú)庖刖哂兄辽?.5毫托(“mT”)壓力的處理腔室中。一旦氮?dú)庖呀?jīng)被引入且處理腔室壓力被設(shè)定，就將電壓施加到硅目標(biāo)以便于張力SiN膜的濺鍍。
[0018]最初參看圖1，說明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)配置以濺鍍張力SiN膜的示范性處理腔室組合件的框圖，并大體上用參考標(biāo)號10來表示。組合件10可包含處理腔室12、電壓源14、氣體源16、可變閘閥18(也稱為“節(jié)流閥”)以及低溫栗20。在一個(gè)實(shí)施例中，處理組合件腔室10可以是由加利福尼亞州圣克拉拉的應(yīng)用材料公司(Applied MaterialsCorporat1n)生產(chǎn)的Endura?系統(tǒng)的組件。然而在替代實(shí)施例中，處理腔室組合件10可以是另一合適的半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的一部分或可以是獨(dú)立的組合件。此外，將了解，不希望處理腔室組合件10的所說明的組件是排他性的。由此，在替代實(shí)施例中，在處理腔室組合件10中可包含其它合適的組件，且/或可省略或替換所說明的組件中的一者或一者以上。
[0019]處理腔室12還包含目標(biāo)22。在一個(gè)實(shí)施例中，目標(biāo)22包含硅或多晶硅制成的平面形平板，其可浸漬有較低含量的另一種物質(zhì)(例如，硼)，以使目標(biāo)的傳導(dǎo)性足以進(jìn)行濺鍍。然而在替代實(shí)施例中，目標(biāo)22可以是其它形狀和/或由其它合適材料組成。在一個(gè)實(shí)施例中，娃或多晶娃平板安裝在金屬背襯板(metallic backing plate)(未圖示)上，所述金屬背襯板可耦合到電壓源14，如所說明。如下文將更詳細(xì)論述，在一個(gè)實(shí)施例中，電壓源14可經(jīng)配置以向金屬背襯板施加DC電壓，以便于濺鍍來自目標(biāo)22的硅原子。在替代實(shí)施例中，電壓源14可包含脈沖DC電源。
[0020]處理腔室12還可包含排列在目標(biāo)22周圍和/或后方的磁體24。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，磁體24可經(jīng)配置以捕捉和/或吸持在目標(biāo)前方的電子，以增加處理腔室12內(nèi)的濺鍍的效率。磁體24允許以較低壓力進(jìn)行濺鍍，這對于形成張力SiN膜可能是有利的。還將了解，盡管以單數(shù)形式描述磁體24，但在替代實(shí)施例中，任一合適數(shù)目的個(gè)別磁體可構(gòu)成磁體24。此外，在其它替代實(shí)施例中，可從處理腔室12省略磁體24。
[0021]暗空間遮蔽物(dark space shield，“DSS”)26可排列在目標(biāo)22的任一側(cè)。此暗空間遮蔽物26與遮蔽物28組合可經(jīng)配置以保護(hù)處理腔室12的內(nèi)部，以免硅原子從目標(biāo)22濺出。更具體來說，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，暗空間遮蔽物和遮蔽物28通常是從目標(biāo)22接收濺出目標(biāo)22的那些原子的可消耗組件，所述原子具有不會(huì)沖擊位于處理腔室底部處的晶片30的軌跡。換句話說，當(dāng)硅原子被擊出目標(biāo)22時(shí)，只有被擊出原子的一個(gè)子集將被擊出，使得其軌跡沖擊晶片30。沒有落在晶片30上的那些原子將終止于暗空間遮蔽物26或遮蔽物28上。最終，當(dāng)足夠的硅累積在暗空間遮蔽物26和遮蔽物28上時(shí)，可更換這些組件。以此方式，暗空間遮蔽物26和遮蔽物28保護(hù)處理腔室12的內(nèi)部。
[0022]如圖1中所說明，可包含娃晶片或其它合適半導(dǎo)體襯底的晶片30可摘置在基座32上。在各種實(shí)施例中，晶片30不附接到基座32，可夾持到基座32，或可以靜電方式夾到基座32。
[0023]接下來看處理腔室組合件10的操作，氣體源16可經(jīng)配置以將例如氬氣的工作氣體供應(yīng)到處理腔室12中。另外，氣體源16還可將氮?dú)庖胩幚砬皇?2中。如下文將進(jìn)一步描述，引入的氮?dú)庠试S形成SiN膜。在一個(gè)實(shí)施例中，工作氣體和氮?dú)鈨烧叩牧鲃?dòng)均可由質(zhì)量流量控制器(mass flow controller，“MFC”)控制。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，引入過程腔室12中的工作氣體和氮?dú)獾牧靠梢悦糠昼姌?biāo)準(zhǔn)立方厘米(standard cubic centimetersper minute，“seem”)來測量。
[0024]一旦已將工作氣體和氮?dú)庖胩幚砬皇?2中，閘閥18就可經(jīng)配置以將處理腔室設(shè)定在處理壓力。舉例來說，閘閥18可經(jīng)配置以將處理腔室設(shè)定在或設(shè)定高于與過渡區(qū)相關(guān)聯(lián)的壓力閾值，如下文進(jìn)一步描述。在一個(gè)實(shí)施例中，壓力閾值大于或等于6.5毫托(“mT”)。然而將了解，閾值壓力等級可視氮?dú)夂?或氬氣的流速、腔室體積、抽吸速度、沉積速率等等而變化。在一個(gè)實(shí)施例中，可調(diào)節(jié)閘閥18的位置，以便于產(chǎn)生處于或高于腔室壓力閾值的處理壓力。然而將了解，在替代實(shí)施例中，可使用其它合適類型的抽吸裝備來設(shè)定處理腔室12的壓力。
[0025]當(dāng)氣體源16正在將氬氣和氮?dú)馓峁┑教幚砬皇?2中，且低溫栗20正將腔室維持在高于6.5mT的壓力時(shí)，電壓源14可經(jīng)配置以向目標(biāo)22施加陰極電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，電壓源14可包含脈