[发明专利]用于高温工艺的碳层

说明书

技术领域

本申请涉及随后进行高温工艺的碳层的沉积、对应的装置和具有这种碳层的器件。

背景技术

碳层，特别是所谓的金刚石状碳层或膜，具有良好的特性，这使得期望例如在半导体器件（例如硅基器件）的制造工艺中使用这种层。

在一些应用中，希望利用其它层涂覆或包封这样的碳层，为此可能希望采用需要相对高温的炉工艺。然而，对于许多常规沉积的碳膜而言，例如对于氢化碳膜而言，这样的高温处理可能导致碳层的较大收缩或甚至碳层与衬底的层离，这是不期望的。其它常规沉积的碳层可能耐受这样的高温工艺，但可能具有低生长速率，因而例如在需要高生长速率的情况下限制它们的适用性。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供一种方法，包括：使用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）在衬底上沉积具有氢含量的碳层，所述氢含量使得在低于700℃的温度对所述碳层进行任意热处理1小时或1小时以下时所述碳层的收缩低于10%；以及在至少400℃的温度执行所述碳层的处理。

根据本公开的另一方面，提供一种方法，包括：使用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）工艺沉积碳层；以及在至少500℃的温度在所述碳层上沉积另一层，其中在沉积所述另一层期间所述碳层的收缩小于10%。

根据本公开的另一方面，提供一种装置，包括等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备，所述等离子体增强化学气相沉积设备被配置成在衬底上沉积具有氢含量的碳层，所述氢含量使得在低于700℃的温度对所述碳层进行任意热处理1小时或1小时以下时所述碳层的收缩低于10%。

根据本公开的又一方面，提供一种器件，包括：衬底；以及等离子体增强化学气相沉积所沉积的具有氢含量的碳层，所述氢含量使得在低于700℃的温度对所述碳层进行任意热处理1小时或1小时以下时所述碳层的收缩低于10%。

附图说明

图1是根据一个实施例的处理装置的示意图；

图2是根据一个实施例的沉积装置的示意图；

图3是图示根据一个实施例的方法的流程图；

图4是图示根据一个实施例的用于碳层的各种处理可能性的示图；以及

图5A至图5D示出了碳层的截面图，其中图5A和图5B示出了示例，而图5C和图5D示出了比较示例。

下面将详细地描述各种实施例。尽管给出了关于这样的实施例的各种具体内容和细节，但这并不暗示着这里公开的技术和实施例的应用限于这样的特定细节。实施例将仅视为示例，并且可以按照与所示方式不同的方式实施其它实施例。例如，其它实施例可以包括更少的特征或备选的特征。

而且，需注意的是，除非另外特别指出，否则来自不同实施例的特征可以彼此组合。

具体实施方式

各种实施例涉及碳层在衬底上的沉积。衬底可以是预处理过的衬底，例如，其中已经形成半导体器件或部分形成半导体器件的半导体衬底，和/或碳层沉积可以是用以制造半导体器件的衬底整体处理的一部分。在一些实施例中，使用等离子增强化学气相沉积（PECVD）工艺来沉积碳层。在一个或多个实施例中，处理条件使得：经由添加稀释气体和/或引入增加的沉积功率，碳层具有减少的氢含量。在一些实施例中，通过使用稀释工艺可以察看到这种膜的改进的温度稳定性。在各种实施例中，制造具有增加的温度稳定性的碳层，其在700℃或更低温度退火1小时之后呈现小于10%的收缩，或者在800℃或更低温度退火2小时之后呈现小于5%的收缩。在一些实施例中，例如利用稀释气体稀释用于碳沉积的前驱气体，并且调整类似沉积温度、等离子体生成器功率或沉积压力之类的其它处理条件以获得当在高温处理中（例如在500℃或500℃以上或者甚至在700℃或700℃以上的温度）被处理时呈现相对低收缩的碳层，例如小于10%的收缩，例如约5%或更小。这样的低收缩减少了各种实施例中碳层层离的问题。

在一些实施例中，这样的高温处理可以包括碳层的热处理和/或其它层在碳层上的沉积，该其它层类似氮化物层、氮氧化物层、氧化物层（特别是沉积的氧化物层）、非晶硅层或多晶硅层。一些实施例涉及通过具有增加的密度的PECVD沉积碳层。