[发明专利]使用硅氢卤化物前体的SiN的等离子体增强原子层沉积(PEALD)

权利要求书

1.一种通过包含多个沉积循环的原子层沉积（ALD）工艺在反应空间中的衬底上的三维结构上沉积SiN薄膜的方法，所述沉积循环包含：

顺序等离子体预处理阶段，其包含：

使所述衬底与第一氢等离子体接触；和

在使所述衬底与所述第一氢等离子体接触之后，在不存在氢等离子体的情况下使所述衬底与第二氮等离子体接触；和

氮化硅沉积阶段，其包含使所述衬底与硅氢卤化物前体和氮反应物交替且依次地接触。

2.根据权利要求1所述的方法，其中使所述衬底与所述第一氢等离子体接触包含使所述衬底与所述第一氢等离子体和氮等离子体同时接触。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在每个沉积循环中进行所述顺序等离子体预处理阶段。

4.根据权利要求1所述的方法，其中使用第一功率产生所述第一氢等离子体，并且使用小于或等于所述第一功率的第二功率产生所述第二氮等离子体。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二氮等离子体在N₂气体中形成。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述SiN膜在所述三维结构上具有100%至300%的阶梯覆盖率，其中所述阶梯覆盖率为空隙或间隙底部的SiN膜厚度与空隙或间隙顶部的SiN膜厚度之比。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底上的所述三维结构的纵横比（AR）大于或等于3。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述三维结构包含侧壁，并且所述SiN膜的侧壁保形性大于100%，其中所述侧壁保形性为[(在侧壁底部的SiN膜的厚度)/(在侧壁顶部的SiN膜的厚度)]×100%。

9.一种用于在反应空间中的衬底上的三维结构上沉积SiN的等离子体增强原子层沉积（PEALD）方法，其包含沉积循环，所述沉积循环按顺序包含：

顺序预等离子体预处理阶段，其包含：

使所述衬底与在H₂和N₂气体的混合物中产生的第一等离子体接触；和

在不存在H₂气体的情况下，使所述衬底与在N₂气体中产生的第二等离子体接触；和

沉积阶段，其包含使所述衬底与硅前体接触，

其中所述沉积循环依次重复两次或更多次。

10.根据权利要求9所述的方法，其中在第一等离子体功率下产生所述第一等离子体，并且在低于所述第一等离子体功率的第二等离子体功率下产生所述第二等离子体。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述硅前体包含硅氢卤化物。

12.根据权利要求9所述的方法，其还包含在使所述衬底与所述硅前体接触之前并且在使所述衬底与所述第一等离子体和所述第二等离子体接触之后净化所述反应空间。

13.根据权利要求9所述的方法，其中N₂气体在整个所述沉积循环中连续地流入所述反应空间。

14.根据权利要求9所述的方法，其中所述三维结构包含具有侧壁和顶部区域的沟槽，并且所述SiN膜具有大于100%的侧壁保形性，其中所述侧壁保形性为[(在侧壁底部的SiN膜的厚度)/(在侧壁顶部的SiN膜的厚度)]×100%。

15.根据权利要求9所述的方法，其中所述SiN膜具有在所述三维结构的侧壁上的所述氮化硅薄膜在0.5%的稀HF中的湿法蚀刻速率（WER）与在所述三维结构的顶部区域上的所述氮化硅薄膜在0.5%的稀HF中的湿法蚀刻速率（WER）的比率为0.02至3.0。