具有静电夹持的远程等离子体沉积的制作方法

本文中的实现方案涉及半导体处理装置，且更具体而言涉及等离子体处理装置，其包括用于气相沉积的远程等离子体源及静电卡盘。

背景技术：

1、半导体衬底处理装置通过包括蚀刻、物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)、等离子体增强化学气相沉积(pecvd)、原子层沉积(ald)、等离子体增强原子层沉积(peald)、经脉冲沉积层(pdl)、等离子体增强经脉冲沉积层(pepdl)和抗蚀剂移除的技术对半导体衬底进行处理。其中一种类型的半导体衬底处理装置是等离子体处理装置。许多半导体处理是将晶片暴露于等离子体，并且将晶片暴露于高于环境温度或室温的温度。衬底支撑结构(例如，基座)通常被使用于将晶片加热至所需温度。此外，衬底支撑结构可包括静电卡盘，其通过静电吸引力将晶片夹持于该静电卡盘。

2、这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此背景技术部分中描述的范围内的当前指定的发明人的工作以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

技术实现思路

1、在本文中提供的是一种远程等离子体装置。该远程等离子体装置包括：反应室，其包括处理空间，其中半导体衬底是在该处理空间中进行处理；远程等离子体源，其与该反应室流体耦合，且位于该反应室的上游；rf功率供应源，其被配置成对该远程等离子体源中的等离子体供电；喷头，其与该反应室流体耦合，以将经等离子体活化的物质从该远程等离子体源输送至该反应室；以及衬底基座，其位于该反应室中。该衬底基座包括静电卡盘，该静电卡盘包括台板，该台板由陶瓷材料所制成且具有为支撑该半导体衬底而配置的上表面，其中该静电卡盘还包括一或更多静电夹持电极。

2、在一些实现方案中，该喷头包括离子过滤器。在一些实现方案中，该衬底基座还包括一或更多加热元件，该一或更多加热元件被配置成将该半导体衬底加热至介于约300℃与约750℃之间的温度。该rf功率供应源被配置成对该远程等离子体源供应介于约2kw与约10kw之间的rf功率，以用于产生等离子体。在一些实现方案中，该远程等离子体装置还包括：第一气体管线，其与该远程等离子体源流体耦合，且被配置成将反应物气体供应至该远程等离子体源；以及第二气体管线，其与该反应室流体耦合，且被配置成在不与该远程等离子体源中的该反应物气体混合的情况下，将处于气相中的含硅前体供应至该半导体衬底。在一些实现方案中，该远程等离子体装置还包括控制器，具有用于执行下列操作的指令：引进第一剂量的处于该气相中的该含硅前体，使其吸附在该半导体衬底上；以及将该半导体衬底暴露于在该远程等离子体源中产生的该反应物气体的经等离子体活化的物质，其中该经等离子体活化的物质与该含硅前体反应而形成含硅膜。在一些实现方案中，该控制器更具有用于执行下列操作的指令：将该反应室的室压强设定成介于约1torr与约30torr之间；以及将衬底温度设定成介于约500℃与约700℃之间的升高温度。在一些实现方案中，该控制器更具有用于执行下列操作的指令：对该衬底基座的该静电卡盘施加第一电压，以夹持该反应室中的该半导体衬底；将对于该静电卡盘所施加的该第一电压的极性反转；对该静电卡盘施加第二电压，其中该第二电压小于该第一电压；将对于该静电卡盘所施加的该第二电压的极性反转；以及将该半导体衬底从该静电卡盘移除。在一些实现方案中，该含硅前体包括硅烷。在一些实现方案中，该陶瓷材料包括含铝材料，且其中该一或更多静电夹持电极被嵌置在该台板中。在一些实现方案中，该远程等离子体装置还包括环形热遮蔽件，位于该衬底基座下方，使得从该衬底基座的辐射热损失减少。

3、在本文中还提供一种使用远程等离子体以沉积介电质膜的方法。该方法包括：对衬底基座的静电卡盘施加电压，以夹持反应室中的半导体衬底；以及通过远程等离子体原子层沉积(rp-ald)或远程等离子体化学气相沉积(rp-cvd)处理以在该半导体衬底上沉积介电质膜。

4、在一些实现方案中，在该半导体衬底上沉积该介电质膜包括：引进一个剂量的处于气相中的前体，使其吸附在该半导体衬底上；以及在引进该剂量的该前体后，将处于气相中的反应物的经等离子体活化的物质导引至半导体衬底，其中该反应物的该经等离子体活化的物质在该反应室上游的远程等离子体源中产生。在一些实现方案中，该方法还包括：使用位于该衬底基座中的一或更多加热元件将该半导体衬底加热至介于约500℃与约700℃之间的升高温度。在一些实现方案中，该方法还包括：在该反应室中建立介于约1torr与约30torr之间的室压强。

5、本文中还提供一种将半导体衬底从静电卡盘解开的方法。该方法包括：对衬底基座的静电卡盘施加第一电压，以夹持反应室中的半导体衬底；将对于该静电卡盘所施加的该第一电压的极性反转；对该静电卡盘施加第二电压，其中该第二电压小于该第一电压；将对于该静电卡盘所施加的该第二电压的极性反转；以及将该半导体衬底从该静电卡盘移除。

6、在一些实现方案中，该方法还包括：在移除该半导体衬底之前，先将该静电卡盘的电压降至零。在一些实现方案中，该方法还包括：在将该第二电压的该极性反转过后，对该静电卡盘施加第三电压，其中该第三电压小于该第二电压。在一些实现方案中，该第一电压的经反转极性被施加约至少2秒，且其中该第二电压的经反转极性被施加约至少2秒，其中该第二电压是该第一电压的三分之一，而该第三电压是该第二电压的三分之一。在一些实现方案中，该方法还包括：在反转该第一电压的该极性之前，将该半导体衬底暴露于该反应室中的转移压强。

7、本文中还提供一种氮化硅膜的沉积方法。该方法包括：将第一剂量的处于气相中的含硅前体进行流动，使其吸附在反应室中的半导体衬底上；在远程等离子体源中，从源气体产生至少含氮自由基，其中该第一剂量的该含硅前体经由该远程等离子体源下游的一或更多气体端口而流入该反应室中；以及将该半导体衬底暴露于至少所述含氮自由基，使所述含氮自由基与该含硅前体产生反应，以在该半导体衬底上形成氮化硅膜。

8、在一些实现方案中，该源气体包括氮气(n2)，以及氨(nh3)和氢气(h2)中的一者或两者，其中所述含氮自由基包括氮自由基(n*)及胺自由基(nh*或nh2*)中的至少一者。在一些实现方案中，该氮气的流率介于约5000sccm与约40000sccm之间，氨的流率介于约0sccm与约5000sccm之间，而氢气的流率介于约0sccm与约5000sccm之间。在一些实现方案中，从源气体产生至少含氮自由基包括在该远程等离子体源中产生氮自由基和胺自由基中的至少一者。在一些实现方案中，在该远程等离子体源中产生的胺自由基的浓度明显大于氢自由基的浓度。在一些实现方案中，该远程等离子体源中的室压强介于约0.5torr与约40torr之间，而被供应至rf功率源的rf功率介于约2kw与约10kw之间，其中该rf功率源与该远程等离子体源耦合。在一些实现方案中，衬底基座的温度介于约300℃与约750℃之间。在一些实现方案中，该半导体衬底包括一或更多个凹陷特征，该一或更多个凹陷特征具有至少约100：1的深宽比，其中在该一或更多个凹陷特征中沉积的该氮化硅膜的台阶覆盖率至少约为90％。在一些实现方案中，该氮化硅膜至少沿着该一或更多个凹陷特征具有基本均匀的膜性质，其中该氮化硅膜的湿式蚀刻速率介于约/分与约/分之间，且其中膜密度介于约2.6g/cm3与约3.0g/cm3之间。在一些实现方案中，该含硅前体包括一或更多种卤代硅烷。