[发明专利]形成高质量的低温氮化硅层的方法和设备

权利要求书

1.一种在加工室中加工衬底的方法，包括：

加热衬底至550℃或更低的温度；

热分解含硅和氮源气体，或含硅源气体和含氮源气体，以在所述衬 底表面上沉积氮化硅层，其中所述含硅源气体或所述含硅和氮源气体包 含具有选自Si-Si、N＝N、N-N或它们的组合的键的化合物并且所述氮化 硅层具有的第一氢原子百分比大于15at.％；和然后

将所述沉积的氮化硅层暴露于氢自由基，其中所述氢自由基通过含 氢源气体的等离子体分解而被形成，并且该暴露的氮化硅层具有的第二 氢原子百分比小于10at.％。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述含氢源气体包括NH₃、H₂或 NH₃和H₂的组合。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述氮化硅层用氢自由基以5×10¹⁵个原子/cm²至1×10¹⁷个原子/cm²之间的流量处理。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述含氢源气体还包括选自氮气、 氩气和氦气的惰性气体。

5.如权利要求1所述的方法，其中源气体的等离子体分解在物理上 远离用氢自由基处理所述氮化硅层的室的地方进行。

6.如权利要求1所述的方法，其中将所述氮化硅层暴露于氢自由基 后，所述氮化硅层具有小于1.0at.％的氯浓度。

7.如权利要求1所述的方法，其中将所述氮化硅层暴露于氢自由基 后，所述氮化硅层具有小于5at.％的碳浓度。

8.如权利要求1所述的方法，其中热分解温度低于500℃。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述氮化硅层以高于/分钟 的沉积速度形成。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述含硅源气体或所述含硅和氮 源气体包含通过单键连接到第二硅原子的第一硅原子，和连接到所述第 一硅原子和所述第二硅原子的氯原子或氮原子中的至少一种。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述含硅源气体或所述含硅和 氮源气体包含通过单键连接到第二硅原子的第一硅原子，和连接到所述 第一硅原子和所述第二硅原子的氮原子，以及连接到所述氮原子的碳原 子。

12.如权利要求1所述的方法，其中所述含硅源气体或所述含硅和氮 源气体包含选自具有R₂N-Si(R′₂)-Si(R′₂)-NR₂、R₃-Si-N₃、R′₃-Si-NR-NR₂的结构的化合物，其中R和R′包括一个或多个选自卤素、具有一个或多 个双键的有机或芳族基团、具有一个或多个三键的有机基团、脂族烷基 基团、环烷基基团、有机硅基团、烷基氨基基团或含有N或Si的环状基 团及其组合的官能团。

13.如权利要求12所述的方法，其中R和R′包括一个或多个选自 氯、甲基、乙基、异丙基、三甲代甲硅烷基、吡咯烷及其组合的官能团。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述含硅源气体或所述含硅和 氮源气体包含选自1，2二乙基-四(二乙基氨基)乙硅烷、1，2-二氯-四(二 乙基氨基)乙硅烷、六(N-吡咯烷基)乙硅烷、1，1，2，2-四氯-二(二-三甲基 氨基)乙硅烷、1，1，2，2-四氯-二(二-异丙基)乙硅烷、1，2-二甲基-四(二乙 基氨基)乙硅烷、三(二甲基氨基)硅烷叠氮化合物、三甲基氨基硅烷叠氮 化合物和(2，2二甲肼)二甲基硅烷的一种或多种化合物。

15.如权利要求1所述的方法，还包括：

通过热分解含硅和氮源气体或含硅源气体和含氮源气体将第二层氮 化硅层沉积到处理过的氮化硅层上；和

用氢自由基暴露所述第二层氮化硅层。