氮化硅薄膜及其制造方法

專利名稱：氮化硅薄膜及其制造方法
技術領域：
本發明總體涉及集成電路制造，更具體地說，涉及薄膜及其制造和用途，用于在將要制造的半導體器件中，尤其在快速熱化學氣相淀積(RTCVD)工藝中提供優點。
背景技術：
通常，在各種類型的化學氣相淀積(CVD)工藝中，制造各種薄膜用于電路制造(如制造晶體管)。各種CVD工藝的例子是低壓化學氣相淀積(LPCVD)、等離子體增強化學氣相淀積(PECVD)、高密度等離子體化學氣相淀積(HDPCVD)、快速熱化學氣相淀積(RTCVD)、循環淀積(CLD)、原子層淀積(ALD)和混合淀積(MLD)(即CLD和ALD的混合)等。各種淀積工藝對于它們的條件(溫度、壓力、流量等)、設備、參數(襯底、時間等)及其它變量彼此顯著不同。
通過這些不同種類的淀積工藝，公開了不同的薄膜制造方法和薄膜。
作為用LPCVD工藝制造的例子薄膜，美國專利5,874,368(1999年2月23日)公開了在LPCVD熔爐中，在20mtorr至2torr的壓力范圍內和500-800℃的溫度范圍內，由雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)形成氮化硅。同樣參見Laxman等人，A low-temperature solution for silicon nitride deposition，Solid State Technology，2000年4月，79，公開了550-600℃下的LPCVD。
美國專利6,046,494(2000年4月4日)公開了在相對低的溫度下并沒有用于更低的負偏壓溫度不穩定性的等離子體以及減小的摻雜劑離析，在半導體器件中形成絕緣層。描述了怎樣在LPCVD熔爐中制造氮化硅里襯的方法。為了制造氮化物層，使用氯化硅烷。
在LPCVD批量熔爐中，在LPCVD過程中進行的另一淀積是美國專利6,268,299(2001年7月31日)，公開了形成用于阻擋應用的富硅氮化硅薄膜。使用各種含硅前體例如雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)、HCD、SiH4等以及NH3淀積氮化硅薄膜。通過改變含硅前體和NH3的流量比率來調整硅與氮的比率。
美國專利6,268,299(2001年7月31日)公開了用于在LPCVD工藝中使用SiH4、二氯硅烷(DCS)、BTBAS、HCD以及這些氣體的混合物淀積阻擋氮化物的低溫工藝。改變NH3與前體的流量比率以產生不同的Si∶N比率。
日本專利2003051452(2003年2月21日)公開了通過LPCVD熔爐淀積的BTBAS氮化物。據說通過優化清洗工藝改善了膜厚精確度。
使用LPCVD熔爐制造的另一種薄膜是JP2001230248A(2002年11月26日)，公開了使用LPCVD熔爐淀積的BTBAS氮化物。
當然，LPCVD是CVD工藝的一種。其它制造工藝包括PECVD和HDPCVD工藝。
作為PECVD和HDPCVD工藝過程中制造的薄膜的例子，參見例如由本發明的一些相同發明人的美國專利申請2002/0090835A1(2002年7月11日)，公開了通過BTBAS和具有等離子體能量的相關化合物形成氮化物薄膜，以產生特別適于PECVD和HDPCVD工藝的碳引入。
其它淀積工藝包括CLD、ALD和MLD。作為由CLD、ALD和MLD工藝制造的薄膜的例子，參見例如美國專利申請2003/0059535 A1(2003年3月27日)。公開了使用各種前體通過CLD、ALD和MLD淀積氮化硅和其它材料。在冷壁反應器中進行該反應。
淀積的另一種類是RTCVD。在RTCVD工藝中產生一些薄膜。例如，美國專利6,153,261(2000年11月28日)公開了在RTCVD工藝中使用BTBAS淀積氮化硅和氧化硅。參見美國專利申請2001/0000476A1(2001年4月26日)。
美國專利6,455,389(2002年9月24日)公開了其中形成間隔層的RTCVD工藝，間隔層是氮化硅。硅烷或二氯化硅烷(dichloride silane)與氨反應，以形成氮化硅。Huang等人，描述了RTCVD工藝通常具有約650至700℃的室溫和約200至600torr的室壓，RTCVD淀積工藝的處理時間為約2至4分鐘。
氮化物薄膜用于許多不同的應用。但是，滿足特定應用的問題是多變的并可能比較復雜。例如，回到半導體器件，對于特定器件的有利功能，許多不同的性能是重要的。對于制造特定的器件有許多競爭考慮。已經提出多種不同的制造工藝，以下僅僅是一些例子。
例如，一方面，高碳引入是希望的。美國專利申請2001/0034129 A1(2001年10月25日)公開了具有高碳濃度的層的蝕刻工藝。淀積使用TEOS，BTBAS，CCl4，CO2等。可以通過使用BTBAS和NH3的CVD形成隔離層。
美國專利申請2002/0111039(2002年8月15日)公開了通過BTBAS和含氮氣體形成的具有低介電常數的一些氧氮化硅隔離層，用化學計量法和控制的其它性能來產生變化的濕蝕刻速率。教導了碳引入以增加干蝕刻速率阻力。
美國專利申請2002/0127763(2002年9月12日)教導了通過使用BTBAS和O2和NH3的就地氧化物-氮化物-氧化物淀積通過LPCVD形成L形隔離層。提供了一種低成本的可選L形隔離層，據稱該L形隔離層很好地用于后續介質薄膜的間隙填充。
在制造過程中希望防止柵極疊層被例如反應離子蝕刻(RIE)、濕蝕刻等腐蝕，如美國專利申請2003/0068855 A1(2003年4月10日)，公開了在柵極疊層上淀積的氮化物的成核(籽晶)層的淀積，之后通過BTBAS在籽晶層上淀積氮化物層。BTBAS氮化物的碳用于防止柵極疊層被腐蝕。
美國專利6,586,814公開了用于形成STI的BTBAS氮化物的使用，使用BTBAS氮化物的抗蝕性，有助于STI填料的侵蝕。
美國專利申請2003/0127697A1(2003年7月10日)公開了，為了在PFET的溝道中產生壓縮應力，多個晶體管的有源區分為各個柵電極，并在相鄰的柵電極之間形成薄STI。
就半導體晶體管而言，已經進行一些討論的另一性能是應力。例如，美國專利申請2002/0063292 A1公開了在溝道中產生局部應力的某些晶片取向，以及通常關注高拉伸應力氮化物介質，但是沒有明確地公開高拉伸應力意味著測定值是什么或高拉伸應力氮化物的例子的特定氮化物是什么。
美國專利申請2002/0179908 A1(2002年12月5日)教導了各種引入雜質的方法，以及通過引入雜質和退火控制薄膜晶體管(TFT)中的布線的內應力。
USP6,573,172(2003年6月3日)公開了在PMOS和NMOS器件上具有不同應力級別的PECVD氮化物薄膜的形成。
當然，半導體器件的任何一種性能(例如應力相關性能)的最佳化還必須與滿足許多其它必要的性能和性能考慮相平衡。
此外，作為背景，在電路制造中，使用如圖1所示的組件，其中，在晶片制造過程中，氮化物里襯1(例如氮化物薄膜)覆蓋具有器件有源層21的器件2。通常可用于晶片制造的不同類型的氮化物薄膜提供不同類型的應力。Novellus等離子體增強化學氣相淀積(PECVD)、應用PECVD以及應用材料快速熱化學氣相淀積(RTCVD)工具可以提供拉伸應力氮化物薄膜，以及應力通常達到+10G dynes/cm2，根據常規產品的一些例子是Novellus，+2.5G dynes/cm2；PECVD，+4.5G dynes/cm2；RTCVD SiH4，+9.8G dynes/cm2。
對于氮化物里襯的另一例子，參見美國專利申請2003/0040158 A1，其中公開了具有不同應力的兩個分離里襯以增加遷移率。一個里襯通過LPCVD制造，以及另一個里襯通過PECVD制造。
然而，用于制造氮化物里襯和其它薄膜的常規薄膜和方法沒有必要提供場效應晶體管(FET)和其它應用希望的所有性能。例如，通常，用作氮化物里襯的氮化物薄膜不可能提供希望大小的應力同時平衡其它需要性能。用于制造薄膜和半器件(例如FETs)以具有希望性能的可行制造方法，也不是足夠地簡單。

發明內容
本發明人特別考慮了增強場效應晶體管(FET)中的溝道遷移率和驅動電流的局部機械應力(壓縮應力或拉伸應力)。nFET中的拉伸應力和pFET中的壓縮應力可以分別增強載流子遷移率。因此，本發明的一個目的是對于FET應用提供希望的應力，例如對于蝕刻停止里襯具有足夠高的應力(例如超過+10G dynes/cm2的應力，在本例子中，約+14.5G dynes/cm2的應力)。
而且，本發明的一個目的是提供一種在重復退火之后繼續顯示出希望的高應力的材料。
本發明人確定可以通過下列因素中的兩種或多種來控制由薄膜(例如，RTCVD氮化物薄膜)提供的應力用于制造薄膜的起始材料前體(例如，以任意組合包含Si、C和N的化合物，優選，BTBAS)；用來處理起始材料前體的處理材料(例如，含氮前體，優選，適合于形成氮化物薄膜的材料，最優選NH3)；起始材料前體與處理材料的比率；薄膜生長的CVD條件(例如，RTCVD條件)；和/或薄膜生長的厚度。
本發明的另一個目的是提供一種制造高應力氮化物薄膜的方法，包括在快速熱化學氣相淀積(RTCVD)條件、等離子體增強化學氣相淀積(PECVD)條件或低壓化學氣相淀積(LPCVD)條件下，使以任意組合包括Si、N和C的化合物(這種化合物優選是無氯化合物)與NH3反應，其中由該反應步驟形成的高應力薄膜具有超過+10G dynes/cm2的應力。用于上述方法的一些可選細節如下。在本發明方法的優選實施例中，在3至15原子％的碳濃度下進行反應。包括Si、N和C的化合物優選是(R-NH)4-nSiXn(I)，其中R是烷基(可以相同或不同)，n是1、2或3，以及X是H或鹵素。包括Si、N和C的最優選的化合物是雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)。
在另一優選實施例中，本發明提供一種制造氮化物薄膜的方法，包括在RTCVD條件、PECVD條件或LPCVD條件下，在約500至700℃的溫度范圍、約50至500T的壓力范圍內，使(A)以任意組合包括Si、N和C的化合物與(B)含氮前體(例如NH3)反應。
本發明的工藝和方法的其它優選實施例如下。在反應步驟過程中可以進一步包括添加至少一種化合物，如硅烷、乙硅烷、六氯乙硅烷及基于硅烷的其它化合物。由反應步驟形成的薄膜具有超過+10G dynes/cm2量的應力供應值。該反應步驟可以在約500至700℃的溫度范圍內進行。該反應步驟可以在約50至500T的壓力范圍下進行。
本發明的另一優選實施例提供一種氮化硅薄膜，包括具有超過+10Gdynes/cm2量的高應力供應的薄膜，例如，包括雙叔丁基氨基硅烷(BTBASo)和NH3的反應產物(例如，具有SixNyCzHw化學結構的反應產物，其中x，y，z和w每個是大于零的整數或非整數)的薄膜；具有約+14至+18G dynes/cm2范圍內的應力供應的薄膜；等。
本發明的再一優選實施例提供一種制造半導體晶片的方法，包括用具有超過+10G dynes/cm2(優選，至少+14.5G dynes/cm2的拉伸應力)的氮化硅里襯覆蓋至少部分器件有源層，例如氮化硅里襯優選包括氮化物薄膜，氮化物薄膜是BTBAS和NH3的反應產物。在半導體制造的本發明方法的一個優選實施例中，用氮化硅里襯覆蓋整個器件有源層。覆蓋步驟可以例如在RTCVD工藝或其它CVD工藝期間進行。
本發明的又一優選實施例提供了一種通過RTCVD、PECVD或LPCVD工藝形成的氮化物里襯。本發明的里襯的優選例子是包括氮化物薄膜的里襯，該氮化物薄膜是例如BTBAS和NH3的反應產物。本發明的里襯的另一優選例子是其中氮化物薄膜具有超過+10G dynes/cm2的拉伸應力的里襯，例如其中氮化物薄膜具有至少+14.5G dynes/cm2的拉伸應力的氮化物里襯。本發明的里襯的另一優選例子是氮化物里襯是在重復退火之后保持較高應力級別的氨處理的BTBAS反應產物。
應該理解在另一個優選實施例中本發明提供一種調整氮化物薄膜的應力級別的方法，包括調整選自如下因素的至少兩個(1)用于制造氮化物薄膜的起始材料前體(如以任意組合包含Si、C和N的化合物，優選如BTBAS的起始材料前體)的選擇；(2)用來處理起始材料前體的含氮前體(如優選NH3)的選擇；(3)起始材料前體與含氮前體的比率；(4)薄膜生長的CVD條件(如RTCVD條件等)的設定；以及(5)薄膜生長的厚度(如，約50至1,000埃的厚度范圍等)。在一個優選例子中，CVD條件是在約500-700℃的溫度范圍、約50至500T的壓力范圍、約30至600秒的時間范圍。在優選實施例中，本發明的應力級別調整方法提供將被調整為+10G至+18G dynes/cm2范圍的氮化物薄膜的應力級別。在另一個優選例子中，氮化物薄膜是氨處理的BTBAS薄膜。


參考附圖，從本發明的優選實施例的下列詳細描述將更好的理解上述和其它目的、方面及優點，其中圖1示出了包括覆蓋器件有源層的氮化物里襯的常規組件；圖2示出了氮化物淀積之后薄膜的壓縮應力和拉伸應力的圖表，包括常規薄膜和根據本發明的薄膜(BTBAS)；圖3示出了nFETs的Ioff與Ion的曲線圖，包括根據PECVD方法的常規nFET和本發明的nFET(BTBAS)；圖4示出了pFETs的Ioff與Ion的曲線圖，包括根據PECVD方法的常規pFET和本發明的pFET(BTBAS)；圖5示出了Iodlin數據，示出了PECVD(常規)和BTBAS(本發明)數據之間的關系；圖6示出了加熱器溫度675℃、壓力275torr、BTBAS流量1slm的曲線圖；菱形點示出了應力和方塊點示出了速率；X軸是氨流量(sccm)；左Y軸示出了應力；右Y軸示出了淀積速率；圖7示出了雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)的化學結構。
具體實施例方式
在具體優選實施例中本發明提供了通過操作下列兩個或多個因素來調整薄膜(如氮化物薄膜)的應力級別的方法
用于制造薄膜的起始材料前體(例如，以任意組合包含Si、C和N的化合物，其中優選的例子是BTBAS)；用來處理起始材料前體的含氮前體(含氮前體的優選例子是適于形成氮化物薄膜的材料，最優選是NH3)；起始材料前體與含氮前體的比率；薄膜生長的CVD條件的設定(例如，RTCVD條件，優選，在約500-700℃的溫度范圍、在約50-500T的壓力范圍、在約30-600秒的時間范圍內的RTCVD條件)；和/或薄膜生長的厚度(如，約50至1,000埃的厚度范圍)。在根據調整薄膜的應力級別的本發明方法的優選例子中，選擇用于制造薄膜的起始材料前體和含氮前體，以形成氮化物薄膜，特別優選的化合物是BTBAS前體與NH3氣體反應以形成氮化物薄膜。通過操作一個或多個其它操作因素，將由氨處理的BTBAS形成的氮化物薄膜處理為具有高應力級別(例如，超過+10G dynes/cm2的應力級別)，其中高應力級別具有根據需要在約+10G dynes/cm2至+18G dynes/cm2范圍內選擇的應力級別的特定值，其它操作因素即起始材料前體與含氮前體的比率；薄膜生長的CVD條件的設置；和/或薄膜生長的厚度。
參考圖1進一步論述氮化物薄膜的例子，圖1示出了示例性晶片制造組件4，其中通過覆蓋器件2的有源層21的氮化物里襯1(可以是常規氮化物里襯或根據本發明的氮化物里襯)可以產生強機械應力。與通過可用于晶片制造的氮化物薄膜的常規例子(如用作組件4中的里襯1)相比本發明提供優越的性能(如更大和/或不同類型的應力)。應當理解圖1是為了說明，本發明不應該被認為局限于根據圖1的配置。在晶片制造組件(如圖1的組件4)中，本發明有利地提供比常規工具(其中一些例子是例如NovellusPECVD、應用PECVD和應用材料RTCVD工具，這些工具提供用于常規薄膜的具有通常高達約+10G dynes/cm2的應力的拉伸應力氮化物薄膜，如圖2所示)提供的應力更大和/或不同的應力。
與由常規氮化物薄膜提供的應力相比本發明有利地提供具有較高拉伸應力(例如，超過+10G dynes/cm2的拉伸應力，如在優選例子中約+14.5Gdynes/cm2)的薄膜。還有利地，與許多常規薄膜不同，通過根據本發明的薄膜提供的這些應力在后續退火之后不會顯著地改變。
為了制造根據本發明的示例性薄膜，以任意組合包含Si、N和C的化合物可以用作起始材料，其中優選例子是雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)前體。BTBAS是市場上可買到的試劑，并有利地是非氯前體。
在本發明中，包括Si、N和C(如，BTBAS)的化合物與適于形成薄膜的試劑如NH3反應，優選在用于氮化物薄膜形成的條件下與NH3反應，最優選在用于形成希望的應力測量(如，應力超過+10G dynes/cm2，優選，應力在約+14至+18G dynes/cm2的范圍內)和/或其它性能(如通過重復退火的應力性能的保持能力)的氮化物薄膜條件下與NH3反應。
例如，可以在RTCVD條件(最優選，在RTCVD工具中，例如市場上可買到的Applied Material Centura RTCVD工具)下；PECVD條件下；LPCVD條件下等，進行根據本發明的反應，其中包括Si、N和C(如，BTBAS前體)的化合物用作起始材料。
本發明提供了高應力級別薄膜，如在特定優選的例子中，提供RTCVD氨處理的BTBAS氮化物薄膜。通過薄膜厚度可以控制薄膜的應力級別，如通過加厚薄膜(通過增加包含起始材料(如BTBAS)和處理材料(如NH3)的C、Si和N的量)或通過增加淀積時間來增加應力級別。
可以使用本發明的薄膜(如氮化物薄膜)，例如，作為蝕刻停止(阻擋)氮化物里襯，如圖1中的里襯1。應當理解圖1是示例性的，以及根據本發明的里襯可以使用其它結構。此外，本發明的薄膜(如氮化物薄膜)可以用于淺溝槽隔離(STI)里襯，柵極隔離層等。
應當理解與常規PECVD薄膜相比本發明提供的薄膜在某些方面更優越(例如提供高拉伸應力和/或應力數據的低變化性)。盡管通常許多類型的PECVD薄膜已用于制造一些拉伸應力，不幸的是，大多數PECVD薄膜不能制造達到希望高的拉伸應力。在特定優選的實施例中本發明提供一種RTCVD BTBAS氮化物薄膜，該氮化物薄膜可以令人滿意地提供更高的拉伸應力，例如，超過+10G dynes/cm2的應力，優選，超過+10G dynes/cm2的應力，例如約+14至+18G dynes/cm2范圍內的應力。
此外，還有利地，與PECVD薄膜相比本發明提供應力數據較小變化的BTBAS氮化物薄膜。另一方面，由根據本發明的BTBAS氮化物薄膜獲得應力極大地可重復，且不容易受工藝參數影響。能夠抵抗工藝參數影響的BTBAS氮化物薄膜是本發明的優點。
在本發明中，薄膜可以被淀積至希望的厚度，薄膜厚度的優選范圍為約50至1,000埃。本發明進一步提供給定希望的應力級別的薄膜厚度的變化性。例如，可以改變氮化物薄膜的厚度，以根據需要提供不同的應力級別。在設置氮化物厚度過程中，應用(例如用作蝕刻停止里襯)被考慮。
例如，為了成功地使用本發明的薄膜(例如BTBAS薄膜)作為蝕刻停止里襯，應該根據厚度和應力仔細地選擇隔離層氮化物，考慮與常規薄膜相比由根據本發明的薄膜給出的應力改進是由于柵極拐角處的拉伸應力的延伸。即，因為改進是由于柵極的拐角處拉伸應力的延伸，因此如果隔離層太厚，或具有過高的應力，那么本發明的薄膜(例如BTBAS薄膜)的效果將被最小化。由此，當本發明的薄膜(例如BTBAS薄膜)用作蝕刻停止里襯時，應該選擇隔離層氮化物，以避免對于具體的應用太厚或提供過高的應力。
本發明的薄膜(例如BTBAS薄膜)具有用于拉伸應力產生、提供隔離層的有利應用以及已知用于隔離層形成的RTCVD SiH4薄膜或PECVD薄膜的其它應用。有利地，與常規氮化物薄膜相比本發明提供產生良好一致性和負載效應的隔離層(例如BTBAS隔離層)。
下面給出某些本發明的例子，本發明并不限于這些例子。
本發明的例1通過在單晶片反應器中使BTBAS和NH3反應淀積薄膜(即氮化物薄膜)。選擇給定3至15原子％的碳濃度的工藝條件。
與常規薄膜相比獲得的器件數據示出改進的驅動電流。圖3和4示出了nFET和pFET的電性能。與具有PECVD拉伸Nit薄膜(以及PECVD壓縮Nit薄膜)的器件相比較BTBAS氮化物薄膜可以提供更高的nFET驅動電流。對于根據本發明的例子的薄膜也不降低pFET驅動電流。nFET驅動電流改進取決于局部應變，因此取決于器件幾何形狀和氮化物厚度。一般，對于長寬度nFET器件，具有500厚度的BTBAS可以提供8％nFET電流改進，具有750厚度的BTBAS額外產生3％的電流改進。pFET驅動電流也不會降低。
圖5的Iodlin數據表明nFET驅動電流的改進主要由于溝道中的良好載流子遷移率和源區和漏區中以及隔離層下的外電阻。
本發明的例2在RTCVD工藝中，BTBAS和NH3在下列條件下反應碳濃度 ～6至10％溫度650℃壓力140torr是否具有硅烷、乙硅烷、六氯乙硅烷？ 沒有形成500或750厚度的薄膜。可以形成其它厚度的薄膜。
盡管已經通過其優選實施例描述了本發明，但是本領域的技術人員將認識到在所附權利要求書的精神和范圍內，可以對本發明進行修改。
權利要求
1.一種制造高應力氮化物薄膜的方法，包括在快速熱化學氣相淀積條件、等離子體增強化學氣相淀積條件或低壓化學氣相淀積條件下，使以任意組合包括Si、N和C的化合物與NH3反應，其中由所述反應步驟形成的高應力薄膜具有超過+10G dynes/cm2的應力供應值。
2.根據權利要求1的方法，其中所述反應步驟在快速熱化學氣相淀積條件下進行。
3.根據權利要求1的方法，還包括在包含Si、N和C的化合物與NH3反應的所述步驟過程中，添加選自如下的至少一種化學化合物硅烷、乙硅烷、六氯乙硅烷和基于硅烷的其它化合物。
4.根據權利要求1的方法，其中所述化合物是非氯化合物。
5.根據權利要求1的方法，其中所述包括Si、N和C的化合物是(R-NH)4-nSiXn(I)，其中R是烷基(可以相同或不同)，n是1、2或3，以及X是H或鹵素。
6.根據權利要求1的方法，其中所述化合物是雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)。
7.根據權利要求1的方法，其中所述反應步驟是雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)和NH3反應的步驟。
8.根據權利要求1的方法，其中在3至15原子％的碳濃度下進行所述反應。
9.一種制造氮化物薄膜的方法，包括在快速熱化學氣相淀積條件、等離子體增強化學氣相淀積條件或低壓化學氣相淀積條件下，在約500至700℃溫度范圍下，在約50至500T壓力范圍下，使以任意組合包括Si、N和C的化合物與含氮前體反應。
10.根據權利要求9的方法，其中所述反應步驟在快速熱化學氣相淀積條件下進行。
11.根據權利要求9的方法，其中所述含氮前體是NH3。
12.根據權利要求9的方法，其中由所述反應步驟形成的高應力薄膜具有超過+10G dynes/cm2的應力供應值。
13.根據權利要求9的方法，其中在約500至700℃的溫度范圍下進行所述反應步驟。
14.根據權利要求9的方法，其中在約50至500T的壓力范圍下進行所述反應步驟。
15.一種氮化硅薄膜，包括具有超過+10G dynes/cm2的高應力供應量的薄膜。
16.根據權利要求15的氮化硅薄膜，其中所述薄膜包括雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)和NH3的反應產物。
17.根據權利要求16的氮化硅薄膜，其中所述反應產物具有SixNyCzHw的化學結構，其中x，y，z和w是大于零的整數或非整數。
18.根據權利要求15的氮化硅薄膜，其中所述薄膜的應力在約+14至+18G dynes/cm2的范圍內。
19.一種制造半導體晶片的方法，包括用具有超過+10G dynes/cm2的拉伸應力的氮化硅里襯覆蓋至少部分器件有源層。
20.根據權利要求19的方法，其中所述氮化硅里襯的拉伸應力至少是+14.5G dynes/cm2。
21.根據權利要求19的方法，其中所述氮化硅里襯包括氮化物薄膜，所述氮化物薄膜是雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)和NH3的反應產物。
22.根據權利要求19的方法，其中用所述氮化硅里襯覆蓋整個器件有源層。
23.根據權利要求19的方法，其中所述覆蓋步驟在快速熱化學氣相淀積工藝期間進行。
24.一種氮化物里襯，通過快速熱化學氣相淀積、等離子體增強化學氣相淀積或低壓化學氣相淀積工藝形成，所述里襯包括氮化物薄膜，該氮化物薄膜是雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS)和NH3的反應產物。
25.根據權利要求24的氮化物里襯，其中所述氮化物薄膜具有超過+10G dynes/cm2的拉伸應力。
26.根據權利要求25的氮化物里襯，其中所述氮化物薄膜具有至少+14.5G dynes/cm2的拉伸應力。
27.根據權利要求24的氮化物里襯，其中所述氨處理的雙叔丁基氨基硅烷反應產物在重復退火之后保持較高的應力級別。
28.一種調整氮化物薄膜的應力級別的方法，包括調整選自如下的至少兩個用于制造氮化物薄膜的起始材料前體的選擇；處理所述起始材料前體的含氮前體的選擇；所述起始材料前體與所述含氮前體的比率；薄膜生長的化學氣相淀積條件的設置；以及薄膜生長的厚度。
29.根據權利要求28的應力級別調整方法，其中所述起始材料前體是以任意組合包含Si、C和N的化合物。
30.根據權利要求28的應力級別調整方法，其中所述起始材料前體是雙叔丁基氨基硅烷。
31.根據權利要求28的應力級別調整方法，其中所述含氮前體是NH3。
32.根據權利要求28的應力級別調整方法，其中所述化學氣相淀積條件是快速熱化學氣相淀積條件。
33.根據權利要求32的應力級別調整方法，其中所述快速熱化學氣相淀積條件是約500-700℃的溫度范圍、約50至500T的壓力范圍、約30至600秒的時間范圍。
34.根據權利要求28的應力級別調整方法，其中所述厚度在約50至1,000埃的范圍內。
35.根據權利要求28的應力級別調整方法，其中所述氮化物薄膜的應力級別被調整到+10G至+18G dynes/cm2的范圍。
36.根據權利要求35的應力級別調整方法，其中所述氮化物薄膜是氨處理的雙叔丁基氨基硅烷薄膜。
37.根據權利要求10的方法，其中在約6至10％的碳濃度、650℃的溫度、140torr的壓力下雙叔丁基氨基硅烷與NH3反應。
全文摘要
本發明調整氮化物薄膜的應力級別隨著下列因素中的兩個或多個因素的變化而變化用于制造氮化物薄膜的起始材料前體的選擇；處理起始材料前體的含氮前體的選擇；起始材料前體與含氮前體的比率；薄膜生長的CVD條件的設置；和/或薄膜生長的厚度。通過包含硅、氮和碳的化合物(例如雙叔丁基氨基硅烷(BTBAS))與NH3反應制造的快速熱化學氣相淀積(RTCVD)薄膜可以提供有利性能，例如高應力和蝕刻停止應用的優異性能。氨處理的BTBAS薄膜尤其在提供高應力性能方面是優異的，以及進一步具有在重復退火之后高應力性能的保持能力。
文檔編號H01L21/318GK1694230SQ20051005545
公開日2005年11月9日 申請日期2005年3月17日 優先權日2004年4月30日
發明者A·B·查克拉瓦蒂, S·納拉辛哈, V·陳, J·霍爾特, S·N·查克拉瓦蒂 申請人:國際商業機器公司