[发明专利]用来改变氧化硅和氮化硅膜的介电性能的有机硅烷化合物

说明书

相关申请的对照参考

[0001]本申请要求申请号为No.60/861,327、申请日为2006年11月28日的美国临时申请的权益。该临时申请的公开内容并入本文作为参考。

背景技术

[0002]在用于集成电路的晶体管结构的制造过程中，氧化硅膜被用于各种各样的应用。这些应用包括用作用于离子注入的硬掩模，控制接触孔洞蚀刻的蚀刻阻挡物、沿着栅设置的侧壁分割膜、用来屏蔽相邻物质以免受刻蚀或清洁过程破坏的保护膜、环境阻挡层、和减少外部边缘电容的介电物质。为了解决这些许多的需求，定制这些膜的化学和物理性质是必需的。

[0003]用于制备氧化硅和氮化硅的较低温度的方法已通过采用化学前体而被发展起来，所述前体例如是六氯乙硅烷(HCDS)、二叔丁基硅烷(BTBAS)和二乙基硅烷(LTO-410)。然而，可用来改变由这些化学物质制备出的膜的性质的方法灵活性却非常小，所述性质例如介电常数、密度、湿法蚀刻速率。

[0004]美国专利申请2006/0228903A1教导了采用两种前体化学物质的组合来制造碳掺杂的氮化硅膜。前体1被用于制造膜结构，前体2被用于添加碳到膜中。公开的内容包含了结构形成性前体例如BTBAS、二氯硅烷(DCS)、HCDS、以及其它的氨基硅烷。许多烷基硅烷前体被确定用作碳掺杂前体。这些前体包含甲基硅烷(1MS)、二甲基硅烷(2MS)、三甲基硅烷(3MS)、和四甲基硅烷(4MS)。另外，其它确定的前体族系包括烷基乙硅烷(alkyldisilane)和包含卤素的烷基硅烷。尽管该专利申请确定了各种各样的潜在添加物，却没有实验数据来验证其方法的可行性。例如，已知一些连接于硅上的烷基的键裂解能是非常弱的，并且，因此，不能被结合到所沉积的膜中。

[0005]美国专利申请2005/0236694A1教导了采用3MS和4MS通过等离子增强的化学气相沉积(PECVD)来沉积碳蚀刻阻挡(CES)膜。通过这个方法可沉积出在低于500℃的温度下具有变化的介电常数的碳掺杂的氧化硅和碳掺杂的氮化硅。PECVD是非常有效的沉积较低温度具有变化性质的物质的方法。然而，它不是非常有利的沉积非常接近于晶体管的膜的方法。

[0006]美国专利2005/0255714A1教导了采用氨基乙硅烷、甲硅烷基氮化物、和甲硅烷基肼，通过低压化学气相沉积(LPCVD)来沉积氮化硅和氧化硅。尽管该申请提出了这些前体的可行性，却没有提供支持可以以一种解决制造集成电路中所需要利用的所有权成本(cost-of-ownership)的方式从这些前体制备出膜的实验数据。此外，可能存在涉及到安全操作和物质使用的问题。

发明内容

[0007]本发明的一个实施方案是沉积具有提高的耐蚀刻性的包含碳的氧化硅膜或者包含碳的氮化硅膜的方法，该方法包括：

提供包含硅的结构前体；

提供包含碳的掺杂剂前体；

将包含碳的掺杂剂前体和包含硅的结构前体混合，以得到具有混合比率Rm(掺杂剂前体在混合物中的重量百分数)在2％和85％之间和流动速率Fm的混合物；

提供具有流动速率Fc的化学改性剂；

具有在25％和75％之间的流动比率R2，定义R2为R2＝Fm/Fc；和

制备具有提高的耐蚀刻性的包含碳的氧化硅膜或者包含碳的氮化硅膜，其中耐蚀刻性随着增加碳的结合而提高。

[0008]为了增加碳的结合，提高混合比率Rm。通过提高混合比率Rm，提高了耐蚀刻性。通过提高流动比率R2而进一步提高耐蚀刻性。通过提高混合比率Rm来提高沉积速率，并且通过提高流动比率R2来进一步提高沉积速率。通过提高混合比率Rm来降低膜密度，并且可通过提高流动比率R2来进一步提高膜密度。

[0009]沉积的方法在350℃和700℃之间的温度和在0.2托和10托之间的压力下进行。

[0010]沉积方法选自原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、等离子增强的化学气相沉积(PECVD)和远程下游方法(RemoteDownstream Processes)。

[0011]化学改性剂选自氧、氮、氨、氦、氩、氙、氢和其混合物。包含硅的结构前体选自二(叔丁基)硅烷(bis(tertiarybutyl)silane)、原硅酸四乙酯、二氯硅烷、六氯乙硅烷、甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、四乙烯基硅烷、苯基硅烷、环己基硅烷和其混合物。