[发明专利]用于应力SiN薄膜的氨基乙烯基硅烷前体

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张于11/12/2008申请的美国临时专利申请序列号61/113,624的权利。

技术领域

本发明涉及一种提高在氮化硅(SiN)和碳氮化硅(SiCN)薄膜的等离子增强化学气相沉积(PECVD)中本征压应力的方法。

背景技术

本发明属于集成电路制造领域以及特别是薄膜中结构的材料，所述薄膜与集成电路中的电子器件相邻接或为之一部分，例如晶体管、电容、导通孔(vias)、导电线路以及母线(buss bars)。由于此类电子器件的尺寸持续不断缩小以及此类器件在给定区域内的密度增加，与此类电子器件相邻接或为之一部分的薄膜势必要显示出更高的电特性。设计应力(design stress)到此类薄膜中可以改变它们的电特性。目前使用PECVD氮化硅薄膜的应力工程设计来增进前沿金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)技术的性能。器件速度已经通过应用沉积在MOSFET栅极结构顶部上的高应力SiN薄膜得到显著增加。通过空穴迁移率的提高，压应力(compressive stresss)增强了“P”型场效应晶体管(pFET)器件，同时，通过电子迁移率的提高，张应力有益于“N”型场效应晶体管(nFET)器件。应力是由相接触的两种材料之间热膨胀的差异产生。等离子增强化学气相沉积(PECVD)氮化硅薄膜通常产生压应力。目前，使用硅烷和氨沉积压应力薄膜，据报道压应力至多达～-3.5千兆帕斯卡(GPa)。更进一步提高压应力变得特别具挑战性。本行业目前的目标为具有-4GPa或更高压应力的薄膜。

与该技术相关的专利包括：US 2006/0045986、EP 1 630 249、US2006/0258173、EP 1 724 373、US 7288145、US 7122222、US20060269692、WO2006/127462及US2008/0146007，以及参考文献“Methods of producing plasmaenhanced chemical vapor deposition silicon nitride thin films with high compressiveand tensile stress.”，M.Belyansky等，J.Vac.Sci.Technol.A 26(3)，517(2008)。

发明内容

本发明是一种提高等离子增强化学气相沉积(PECVD)氮化硅(SiN)和碳氮化硅(SiCN)薄膜中本征压应力(intrinsic compressive stress)的方法，包括从基于氨基乙烯基硅烷的前体沉积所述薄膜。

更具体地，本发明使用选自式：[RR¹N]_xSiR³_y(R²)_z的基于氨基乙烯基硅烷的前体，

其中x+y+z＝4，x＝1-3，y＝0-2以及z＝1-3；R、R¹和R³可以是氢、C₁-C₁₀烷烃(基)、烯烃(基)或C₄-C₁₂芳香基团；各个R²为乙烯基、烯丙基或包含乙烯基的官能团。

附图说明

图1A和B为本发明的化学前体物质的结构式的描述。

图2为在多种工艺条件下通过BIPAVMS和氨的PECVD沉积形成的薄膜的应力值图。

图3为使用BIPAVMS和氨以PECVD沉积的氮化硅薄膜的FTIR谱。

图4为描绘氮键接氢(NH_x)与硅键接氢(SiH)含量的比值相对于薄膜应力的图。

图5为描绘NH_x和SiH含量相对于薄膜应力的图。

具体实施方式

本发明提供基于氨基乙烯基硅烷的前体作为提高等离子增强化学气相沉积(PECVD)氮化硅(SiN)和碳氮化硅(SiCN)薄膜中的本征压应力的方法。这些氨基乙烯基硅烷前体的主要特征为一或两个键接到中心硅原子的乙烯基官能团。所述前体具有以下通式：[RR¹N]_xSiR³_y(R²)_z