[发明专利]用于可流动的氧化物沉积的组合物及其使用方法

说明书

技术领域

本文描述的是用于制造电子器件的方法。更具体地说，本文描述的是形成膜的组合物或制剂，所述组合物或制剂用于在半导体沉积工艺，例如但不限于，氧化硅的可流动化学气相沉积中形成可水解的有机硅烷前体膜。

烷氧基硅烷化合物可用作通过受控的水解和缩合反应沉积的含硅膜(例如氧化硅膜)的前体。这类膜可以沉积在衬底上，例如，通过将水和烷氧基硅烷的混合物任选地与溶剂和/或其它添加剂(例如表面活性剂和致孔剂)一起施加在衬底上。施加这些混合物的典型方法包括但不限于，旋涂、浸涂、喷涂、丝网印刷、共凝结(co-condensation)和喷墨打印。施加至衬底之后和在施加一种或多种能量源例如但不限于热、等离子体和/或其它能量源时，混合物内的水可以与烷氧基硅烷反应以水解烷氧基团和/或芳氧基团并产生硅醇物质，其进一步与其它水解的分子缩合并形成低聚的或网状的结构。

例如在美国专利号8,481,403、8,580,697、8,685,867；US2013/0230987A1、7,498,273、7,074,690、7,582,555、7,888,233和7,915,131中已经描述了采用水和含硅蒸气源进行可流动的化学气相沉积(FCVD)的的气相沉积方法。由于Si-C键对于与水的反应是相对惰性的，所生成的网络可以有益地用有机官能团进行官能化，该有机官能团赋予所生成的薄膜所需的化学和物理特性。例如，将碳添加至网络可以降低所生成的薄膜的介电常数。

美国公开号号2010/0164057(“所述‘057公开”)公开了一种完全填充沟槽结构，包括在其中具有高深宽比沟槽的微电子器件衬底以及在沟槽中的完全填充量的二氧化硅，其中所述二氧化硅具有基本不含空隙的特征，且在其整体团块中具有基本均匀的密度。所述‘057公开中还描述了制造半导体产品的方法，包括使用特定的硅前体组合物来用于完全填充微电子器件衬底的沟槽，其中对所述二氧化硅前体组合物处理以进行水解和缩合反应，从而在沟槽中形成基本不含孔隙且密度基本均匀的二氧化硅材料。所述填充工艺可以采用包括硅和锗的前体填充组合物来进行，以制备包括GeO₂/SiO₂沟槽填充材料的微电子器件结构。可在前体填充组合物中使用抑制剂组分，例如甲醇，以消除或最小化固化沟槽填充材料中的接缝形成。

美国专利号8,227,395(“所述‘395专利”)公开了使用炔醇以减少在水性漂洗中进行加工的图案化半导体器件中的缺陷。

美国专利号7,741,773(“所述‘773专利”)公开了在通过印刷或其它液体应用方式涂覆的溶胶-凝胶制剂中加入炔类或其它表面活性剂，以改善衬底的润湿性以及所述表面不规则处的填充。

美国公开号号2012/0161405(“所述‘405公开”)教导了在可流动的氧化物气相沉积工艺中可以使用溶剂和其它表面活性剂并具有增溶的益处(增加前体的混溶性)。教导的表面活性剂的实例包括醇类(一般化的)和具体的乙二醇和聚乙二醇。但是所述‘405公开中并没有教导使用炔醇和炔二醇，更没有教导润湿疏水表面或防止沟槽中或平面上的表面去润湿的益处。

在可流动的化学气相沉积工艺(FCVD)中遇到的一个问题就是衬底的不完全润湿，其可能导致衬底的不均匀覆盖或窄线、缺口或通孔的不完全填充。另外，在FCVD工艺中遇到的另一个问题是相对慢的沉积速率，由此某些表面活性剂可以通过使得发生毛细管凝结来减少启动时间并提高沉积速率。尽管现有技术已在FCVD工艺中使用基于醇的表面活性剂如乙醇，但是已经显示这些表面活性剂由于不完全润湿而在用于该应用时是无效的。

发明简述