[发明专利]用于沉积保形的金属或准金属氮化硅膜的方法和所得的膜

说明书

本文描述了保形膜和用于形成保形的第4、5、6、13族金属或准金属掺杂的氮化硅介电膜的方法。在一个方面，提供了形成氮化铝硅膜的方法，其包括以下步骤：在反应器中提供衬底；将至少一种金属前体引入反应器中，所述至少一种金属前体在所述衬底的表面的至少一部分上反应以提供化学吸附层；用吹扫气体吹扫反应器；将有机氨基硅烷前体引入反应器中以在所述衬底的表面的至少一部分上反应以提供化学吸附层；将包含氮和惰性气体的等离子体引入反应器中以与所述化学吸附层的至少一部分反应并提供至少一个反应性位点，其中所述等离子体以约0.01至约1.5W/cm2的功率密度产生；和任选地用惰性气体吹扫所述反应器；并且其中重复所述步骤直到获得期望厚度的所述氮化铝膜。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2015年9月11日提交的美国申请第62/217296号和于2015年10月6日提交的美国申请第62/237899号的权益。申请第62/217296号和第62/237899号的公开内容通过引用并入本文。

背景技术

本文描述了用于使用一种或多种第4、5、6或13族金属或准金属前体沉积掺杂一种或多种元素周期表的第4、5、6或13族金属或准金属的化学计量或非化学计量的氮化硅膜的方法。更具体地，本文描述了基于等离子体的循环方法，其包括但不限于等离子体增强原子层沉积(“PEALD”)、等离子体增强循环化学气相沉积(“PECCVD”)法，其用于沉积第4、5、6和/或13族金属或准金属掺杂的介电膜，例如铝、镓、铟、铊、硼或其组合掺杂的氮化硅膜，其可用于例如制造集成电路器件。

由于其独特性质的组合，含有第4、5、6、13族金属或非金属的介电膜(例如但不限于氮化铝(AlN)或氮化硼(BN)膜)可用于多种多样的电子应用。现有技术提供了用于制备和使用第13族金属或准金属掺杂介电膜(例如AlSiN膜)的不同方法。例如，美国专利第3,974,003号公开了用于沉积含有Al、N的层化学气相沉积(CVD)法，并且其包括提供待涂覆的衬底，载气及氮源化合物、铝源化合物和硅源材料的气体混合物，和将衬底加热至约500-1300℃的温度以导致形成含有Al、N和Si的层。可以使用反应物NH3、AlCl3和SiH4。

美国公布第2015/0221495号公开了用于形成膜的循环沉积工艺，其包括：通过供应含有第一元素的气体而在衬底上形成包含第一元素的第一层；通过供应含有第二元素的气体以改变第一层而形成包含第一和第二元素的第二层；和通过将第一层的形成和第二层的形成设置为一个循环并且重复所述循环至少一次而形成具有预定厚度的薄膜。

美国专利第8,791,034号公开了用于在CVD条件下使用金属前体、硅前体和氮前体以将铝-硅氮化物层沉积在衬底上而在衬底上形成铝-硅氮化物层的CVD方法。

前文确定的专利和专利申请通过引用并入本文。

因此，本领域需要提供用于沉积保形的、高质量的、第4、5、6、13族元素掺杂的(例如但不限于铝掺杂氮化硅或铝掺杂碳氮化硅)膜的低温(例如，约500℃或更低的工艺温度)方法，其中所述膜具有以下特征中的一个或多个：密度为2.0克/立方厘米(g/cc)或更大，低湿蚀刻速率(如在稀氢氟酸(0.5重量％HF)中测量的)，氢含量小于20原子重量％，反射率(reflective index)为1.80或更大，及其组合。

附图说明

图1提供了如实施例4中所述使用三(二甲基氨基)铝、二异丙基氨基硅烷和氮等离子体沉积的AlSiN膜的透射电子显微镜(TEM)图像，其显示以下阶梯覆盖率：中部69％和底部78％。

图2提供了如实施例6中所述使用三甲基铝、双(叔丁基氨基)硅烷和氮等离子体沉积的AlSiN膜的透射电子显微镜(TEM)图像，其显示以下阶梯覆盖率：中部81％和底部94％。