[发明专利]氧化硅的选择性沉积

说明书

本发明涉及氧化硅的选择性沉积。本发明描述了用于相对于氮化硅表面选择性地在氧化硅表面上沉积氧化硅的方法和设备。方法涉及使用氨和/或氮等离子体预处理衬底表面，并且在热原子层沉积反应中使用氨基硅烷硅前体和氧化剂的交替脉冲选择性地在氧化硅表面上沉积氧化硅，而不在暴露的氮化硅表面上沉积氧化硅。

技术领域

本发明总体上涉及半导体领域，具体涉及氧化硅的选择性沉积。

背景技术

半导体器件制造包括微处理器、逻辑件和存储器件的制造。可以使用各种技术来制造这样的器件，包括自对准图案化，诸如双重图案化或四重图案化(quad patterning)，间隙填充工艺和其他技术。一些工艺涉及形成包括氧化硅和氮化硅的结构。用于形成这种结构的常规技术可以受限于包括蚀刻和沉积的图案化技术。

发明内容

本发明提供了用于处理半导体衬底的方法和装置。一方面涉及一种选择性地在暴露的氧化硅表面上沉积氧化硅的方法，所述方法包括：提供具有所述暴露的氧化硅表面和暴露的氮化硅表面的衬底，所述暴露的氮化硅表面包含伯胺基团；将所述衬底暴露于氨基硅烷以将氨基硅烷吸附至所述暴露的氧化硅表面；以及执行热原子层沉积反应，所述反应包括将所述衬底暴露于氧化剂，由此所述热原子层沉积反应相对于所述暴露的氮化硅表面选择性地在所述暴露的氧化硅表面上形成氧化硅。

在一些实施方式中，所述方法还包括在提供所述衬底之前，沉积氮化硅以形成未处理的氮化硅表面；以及将所述未处理的氮化硅表面暴露于氨，并点燃等离子体持续介于约1秒和约10秒之间的持续时间，以形成包含伯胺基团的所述暴露的氮化硅表面。在一些实施方式中，所述等离子体使用介于约150W与约6000W之间的等离子体功率点燃。

在一些实施方式中，所述方法还包括在提供所述衬底前，沉积氮化硅以形成未处理的氮化硅表面，并且将所述未处理的氮化硅表面暴露于氮和氨的混合物并点燃等离子体持续介于约1秒和约10秒之间的持续时间，以形成包含伯胺基团的所述暴露的氮化硅表面。所述等离子体可以使用介于约150W与约6000W之间的等离子体功率点燃。在一些实施方式中，所述氮和氨的混合物中的氨的量小于约1体积％。在一些实施方式中，所述氮气和氨气的混合物包括介于约0.01和约0.1之间的氨气流率比氮气流率的流率比。在多种实施方式中，所述氨气流率介于约10sccm与约100sccm之间。

在一些实施方式中，所述方法还包括在大于约500℃的沉积温度下通过化学气相沉积形成包含伯胺基团的所述暴露的氮化硅表面。

在多种实施方式中，所述热原子层沉积反应在介于约25℃与约400℃之间的沉积温度下进行。

在多种实施方式中，在所述热原子层沉积反应期间，在选择性沉积所述氧化硅期间，将所述衬底容纳在具有介于约10mTorr与约10Torr之间的室压强的室中。

在多种实施方式中，将所述衬底暴露于所述氨基硅烷前体包括使所述氨基硅烷前体以介于约1000sccm和约5000sccm之间的流率流动。

在多种实施方式中，将所述衬底暴露于所述氧化剂包括使所述氧化剂以约1000sccm和约5000sccm之间的流率流动。

在多种实施方式中，所述氨基硅烷前体是单氨基硅烷、二氨基硅烷、三氨基硅烷、四氨基硅烷及其组合中的任一种。

所述氧化剂可以是臭氧、水、过氧化物及其组合中的任一种。