[发明专利]用于在低温下沉积SiN的Si前体

说明书

本发明的名称是用于在低温下沉积SiN的Si前体。提供用于通过原子层沉积(ALD)来沉积氮化硅膜的方法和前体。在一些实施方式中，硅前体包含碘配体。当沉积到如FinFET或其它类型的多栅极FET的三维结构上时，氮化硅膜在竖直与水平部分上均具有相对均匀的蚀刻速率。在一些实施方式中，本公开的各种氮化硅膜的蚀刻速率小于使用稀HF(0.5％)的热氧化物移除速率的一半。

本申请是申请日为2014年3月13日、申请号为201410092569.5、题为“用于在低温下沉积SiN的Si前体”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般地涉及半导体器件制造的领域，并且更具体地说，涉及氮化硅膜的低温沉积和用于沉积氮化硅膜的前体。

背景技术

隔片在半导体制造中广泛用作针对后续加工步骤进行保护的结构。举例来说，在栅电极旁边形成的氮化物隔片可以在掺杂或植入步骤期间用作保护下方源极/汲极区域的遮罩。

随着半导体器件的物理几何结构缩小，栅电极隔片变得越来越小。隔片宽度受到可以在致密栅电极线上方保形沉积的氮化物厚度的限制。因此，氮化物隔片蚀刻工艺优选地具有高的隔片宽度与所沉积氮化物层厚度的比值。

当沉积在三维结构如沟槽结构上时，当前PEALD氮化硅工艺一般遭受到各向异性蚀刻特性。换句话说，在沟槽或翅片或另一种三维特征的侧壁上沉积的膜显示与在所述特征顶部区上的膜相比较差的膜特性。膜质量对于沟槽顶部上或在结构化晶片的平坦区上的目标应用来说是足够的，但在侧壁或其它非水平或竖直表面上不够。

图1A和1B图解氮化硅膜的一个典型实例，其可以用于隔片应用。除描述于本申请中的那些工艺之外，使用PEALD工艺在400℃下沉积膜。图1A图解在沉积在三维表面上之后但在用HF蚀刻之前的膜。随后通过将工件在0.5％HF中浸渍约60秒来进行蚀刻过程。图1B图解氮化硅膜的竖直部分所蚀刻的程度比所述膜水平部分的程度大。膜厚度以纳米表示。诸如此类的结构一般无法经受进一步加工，如在FinFET隔片应用中。

发明内容

在一些方面中，提供形成氮化硅膜的原子层沉积(ALD)方法。该ALD方法可以是等离子体增强型ALD方法或热ALD方法。所述方法允许沉积具有期望质量如良好的阶梯覆盖率和图案负载效应以及期望蚀刻特性的氮化硅膜。根据一些实施方式，当沉积到3维结构上时，该氮化硅膜在竖直和水平部分中均具有相对均匀的蚀刻速率。此类三维结构可以包括例如但不限于FinFET或其它类型的多栅极FET。在一些实施方式中，本公开的各种氮化硅膜的蚀刻速率小于使用稀HF(0.5％)的每分钟约2-3nm的热氧化物移除速率的一半。

在一些实施方式中，在反应室中的基板上沉积氮化硅膜的方法包含：将气相硅反应物引入反应空间中，使得硅前体吸附在基板表面上，移除过量硅反应物，使所吸附的硅反应物与由来自氮前体的等离子体所产生的反应性物质接触和移除过量反应性物质与反应副产物。重复这些步骤以获得期望厚度的氮化硅膜。

在一些实施方式中，硅前体包含如本文所描述的式(1)-(8)的前体。在一些实施方式中，硅前体选自由以下组成的组：HSiI₃、H₂SiI₂、H₃SiI、H₂Si₂I₄、H₄Si₂I₂和H₅Si₂I。在一些实施方式中，硅前体是H₂SiI₂。反应性物质可以包含例如氢气、氢原子、氢等离子体、氢自由基、N*、NH*或NH₂*自由基。