[发明专利]使用含硅和含碳前体的基于远程等离子体的碳化硅膜沉积

说明书

可以使用远程等离子体化学气相沉积(CVD)技术沉积经掺杂或未经掺杂的碳化硅膜。将一种或多种含硅前体提供至反应室。以实质上低能态或基态提供自由基物质，例如氢的自由基物质，并且其与一种或多种含硅前体相互作用以沉积碳化硅膜。含碳前体可以与一种或多种含硅前体一起流动，其中该含碳前体具有一或更多个碳‑碳双键或三键，且每一含硅前体为具有至少一个硅原子的基于硅烷的前体，其具有两或更多个的与该硅原子键合的氢原子。

通过引用并入

PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。如在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其优先权权益的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。

背景技术

碳化硅(SiC)类薄膜具有独特的物理、化学和机械性能，并被用于各种应用，特别是集成电路应用中。SiC薄膜的种类包括经氧掺杂的碳化硅(也称为碳氧化硅)、经氮掺杂的碳化硅(也称为碳氮化硅)、以及经氧和氮掺杂的碳化硅(也称为碳氧氮化硅)、和未掺杂的碳化硅。

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

发明内容

提供了一种在衬底上沉积碳化硅膜的方法。所述方法包含：在反应室中提供衬底；使含硅前体流入所述反应室中并朝向所述衬底流动；以及使共反应物与所述含硅前体一起流入所述反应室中。所述含硅前体具有至少两个与硅原子键合的氢原子，并且所述共反应物是烃分子。所述方法还包含：在远程等离子体源中由氢源气体产生氢的自由基，所述氢的自由基是在所述含硅前体和所述共反应物的上游产生；以及将所述氢的自由基引入所述反应室中并导向所述衬底，其中所述氢的自由基处于基态以与所述含硅前体以及所述共反应物进行反应，从而在所述衬底上形成经掺杂或未经掺杂的碳化硅膜。

在一些实施方案中，在邻近所述衬底的环境中的所有或实质上所有的所述氢的自由基是处于基态的氢的自由基。在一些实施方案中，所述烃分子具有一或更多个碳-碳双键或三键。所述烃分子包含丙烯、乙烯、丁烯、戊烯、丁二烯、戊二烯、己二烯、庚二烯、甲苯、苯、乙炔、丙炔、丁炔、戊炔或己炔。在一些实施方案中，所述含硅前体包含硅烷、乙硅烷、三硅烷、甲基硅烷、或二甲基硅烷。在一些实施方案中，所述经掺杂或未经掺杂的碳化硅膜不具有C-C键或实质上不具有C-C键。在一些实施方案中，所述方法还包含：在所述远程等离子体源中与所述氢源气体一起提供氮化剂，其中所述氮化剂的自由基是在所述远程等离子体源中产生的；以及将所述氮化剂的所述自由基与所述氢的自由基一起引入所述反应室中并导向所述衬底，其中所述氮化剂的所述自由基和所述氢的自由基与所述含硅前体和所述共反应物进行反应以形成碳氮化硅(SiCN)膜。所述SiCN膜不具有C-C键或实质上不具有C-C键，并且不具有C-N键或实质上不具有C-N键。在一些实施方案中，所述方法还包含：在所述远程等离子体源中与所述氢源气体一起提供氧化剂，其中所述氧化剂的自由基是在所述远程等离子体源中产生的；以及将所述氧化剂的所述自由基与所述氢的自由基一起引入所述反应室中并导向所述衬底，其中所述氧化剂和所述氢的自由基与所述含硅前体和所述共反应物进行反应以形成碳氧化硅(SiCO)膜。所述SiCO膜不具有C-C键或实质上不具有C-C键，并且不具有C-O键或实质上不具有C-O键。在一些实施方案中，所述经掺杂或未经掺杂的所述碳化硅膜具有至少75％的保形性。在一些实施方案中，所述含硅前体(i)不具有C-O键并且(ii)不具有C-N键。

这些和其它实施方案将参考附图在下面进一步进行描述。

附图说明

图1A示出了沉积在衬底上的示例性经掺杂或未经掺杂的硅碳化物膜的横截面示意图。

图1B示出了保形沉积在衬底的特征上的示例性经掺杂或未经掺杂的硅碳化物膜的横截面示意图。

图1C示出了在晶体管的栅电极的侧壁上的示例性经掺杂或未经掺杂的碳化硅竖直结构的横截面示意图。