[发明专利]用于制备含硅和氮的膜的方法

说明书

一种用于通过等离子体ALD工艺形成可以为掺杂碳的氮化硅膜的方法包括将衬底引入反应器中，该反应器被加热至最高约600℃。引入至少一种如本文定义的并具有一个或两个Si‑C‑Si键的硅前体以在衬底上形成化学吸附的膜。然后用合适的惰性气体吹扫反应器中任何未消耗的前体和/或反应副产物。将包含氮的等离子体引入反应器中以与化学吸附的膜反应而形成可以为掺杂碳的氮化硅膜。再次用合适的惰性气体吹扫反应器的任何反应副产物。根据需要重复这些步骤以使可以为掺杂碳的沉积的氮化硅膜达到预定的厚度。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年10月3日提交的美国临时专利申请第62/740,478号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

发明领域

本发明涉及用于制造电子器件的组合物和方法。更具体地，本发明涉及用于沉积低介电常数(＜6.0)和高氧灰化抗性的含硅膜(例如但不限于化学计量的氮化硅、掺碳杂氮化硅膜和掺碳杂氮氧化硅膜)的化合物、组合物和方法。

发明背景

氮化硅膜用于半导体中的各种应用。例如，氮化硅膜用作集成电路的最终钝化和机械保护层，用于硅的选择性氧化的掩模层，用作DRAM电容器或3D NAND闪存芯片的堆叠的氧化物-氮化物-氧化物(ONO)层中的介电材料之一，或用作浅沟槽隔离应用中的CMP停止层。在一个特定的应用中，3D NAND闪存中的O-N-O堆叠需要具有低应力和在磷酸中的高湿式蚀刻速率的氮化硅。

Olsen，“Analysis of LPCVD Process Conditions for the Deposition of LowStress Silicon Nitride”，5Materials Science in Semiconductor Process 51(2002)描述了用于通过低压化学气相沉积优化低应力氮化硅膜的沉积的宽范围工艺条件。结果表明，通过增加气流使折射率提高到超过2.3不会明显降低残余应力，但会对厚度均匀性和沉积速率产生显著的不利影响。

Taylor等，“Hexachlorodisilane as a Precursor in the LPCVD of SiliconDioxide and Silicon Oxynitride Films”，136J.Electrochem.Soc.2382(1989)描述了使用Si₂Cl₆、N₂和NH₃的气相混合物通过LPCVD生长二氧化硅和氮氧化硅的膜。二氧化硅和氮氧化硅的膜使用HCDS、N₂O和NH₃的气相混合物在600-850℃的温度范围内，通过LPCVD生长。沉积的二氧化硅和氮氧化硅膜显示出低氯含量，通常1％原子百分数。

M.Tanaka等，“Film Properties of Low-k Silicon Nitride Films Formed byHexachlorodisilane and Ammonia”，147J.Electrochem.Soc.2284(2000)描述了一种低温工艺，通过使用六氯乙硅烷(HCD)的低压化学气相沉积(LPCVD)形成的氮化硅(SiN)具有良好的阶梯覆盖率。

JP2000100812描述了一种使用SiCl₄和NH₃作为源气体沉积膜的方法。可以在沉积之前使用NH₃使衬底表面氮化。形成了具有改善的绝缘性能的极薄的膜。该氮化硅膜可用作半导体集成电路的电容器绝缘体膜。

美国专利第6,355,582号描述了一种用于形成氮化硅膜的方法，其中对待形成膜的衬底进行加热，并将四氯化硅和氨气体供应至加热到预定温度的衬底。