[发明专利]组合物和使用所述组合物沉积含硅膜的方法

说明书

本文描述了组合物和使用所述组合物在具有表面特征的衬底的至少一个表面上形成含硅膜(例如，但不限于，氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳掺杂氮化硅或碳掺杂氧化硅膜)的方法。在一个方面，所述组合物包含选自硅氧烷、基于三甲硅烷基胺的化合物、有机氨基乙硅烷化合物和环状三硅氮烷化合物的至少一种化合物。

本申请为申请日为2015年10月23日、申请号为201580067146.0、发明名称为“组合物和使用所述组合物沉积含硅膜的方法”的中国专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年10月24日提交的申请号62/068,248的权益。申请号62/068,248的公开内容通过引用并入本文。

背景技术

本文描述了用于制造电子器件的方法。更具体地，本文描述了用于在沉积工艺(例如但不限于可流动化学气相沉积)中形成含硅膜的组合物。可以使用本文所述的组合物和方法沉积的示例性含硅膜包括但不限于氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳掺杂氧化硅或碳掺杂氮化硅膜。

可流动氧化物沉积方法通常使用烷氧基硅烷化合物作为通过受控水解和缩合反应沉积的含硅膜的前体。这样的膜可以例如通过将水和烷氧基硅烷的混合物任选地与溶剂和/或其它添加剂(如表面活性剂和致孔剂)一起施加到衬底上而沉积在衬底上。用于施加这些混合物的典型方法包括但不限于旋涂、浸涂、喷涂、丝网印刷、共缩合和喷墨打印。在施加到衬底后且在施加一种或多种能量源(例如但不限于热、等离子体和/或其它能量源)时，混合物内的水可与烷氧基硅烷反应以水解烷氧基(alkoxide)和/或芳氧基(aryloxide)基团，并产生硅醇物质，其进一步与其它水解的分子缩合并形成低聚或网状结构。

除了将前体物理沉积或施加到衬底上之外，已经在例如美国专利No.8,481,403、8,580,697、8,685,867、美国公布No.2013/0230987 A1、7,498,273、7,074,690、7,582,555、7,888,233和7,915,131中描述了使用水和含硅蒸气源进行可流动介电沉积(FCVD)的气相沉积工艺。典型的方法通常涉及通过在间隙中形成可流动膜而用固体介电材料填充衬底上的间隙。可流动膜通过使可以具有Si-C键的介电前体与氧化剂反应以形成介电材料而形成。在某些实施方式中，介电前体缩合并随后与氧化剂反应以形成介电材料。在某些实施方式中，气相反应物反应以形成缩合的可流动膜。由于Si-C键对于与水的反应是相对惰性的，所得网络可以用有机官能团有利地功能化，所述有机官能团赋予所得膜以期望的化学和物理性质。例如，向网络中添加碳可以降低所得膜的介电常数。

使用可流动化学气相沉积工艺沉积氧化硅膜的另一种途径是气相聚合。例如，现有技术已经聚焦于使用化合物如三甲硅烷基胺(TSA)以沉积含Si、H、N的低聚物，随后使用臭氧暴露使其氧化成SiO_x膜。这样的途径的实例包括：美国公布No.2014/073144；美国公开No.2013/230987；美国专利No.7,521,378、7,557,420和8,575,040；和美国专利No.7,825,040。

参考文献“Novel Flowable CVD Process Technology for sub-20nmInterlayer Dielectric”，H.Kim等，Interconnect Technology Conference(IITC)，2012IEEE International，San Jose，CA描述了在低温沉积和臭氧处理期间使用远程等离子体使膜稳定的可流动CVD工艺。该参考文献中还描述了不氧化Si或电极的可流动CVD工艺，导致除去作为氧化或扩散屏障的Si₃N₄停止层。在将可流动CVD应用于20nm DRAM ILD之后，作者不仅可以使位线的负载电容减少15％，而且能够实现相当的生产率。通过亚-20nm DRAMILD间隙填充工艺的成功开发，可流动CVD已成功地证明是用于在亚-20nm下一代器件中有大规模生产价值的ILD的有前景的候选者。