[发明专利]碳化硅膜的共形沉积

说明书

本发明涉及碳化硅膜的共形沉积。本发明公开了用于提供碳化硅膜的方法和系统。碳化硅层可以是在采用一种或多种具有一个或多个硅‑氢键和/或硅‑硅键的含硅前体的工艺条件下提供的。所述含硅前体还可以具有一个或多个硅‑氧键和/或硅‑碳键。处于基本上低能量状态的一种或多种自由基物质可与含硅前体反应以形成碳化硅膜。所述一种或多种自由基物质可在远程等离子体源中形成。

本申请是申请号为201610084166.5，申请日为2016年2月6日，申请人为诺发系统公司，发明创造名称为“碳化硅膜的共形沉积”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及碳化硅膜的形成，尤其涉及碳化硅膜的共形沉积。

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。碳化硅薄膜的种类包括经氧掺杂的碳化硅(也称为碳氧化硅(SiOC))、经氮掺杂的碳化硅(也称为碳氮化硅(SiNC))、经氧和氮掺杂的碳化硅(也称为氧氮化硅(SiONC))、以及无掺杂的碳化硅。

发明内容

本发明提供了用于制备碳化硅的方法和系统。基本上共形的碳化硅层可使用采用具有一个或多个硅-氢键和/或硅-硅键的含硅前体的工艺来提供。含硅前体还可具有一个或多个硅-氧键、硅-氮键、和/或硅-碳键。可通过破坏一个或多个硅-氢键(例如从前体剥离氢原子)或者破坏一个或多个硅-硅键(如果存在于前体中的话)，同时维持前体中的硅-氧键、硅-氮键、和/或硅-碳键中的一者或多者，而将前体制成活性的。所得的膜可包含一个或多个硅-氧键和/或硅-碳键。前体可通过将其转化为其中提取了氢原子或其他原子的自由基或其它活性物质而被转换成活性的但基本上完整的形式。氢原子或其它原子可通过例如将前体暴露于自由基物质来进行提取。在某些实施方案中，处于基本上低能量状态的一种或多种自由基物质可与一种或多种含硅前体反应以形成碳化硅。所述一种或多种自由基物质可以在远程等离子源中形成。碳化硅可以在各种应用中被使用，包括但不限于用作衬里、间隔片、蚀刻停止、铜扩散阻挡层、孔密封剂和超低k的电介质层。

本发明的某些方面涉及一种在衬底上沉积碳化硅膜的方法，该方法的特征在于，包括以下操作：(a)提供所述衬底到反应室；(b)提供含硅前体到所述衬底，其中所述含硅前体具有(i)一个或多个硅-氢键和/或硅-硅键，(ii)不具有碳-氧键；以及(iii)不具有碳-氮键；以及(c)从源气体引入处于基本上低能量状态的一种或多种自由基物质以与所述含硅前体反应，以在破坏所述含硅前体的硅-氢键或硅-硅键但基本维持所述含硅前体的硅-碳键的条件下在所述衬底上形成所述碳化硅膜。作为实例，所述碳化硅膜包括经氧掺杂的碳化硅、经氮掺杂的碳化硅、或无掺杂的碳化硅。

在一些情况下，所述含硅前体不具有烷氧基(-C-O-R)，其中R是有机部分，并且不具有胺基(-C-NR₁R₂)，其中R₁和R₂各自独立地为氢或有机部分。在某些实施方式中，在(b)和(c)期间，不提供包含碳-氧键或碳-氮键的化合物给所述衬底。此外，在某些实施方式中，所述碳化硅膜是在不执行原子层沉积的情况下形成的。

在某些实施方式中，所述含硅前体为环状硅氧烷，如六甲基环四硅氧烷和四甲基环四硅氧烷。在某些实施方式中，所述含硅前体为线性硅氧烷，如二硅氧烷和三硅氧烷。在某些实施方式中，所述含硅前体为烷基硅烷，如二硅烷或三硅烷。在某些实施方式中，所述含硅前体为硅氮烷。

在某些实施方式中，所述自由基物质为氢自由基、氧自由基、和/或氮自由基。在某些实施方式中，引入所述一种或多种自由基物质包括将所述源气体暴露于远程等离子体，所述远程等离子体可由射频功率源或微波功率源生产。