[发明专利]用于含硅膜高温沉积的前体

说明书

在高温ALD处理中使用含硅前体的反应在半导体衬底上沉积具有高质量的含硅膜，例如氧化硅膜。在一些实施方案中，所提供的前体适合于在至少约500℃，例如大于约550℃的温度下沉积含硅膜。例如，可以通过含硅前体与衬底表面上的含氧反应物(例如O₃、O₂、H₂O)的反应，在高温下沉积氧化硅。在一些实施方案中，合适的前体包括至少一个硅‑硅键、至少一个离去基团(例如卤素)和任选地至少一个给电子基团(例如烷基)。在一些实施方案中，前体适用于热ALD和PEALD。在一些实施方案中，在热ALD和PEALD中在单个氧化硅膜的沉积期间使用单一前体。

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权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。

技术领域

本发明涉及半导体设备制造的方法。具体而言，本发明的实施方案涉及用于在半导体处理中沉积含硅膜的前体。

背景技术

在集成电路(IC)制造中，沉积和蚀刻技术用于形成材料图案，例如用于形成嵌入介电层中的金属线。一些图案化方案需要材料的保形沉积，其中沉积层应遵循衬底表面上的突起和/或凹陷特征的轮廓。原子层沉积(ALD)通常是在衬底上形成保形膜的优选方法，因为ALD通常依赖于一种或多种反应物(前体)吸附到衬底表面，以及吸附层随后化学转化为所需的材料。由于ALD使用发生在衬底表面上的顺序反应，这些反应在时间上是分开的，并且通常受吸附反应物的量的限制，因此该方法可以提供具有出色台阶覆盖率的薄保形层。

化学气相沉积(CVD)是另一种广泛用于半导体处理的沉积方法。在CVD中，反应发生在处理室的体积中，并且不受吸附到衬底上的反应物数量的限制。因此，CVD沉积膜通常不如ALD沉积膜保形。CVD通常用于台阶覆盖率不太重要的应用中。

ALD和CVD可以使用等离子体来促进沉积前体的反应，从而形成所需的膜。利用等离子体的方法被称为等离子体增强ALD(PEALD)和等离子体增强CVD(PECVD)。不使用等离子体的方法称为热ALD和热CVD。

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

提供了用于沉积含硅薄膜(例如氧化硅)的方法。在一些实施方案中，该方法包括在至少约500℃，例如至少约550℃(例如约550℃和大于约550℃)，例如至少约600℃的高温下沉积。提供了适合在至少约500℃的温度下，例如在约550-700℃的温度下沉积的稳定的含硅前体。提供了在这些温度下提供仅表面所需的反应性并且可用于热ALD和PEALD的前体。高温沉积可用于沉积具有优良品质的含硅膜。例如，通过高温ALD沉积的氧化硅可以具有集成电路制造所需的特性，例如低湿蚀刻速率、低泄漏电流、高击穿场和低浓度的杂质，这些特性在较低温度下通常是无法实现的。在一些实施方案中，通过如本文所述的高温沉积获得的氧化硅膜具有以下特性中的一种或多种：杂质浓度小于约1原子％(其中氢浓度从计算中排除)，密度至少约2.23g/cm³(例如，约2.23-2.29g/cm³，例如约2.26g/cm³)，在浓度为289mM的水性氢氟酸(HF)中的湿蚀刻速率小于约4nm/min，漏电流在2MV时小于约1×10^-10A/cm²，击穿场大于约10MV/cm。在一些实施方案中，本文提供的沉积氧化硅膜具有以上列出的所有特性。

传统上用于低温ALD的许多含硅前体在高温下表现出热分解，不适合高温ALD。此外，许多传统的含硅前体不适用于热沉积和等离子体增强沉积。