[发明专利]使用肼基前体沉积氮化硼膜

说明书

一种形成高质量a‑BN层的方法。该方法包括使用前体化学物质，该化学物质特别适用于循环沉积过程，例如化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)等。简而言之，描述了由能够通过CVD、ALD等生长无定形BN(a‑BN)膜的前体形成氮化硼(BN)层的新方法。在一些情况下，前体是或包括肼或肼衍生物的硼烷加合物。

技术领域

本公开总体涉及适于形成电子器件的方法。更具体地，本公开涉及包括形成包含氮化硼的层的方法，该层用作例如蚀刻停止层或低k电介质。

背景技术

在半导体制造中，低k可以指相对于二氧化硅具有低介电常数(k(或更正式地，κ))的材料。低k介电材料实施方式是用于允许微电子器件尺寸持续缩小的若干种策略之一。例如，在CMOS器件等数字电路中，绝缘电介质将导电部分(导线互连和晶体管)彼此分开。随着部件尺寸缩小，晶体管之间的距离越来越近，绝缘电介质变薄到电荷积聚和串扰对器件性能产生不利影响的程度。

用低k电介质取代二氧化硅可以降低寄生电容，从而实现更快的开关速度和更低的散热。有许多具有较低相对介电常数的材料，但它们中很少能被适当地集成到制造过程中。开发工作主要集中在以下几类材料上：掺氟二氧化硅；有机硅酸盐玻璃；多孔二氧化硅；以及旋涂有机和硅基聚合物电介质。

虽然这些低k介电材料提供了优于使用二氧化硅的优点，但它们并没有满足半导体工业的所有需求。最近，业界已开始致力于使用具有超低介电常数(或超低k，其中k2)的材料，以试图满足电子器件尺寸持续缩小的需求。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念。这些概念在以下公开的示例实施例的详细描述中被进一步详细描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

发明人认识到，无定形氮化硼(a-BN)已被确定为具有提供超低介电常数(超低k，其中k2)潜力的材料。由于这种超低k材料有助于降低寄生电容和串扰，同时还提供良好的电、热和机械稳定性，因此有望将其用作未来逻辑、存储器和其他集成电路的蚀刻停止层或层间电介质或金属间电介质(例如作为低k电介质)。然而，在本说明书之前，用于输送BN膜的气相方法已经受到部分限制，因为它们没有提供材料的非晶相，并且通常没有给出最佳的低k值(例如超低介电常数值)。

为了应对这些和其他挑战，本文描述了一种新的前体化学物质，以提供更高质量的a-BN层，并且该前体化学物质特别适用于循环沉积过程，例如化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)等，以提供蚀刻停止层、低k电介质或其他期望的层。简而言之，发明人已经创造了由能够通过CVD、ALD等生长无定形BN(a-BN)膜的前体形成氮化硼层的新方法。在一些情况下，前体可以包括肼或肼衍生物的硼烷加合物，或者可以包括肼基硼烷。

根据各种实施例，本文公开了一种形成包含无定形氮化硼的层的方法。该方法可以包括在反应室内提供衬底。此外，该方法可包括向反应室提供包含肼或肼衍生物的硼烷加合物的前体，然后使用该前体形成包含氮化硼的非晶层。

根据该方法的一些实施例，前体表示为：

其中，R₁至R₄中的至少一个包含BR’R”，R’和R”独立地选自由H、烷基和芳基构成的组。在这种情况下，R₁至R₄中的一个至三个可以是独立选择的烃官能团，并且烃官能团中的至少一个可以包括C1至C10烷基。在该方法的各种实施例中，烃官能团中的至少一个可以包括C6至C10芳基。