[发明专利]SiOCN薄膜的形成

说明书

提供了在反应空间中的衬底上沉积含硅薄膜的方法。所述方法可以包括包含至少一个沉积循环的气相沉积工艺，所述至少一个沉积循环包括使衬底与包含卤代硅烷的硅前体和包含酰基卤的第二种反应物依序接触。在一些实施例中，沉积Si(O,C,N)薄膜且通过调节沉积条件能够调节膜中的氮和碳浓度。

相关申请的引用

本申请要求2020年1月17提交的美国临时申请第62/962,667号的优先权，所述美国临时申请通过引用以其全文结合在此。

技术领域

本公开大体上涉及半导体装置制造领域，并且更具体地说，涉及氧化硅以及其它含硅膜的形成。

背景技术

越来越需要介电常数(k)相对较低并且基于酸或基于碱的湿式蚀刻速率相对较低的介电材料。典型地，用于形成含有硅基膜的沉积工艺需要单独的氧反应物，例如臭氧或氧等离子体，并且在热处理的情况下需要相对较高的沉积温度。

发明内容

在一些方面中，提供了用于沉积含硅膜的气相沉积方法。在一些实施例中，气相沉积方法是包含一轮或多轮沉积循环的循环方法，其中使衬底与两种或更多种反应物(包括硅反应物，例如卤化硅，和胺反应物)依序接触。

在一些实施例中，在反应空间中的衬底上沉积含硅薄膜的方法包含循环气相沉积工艺，例如原子层沉积(ALD)工艺，其中至少一个沉积循环包含使衬底与气相硅前体、胺反应物和酰基卤或羧酸反应物接触。在一些实施例中，硅反应物是卤代硅烷。在一些实施例中，使衬底与酰基卤或羧酸反应物、胺反应物和硅前体按照这种次序接触。在一些实施例中，使衬底与硅前体、胺反应物和酰基卤或羧酸反应物按照这种次序接触。在一些实施例中，在约100至约450℃的温度下执行沉积循环。

在一些实施例中，还使衬底与第二种胺反应物在一轮或多轮沉积循环中接触。在一些实施例中，第二种胺反应物与第一种胺反应物相同。在一些实施例中，使衬底与硅前体、第一种胺反应物、酰基卤或羧酸反应物和第二种胺反应物按照这种次序接触。在一些实施例中，使衬底与酰基卤或羧酸反应物、第一种胺反应物、硅反应物和第二种胺反应物按照这种次序接触。在一些实施例中，使衬底另外与氢反应物接触，例如NH₃、N₂H₂或被烷基取代的肼。在一些实施例中，氢反应物是氮族元素氢化物。在一些实施例中，在沉积循环中，使衬底依序与硅反应物、氢反应物、酰基卤或羧酸反应物和胺反应物按照这种次序接触。

在一些实施例中，硅反应物具有式Si_nX_2n+2，其中X是卤素，并且n是1到4的整数。在一些实施例中，硅反应物是烷基卤代硅烷。在一些实施例中，硅反应物是八氯三硅烷。在一些实施例中，酰基卤反应物包含二酰基卤或三酰基卤。在一些实施例中，羧酸反应物包含二羧酸或三羧酸。在一些实施例中，胺反应物包含二胺或三胺。

在一些实施例中，含硅薄膜包含约0至约30at％氮和约0至约30at％碳。在一些实施例中，含硅薄膜包含约3至约30at％氮和约3至约30at％碳。在一些实施例中，含硅膜是SiOCN膜。在一些实施例中，沉积的含硅膜在稀HF(0.5重量％水溶液)中具有大于30纳米/分钟的湿式蚀刻速率。在一些实施例中，含硅薄膜具有小于约6.5的k值。

附图说明

图1是根据一些实施例利用原子层沉积(ALD)工艺沉积含硅薄膜的工艺流程图。

图2是根据一些实施例利用ALD工艺沉积含硅薄膜的工艺流程图。

图3是根据一些实施例利用ALD工艺沉积含硅薄膜的工艺流程图。

图4是根据一些实施例利用ALD工艺沉积含硅薄膜的工艺流程图。

具体实施方式