[发明专利]形成SiCN薄膜

说明书

本发明提供在反应空间中的衬底上沉积含硅薄膜，例如SiCN膜的方法。所述方法可包括利用包含卤素的气相硅前体和包含胺反应物的第二气相反应物的气相沉积工艺。在一些实施例中，原子层沉积(ALD)循环包含使所述衬底交替且依次与包含卤素的硅前体和包含胺反应物的第二反应物接触。在一些实施例中，通过使所述衬底与卤代硅烷，例如八氯三硅烷和包含二胺或三胺的胺反应物交替地接触来沉积SiCN薄膜。

相关申请的引用

本申请要求2020年1月17日提交的美国临时申请第62/962,575号的优先权，所述临时申请以全文引用的方式并入本文中。

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，涉及形成氮化硅碳膜。

背景技术

越来越需要具有相对低的介电常数(k)值和相对低的基于酸或基于碱的湿式蚀刻速率的介电材料。通常，用于形成含硅的碳氮化物(SiCN)膜的沉积工艺需要含氮的等离子体步骤。

发明内容

在一个方面，提供了用于形成例如Si(C,N)膜的含硅薄膜的方法。在一些实施例中，在衬底上形成含硅薄膜，例如SiCN薄膜的方法包含使衬底交替且依次与包含卤素的硅前体和胺反应物接触。

在一些实施例中，通过原子层沉积(ALD)工艺将含硅薄膜沉积在反应室中的衬底上，所述原子层沉积(ALD)工艺包含至少一个沉积循环，在所述至少一个沉积循环中使衬底与包含卤素的气相硅前体和气相胺反应物接触。在一些实施例中，两个或更多个沉积循环依序进行。在一些实施例中，衬底在约200至约400℃的温度下与硅前体和胺反应物接触。

在一些实施例中，等离子体反应物并未用于至少一个沉积循环中。也就是说，衬底在沉积循环期间不与等离子体接触。在一些实施例中，在任何沉积循环期间不使用等离子体。在一些实施例中，在沉积工艺中不使用等离子体。

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是大于或等于1的整数。在一些实施例中，硅前体是烷基卤代硅烷。在一些实施例中，硅前体为八氯三硅烷、六氯二硅烷、五氯二硅烷、四氯化硅或三氯硅烷。在一些实施例中，硅前体为桥连卤代硅烷，例如八氯硅氧烷或双(三氯硅烷基)甲烷。在一些实施例中，硅前体包含两种不同的卤素。

在一些实施例中，胺反应物具有式C_aN_bH_c，其中a、b和c是整数。在一些实施例中，胺反应物包含二胺、三胺、四胺或五胺。在一些实施例中，胺反应物包含乙二胺或丙基三胺。

在一些实施例中，在至少一个沉积循环之后，衬底与氧化性反应物接触。在一些实施例中，氧化性反应物选自由以下组成的组：O₂、O₃、H₂O₃、H₂O、氧等离子体和氧自由基。

在一些实施例中，硅前体包含八氯三硅烷，并且胺反应物包含乙二胺。

附图说明

图1为根据一些实施例通过原子层沉积(ALD)工艺沉积SiCN薄膜的工艺流程图。

图2是根据一些实施例通过ALD工艺沉积SiOCN薄膜的工艺流程图。

具体实施方式

含硅薄膜，例如SiCN膜和SiOCN膜具有广泛多种应用，例如在集成电路制造中的应用。在一些实施例中，本文所述的含硅膜可以用作例如介电层、蚀刻停止层、牺牲层、低k间隔物、抗反射层(ARL)、钝化层以及用于空隙填充应用。