用于沉积含硅膜的组合物及其使用方法技术

本发明专利技术描述了用于在具有表面特征的至少衬底的表面上形成含硅膜的组合物及其使用方法，所述含硅膜例如但不限于碳化硅、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳掺杂氮化硅、碳掺杂氧化硅或碳掺杂氮氧化硅膜。一方面，使用包含碳碳双键或碳碳三键的化合物来沉积所述含硅膜。所采用的等离子体源包括组合操作的远程等离子体源和原位等离子体源。和原位等离子体源。和原位等离子体源。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于沉积含硅膜的组合物及其使用方法


[0001]本文描述了一种制造电子器件的方法。更具体地，本文描述了用于在沉积工艺(例如但不限于可流动化学气相沉积)中形成含硅膜的组合物。可使用本文所述的组合物和方法沉积的示例性含硅膜包括但不限于氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅或碳掺杂氧化硅或碳掺杂氮化硅膜。

技术介绍

[0002]在微电子器件制造中，对于许多应用来说需要填充纵横比(AR)大于10:1的窄沟槽而无空隙。一种应用是浅沟槽隔离(STI)。对于该应用，整个沟槽中的膜需要具有高质量(例如，湿蚀刻速率比小于2)，并且具有非常低的泄漏。随着结构尺寸的减小和纵横比的增加，原样沉积的可流动膜的后固化方法变得困难，导致在整个填充的沟槽中具有变化的组成的膜。
[0003]介电膜的常规等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在窄沟槽顶部形成“蘑菇状”膜。这是因为等离子体无法渗透到深沟槽中。这导致从顶部捏夹窄沟槽；从而在沟槽底部形成空隙。
[0004]此外，含硅膜，例如SiCO、SiCON、SiCN，广泛用于半导体器件的制造。例如，这些含碳间隙填充膜可用于图案化应用。由于存在高的碳含量，与氧化物和氮化物膜相比，这些膜通常表现出高的蚀刻选择性。对于图案化应用中使用的间隙填充膜而言，蚀刻选择性可能是重要的。因此，需要用于沉积含硅膜的前体和方法。
[0005]US2008/0025907公开了一种通过所谓的可流动CVD或FCVD在衬底上形成含硅膜的方法。FCVD工艺可用于许多应用，包括在小尺寸的高纵横比结构中沉积间隙填充膜。根据所公开的方法，前体暴露于反应性自由基以在沉积室中引发自由基引发的聚合。反应性自由基利用等离子体能量产生。等离子体可在处理室内产生或点燃(例如直接或原位等离子体)，或可在处理室外产生并流入处理室中(例如远程等离子体)。

技术实现思路

[0006]本文所述的组合物或制剂以及使用该组合物或制剂的方法通过在至少一部分衬底表面上沉积含硅膜克服了现有技术的问题，其在沉积后处理时提供了所需的膜性能。本专利技术的组合物和方法可提供具有以下特征的含硅膜：i)如使用Toho应力工具测量的，在热固化后约10至约20MPa范围和在UV固化后约150至约190MPa范围的薄膜张应力，和ii)如通过X射线反射率测量的，约1.35至约2.10g/cm3范围的密度。
[0007]含硅膜选自氮化硅、碳化硅、氧化硅、碳掺杂氮化硅、氮氧化硅和碳掺杂氮氧化硅膜。在某些实施例中，所述衬底包含表面特征。在此使用的术语“表面特征”指包括一个或多个以下孔隙、沟槽、浅沟槽隔离(STI)、通孔、凹入特征等的衬底或部分制造的衬底。所述组合物可以是预混合组合物、预混合物(在用于沉积工艺之前混合)或原位混合物(在沉积工艺期间混合)。因此，在本公开中，术语“混合物”、“制剂”和“组合物”是可互换的。
[0008]在一个方面，提供了一种在可流动化学气相沉积工艺中沉积含硅膜的方法。将包含表面特征的衬底置于在-20℃至约100℃范围的一个或多个温度下的反应器中。将组合物引入所述反应器中，并且该组合物包含至少一种具有式R
n
SiR
14-n
的化合物，其中R选自直链或支链的C2至C6烯基、直链或支链的C2至C6炔基；R1选自氢、甲基和直链或支链的C2至C
10
烷基；n是选自1、2、3和4的数字。向所述反应器中提供等离子体源，以使所述至少一种化合物至少部分地反应形成可流动的液体低聚物。所述可流动液体低聚物至少部分地填充至少一部分表面特征。所述等离子体源包括组合操作的远程等离子体源和原位等离子体源两者。
[0009]在一个特定实施方案中，所述远程等离子体源和所述原位等离子体源中的至少一者包括选自以下的等离子体源：氮等离子体、含氮和氦的等离子体、含氮和氩的等离子体、氨离子体、含氨和氦的等离子体、含氨和氩的等离子体、氦等离子体、氩等离子体、氢等离子体、含氢和氦的等离子体、含氢和氩的等离子体、含氨和氢的等离子体、有机胺等离子体、含氧的等离子体、含氧和氢的等离子体及其混合物。
[0010]在另一个实施方案中，用于所述远程等离子体源和/或所述原位等离子体源的等离子体源选自碳源等离子体，包括烃等离子体、含烃和氦的等离子体、含烃和氩的等离子体、二氧化碳等离子体、一氧化碳等离子体、含烃和氢的等离子体、含烃和氮源的等离子体、含烃和氧源的等离子体及其混合物。
[0011]在上述任一实施方案中或在替代实施方案中，所述可流动液体或低聚物在约100℃至约1000℃范围的一个或多个温度下处理，以使至少一部分材料致密化。
[0012]在一些实施方案中，热处理后材料暴露于等离子体、红外光、化学处理、电子束或UV光以形成致密膜。
[0013]上述步骤定义了本文所述方法的一个循环；并且可以重复该循环直至获得所需厚度的含硅膜。在该实施方案或其他实施方案中，应当理解，在此描述的方法的步骤可以以多种顺序执行，可以顺序或同时(例如，在另一步骤的至少一部分的过程中)执行，以及它们的任何组合。
[0014]本专利技术的各种实施方案可以单独使用或相互组合使用。
附图说明
[0015]图1是显示实施例1的结果的SEM显微照片；
[0016]图2是显示实施例2的结果的SEM显微照片；
[0017]图3是显示实施例3的结果的SEM显微照片；和
[0018]图4是显示实施例5的结果的SEM显微照片。
具体实施方式
[0019]本文描述了用于在可流动化学气相沉积工艺中沉积含硅膜的FCVD方法，该方法包括：将包含表面特征的衬底置于在-20℃至约100℃范围的一个或多个温度下的反应器中；向所述反应器中引入包含至少一种具有式R
n
SiR
14-n
的化合物的组合物，其中R选自直链或支链的C2至C6烯基、直链或支链的C2至C6炔基；R1选自氢和支链的C1至C
10
烷基；并且n是选自1、2、3和4的数字；以及向所述反应器中提供等离子体源以使所述至少一种化合物至少部分地反应而形成可流动的液体低聚物，其中所述可流动的液体低聚物至少部分地填充至少一部
分表面特征，其中所述等离子体源包括组合操作的远程等离子体源和原位等离子体源。
[0020]通过例如可流动化学沉积处理沉积的膜通常在后处理过程中因低工艺温度而发生膜收缩。由于显著的膜收缩和膜应力的提高，可能在膜中形成空隙和接缝。因此，在不增加膜应力或产生空隙的情况下使膜致密化一直是一项挑战。本文所述的组合物和方法通过使用所公开的前体和包含所公开的前体的组合物来改善衬底上至少一部分表面特征的填充，从而克服了这些问题。
[0021]本公开的实施方案提供了在小尺寸的高纵横比(AR)结构中沉积间隙填充膜(例如，SiC、SiCO、SiCN、SiCON)的方法。一些实施方案有利地提供了涉及可在集群设备(cluster tool)环境中执行的循环沉积-处理工艺的方法。一些实施方案有利地提供无接缝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在可流动化学气相沉积工艺中沉积含硅膜的方法，该方法包括：将包含表面特征的衬底置于在-20℃至约100℃范围的一个或多个温度下的反应器中；向所述反应器中引入包含至少一种具有式R
n
SiR
14-n
的化合物的组合物，其中R选自直链或支链的C2至C6烯基、直链或支链的C2至C6炔基；R1选自氢、甲基和直链或支链的C2至C
10
烷基；并且n是选自1、2、3和4的数字；向所述反应器中提供等离子体源，以使所述至少一种化合物至少部分地反应而形成可流动的液体低聚物，其中所述可流动的液体低聚物至少部分填充至少一部分所述表面特征，并且其中所述等离子体源包括组合操作的远程等离子体源和原位等离子体源这两者。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述远程等离子体源和所述原位等离子体源中的至少一者包括选自以下的等离子体源：氮等离子体、含氮和氢的等离子体、含氮和氦的等离子体、含氮和氩的等离子体、氨等离子体、含氨和氦的等离子体、含氨和氩的等离子体、含氨和氮的等离子体、NF3等离子体、有机胺等离子体及其混合物。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述远程等离子体源和所述原位等离子体源中的至少一者包括选自以下的碳源等离子体：烃等离子体、含烃和氦的等离子体、含烃和氩的等离子体、二氧化碳等离子体、一氧化碳等离子体、含烃和氢的等离子体、含烃和...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：弗萨姆材料美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：