选择性热沉积方法技术

本公开涉及用于通过循环沉积过程相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上选择性沉积含硅和氧的材料的方法和设备，该方法包括在反应室中提供衬底；以气相向反应室提供金属或准金属催化剂；将包含烷氧基硅烷化合物的硅前体以气相提供到反应室中；以及以气相将包含氧和氢的氧前体提供到反应室中，以在第一表面上形成含硅和氧的材料。本公开还涉及气相沉积组件。件。件。

【技术实现步骤摘要】
选择性热沉积方法


[0001]本公开涉及用于制造半导体器件的方法和设备。更具体地，本公开涉及用于在衬底上选择性沉积含硅和氧的材料以及包括含硅和氧的材料的层的方法和设备。

技术介绍

[0002]半导体器件制造过程通常使用先进的沉积方法。图案化通常用于在半导体衬底上沉积不同的材料。半导体制造商对选择性沉积越来越感兴趣，选择性沉积可以减少常规图案化所需的步骤，从而降低处理成本。选择性沉积还可以增强狭窄结构中的缩放。已经提出了实现选择性沉积的各种替代方案，并且需要额外的改进来扩展选择性沉积在工业规模器件制造中的使用。
[0003]氧化硅，有时包含附加元素和/或硅酸盐，用于许多不同的应用，并且它是半导体工业中最广泛使用的材料之一。因此，在氧化硅的选择性沉积方面的改进是非常受欢迎的，并且可能在使半导体器件制造更快和更具成本效益方面具有很大的影响。热基于氧化硅的材料沉积过程很难发展用于选择性沉积，因为一般来说，选择性需要低的前体反应性，但氧化硅的形成需要高反应性的氧前体，例如臭氧。
[0004]该部分中阐述的任何讨论(包括对问题和解决方案的讨论)已被包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景。这种讨论不应被视为承认任何或所有信息在本专利技术被做出时是已知的，或者以其他方式构成现有技术。

技术实现思路

[0005]本
技术实现思路
可以简化的形式介绍一些概念，这将在下面进一步详细描述。本
技术实现思路
不旨在必要地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。本公开的各种实施例涉及在衬底上选择性沉积含硅和氧的材料的方法、含硅和氧的材料层、半导体结构和器件以及用于在衬底上沉积含硅和氧的材料的沉积组件。
[0006]在一方面，公开了一种通过循环沉积过程相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上选择性沉积含硅和氧的材料的方法。该方法包括在反应室中提供衬底，以气相向反应室提供金属或准金属催化剂，以气相向反应室中提供包含烷氧基硅烷化合物的硅前体，以及以气相向反应室中提供包含氧和氢的氧前体，以在第一表面上形成含硅和氧的材料。
[0007]在一些实施例中，该过程包括在向反应室中提供金属或准金属催化剂之前，向反应室中以气相提供钝化剂，以选择性地钝化第二表面。在一些实施例中，第二表面包括钝化层。在一些实施例中，钝化剂包括有机聚合物或自组装单层(SAM)。
[0008]在一些实施例中，第一表面是电介质表面。在一些实施例中，电介质表面包括硅。
[0009]在一些实施例中，金属或准金属催化剂是金属卤化物、有机金属化合物或金属有机化合物。在一些实施例中，金属或准金属催化剂是金属催化剂。在一些实施例中，金属催化剂包括三甲基铝(TMA)、二甲基氯化铝、三氯化铝(AlCl3)、二甲基异丙醇铝(DMAI)、三(叔
丁基)铝(TTBA)、三(异丙醇)铝(TIPA)、三(二甲基氨基)铝(TDMAA)或三乙基铝(TEA)。在一些实施例中，金属或准金属催化剂是包含B,Zn,Mg,Mn,La,Hf,Y,Al,Zr,Ti,Sn,Y或Ga的化合物。在一些实施例中，金属或准金属催化剂是准金属催化剂。在一些实施例中，催化剂包括烷基硼烷。在一些实施例中，催化剂包括三烷基硼烷。在一些实施例中，催化剂包括三甲基硼烷或三乙基硼烷。
[0010]在一些实施例中，在将金属或准金属催化剂提供到反应室中之前，加热衬底。
[0011]在一些实施例中，烷氧基硅烷选自四乙酰氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷和三甲氧基(3
‑
甲氧基丙基)硅烷。
[0012]在一些实施例中，氧前体是水。在一些实施例中，氧前体是含羧基的化合物。
[0013]在一些实施例中，相对于第二表面，在第一表面上沉积含硅和氧的材料的选择性大于约50％。
[0014]在一些实施例中，在沉积循环期间使用至少两种不同的压力。在一些实施例中，在将金属或准金属催化剂提供到反应室期间使用第一压力，并且在将硅前体提供到反应室中时使用第二压力。在一些实施例中，第一压力低于第二压力。在一些实施例中，第一压力低于约5托。在一些实施例中，第二压力高于或等于约5托。
[0015]在一些实施例中，至少一种氧前体至少部分地与硅前体同时被提供到反应室中。在一些实施例中，在将硅前体提供到反应室中之后，至少部分地将至少一种氧前体提供到反应室中。
[0016]在一些实施例中，在沉积循环期间，以两个或更多个连续脉冲提供硅前体。
[0017]在一方面，公开了一种通过循环沉积过程相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上选择性沉积含硅和氧的材料的方法。在这方面，该方法包括在反应室中提供衬底，以气相向反应室提供金属或准金属催化剂，以及执行含硅和氧的材料子循环。该含硅和氧的材料子循环包括交替并顺序地将包含烷氧基硅烷化合物的硅前体以气相提供到反应室中，以及将包含氧和氢的氧前体以气相提供到反应室中，以在第一表面上形成含硅和氧的材料。
[0018]在一些实施例中，含硅和氧材料子循环重复两次或更多次。在一些实施例中，将金属或准金属催化剂提供到反应室中和含硅和氧的材料子循环重复两次或更多次。
[0019]在一些实施例中，该方法还包括在含硅材料沉积之前的活化处理，其中活化处理包括以气相向反应室提供金属或准金属催化剂；以及以气相向反应室中提供氧前体。在一些实施例中，在活化处理中，金属或准金属催化剂和氧前体被循环地提供到反应室中。
[0020]在另一方面，公开了一种通过循环沉积过程相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上选择性沉积含硅和氧的材料的方法。在这方面，该方法包括在反应室中提供衬底和执行金属氧化物子循环，该金属氧化物子循环包括交替并顺序地将金属或准金属催化剂和包含氧和氢的氧前体以气相提供到反应室中。该方法的此方面还包括执行含硅和氧的材料子循环，该含硅和氧的材料子循环包括交替并顺序地将包含烷氧基硅烷化合物的硅前体以气相提供到反应室中，以及将包含氧和氢的氧前体以气相提供到反应室中，以在第一表面上形成含硅和氧的材料。在一些实施例中，金属氧化物子循环和含硅和氧的材料子循环中的至少一个在执行另一个子循环之前被执行不止一次。
[0021]在又一方面，公开了一种通过循环沉积过程在衬底上沉积含硅和氧的材料的方法。在这方面，该方法包括在反应室中提供衬底，以气相向反应室提供金属或准金属催化
剂，以气相向反应室中提供包含烷氧基硅烷化合物的硅前体，以及以气相向反应室中提供包含氧和氢的氧前体，以在衬底上形成含硅和氧的材料。
[0022]在又一方面，公开了一种用于在衬底上沉积含硅和氧的材料的沉积组件。该沉积组件包括一个或多个反应室，其构造和布置成保持衬底，前体注射器系统，其构造和布置成将金属或准金属催化剂、硅前体和氧前体以气相提供到反应室中。沉积组件包括构造和布置成容纳金属或准金属催化剂的第一反应物容器、构造和布置成容纳硅前体的第二反应物容器和构造和布置成容纳氧前体的第三反应物容器。该组件构造和布置成通过前体注射器系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过循环沉积过程相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上选择性沉积含硅和氧的材料的方法，该方法包括：在反应室中提供衬底；以气相向反应室中提供金属或准金属催化剂；将包含烷氧基硅烷化合物的硅前体以气相提供到反应室中；以及以气相将包含氧和氢的氧前体提供到反应室中；以在第一表面上形成含硅和氧的材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二表面包括钝化层。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一表面是含硅电介质表面。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述催化剂是金属卤化物、有机金属化合物或金属有机化合物。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述催化剂包含三甲基铝(TMA)、二甲基氯化铝、三氯化铝(AlCl3)、二甲基异丙醇铝(DMAI)、三(叔丁基)铝(TTBA)、三(异丙醇)铝(TIPA)、三(二甲基氨基)铝(TDMAA)或三乙基铝(TEA)。6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述催化剂是包含B,Zn,Mg,Mn,La,Hf,Al,Zr,Ti,Sn,Y或Ga的化合物。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述烷氧基硅烷选自四乙酰氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷和三甲氧基(3
‑
甲氧基丙基)硅烷。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述氧前体是水。9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述氧前体是含羧基的化合物。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在沉积循环中使用至少两种不同的压力。11.根据权利要求14所述的方法，其中，在将催化剂提供到反应室中期间使用第一压力，并且在将硅前体提供到反应室中时使用第二压力。12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述第一压力低于所述第二压力。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一压力低于约5托。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：D基亚佩，E托伊斯，V马德希瓦拉，M图米恩，A钱德拉塞卡兰，A伊利贝里，邓少任，C德泽拉，V万达隆，韩镕圭，M吉文斯，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：