本发明专利技术涉及一种用于应力ＳｉＮ薄膜的氨基乙烯基硅烷前体，并且还涉及一种提高等离子增强化学气相沉积（ＰＥＣＶＤ）氮化硅（ＳｉＮ）和碳氮化硅（ＳｉＣＮ）薄膜中的本征压应力的方法，包括从基于氨基乙烯基硅烷的前体沉积所述薄膜。更具体地，本发明专利技术使用选自式：［ＲＲ１Ｎ］ｘＳｉＲ３ｙ（Ｒ２）ｚ的基于氨基乙烯基硅烷的前体，其中ｘ＋ｙ＋ｚ＝４，ｘ＝１－３，ｙ＝０－２以及ｚ＝１－３；Ｒ、Ｒ１和Ｒ３可以是氢、Ｃ１－Ｃ１０烷烃、烯烃或Ｃ４－Ｃ１２芳香基团；各个Ｒ２为乙烯基、烯丙基或包含乙烯基的官能团。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种提高在氮化硅(SiN)和碳氮化硅(SiCN)薄膜的等离子增强化学 气相沉积(PECVD)中本征压应力的方法。
技术介绍
本专利技术属于集成电路制造领域以及特别是薄膜中结构的材料，所述薄膜与集成电 路中的电子器件相邻接或为之一部分，例如晶体管、电容、导通孔(vias)、导电线路以及母 线(buss bars)。由于此类电子器件的尺寸持续不断缩小以及此类器件在给定区域内的密 度增加，与此类电子器件相邻接或为之一部分的薄膜势必要显示出更高的电特性。设计应 力(design stress)到此类薄膜中可以改变它们的电特性。目前使用PECVD氮化硅薄膜的 应力工程设计来增进前沿金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)技术的性能。器件速 度已经通过应用沉积在MOSFET栅极结构顶部上的高应力SiN薄膜得到显著增加。通过空穴 迁移率的提高，压应力(compressive stresss)增强了 “P”型场效应晶体管(pFET)器件， 同时，通过电子迁移率的提高，张应力有益于“N”型场效应晶体管(nFET)器件。应力是由 相接触的两种材料之间热膨胀的差异产生。等离子增强化学气相沉积(PECVD)氮化硅薄膜 通常产生压应力。目前，使用硅烷和氨沉积压应力薄膜，据报道压应力至多达 -3. 5千兆 帕斯卡(GPa)。更进一步提高压应力变得特别具挑战性。本行业目前的目标为具有_4GPa 或更高压应力的薄膜。与该技术相关的专利包括US2006/0045986,EP 1 630 249、US2006/0258173、EP 1 724 373,US 7288145,US 7122222、US20060269692、W02006/127462 及 US2008/0146007， 以及文■ “Methods of producing ρlasmaenhanced chemical vapor deposition silicon nitride thin films with high compressiveand tensile stress. ”， Μ. Belyansky 等，J. Vac. Sci. Technol. A 26 (3)，517 (2008)。
技术实现思路
本专利技术是一种提高等离子增强化学气相沉积(PECVD)氮化硅(SiN)和碳氮化硅 (SiCN)薄膜中本征压应力(intrinsic compressive stress)的方法，包括从基于氨基乙烯 基硅烷的前体沉积所述薄膜。更具体地，本专利技术使用选自式[RR1WxSiR3y(R2)z的基于氨基乙烯基硅烷的前体，其中x+y+z = 4，χ = 1-3，y = 0-2 以及 ζ = 1-3 ；R、R1 和 R3 可以是氢、C1-C10 烷 烃(基)、烯烃(基)或C4-C12芳香基团；各个R2为乙烯基、烯丙基或包含乙烯基的官能团。附图说明图IA和B为本专利技术的化学前体物质的结构式的描述。图2为在多种工艺条件下通过BIPAVMS和氨的PECVD沉积形成的薄膜的应力值图。图3为使用BIPAVMS和氨以PECVD沉积的氮化硅薄膜的FTIR谱。图4为描绘氮键接氢(NHx)与硅键接氢(SiH)含量的比值相对于薄膜应力的图。图5为描绘NHj^n SiH含量相对于薄膜应力的图。具体实施例方式本专利技术提供基于氨基乙烯基硅烷的前体作为提高等离子增强化学气相沉积 (PECVD)氮化硅(SiN)和碳氮化硅(SiCN)薄膜中的本征压应力的方法。这些氨基乙烯基 硅烷前体的主要特征为一或两个键接到中心硅原子的乙烯基官能团。所述前体具有以下通 式[RR1WxSiR3y (R2)z其中x+y+z = 4，χ = 1-3，y = 0-2,以及 ζ = 1-3。R、R1 和 R3 可以为氢、C1 到 C10 烷烃(基)、烯烃(基)或C4-C12芳香基团；各个R2为乙烯基、烯丙基或其它包含乙烯基的 官能团。发现将乙烯基基团加入到氨基硅烷提高了使用这些前体沉积的SiN和SiCN薄膜 的本征压应力。所述氨基乙烯基硅烷前体包括但不限于双(异丙基氨基)乙烯基甲基硅烷 (BIPAVNS)、双(异丙基氨基)二乙烯基硅烷(BIPADVS)、双(异丙基氨基)乙烯基硅烷、双 (异丙基氨基)烯丙基甲基硅烷、双(异丙基氨基)二烯丙基硅烷、双(异丙基氨基)烯丙 基硅烷、双(叔丁基氨基)乙烯基甲基硅烷、双(叔丁基氨基氨基)二乙烯基硅烷、双(叔丁 基氨基氨基)乙烯基硅烷、双(叔丁基氨基氨基)烯丙基甲基硅烷、双(叔丁基氨基氨基) 二烯丙基硅烷、双(叔丁基氨基氨基)烯丙基硅烷、双(二乙基氨基)乙烯基甲基硅烷、双 (二乙基氨基)二乙烯基硅烷、双(二乙基氨基)乙烯基硅烷、双(二乙基氨基)烯丙基甲 基硅烷、双(二乙基氨基)二烯丙基硅烷、双(二乙基氨基)烯丙基硅烷、双(二甲基氨基) 乙烯基甲基硅烷、双(二甲基氨基)二乙烯基硅烷、双(二甲基氨基)乙烯基硅烷、双(二 甲基氨基)烯丙基甲基硅烷、双(二甲基氨基)二烯丙基硅烷、双(二甲基氨基)烯丙基硅 烷、双(甲基乙基氨基)乙烯基甲基硅烷、双(甲基乙基氨基)二乙烯基硅烷、双(甲基乙 基氨基)乙烯基硅烷、双(甲基乙基氨基)烯丙基甲基硅烷、双(甲基乙基氨基)二烯丙基 硅烷、双(甲基乙基氨基)烯丙基硅烷、二哌啶基乙烯基甲基硅烷、二哌啶基二乙烯基硅烷、 二哌啶基乙烯基硅烷、二哌啶基烯丙基甲基硅烷、二哌啶基二烯丙基硅烷、二哌啶基烯丙基 硅烷、二吡咯烷基乙烯基甲基硅烷、二吡咯烷基二乙烯基硅烷、二吡咯烷基乙烯基硅烷、二 吡咯烷基烯丙基甲基硅烷、二吡咯烷基二烯丙基硅烷、二吡咯烷基烯丙基硅烷。试验中所使用的具体前体为双(异丙基氨基)乙烯基甲基硅烷(BIPAVMS)。另一 类似前体为双(异丙基氨基)二乙烯基硅烷(BIPADVS)。目前使用PECVD氮化硅薄膜的应力工程设计来增进前沿(cuttingedge) MOSFET技术 的性能。器件速度已经通过应用沉积在MOSFET栅结构顶部上的高应力SiN薄膜得到显著增 加。通过空穴迁移率的提高，压应力增强了 PFET器件，同时，通过电子迁移率的提高，张应力 有益于nFET器件。由相接触的两种材料之间热膨胀的差异产生应力。PECVD氮化硅薄膜通常生成压应力。目前，使用硅烷和氨沉积压应力薄膜，据报道压应力至多达 -3. 5GPa。更进 一步提高压应力变得特别具挑战性。本行业目前的目标为具有_4GPa或更高压应力的薄膜。_4GPa压应力薄膜的目标可以通过使用上述的氨基乙烯基硅烷前体来实现。在本 专利技术中，可以获得-0.7到-4. 5GPa(-700到-4500MPa)的压应力。到目前为止，应力生成方 面的增加大多数是通过工艺技术，例如等离子表面处理、多层沉积、双频等离子以及其他类 似方法。本专利技术最先特别地使用特定类型的含硅前体来增加薄膜应力。标准沉积方法具有它们可产生的应力值的限制。应力的目前目标对于张应力为 1. 5GPa以及对于压应力为_4GPa。已经观察到SiN薄膜中更高的氢掺入导致更高的压应力。我们认为使用氨基乙烯 基硅烷例如BIPADVS和BIPAVMS沉积的PECVD SiN薄膜可以由于全氢掺入以及此外通过氢 掺入的类型(即氮键接的氢与硅键接的氢)而产生高本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提高在氮化硅（ＳｉＮ）和碳氮化硅（ＳｉＣＮ）薄膜的等离子增强化学气相沉积（ＰＥＣＶＤ）中的本征压应力的方法，包括从基于氨基乙烯基硅烷的前体沉积所述薄膜。
【技术特征摘要】
US 2008-11-12 61/113624;US 2009-10-30 12/609542一种提高在氮化硅(SiN)和碳氮化硅(SiCN)薄膜的等离子增强化学气相沉积(PECVD)中的本征压应力的方法，包括从基于氨基乙烯基硅烷的前体沉积所述薄膜。2.权利要求1的方法，其中所述基于氨基乙烯基硅烷的前体选自式 [RR1NJxSiR3y (R2)z其中 x+y+z = 4，x = 1-3，y = 0-2 以及 ζ = 1-3 ；R.R1 和 R3 可以是氢、C1-Cltl 烷烃、烯 烃或C4-C12芳香基团；各个R2为乙烯基、烯丙基或包含乙烯基的官能团。3.权利要求2的方法，其中所述基于氨基乙烯基硅烷的前体选自双(异丙基氨基)乙 烯基甲基硅烷(BIPAVMS)、双(异丙基氨基)二乙烯基硅烷(BIPADVS)及其混合物。4.权利要求1的方法，其中所述压应力薄膜具有-4GPa或更高的压应力。5.权利要求1的方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：V沃萨，AD约翰逊，萧满超，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：US
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