[發明專利]從有機氨基硅烷前體制備氧化硅薄膜的方法

在審

• 申請號: 201310103494.1
• 申請日: 2007-05-23
• 公開（公告）號: CN103225070A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: H·思里丹達姆;蕭滿超;雷新建;T·R·加夫尼
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: C23C16/40
• 分類號: C23C16/40;C23C16/448
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 吳亦華

本發明申請是申請日為2007年5月23日、申請號為200710104246.3、發明名稱為“從有機氨基硅烷前體制備氧化硅薄膜的方法”的發明申請的分案申請。

發明背景

在半導體裝置的制造中，化學惰性介電材料例如氧化硅的薄被動層是必需的。氧化硅薄層在多晶硅和金屬層之間發揮絕緣體、擴散屏蔽、氧化屏障、溝槽分離、具有高介電擊穿電壓的金屬間介電材料和鈍化層的作用。

下列文獻和專利被引用作為電子學工業制備氧化硅薄膜所采用的合成沉積方法。

US5,250,473公開了一種通過低壓化學氣相淀積(LPCVD)以改進的沉積速度在底物上提供具有基本上均勻的厚度的二氧化硅層的方法。反應物一般包括氧化劑和氯硅烷的混合物，其中氯硅烷是式R²R²SiHCl的一氯硅烷并且其中R²和R²代表烷基。所述的二氧化硅層可以被沉積在不同底物例如鋁上。

US5,382,550公開了在半導體底物上沉積SiO₂的CVD方法。一種有機硅化合物例如四乙基正硅酸(TEOS)或二叔丁基硅烷被用作前體。

US6,391,803公開了一種利用ALD并使用下式的化合物制備氮化硅和氧化硅薄膜的方法：Si[N(CH₃)₂]₄、SiH[N(CH₃)₂]₃、SiH₂[N(CH₃)₂]₂或SiH₃[N(CH₃)₂]。三(二甲基氨基)硅烷(TDMAS)優選作為前體。

US6,153,261公開了一種提高氧化硅、氮化硅和氧氮化硅薄膜的形成中的沉積速度的方法，該方法包括使用二叔丁基氨基硅烷(BTBAS)作為前體反應物。

US6,974,780公開了一種利用CVD反應器在底物上沉積SiO₂薄膜的方法。硅前體，即TEOS、二乙基硅烷、四甲基環四氧基硅氧烷、氟代三乙氧基硅烷和氟代三烷氧基硅烷與水和過氧化氫組合用作反應物。

發明簡述

本發明涉及一種在底物上沉積氧化硅層的方法。在底物上形成氧化硅層的基本方法中，使硅烷前體與氧化劑在沉積室中于在底物上生成氧化硅層的條件下反應。在本發明所述的方法中用有機氨基硅烷作為硅烷前體。

用作前體的化合物的類型一般用下式表示：

其中R和R¹選自直鏈、支鏈或環狀、飽和或不飽和的C₂-C₁₀烷基、芳香基、烷基氨基；在式A和式C中的R和R¹還可以形成環狀基團(CH₂)_n，其中n是1-6，優選4和5并且R²表示單鍵、(CH₂)_n鏈、環、SiR₂，或SiH₂。優選的化合物是其中R和R¹均是異丙基的式A的化合物。

CVD方法中所用的前體可以提供許多優越性，并且這些優越性包括：

便于在低熱條件下形成介電薄膜的能力；

制備具有低酸刻蝕率的薄膜的能力；

通過改變所述前體與含氧源的比例而調節所得氧化硅薄膜中碳含量的能力；

通過改變所述前體與含氮源的比例而調節所得氧化硅薄膜中的氮含量的能力；

克服由于使用不同硅烷前體引起的因沉積速度過快造成的許多生產問題的能力。

發明詳述

經化學氣相淀積法(CVD)和等離子體增強的化學氣相淀積法(PECVD)在半導體底物上形成氧化硅薄膜是公知的并且所用沉積方法可以被用于本發明的實踐中。在這些方法中排空反應室并將半導體底物置于其中。隨后，在其中能夠在半導體晶片上形成氧化硅層的條件下將有機硅化合物和氧化源置于反應器室內。這些薄膜還可以在處理過程中通過加入碳、氫和氮源來調整碳、氮和氫的含量(有時是指摻雜量)。通過利用有機氨基硅烷前體制備得到的薄膜常常被稱作氧化硅、氧碳化硅、氧氮化硅和碳氧氮化硅薄膜。