[發明專利]硅基薄膜和形成該薄膜的方法

有效

• 申請號: 201510737903.2
• 申請日: 2015-11-03
• 公開（公告）號: CN105568249A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 雷新建;A·麥利卡爾珠南;M·R·麥克唐納德;蕭滿超
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: C23C16/24
• 分類號: C23C16/24
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 吳亦華;徐志明

相關申請的交叉引用

本申請要求2014年11月3日提交的申請No.62/074,219的權益。 申請No62/074,219的公開內容通過引用合并于此。

技術領域

本文公開的是含硅或硅基介電薄膜或材料，和形成其的方法和組 合物。

背景技術

本文描述的硅基介電薄膜包括但不限于用于各種電子應用的非 化學計量的碳化硅、無定形硅、碳氮化硅或氮化硅。在某些實施方式 中，介電薄膜在硅和碳外還包括其他元素。這些其他元素有時可以根 據薄膜的最終應用或所需的最終性質，而有意地經由沉積工藝添加到 組合的混合物中。例如，可將元素氮(N)添加到硅基薄膜中以形成碳 氮化物或氮化硅薄膜以提供特定介電性能例如，但不限于較低的泄漏 電流。然而，取決于應用，薄膜中的某些元素即使在較低的濃度水平 也可能是不期望的。

碳化硅薄膜通常利用前體1,4-二硅雜丁烷(1,4-DSB)來沉積。美國 公開號2010/233886描述了形成硅基薄膜的方法，所述薄膜包含Si， 例如但不限于氧化硅、碳氧化硅、碳化硅及其組合，其具有至少一種 以下特征：低的濕式蝕刻抗性、6.0或低于6.0的介電常數、和/或可 以耐受高溫、快速的熱退火過程。

盡管現有技術公開了1,4-二硅雜丁烷作為用于根據X射線光電子 光譜法(XPS)具有高于約55％的硅含量的含硅薄膜例如碳化硅薄膜的 化學氣相沉積(CVD)的前體的用途，但是存在沉積硅含量低于約55％ 的碳化硅薄膜或材料的需要。據信由1,4-二硅雜丁烷沉積的SiC薄膜 的硅含量大于>55％Si的原因是因為Si與其本身結合而形成Si-Si鍵。 這些Si-Si鍵使得在隨后的工藝整合步驟(諸如例如暴露于O₂等離子 體處理或灰化)期間易受到損傷。因此，現有技術中存在提供并開發 可替代前體和使用該前體的方法以提供其中通過XPS測量的薄膜的 硅含量小于約55％的含硅薄膜的需要。也期望具有高密度(2克/立方 厘米(g/cc)或更高的密度)的加強薄膜以承受整合期間的進一步工藝步 驟。

發明簡述

本文描述的組合物和方法滿足本領域的一個或多個需要。本文描 述的是用于形成包含硅、碳、任選的氮及其組合的硅基介電材料或薄 膜的方法和前體。在某些實施方式中，硅基薄膜基本上不含氧，或包 含通過X射線光電子光譜法(XPS)測量的約0到約11原子重量百分比 的氧。一方面，硅基薄膜具有組成Si_xC_yN_z，其中通過XPS測量的，x 為約0到約55，y為約35到約100，和z為約0到約50原子重量(wt.) 百分比(％)。另一方面，硅基薄膜具有組成Si_xC_y，其中x為約0到約 55和y為約35到約100原子重量％。在這一方面或其他方面，本文 描述的硅基薄膜包含通過x射線光電子光譜法(XPS)測量的約55原子 重量％或更低的硅。硅基薄膜中碳和任選的氮的原子重量％可以通過 改變沉積條件例如溫度、添加氮源或其組合而同時在材料或薄膜中保 持約55原子重量％或更低的硅來調節。

一方面，提供了在襯底的至少一部分表面上形成硅基薄膜的方 法，所述方法包括：

在反應器中提供所述襯底；

向所述反應器中引入至少一種具有下式A-D的有機硅前體化合 物：