[發明專利]用于制造低K膜以填充表面特征的前體和可流動CVD方法

在審

• 申請號: 201780053056.5
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN109642315A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 李建恒;R·N·弗蒂斯;R·G·里德格韋;蕭滿超;雷新建
• 申請（專利權）人: 弗薩姆材料美國有限責任公司
• 主分類號: C23C16/40
• 分類號: C23C16/40;C23C16/34;C23C16/32;C23C16/30;C23C16/50;C23C16/56;H01L21/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 吳亦華;徐志明

一種用于沉積含硅膜的方法，所述方法包括：將包含至少一個表面特征的襯底放入溫度為約?20℃至約400℃的可流動CVD反應器中；向所述反應器中引入至少一種具有至少一個乙酰氧基的含硅化合物，以至少部分地使所述至少一種含硅化合物反應而形成可流動液體低聚物，其中所述可流動液體低聚物在所述襯底上形成氧化硅涂層并至少部分地填充所述至少一個表面特征的至少一部分。一旦固化，所述氧化硅涂層具有低k和優異的機械性能。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年8月30日提交的臨時申請No.62/381,222和2017年8月18日提交的申請No.15/681,102的權益，其公開內容通過引用整體并入本文。

背景技術

本文描述的是用于制造電子器件的方法。更具體地，本文描述的是用于在沉積工藝(例如，可流動化學氣相沉積)中形成含硅膜的組合物。可使用本文所述的組合物和方法沉積的示例性含硅膜包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳摻雜氧化硅或碳摻雜氮化硅膜。

可流動氧化物沉積法通常使用烷氧基硅烷化合物作為含硅膜的前體，所述含硅膜通過受控的水解和縮合反應沉積。這樣的膜可以沉積在襯底上，例如，通過向襯底上施加水和烷氧基硅烷的混合物，任選地與溶劑和/或其他添加劑(例如表面活性劑和致孔劑)一起。用于施加這些混合物的典型方法包括旋涂、浸涂、噴涂、絲網印刷、共縮合和噴墨印刷。在施加到襯底上之后并且在施加一種或多種能量源(例如，熱、等離子體和/或其他能量源)時，混合物內的水可以與烷氧基硅烷反應以水解烷氧化物和/或芳氧化物基團和產生硅醇物質，其進一步與其他水解的分子縮合并形成低聚物或網絡結構。

除了物理沉積或將前體施加到襯底之外，使用水和含硅蒸氣源用于可流動電介質沉積(FCVD)的氣相沉積工藝已經描述于，例如，美國專利No.7,541,297；8,449,942；8,629,067；8,741,788；8,481,403；8,580,697；8,685,867；7,498,273；7,074,690；7,582,555；7,888,233和7,915,131以及美國公布No.2013/0230987A1中，其公開內容通過引用并入本文。典型方法通常涉及通過在間隙中形成可流動液體膜而用固體介電材料填充襯底上的間隙。可流動膜通過使可具有Si-C鍵的電介質前體與氧化劑反應以形成電介質材料而形成。在某些實施方式中，電介質前體縮合并隨后與氧化劑反應以形成電介質材料。在某些實施方式中，氣相反應物反應以形成縮合的可流動膜。由于Si-C鍵對于與水的反應是相對惰性的，因此所得網絡可以用有機官能團有益地官能化，所述有機官能團賦予所得膜期望的化學和物理性質。例如，向網絡中添加碳可降低所得膜的介電常數。

使用可流動化學氣相沉積工藝沉積氧化硅膜的另一種方法是氣相聚合。例如，現有技術已經聚焦于使用諸如三甲硅烷基胺(TSA)的化合物沉積含有Si、H、N的低聚物，所述低聚物隨后被用臭氧暴露氧化成SiO_x膜。這樣的方法的實例包括：美國公布No.2014/0073144；美國公布No.2013/230987；美國專利No.7,521,378，7,557,420和8,575,040；和美國專利No.7,825,040，其公開內容通過引用并入本文。

關于使用三甲硅烷基胺(TSA)的方法，TSA通常作為氣體輸送到反應室中，與氨混合，并在遠程等離子體反應器中活化以產生NH₂、NH、H和/或N自由基或離子。TSA與等離子體活化的氨反應并開始低聚以形成更高分子量的TSA二聚體和三聚體或含有Si、N和H的其他種類。將襯底放入反應器中并在特定室壓和TSA/活化氨混合物下冷卻至約0至約50℃的一個或多個溫度，低聚物開始在晶片表面上以使得它們可以“流動”以填充溝槽表面特征的方式縮合。以這種方式，含有Si、N和H的材料沉積在晶片上并填充溝槽。在某些實施方式中，進行預退火步驟以使膜更像SiN。期望的是具有SiN材料，因為下一工藝步驟是使用臭氧或水、在100-700℃的一個或多個溫度下的氧化。由于SiN鍵距和鍵角，已知當SiN被氧化成SiO₂時，存在晶胞體積增加，這阻止膜收縮。