[發明專利]氧化硅的選擇性沉積

有效

• 申請號: 201810151668.4
• 申請日: 2018-02-14
• 公開（公告）號: CN108425100B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 大衛·查爾斯·史密斯;丹尼斯·M·豪斯曼
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: C23C16/04
• 分類號: C23C16/04;C23C16/40;C23C16/455;H01L21/02;H01L21/67
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 樊英如;張靜

本發明涉及氧化硅的選擇性沉積。本發明描述了用于相對于氮化硅表面選擇性地在氧化硅表面上沉積氧化硅的方法和設備。方法涉及使用氨和/或氮等離子體預處理襯底表面，并且在熱原子層沉積反應中使用氨基硅烷硅前體和氧化劑的交替脈沖選擇性地在氧化硅表面上沉積氧化硅，而不在暴露的氮化硅表面上沉積氧化硅。

技術領域

本發明總體上涉及半導體領域，具體涉及氧化硅的選擇性沉積。

背景技術

半導體器件制造包括微處理器、邏輯件和存儲器件的制造。可以使用各種技術來制造這樣的器件，包括自對準圖案化，諸如雙重圖案化或四重圖案化(quad patterning)，間隙填充工藝和其他技術。一些工藝涉及形成包括氧化硅和氮化硅的結構。用于形成這種結構的常規技術可以受限于包括蝕刻和沉積的圖案化技術。

發明內容

本發明提供了用于處理半導體襯底的方法和裝置。一方面涉及一種選擇性地在暴露的氧化硅表面上沉積氧化硅的方法，所述方法包括：提供具有所述暴露的氧化硅表面和暴露的氮化硅表面的襯底，所述暴露的氮化硅表面包含伯胺基團；將所述襯底暴露于氨基硅烷以將氨基硅烷吸附至所述暴露的氧化硅表面；以及執行熱原子層沉積反應，所述反應包括將所述襯底暴露于氧化劑，由此所述熱原子層沉積反應相對于所述暴露的氮化硅表面選擇性地在所述暴露的氧化硅表面上形成氧化硅。

在一些實施方式中，所述方法還包括在提供所述襯底之前，沉積氮化硅以形成未處理的氮化硅表面；以及將所述未處理的氮化硅表面暴露于氨，并點燃等離子體持續介于約1秒和約10秒之間的持續時間，以形成包含伯胺基團的所述暴露的氮化硅表面。在一些實施方式中，所述等離子體使用介于約150W與約6000W之間的等離子體功率點燃。

在一些實施方式中，所述方法還包括在提供所述襯底前，沉積氮化硅以形成未處理的氮化硅表面，并且將所述未處理的氮化硅表面暴露于氮和氨的混合物并點燃等離子體持續介于約1秒和約10秒之間的持續時間，以形成包含伯胺基團的所述暴露的氮化硅表面。所述等離子體可以使用介于約150W與約6000W之間的等離子體功率點燃。在一些實施方式中，所述氮和氨的混合物中的氨的量小于約1體積％。在一些實施方式中，所述氮氣和氨氣的混合物包括介于約0.01和約0.1之間的氨氣流率比氮氣流率的流率比。在多種實施方式中，所述氨氣流率介于約10sccm與約100sccm之間。

在一些實施方式中，所述方法還包括在大于約500℃的沉積溫度下通過化學氣相沉積形成包含伯胺基團的所述暴露的氮化硅表面。

在多種實施方式中，所述熱原子層沉積反應在介于約25℃與約400℃之間的沉積溫度下進行。

在多種實施方式中，在所述熱原子層沉積反應期間，在選擇性沉積所述氧化硅期間，將所述襯底容納在具有介于約10mTorr與約10Torr之間的室壓強的室中。

在多種實施方式中，將所述襯底暴露于所述氨基硅烷前體包括使所述氨基硅烷前體以介于約1000sccm和約5000sccm之間的流率流動。

在多種實施方式中，將所述襯底暴露于所述氧化劑包括使所述氧化劑以約1000sccm和約5000sccm之間的流率流動。

在多種實施方式中，所述氨基硅烷前體是單氨基硅烷、二氨基硅烷、三氨基硅烷、四氨基硅烷及其組合中的任一種。

所述氧化劑可以是臭氧、水、過氧化物及其組合中的任一種。