[發(fā)明專利]在氧化硅存在下硅表面上氧化硅或氮化硅的選擇性生長(zhǎng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880017320.4
• 申請(qǐng)日: 2018-03-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110402477B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大衛(wèi)·查爾斯·史密斯;丹尼斯·M·豪斯曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所 31263
• 代理人: 李獻(xiàn)忠;張靜

本文提供了用于在硅或金屬表面上選擇性地沉積對(duì)氧化硅或氮化硅材料有選擇性的含硅介電材料或含金屬介電材料的方法和裝置。方法涉及將襯底暴露于可與不期望沉積的氧化硅或氮化硅材料反應(yīng)的酰氯，以形成阻止在氧化硅或氮化硅材料上沉積的酮結(jié)構(gòu)。在沉積所期望的含硅介電材料或含金屬的介電材料之前，進(jìn)行酰氯的暴露。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2017年3月10日提交的題為“SELECTIVE?GROWTH?OF?SILICON?OXIDEOR?SILICON?NITRIDE?ON?SILICON?SURFACES?IN?THE?PRESENCE?OF?SILICON?OXIDE,”的美國(guó)專利申請(qǐng)No.15/456,301的權(quán)益，該專利申請(qǐng)通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容并入本文并用于所有目的。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體器件制造可能涉及氮化硅膜和氧化硅膜的沉積。這樣的膜被用于各種應(yīng)用中。例如，氮化硅膜可用于擴(kuò)散阻擋層、柵極絕緣體、側(cè)壁隔離層、封裝層、晶體管中的應(yīng)變膜等等。例如，氧化硅膜可用于自對(duì)準(zhǔn)雙圖案化和/或四重圖案化或其他制造工藝。用于沉積氧化硅膜和氮化硅膜的常規(guī)技術(shù)相對(duì)于襯底上的其他含硅材料不具有選擇性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了用于處理襯底的方法和裝置。一個(gè)方面涉及一種用于選擇性地在襯底的暴露的第一表面上沉積含硅介電材料的方法，該方法包括：提供具有所述暴露的第一表面和暴露的第二表面的所述襯底，所述暴露的第一表面具有材料，所述材料諸如多晶硅、非晶硅、金屬和具有單個(gè)仲胺封端基團(tuán)的氮化硅中的任何一種，并且所述暴露的第二表面包含含硅材料，所述含硅材料具有表面封端的基團(tuán)，例如羥基或伯胺；在沉積所述含硅介電材料之前，將所述襯底暴露于與所述暴露的第二表面選擇性反應(yīng)的酰氯，以在所述暴露的第二表面上形成保護(hù)基團(tuán)，所述酰氯具有以下化學(xué)結(jié)構(gòu)

其中R₁是氫或烷基；并且執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)熱原子層沉積循環(huán)以選擇性地在所述暴露的第一表面上沉積所述含硅介電材料，每個(gè)循環(huán)包括：將所述襯底暴露于被選擇以吸附到所述襯底的所述暴露的第一表面上的含硅前體，以及將所述襯底暴露于第二反應(yīng)物以選擇性地在所述襯底的所述暴露的第一表面上形成所述含硅介電材料。

在多種實(shí)施方案中，所述含硅介電材料是氮化硅。例如，所述第二反應(yīng)物可以是氨或具有以下化學(xué)結(jié)構(gòu)的肼中的任何一種：

其中R₂、R₃、R₄和R₅各自為氫或烷基。在一些實(shí)施方案中，含硅前體是鹵化硅或氨基硅烷。鹵化硅的示例包括氯化硅、溴化硅和碘化硅。例如，在一些實(shí)施方案中，含硅前體是四氯化硅。在一些實(shí)施方案中，含硅前體是四氯化硅。在一些實(shí)施方案中，含硅前體是四溴化硅。在一些實(shí)施方案中，含硅前體是四碘化硅。

在一些實(shí)施方案中，含硅前體是具有以下化學(xué)結(jié)構(gòu)的氨基硅烷

其中x是1和3之間并包括1和3的整數(shù)，x+y＝4，R₁和R₂各自是氫或烷基配體。

在多種實(shí)施方案中，所述含硅介電材料是氧化硅。例如，所述第二反應(yīng)物可以是弱氧化劑。在一些實(shí)施方案中，所述第二反應(yīng)物是水、過(guò)氧化氫和臭氧中的任何一種。

在多種實(shí)施方案中，所述酰氯是乙酰氯。

在多種實(shí)施方案中，所述的方法還包括：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氣和氫氣的混合物中并點(diǎn)燃等離子體持續(xù)介于約1秒和約10秒之間的時(shí)間，以形成包含伯胺基團(tuán)的所述暴露的第二表面。在一些實(shí)施方案中，在所述氨氣和氫氣的混合物中的氨氣的量小于約1體積％。