[發明專利]含硅薄膜的高溫原子層沉積

在審

• 申請號: 202110169653.2
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN112899648A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 王美良;雷新建;A·麥利卡爾珠南;H·錢德拉;韓冰
• 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;C23C16/44;C23C16/455;C23C16/46;H01L21/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 吳亦華;徐一琨

本發明提供了用于在650℃或更高的一個或多個溫度下以原子層沉積工藝沉積氧化硅薄膜的方法和組合物。一方面，提供了一種沉積氧化硅薄膜或材料的方法，包括以下步驟：在反應器中提供襯底；將至少一種選自具有本文描述的式I和II的化合物的鹵代硅氧烷前體引入所述反應器中；用吹掃氣體吹掃反應器；將氧源引入所述反應器中；和用吹掃氣體吹掃反應器；且其中重復步驟直到沉積所需厚度的氧化硅；和所述方法在約650?1000℃的一個或多個溫度下進行。

本申請為申請日為2017年1月20日、申請號為201710047967.9、發明名稱為“含硅薄膜的高溫原子層沉積”的中國專利申請的分案申請。

本申請要求2016年1月20日提交的美國申請號62/280886的權益。申請號62/280886的公開內容由此通過引用并入。

技術領域

本文描述了用于形成含硅薄膜的組合物和方法。更具體地，本文描述了用于在約500℃或更高的一個或多個沉積溫度下和采用原子層沉積(ALD)工藝形成氧化硅薄膜的組合物和方法。

背景技術

熱氧化是在半導體應用中通常用于沉積高純度和高保形性氧化硅薄膜例如二氧化硅(SiO₂)的方法。然而，熱氧化過程具有極低的沉積速率，例如，在700℃下低于/s(參見B.E.Deal和A.S.GroveGeneral Relationship for the ThermalOxidation of Silicon.Journal of Applied Physics第36卷，第3770頁(1965))，這使得其對于將在商業上采用的高體量制造工藝而言是不切實際的。

原子層沉積(ALD)和等離子體增強原子層沉積(PEALD)是用于在低溫下(500℃)沉積二氧化硅(SiO₂)保形薄膜的工藝。在ALD和PEALD這兩種工藝中，將前體和反應性氣體(例如氧或臭氧)以特定次數的循環獨立地脈沖以在各循環形成單層二氧化硅(SiO₂)。然而，采用這些工藝在低溫下沉積的二氧化硅(SiO₂)可能包含對半導體應用有害的雜質水平，例如碳(C)、氮(N)或兩者。為彌補這一缺陷，一種可能的方案是將沉積溫度增加至高于500℃的溫度。然而，在這些較高的溫度下，半導體工業使用的常規前體傾向于自身反應、熱分解和以CVD模式而不是ALD模式沉積。CVD模式沉積相比于ALD沉積保形性降低，尤其是對于具有高縱橫比結構例如NAND和V-NAND的半導體應用而言。另外，CVD模式沉積相比于ALD模式沉積對薄膜或材料厚度的控制較差。

美國公開申請2014/0170858描述了通過進行預定次數的循環在襯底上形成包括預定元素、氧和至少一種選自氮、碳和硼的元素的薄膜的方法，所述循環包括向襯底供應源氣體，其中所述源氣體包含預定元素、氯和氧，具有預定元素和氧的化學鍵，并向襯底供應反應性氣體，其中所述反應性氣體包含至少一種選自氮、碳和硼的元素。

美國公開申請2007/0111545描述了利用ALD來增強沉積速率和改進半導體裝置制造中的臺階覆蓋(step coverage)而形成二氧化硅層的方法。

美國專利7,498,273描述了在PECVD中使用硅氧烷在襯底上形成的間隙中沉積低κ介電層的方法，其為薄膜提供低孔隙度、高蝕刻選擇性和較少的裂紋。所述方法包括向沉積室引入有機Si前體和O前體。有機Si前體的C:Si原子比8，且O前體包含在沉積室外部生成的原子O。

美國專利號7,084,076描述了使用原子層沉積(ALD)形成二氧化硅薄膜的方法，其中鹵素取代的或NCO取代的硅氧烷用作Si源。

美國公開號2013/0295779描述了用于在約500℃或更高的一個或多個沉積溫度下形成含氧化硅薄膜的組合物和ALD。

之前確定的專利和專利申請由此通過引用并入。