用于沉积氮化硅膜的组合物和方法技术

本文描述了组合物、氮化硅膜和使用至少一种环二硅氮烷前体形成氮化硅膜的方法。在一个方面中，提供了一种形成氮化硅膜的方法，所述方法包括以下步骤：在反应器中提供衬底；向所述反应器内引入至少一种包含烃离去基团和两个Si‑H基团的环二硅氮烷，其中该至少一种环二硅氮烷在至少一部分所述衬底的表面上反应以提供化学吸附层；采用吹扫气体吹扫所述反应器；向所述反应器内引入包含氮和惰性气体的等离子体以与所述化学吸附层的至少一部分反应并提供至少一个反应性位点，其中所述等离子体以约0.01至约1.5W/cm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于沉积氮化硅膜的组合物和方法优先权本申请要求于2015年7月31日提交的申请号62/199593的权益。申请号62/199593的公开内容通过引用并入本文。
本文描述了用于使用环二硅氮烷前体沉积保形的、化学计量或非化学计量的氮化硅膜的方法和组合物。更特别地，本文描述了使用环二硅氮烷前体的沉积工艺，例如但不限于等离子体增强原子层沉积(“PEALD”)、等离子体增强循环化学气相沉积(“PECCVD”)，以及包含环二硅氮烷前体的用于沉积氮化硅膜的组合物。
技术介绍
低压化学气相沉积(LPCVD)工艺是半导体工业使用的用于氮化硅膜沉积的更为广泛接受的方法之一。使用氨的低压化学气相沉积(LPCVD)可能需要大于650℃的沉积温度以获得合理的生长速率和均匀性。通常使用较高的沉积温度以提供改进的膜性能。生长氮化硅的更常见的工业方法之一是在大于750℃的温度下使用硅烷、二氯化硅和/或氨作为前体，在热壁反应器内通过低压化学气相沉积。但是，使用这种方法具有若干缺点。例如，某些前体例如硅烷是自燃的。这在操作和使用中可能存在问题。而且，从二氯硅烷沉积的膜可能含有某些杂质，例如氯和氯化铵，其在沉积工艺期间作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在衬底的至少一个表面上形成氮化硅膜的方法，所述方法包括：a.在反应器中提供衬底；b.向所述反应器内引入环二硅氮烷前体，所述环二硅氮烷前体包含烃离去基团和至少两个Si‑H基团，并由以下式A所表示：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.31 US 62/199,5931.一种在衬底的至少一个表面上形成氮化硅膜的方法，所述方法包括：a.在反应器中提供衬底；b.向所述反应器内引入环二硅氮烷前体，所述环二硅氮烷前体包含烃离去基团和至少两个Si-H基团，并由以下式A所表示：其中R选自支链C4-C10烷基；R1、R2、R3、R4独立地选自氢、直链或支链C1-C10烷基、直链或支链C3-C6烯基、直链或支链C3-C6炔基、C1-C6二烷基氨基、C6-C10芳基、吸电子基团、C4-C10芳基和卤原子，其中所述至少一种环二硅氮烷在至少一部分所述衬底的表面上反应以提供化学吸附层；c.采用吹扫气体吹扫所述反应器；d.向所述反应器内引入含等离子体源和惰性气体以与所述化学吸附层的至少一部分反应并提供至少一个反应性位点，其中所述等离子体以约0.01至约1.5W/cm2范围的功率密度生成；和e.任选地，采用惰性气体吹扫所述反应器；并且其中重复所述步骤b至e直至获得期望的氮化硅膜厚度。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种环二硅氮烷前体选自1,3-双(叔丁基)环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2-甲基环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2,4-二甲基环二硅氮烷、1,3-双(叔戊基)环二硅氮烷、1,3-双(叔戊基)-2-甲基环二硅氮烷、1,3-双(叔戊基)-2,4-二甲基环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2-氯环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2,4-二氯环二硅氮烷、1,3-双(叔戊基)-2-氯环二硅氮烷、1,3-双(叔戊基)-2,4-二氯环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2,4,4-三氯环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2-二甲基环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2-氯-2-甲基环二硅氮烷、1,3-双(叔戊基)-2-二甲基环二硅氮烷、1,3-双(叔戊基)-2-氯-2-甲基-环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2-乙烯基环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2-乙炔基环二硅氮烷及其组合。3.根据权利要求1所述的方法，所述含等离子体源选自氮/氩等离子体、氨等离子体、氮/氨等离子体、氨/氦等离子体、氨/氩等离子体、氨/氮等离子体、NF3等离子体、有机胺等离子体及其混合物。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述氮化硅膜具有2.2g/cc或更高的密度。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法是气相沉积工艺，并选自以下的至少一种：等离子体增强化学气相沉积和等离子体增强循环化学气相沉积。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在约400℃或更低的一个或多个温度下进行。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在约300℃或更低的一个或多个温度下进行。8.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b还包括向所述反应器内引入稀有气体。9.一种在衬底的至少一个表面上形成氮化硅膜的方法，所述方法包括以下步骤：a.在反应器中提供衬底；b.向所述反应器内引入至少一种环二硅氮烷前体，所述环二硅氮烷前体选自1,3-双(叔丁基)环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2-甲基环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2,4-二甲基环二硅氮烷、1,3-双(叔戊基)环二硅氮烷、1,3-双(叔戊基)-2-甲基环二硅氮烷、1,3-双(叔戊基)-2,4-二甲基环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2-氯环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2,4-二氯环二硅氮烷、1,3-双(叔戊基)-2-氯环二硅氮烷、1,3-双(叔戊基)-2,4-二氯环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2,4,4-三氯环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2-二甲基环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2-氯-2-甲基环二硅氮烷、1,3-双(叔戊基)-2-二甲基环二硅氮烷、1,3-双(叔戊基)-2-氯-2-甲基环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2-乙烯基环二硅氮烷、1,3-双(叔丁基)-2-乙炔基环二硅氮烷及其组合，其中所述至少一种环二硅氮烷在至少一部分所述衬底的表面上反应以提供化学吸附层；c.采用包含选自氮、稀有气体及其组合的至少一种的吹扫气体吹扫所述反应器；d.向所述反应器内引入含等离子体源以与所述化学吸附层的至少一部分反应并提供至少一个反应性位点，其中所述等离子体以约0.01至约1.5W/cm2范围的功率密度生成；和e.任选地，采用惰性气体吹扫所述反应器；并且其中重复所述步骤b至e直至获得期望的氮化硅膜厚度。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述氮化硅膜具有2.2g/cc或更高的密度。11.根据权利要求9所述的方法，其中方法是气相沉积工艺，其选自以下的至少一种：等离子体增强化学气相沉积和等离子体增强循环化学气相沉积。12.根据权利要求9所述的方法，其中所述方法在400℃或更低的温度下进行。13.根据权利要求9所述的方法，其中所述方法在300℃或更低的温度下进行。14.根据权利要求9所述的方法，其中所述含等离子体源选自氮/氩等离子体、氨等离子体、氮/氨等离子体、氨/氦等离子体、氨/氩等离子体...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷新建，金武性，萧满超，
申请(专利权)人：弗萨姆材料美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US