沉积包含SiO及SiN 的可流动薄膜的方法技术

提供了沉积包含SiO或SiN的可流动薄膜的方法。某些方法包含：将基板表面暴露于硅氧烷或硅氮烷前驱物；将基板表面暴露于等离子体活化的共反应物以提供SiON中间薄膜；紫外线固化SiON中间薄膜以提供固化的中间薄膜；和退火固化的中间薄膜以提供包含SiO或SiN的薄膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】沉积包含SiO及SiN的可流动薄膜的方法
本专利技术一般地涉及沉积薄膜的方法。尤其是，本专利技术涉及含有硅的薄膜的可流动化学气相沉积。
技术介绍
在包括半导体处理、扩散阻挡涂层及磁读取/写入头的介电质的各种行业中，在基板表面上沉积薄膜是重要的工艺。特别是，在半导体行业中，小型化受益于薄膜沉积的高阶控制以在高深宽比结构上产生保形的(conformal)涂层。用相对控制及保形沉积来沉积薄膜的一种方法是化学气相沉积(chemicalvapordeposition；CVD)。化学气相沉积涉及将基板(例如晶片)暴露于一或多个前驱物，这些前驱物反应以在基板上沉积薄膜。可流动化学气相沉积(flowablechemicalvapordeposition；FCVD)是一种化学气相沉积类型，其允许沉积可流动薄膜，尤其是用于间隙填充应用。SiO及SiN可流动薄膜用于间隙填充应用。目前，由三硅基胺(trisilylamine；TSA)与自由基形式NH3/O2一起作为共反应物生成这些薄膜。SiO薄膜的湿式蚀刻速率比(wetetchrateratio；WER)为3。然而，小于2的湿式蚀刻速率比大体上是间隙填充应用的目标。自三硅基胺工艺获得的原沉积的薄膜包含作为主要组分的硅及氮，其中氧作为微量组分。需要商业上可行并且显示出可流动性质及低湿式蚀刻速率比两者的新的沉积化学品。本专利技术的数个方面通过提供新颖的化学品解决了该问题，该化学品是经特别设计并且经最佳化以利用沉积工艺。尤其需要用于沉积包含SiO及SiN的可流动薄膜的新的化学品。
技术实现思路
本专利技术的一个方面关于沉积包含SiO或SiN的薄膜的方法，该方法包含：将基板表面暴露于硅氧烷或硅氮烷前驱物；将基板表面暴露于等离子体活化的共反应物以提供SiON中间薄膜；紫外线固化SiON中间薄膜以提供固化的中间薄膜；和退火固化的中间薄膜以提供包含SiO或SiN的薄膜。本专利技术的另一方面关于一种沉积包含SiO的薄膜的方法，该方法包含：将基板表面暴露于包含二硅氧烷的硅氧烷前驱物；将基板表面暴露于远程等离子体活化的NH3以提供SiON中间薄膜；在臭氧存在下，紫外线固化SiON中间薄膜以提供固化的中间薄膜；和蒸汽退火固化的中间薄膜以提供包含SiO的薄膜。本专利技术的另一方面关于一种沉积包含SiN的薄膜的方法，该方法包含：将基板表面暴露于包含N,N'二硅基三硅氮烷的硅氮烷前驱物中；将基板表面暴露于远程等离子体活化的NH3和/或O2中以提供SiON中间薄膜；紫外线固化SiON中间薄膜以提供固化的中间薄膜；和NH3退火固化的中间薄膜以提供包含SiN的薄膜。附图说明以上简要概述的本专利技术的上述详述特征能够被具体理解的方式、以及本专利技术的更特定描述，可以通过参照实施方式获得，实施方式中的一些绘示于附图中。然而，应当注意，附图仅绘示本专利技术的典型实施方式，因而不应视为对本专利技术的范围的限制，因为本专利技术可允许其他等同有效的实施方式。图1是根据本专利技术的一或多个实施方式沉积的薄膜的傅立叶变换红外(fouriertransforminfrared；FTIR)光谱；图2是根据本专利技术的一或多个实施方式沉积的薄膜以及在陈化(aging)四天之后的薄膜的傅立叶变换红外光谱；图3是根据本专利技术的一或多个实施方式沉积的薄膜与对比例薄膜的傅立叶变换红外光谱的比较；图4是根据本专利技术的一或多个实施方式沉积的薄膜的傅立叶变换红外光谱；图5是根据本专利技术的一或多个实施方式沉积的陈化十天之后的薄膜的傅立叶变换红外光谱；图6是根据本专利技术的一或多个实施方式沉积的蒸汽退火之后的薄膜的傅立叶变换红外光谱；图7是根据本专利技术的一或多个实施方式沉积的薄膜的湿蚀刻速率及收缩率的曲线图；图8A至图8D是根据本专利技术的一或多个实施方式在各种条件下沉积的薄膜的扫描式电子显微镜图像；图9是根据本专利技术的一或多个实施方式沉积的两个薄膜的傅立叶变换红外光谱；图10是根据本专利技术的一或多个实施方式沉积的薄膜与对比例薄膜的傅立叶变换红外光谱的比较；图11是根据本专利技术的一或多个实施方式沉积的薄膜与对比例薄膜的傅立叶变换红外光谱的比较；图12是原沉积的对比例薄膜与陈化四天之后的对比例薄膜的傅立叶变换红外光谱的比较；图13是根据本专利技术的一或多个实施方式沉积的薄膜在原沉积态与陈化四天之后的傅立叶变换红外光谱的比较；图14是根据本专利技术的一或多个实施方式沉积的薄膜的扫描式电子显微镜图像；图15A至图15C是示出了根据本专利技术的一或多个实施方式沉积的薄膜及对比例薄膜的沟槽内组成物的散点图；以及图16A至图16C是示出了根据本专利技术的一或多个实施方式沉积的薄膜及对比例薄膜的沟槽内组成物的散点图。具体实施方式在描述本专利技术的数个示例性实施方式之前，应理解，本专利技术并不限制于以下描述中所列出的构造或处理步骤细节。本专利技术能够具有其他实施方式并且能够以各种方式被实施或被执行。图示的结构意欲包含具有标明化学式的所有这些络合物及配位体。已经惊人地发现，能够在可流动化学气相沉积(flowablechemicalvapor；FCVD)工艺中使用硅氧烷或硅氮烷前驱物获得高品质可流动薄膜。这些前驱物与自等离子体生成的自由基形式的共反应物一起使用。薄膜具有低湿式蚀刻速率比及低收缩率的有利效应。给定二硅氧烷极高反应性的情况下，使用二硅氧烷的实施方式的结果尤其令人惊讶。由于这些薄膜的优越的特征，薄膜特别适合于间隙填充应用。尤其是，薄膜的可流动性允许填充间隙。在一或多个实施方式中，将硅氧烷或硅氮烷前驱物汽化至化学气相沉积腔室，以及经由远程等离子体源将共反应物(例如，仅仅为NH3或为具有或没有Ar的NH3/O2)输送至腔室，远程等离子体源将生成作为共反应物的等离子体活性物质。等离子体活化共反应物分子(自由基)具有高能量并且在气相中与含硅前驱物分子反应以形成可流动SiON聚合物。这些聚合物沉积在晶片上并且由于其流动性，这些聚合物将流过沟槽以及产生间隙填充。随后对这些薄膜进行固化(例如，O3和/或紫外线)及退火(例如，蒸汽或NH3)。在一些实施方式中，由直接等离子体来生成可流动聚合物。随后在开启等离子体时，可将硅氧烷或硅氮烷前驱物汽化至化学气相沉积腔室，及将共反应物(例如N2、Ar、NH3、O2的任何组合或单一的共反应物)输送至腔室。在一些实施方式，自直接等离子体沉积可流动薄膜，使得汽化的硅前驱物流入处理腔室中并且在有或没有共反应物情况下都开启等离子体。因此，本专利技术的一方面关于沉积包含SiO或SiN的薄膜的方法。在一或多个实施方式中，该方法包含：将基板表面暴露于硅氧烷或硅氮烷前驱物；将基板表面暴露于等离子体活化的共反应物以提供SiON中间薄膜；紫外线固化SiON中间薄膜以提供固化的中间薄膜；和退火固化的中间薄膜以提供包含SiO或SiN的薄膜。在一或多个实施方式中，该方法是可流动化学气相沉积工艺。硅氧烷及硅氮烷都是含硅前驱物，该前驱物用作硅源及氧源或氮源。在化学气相沉积(chemicalvapordeposition；CVD)腔室中汽化硅氧烷或硅氮烷前驱物以便暴露于基板表面。在一些实施方式中，前驱物是硅氧烷前驱物。在使用硅氧烷前驱物的实施方式中，所得的薄膜包含SiO。如本文所使用的，“硅氧烷”是指具有至少一个Si-O-Si官能基的化合物。在一或多个实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沉积包含SiO或SiN的薄膜的方法，所述方法包含以下步骤：将基板表面暴露于硅氧烷或硅氮烷前驱物；将所述基板表面暴露于等离子体活化的共反应物以提供SiON中间薄膜；紫外线固化所述SiON中间薄膜以提供固化的中间薄膜；和退火所述固化的中间薄膜以提供包含SiO或SiN的薄膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.22 US 62/244,7911.一种沉积包含SiO或SiN的薄膜的方法，所述方法包含以下步骤：将基板表面暴露于硅氧烷或硅氮烷前驱物；将所述基板表面暴露于等离子体活化的共反应物以提供SiON中间薄膜；紫外线固化所述SiON中间薄膜以提供固化的中间薄膜；和退火所述固化的中间薄膜以提供包含SiO或SiN的薄膜。2.如权利要求1所述的方法，其中所述方法是可流动化学气相沉积工艺。3.如权利要求1所述的方法，其中所述共反应物包含NH3和/或O2。4.如权利要求1所述的方法，其中将所述基板表面暴露于硅氧烷前驱物，且所述沉积的薄膜包含SiO。5.如权利要求4所述的方法，其中退火包含蒸汽退火。6.如权利要求4所述的方法，其中所述硅氧烷前驱物选自由以下各项组成的群组：7.如权利要求6所述的方法，其中所述硅氧烷前驱物包含二硅氧烷。8.如权利要求1所述的方法，其中将所述基板表面暴露于硅氮烷前驱物，且所述沉积的薄膜包含SiN。9.如权利要求8所述的方法，其中退火的步...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉克马尔·卡鲁塔格，马克·沙丽，戴维·汤普森，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US