氧化硅的选择性沉积制造技术

本发明专利技术涉及氧化硅的选择性沉积。本发明专利技术描述了用于相对于氮化硅表面选择性地在氧化硅表面上沉积氧化硅的方法和设备。方法涉及使用氨和/或氮等离子体预处理衬底表面，并且在热原子层沉积反应中使用氨基硅烷硅前体和氧化剂的交替脉冲选择性地在氧化硅表面上沉积氧化硅，而不在暴露的氮化硅表面上沉积氧化硅。

Selective deposition of silicon oxide

The present invention relates to selective deposition of silicon oxide. A method and apparatus for selectively depositing silicon oxide on a silicon oxide surface relative to a silicon nitride surface are described. The method involves pretreatment of substrate surfaces with ammonia and/or nitrogen plasma, and selective deposition of silicon oxide on the surface of silicon oxide by alternating pulses of aminosilane silicon precursors and oxidants in thermoatomic layer deposition reactions, rather than on exposed silicon nitride surfaces.

【技术实现步骤摘要】
氧化硅的选择性沉积
本专利技术总体上涉及半导体领域，具体涉及氧化硅的选择性沉积。
技术介绍
半导体器件制造包括微处理器、逻辑件和存储器件的制造。可以使用各种技术来制造这样的器件，包括自对准图案化，诸如双重图案化或四重图案化(quadpatterning)，间隙填充工艺和其他技术。一些工艺涉及形成包括氧化硅和氮化硅的结构。用于形成这种结构的常规技术可以受限于包括蚀刻和沉积的图案化技术。
技术实现思路
本专利技术提供了用于处理半导体衬底的方法和装置。一方面涉及一种选择性地在暴露的氧化硅表面上沉积氧化硅的方法，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衬底，所述暴露的氮化硅表面包含伯胺基团；将所述衬底暴露于氨基硅烷以将氨基硅烷吸附至所述暴露的氧化硅表面；以及执行热原子层沉积反应，所述反应包括将所述衬底暴露于氧化剂，由此所述热原子层沉积反应相对于所述暴露的氮化硅表面选择性地在所述暴露的氧化硅表面上形成氧化硅。在一些实施方式中，所述方法还包括在提供所述衬底之前，沉积氮化硅以形成未处理的氮化硅表面；以及将所述未处理的氮化硅表面暴露于氨，并点燃等离子体持续介于约1秒和约10秒之间的持续时间，以形成包含伯胺基团的所述暴露的氮化硅表面。在一些实施方式中，所述等离子体使用介于约150W与约6000W之间的等离子体功率点燃。在一些实施方式中，所述方法还包括提供所述衬底，沉积氮化硅以形成未处理的氮化硅表面，并且将所述未处理的氮化硅表面暴露于氮和氨的混合物并点燃等离子体持续介于约1秒和约10秒之间的持续时间，以形成包含伯胺基团的所述暴露的氮化硅表面。所述等离子体可以使用介于约150W与约6000W之间的等离子体功率点燃。在一些实施方式中，所述氮和氨的混合物中的氨的量小于约1体积％。在一些实施方式中，所述氮气和氨气的混合物包括介于约0.01和约0.1之间的氨气流率比氮气流率的流率比。在多种实施方式中，所述氨气流率介于约10sccm与约100sccm之间。在一些实施方式中，所述方法还包括在大于约500℃的沉积温度下通过化学气相沉积形成包含伯胺基团的所述暴露的氮化硅表面。在多种实施方式中，所述热原子层沉积反应在介于约25℃与约400℃之间的沉积温度下进行。在多种实施方式中，在所述热原子层沉积反应期间，在选择性沉积所述氧化硅期间，将所述衬底容纳在具有介于约10mTorr与约10Torr之间的室压强的室中。在多种实施方式中，将所述衬底暴露于所述氨基硅烷前体包括使所述氨基硅烷前体以介于约1000sccm和约5000sccm之间的流率流动。在多种实施方式中，将所述衬底暴露于所述氧化剂包括使所述氧化剂以约1000sccm和约5000sccm之间的流率流动。在多种实施方式中，所述氨基硅烷前体是单氨基硅烷、二氨基硅烷、三氨基硅烷、四氨基硅烷及其组合中的任一种。所述氧化剂可以是臭氧、水、过氧化物及其组合中的任一种。另一方面涉及一种用于处理半导体衬底的装置，所述装置包括：至少一个处理室，其包括用于保持衬底的基座；用于耦合至真空的至少一个出口；等离子体产生器；与一个或多个氨基硅烷气体源耦合的一个或多个处理气体入口；与一个或多个含氮气体源耦合的一个或多个处理气体入口；与一个或多个氧化剂气体源耦合的一个或多个处理气体入口；和用于控制所述装置中的操作的控制器，所述控制器包括用于以下操作的机器可读指令：将含氮气体引入所述处理室并点燃等离子体以在所述衬底上形成包含伯胺基团的暴露的氮化硅表面；引入氨基硅烷气体以将氨基硅烷吸附到衬底的暴露的氧化硅表面；以及执行热原子层沉积反应，包括引入氧化剂，由此所述热原子层沉积反应相对于暴露的氮化硅表面选择性地在暴露的氧化硅表面上形成氧化硅。在一些实施方式中，所述一种或多种含氮源包括氨源和氮气源，并且所述含氮源包括氨和氮的混合物，由此氮和氨的混合物中的氨的量小于约1体积％。在一些实施方式中，至少一个处理室包括用于使用含氮源和等离子体处理衬底的第一处理室和用于引入氨基硅烷源和氧化剂以形成氧化硅的第二处理室。具体而言，本专利技术的一些方面可以阐述如下：1.一种选择性地在暴露的氧化硅表面上沉积氧化硅的方法，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衬底，所述暴露的氮化硅表面包含伯胺基团；将所述衬底暴露于氨基硅烷以将氨基硅烷吸附至所述暴露的氧化硅表面；以及执行热原子层沉积反应，所述反应包括将所述衬底暴露于氧化剂，由此所述热原子层沉积反应相对于所述暴露的氮化硅表面选择性地在所述暴露的氧化硅表面上形成氧化硅。2.根据条款1所述的方法，其还包括在提供所述衬底之前，沉积氮化硅以形成未处理的氮化硅表面；以及将所述未处理的氮化硅表面暴露于氨，并点燃等离子体持续介于约1秒和约10秒之间的持续时间，以形成包含伯胺基团的所述暴露的氮化硅表面。3.根据条款1所述的方法，其还包括在提供所述衬底之前，沉积氮化硅以形成未处理的氮化硅表面，并且将所述未处理的氮化硅表面暴露于氮和氨的混合物并点燃等离子体持续介于约1秒和约10秒之间的持续时间，以形成包含伯胺基团的所述暴露的氮化硅表面。4.根据条款3所述的方法，其中，所述氮和氨的混合物中的氨的量小于约1体积％。5.根据条款1-4中任一项所述的方法，其还包括在大于约500℃的沉积温度下通过化学气相沉积形成包含伯胺基团的所述暴露的氮化硅表面。6.根据条款1-4中任一项所述的方法，其中所述热原子层沉积反应在介于约25℃与约400℃之间的沉积温度下进行。7.根据条款1-4中任一项所述的方法，其中，在所述热原子层沉积反应期间，在选择性沉积所述氧化硅期间，将所述衬底容纳在具有介于约10mTorr与约10Torr之间的室压强的室中。8.根据条款1-4中任一项所述的方法，其中将所述衬底暴露于所述氨基硅烷包括使所述氨基硅烷以介于约1000sccm和约5000sccm之间的流率流动。9.根据条款1-4中任一项所述的方法，其中将所述衬底暴露于所述氧化剂包括使所述氧化剂以约1000sccm和约5000sccm之间的流率流动。10.根据条款1-4中任一项所述的方法，其中所述氨基硅烷选自由单氨基硅烷、二氨基硅烷、三氨基硅烷、四氨基硅烷及其组合组成的组。11.根据条款1-4中任一项所述的方法，其中所述氧化剂选自由臭氧、水、过氧化物及其组合组成的组。12.根据条款2所述的方法，其中所述等离子体使用介于约150W与约6000W之间的等离子体功率点燃。13.根据条款3所述的方法，其中所述等离子体使用介于约150W与约6000W之间的等离子体功率点燃。14.根据条款3所述的方法，其中，所述氮和氨的混合物包括介于约0.01和约0.1之间的氨气流率比氮气流率的流率比。15.根据条款14所述的方法，其中所述氨气流率介于约10sccm与约100sccm之间。16.一种用于处理半导体衬底的装置，所述装置包括：处理室，其包括用于保持衬底的基座；用于耦合至真空的至少一个出口；等离子体产生器；和用于控制所述装置中的操作的控制器，所述控制器包括用于以下操作的机器可读指令：使等离子体在所述处理室中在氨环境中产生；在使所述等离子体产生之后，使氨基硅烷引入所述处理室；以及使没有等离子体的氧化剂引入以通过热原子层沉积反应沉积氧化硅。17.根据条款本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种选择性地在暴露的氧化硅表面上沉积氧化硅的方法，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衬底，所述暴露的氮化硅表面包含伯胺基团；将所述衬底暴露于氨基硅烷以将氨基硅烷吸附至所述暴露的氧化硅表面；以及执行热原子层沉积反应，所述反应包括将所述衬底暴露于氧化剂，由此所述热原子层沉积反应相对于所述暴露的氮化硅表面选择性地在所述暴露的氧化硅表面上形成氧化硅。

【技术特征摘要】
2017.02.14 US 15/432,6341.一种选择性地在暴露的氧化硅表面上沉积氧化硅的方法，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衬底，所述暴露的氮化硅表面包含伯胺基团；将所述衬底暴露于氨基硅烷以将氨基硅烷吸附至所述暴露的氧化硅表面；以及执行热原子层沉积反应，所述反应包括将所述衬底暴露于氧化剂，由此所述热原子层沉积反应相对于所述暴露的氮化硅表面选择性地在所述暴露的氧化硅表面上形成氧化硅。2.根据权利要求1所述的方法，其还包括在提供所述衬底之前，沉积氮化硅以形成未处理的氮化硅表面；以及将所述未处理的氮化硅表面暴露于氨，并点燃等离子体持续介于约1秒和约10秒之间的持续时间，以形成包含伯胺基团的所述暴露的氮化硅表面。3.根据权利要求1所述的方法，其还包括在提供所述衬底之前，沉积氮化硅以形成未处理的氮化硅表面，并且将所述未处理的氮化硅表面暴露于氮和氨的混合物并点燃等离子体持续介于约1秒和约10秒之间的持续时间，以形成包含伯胺基团的所述暴露的氮化硅表面。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述氮和氨的混合物中的氨的量小于约1体积％。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述氮和氨的混合物包括介于约0.01和约0.1之间的氨气流率比氮气流率的流率比。6.一种用于处理半导体衬底的装置，所述装置包括：处理室，其包括用于保持衬底的基座；用于耦合至真空...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·查尔斯·史密斯，丹尼斯·M·豪斯曼，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US