使用等离子体选择性沉积包含硅和氧的材料制造技术

公开了通过循环沉积过程相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上选择性地沉积包含硅和氧的材料的方法和气相沉积组件。该方法包括将衬底提供到反应室中，将金属或准金属催化剂以气相提供到反应室中，将包含烷氧基硅烷化合物的硅前体以气相提供到反应室中，以及将等离子体提供到反应室中以形成反应性物质，用于在第一表面上形成包含硅和氧的材料。该方法可以包括例如用于调整材料成分比例的子循环。以包括例如用于调整材料成分比例的子循环。以包括例如用于调整材料成分比例的子循环。

【技术实现步骤摘要】
使用等离子体选择性沉积包含硅和氧的材料


[0001]本公开涉及用于制造半导体器件的方法和设备。更具体地，本公开涉及用于在衬底上选择性沉积包含硅和氧的材料以及包含硅和氧的层的方法和设备。

技术介绍

[0002]半导体器件制造过程通常使用先进的沉积方法。图案化通常用于在半导体衬底上沉积不同的材料。半导体制造商对选择性沉积越来越感兴趣，选择性沉积可以减少常规图案化所需的步骤，从而降低处理成本。选择性沉积还可以增强狭窄结构中的缩放。已经提出了实现选择性沉积的各种替代方案，并且需要额外的改进来扩展选择性沉积在工业规模器件制造中的使用。
[0003]氧化硅，有时包含附加元素和/或硅酸盐，用于许多不同的应用，并且它是半导体工业中最广泛使用的材料之一。因此，在氧化硅基材料的选择性沉积方面的改进是非常受欢迎的，并且可能在使半导体器件制造更快和更具成本效益方面具有很大的影响。等离子体增强沉积过程可用于沉积高质量的半导体材料，并且与热过程相比，它们通常更快。然而，在选择性沉积中使用等离子体已被证明是具有挑战性的，因为等离子体容易损坏用于引导过程选择性的钝化层，导致选择性损失。对于基于氧化硅的材料的沉积，这个问题很突出，因为硅前体通常需要强氧化剂来反应形成氧化硅。这反过来会影响周围结构的结构和/或化学完整性，氧化任何底层表面(尤其是金属表面)。
[0004]该部分中阐述的任何讨论(包括对问题和解决方案的讨论)已被包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景。这种讨论不应被视为承认任何或所有信息在本专利技术被做出时是已知的，或者以其他方式构成现有技术。

技术实现思路

[0005]本
技术实现思路
可以简化的形式介绍一些概念，这将在下面进一步详细描述。本
技术实现思路
不旨在必要地标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
[0006]本公开的各种实施例涉及在相对于同一衬底的另一个化学性质不同的表面的衬底表面上沉积包含硅和氧的材料的方法。本公开的实施例还涉及用于在相对于同一衬底的另一个化学性质不同的表面的衬底表面上沉积包含硅和氧的材料的气相沉积组件。
[0007]在一方面，公开了一种通过循环沉积过程相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上选择性沉积包含硅和氧的材料的方法。该方法包括将衬底提供到反应室中，将金属或准金属催化剂以气相提供到反应室中，将包含烷氧基硅烷化合物的硅前体以气相提供到反应室中，以及将等离子体提供到反应室中以形成反应性物质，用于在第一表面上形成包含硅和氧的材料。
[0008]在一些实施例中，第一表面是电介质表面。在一些实施例中，电介质表面包括硅。
[0009]在一些实施例中，第二表面包括钝化层。在一些实施例中，钝化层包括有机聚合物
或自组装单层(SAM)。
[0010]在一些实施例中，金属或准金属催化剂是金属卤化物、有机金属化合物或金属有机化合物。在一些实施例中，金属或准金属催化剂是金属催化剂。在一些实施例中，金属催化剂包括三甲基铝(TMA)、二甲基氯化铝、三氯化铝(AlCl3)、二甲基异丙醇铝(DMAI)、三(叔丁基)铝(TTBA)、三(异丙醇)铝(TIPA)、三(二甲基氨基)铝(TDMAA)或三乙基铝(TEA)。在一些实施例中，金属或准金属催化剂是包含B,Zn,Mg,Mn,La,Hf,Y,Al,Zr,Ti,Sn,Y或Ga的金属或准金属化合物。在一些实施例中，金属或准金属催化剂是准金属催化剂。在一些实施例中，催化剂包括烷基硼烷。在一些实施例中，催化剂包括三烷基硼烷。在一些实施例中，催化剂包括三甲基硼烷或三乙基硼烷。
[0011]在一些实施例中，在将金属或准金属催化剂提供到反应室中之前，加热衬底。
[0012]在一些实施例中，烷氧基硅烷选自四乙酰氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷和三甲氧基(3
‑
甲氧基丙基)硅烷。
[0013]在一些实施例中，等离子体由稀有气体产生。在一些实施例中，稀有气体选自氦、氖和氩。在一些实施例中，等离子体另外由附加元素产生。在一些实施例中，附加元素选自氢和氮。在一些实施例中，附加元素是氮，并且包括硅和氧的材料还包括氮。在实施例中，根据本公开，沉积的材料可以主要包括硅和氧，即使氮存在于材料中。
[0014]在一些实施例中，等离子体是RF等离子体，并且等离子体功率不超过100W。在一些实施例中，等离子体离子能量不超过160eV。
[0015]在一些实施例中，该过程包括在将金属或准金属催化剂提供到反应室中之后，将第一氧反应物以气相引入到反应室中。
[0016]在一些实施例中，该过程包括至少部分地在将硅前体提供到反应室中的同时，将第二氧反应物以气相提供到反应室中。
[0017]在一些实施例中，相对于第二表面，在第一表面上沉积包含硅和氧的材料的选择性大于约50％。
[0018]在一些实施例中，沉积循环期间的压力低于约20托。在一些实施例中，沉积循环期间的压力低于约10托。在一些实施例中，沉积循环期间的压力高于约5托。在一些实施例中，沉积循环期间的压力低于约10托。在一些实施例中，沉积循环期间的压力介于约3托至约25托之间。在一些实施例中，沉积循环期间的压力介于约2托至约10托之间。在一些实施例中，沉积循环期间的压力介于约2托至约8托之间。
[0019]在一些实施例中，该方法还包括在沉积包含硅和氧的材料之前的活化处理，其中活化处理包括以气相向反应室提供金属或准金属催化剂，以及以气相向反应室中提供第一氧反应物。在活化处理的一些实施例中，金属或准金属催化剂和第一氧反应物被循环提供到反应室中。
[0020]在一些实施例中，包含硅和氧的材料包括氧化硅、硅酸铝和/或碳氧化硅。
[0021]在另一方面，公开了一种通过循环沉积过程相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上选择性沉积包含硅和氧的材料的方法。该方法包括将衬底提供到反应室中，将金属或准金属催化剂以气相提供到反应室中，并执行硅和氧子循环，所述子循环包括交替并顺序地将包含烷氧基硅烷化合物的硅前体以气相提供到反应室中，并将等离子体提供到反应室中以形成反应性物质，用于在第一表面上形成包含硅和氧的材料。
[0022]在一些实施例中，该过程包括在向反应室中提供金属或准金属催化剂之前，向反应室中以气相提供钝化剂，以选择性地钝化第二表面。
[0023]在一些实施例中，硅和氧子循环重复两次或更多次。在一些实施例中，将金属或准金属催化剂提供到反应室中以及硅和氧子循环重复两次或更多次。
[0024]在另一方面，公开了一种通过循环沉积过程相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上选择性沉积包含硅和氧的材料的方法。该方法包括将衬底提供到反应室中，执行金属氧化物子循环，所述子循环包括交替并顺序地将金属或准金属催化剂和包含氧和氢的第一氧反应物以气相提供到反应室中，以及执行硅和氧子循环，所述子循环包括交替并顺序地将包含烷氧基硅烷化合物的硅前体以气相提供到反应室中，以及将等离子体提供到反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过循环沉积过程相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上选择性沉积包含硅和氧的材料的方法，该方法包括：将衬底提供到反应室中；以气相向反应室中提供金属或准金属催化剂；将包含烷氧基硅烷化合物的硅前体以气相提供到反应室中；以及将等离子体提供到反应室中以形成活性物质；用于在第一表面上形成包含硅和氧的材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二表面包括钝化层。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一表面是电介质表面。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述电介质表面包括硅。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述催化剂是金属卤化物、有机金属化合物或金属有机化合物。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述催化剂包含三甲基铝(TMA)、二甲基氯化铝、三氯化铝(AlCl3)、二甲基异丙醇铝(DMAI)、三(叔丁基)铝(TTBA)、三(异丙醇)铝(TIPA)、三(二甲基氨基)铝(TDMAA)或三乙基铝(TEA)。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述烷氧基硅烷选自四乙酰氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷和三甲氧基(3
‑
甲氧基丙基)硅烷。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述等离子体由选自氦、氖和氩的稀有气体产生。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述等离子体另外由附加元素产生。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述附加元素选自氢和氮。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，等离子体离子能量不超过160eV。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述过程包括在将催化剂提供到反应室中之后，将第一氧反应物以气相提供到反应室中。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述过程包括至少部分地在将硅前体提供到反应室中的同时，将第二氧反应物以气相提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：V马德希瓦拉，D基亚佩，E托伊斯，M图米恩，C德泽拉，邓少任，A钱德拉塞卡兰，韩镕圭，M吉文斯，A伊利贝里，V万达隆，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：