專利名稱：：含硅膜的等離子體增強(qiáng)周期化學(xué)氣相沉積的制作方法含砲莫的等離子體增強(qiáng)周期化學(xué)氣相沉積相關(guān)申請(qǐng)的相互引用本申請(qǐng)要求于2007年2月27日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No.60/903,734的優(yōu)先權(quán)。發(fā)明背景電子器件制造業(yè)已經(jīng)把氮化硅、碳氮化硅和氧氮化硅的化學(xué)氣相沉積(CVD)、周期化學(xué)氣相沉積(CCVD)或原子層沉積(ALD)用于制造集成電路中。該工業(yè)應(yīng)用的實(shí)例包括US2003/0020111;US2005/0048204Al;US4720395;US7,166,516;Gumpher,J.,W.Bather,N,Mehta禾卩D.Wedel."CharacterizationofLow-TemperatureSiliconNitrideLPCVDfromBis(tertiary-butylamino)silaneandAmmonia."JournalofTheElectrochemicalSociety151(5):(2004)G353^G359;US2006/045986;US2005/152501;US2005/255714;US7,129,187;US2005/159017;US6,391,803;US5,976，991;US2003/0059535;US5，234，869;JP2006-301338;US2006/087893;US2003/26083;US2004/017383;US2006/0019032;US2003/36097;US2004/044958;US6,881,636;US6,963,101;US2001/0000476;和US2005/129862。如下所述，本發(fā)明提供在襯底上將含自如氮化硅、,化硅、氧氮化硅和摻碳的氧化硅的CVD或ALD的現(xiàn)有IDlk方法的改進(jìn)。發(fā)明辨本發(fā)明是將含如氮化硅、^化硅、氧氮化硅和1的氧化硅沉積到襯底上的方法。本發(fā)明的實(shí)施方式之一是將氮化硅、自化硅、氧氮化硅和羧基氮化硅沉積到半導(dǎo)體襯底上的方法，包括a在鄉(xiāng)巨等離子^(remoteplasma)^(牛下使含氮源與加熱的襯底相接觸以在所述加熱的襯底上吸收至少一部始氮源，b請(qǐng)除任何未吸收的含氮源，d妙萬述加熱的襯底與具有一個(gè)或多個(gè)Si-H3片段的含硅源接觸以與所吸收的含氧源反應(yīng)，其中所述含硅源含有選自以下組中的一個(gè)或多個(gè)H3Si-NRG2(R°=SiH35RX或R定義如T)基團(tuán)，該組包括一種或多種的<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中，式中的R和RM該具有2-10個(gè)碳原子柳旨族基團(tuán)，其中式A中的R和Ri也可以是環(huán)狀基團(tuán)，且R2選自單鍵、(CH^、環(huán)或SiH2，和d.清除未反應(yīng)的含硅源。本發(fā)明的另一實(shí)施方式是將氧氮化硅、羧基氮化硅和摻碳的氧化硅沉積到半導(dǎo)體襯底上的方法，包括.-a在郷B等離子體條件下使含氧源與加熱的襯底相接觸以在所述加熱的襯底上吸收至少一部M氧源，b.清除任何未吸收的含氧源，"妙萬述加熱的襯底與具有一個(gè)或多個(gè)Si-H3片段的含硅源接觸以與所吸收的含氧源反應(yīng)，其中所述含硅源含有選自以下組中的一個(gè)或多個(gè)HsSi-NR^CR^SiHs^1或R2,定義如T)基團(tuán)，該組包括一種或多種<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中，式中的R和RM樣具有2-10個(gè)碳原子柳旨族基團(tuán)，其中式A中的R和W也可以是環(huán)狀基團(tuán)，且R2選自單鍵、(CH^、環(huán)或SiH2，禾口d清除未反應(yīng)的含硅源。附圖簡(jiǎn)述圖1是典型的用于氮化硅、,化物、氧氮化硅和羧基氮化硅的等離子體增強(qiáng)周期化學(xué)氣相沉積的流程圖。圖2是在下述PEALDi微割牛下DIPAS的沉積速率與脈沖時(shí)間圖等離子體功率為1.39kW的5sccm的N^、10sccm的吹掃氣體N2、襯底溫度400。C、不f^容器中的DIPAS為40°C。圖3是典型的用于氧氮化硅和摻碳的氧化硅的等離子體增強(qiáng)周期化學(xué)氣相沉積的流程圖。圖4是實(shí)施例1所述的膜的FTIP光譜并在實(shí)施例2中進(jìn)行討論。發(fā)明詳述本發(fā)明公開了由含有Si-H3的烷氨基硅烷，(R^N)SiH3(其中R1和R2獨(dú)立i,自CVQo)以及氮源(te氨)進(jìn)fi^離子體增強(qiáng)周期化學(xué)氣相沉積氮化硅、碳氮化硅、氧氮化硅、羧基氮化硅和摻碳的氧化硅的方法，使得膜與由熱化學(xué)氣相沉積獲得的膜相比具有艦的特性，例如蝕刻速率、氫濃度和應(yīng)力?；蛘?，該方法可按照原子層沉積(ALD)、等離子,助原子層沉積(PAALD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)^&龍轉(zhuǎn)涂布沉積(Spinondeposition)(SOD)來進(jìn)行。等離子體增強(qiáng)周期化學(xué)氣相沉積氮化硅、碳氮化硅、氧氮化硅和羧基氮化硅的典型周期示于圖l中。遞巨等離子體室是AdvancedEnergyIndustries公司制造的LitmasRPS。LitmasRPS是結(jié)合有固態(tài)RF功率輸出系統(tǒng)的圓柱形感應(yīng)等離子鵬(石英室)。水冷線圈巻繞在室的周圍，為室提供冷卻并形成RF天線。頻率操作范圍在1.9MHz-3.2MHz。DC輸出功率范圍為100W-1500W。ALD系統(tǒng)是CambridgeNanoTech公司制造的Savannah100。ALD反應(yīng)器是陽極化鋁且容納有100mm的硅襯底。ALD反應(yīng)器具有包埋的盤形加熱部件，其,A^部加熱的襯底。也有包埋在反應(yīng),內(nèi)的管式加熱器。前體閥總管^^寸在加熱器中，加熱封套用于加熱前體容器。在前體閥總管中的ALD閥是H3I閥，可向ALD反應(yīng)器中連續(xù)地供給10-100sccm盼隋性氣體。氮化硅、化硅、氧氮化硅和羧基氮化硅的沉積方法描述如下。在方法的第一步驟中，安裝在沉積室上游約12英寸處的^B等離子體室內(nèi)產(chǎn)生氨等離子體(ammoniaplasma)，并以預(yù)定體積流速、預(yù)定的時(shí)間供應(yīng)至!J沉積室中。通常，ffiil開啟遞巨等離子體頭和ALD反應(yīng)器之間的門閥(gatevalve)，經(jīng)O.l-SO秒的一段時(shí)間將氨等離子體供給到ALD室中以使氨自由基被充分的吸附，使得襯底表面飽和。沉積過程中，供給到鄉(xiāng)巨等離子體室入口的氨的鵬通常在l-100sccm范圍內(nèi)。等離子體室中的PF功率在100W-1500W之間變化。沉積纟m是常規(guī)的，范圍約200-600°C，對(duì)原子層沉積來說i^20040(TC，對(duì)周期化學(xué)氣相沉積來說優(yōu)選400-60(TC。示例性的壓力從50mtoiT-100torr。財(cái)卜，氨中其他的含氮源育,是氮、胼、單烷基肼、二烷基肼和其混合物。在方法的第二步驟中，惰性氣體如Ar、N2或He可用于從室中吹掃未反應(yīng)的氨自由基。通常在周期沉積方法中，氣體如Ar、N2或He以10-100sccm的流速供入至瞎中，從而清除留在室中的氨自由凝n任何的昌ij產(chǎn)品。在方法的第三步驟中，有機(jī)氨基硅烷諸如二乙基氨基麟(DEAS)、二異丙基氨基硅烷(DIPAS)、二叔丁^M基硅烷(DTBAS)、二仲丁^M基皿、二叔戊基氨基硅烷和其混合物以預(yù)定摩爾體積(例如1-100爾)、以預(yù)定一段時(shí)間(，約0.005-10秒)導(dǎo)入到室中。硅前體與吸附在襯底表面上的氨自由基反應(yīng)導(dǎo)致氮化硅的形成。使用了常規(guī)的沉積溫度200-500t和壓力50mtorr掘torr。在方法的第四步驟中，用惰性氣體如Ar、N2或He從室中吹掃未反應(yīng)的有機(jī)氨基硅烷。通常在周期沉積方法中，氣體如Ar、N2或He以10-100sccm的流il供入到室中，從而清除留在室中的有機(jī)氨基^^和招可的副產(chǎn)品。戰(zhàn)的四個(gè)方法步驟包括典型的ALD過程周期。該ALDa^呈周期重復(fù)若干7^t到獲得所需的膜厚度。圖2顯示了襯底纟顯度為40(TC時(shí)的典型ALD飽和曲線。等離子體增強(qiáng)周期化學(xué)氣相沉積氧氮化硅和^a的氧化硅的典型周期^f圖3中。在方法的第一步驟中，安裝在沉積室上游約12英寸處的鄉(xiāng)巨等離子體室內(nèi)產(chǎn)生氧等離子體(oxygenplasma)，并以預(yù)定^^JUI、預(yù)定的時(shí)間供應(yīng)到沉積室中。通常，ffi31開啟遞B等離子體頭和ALD反應(yīng)器之間的門閥，經(jīng)0.1-80秒的一段時(shí)間將氧等離子體供給到ALD室中以使含氧自由基被充分地吸附，使得襯底表面飽和。沉積過程中，供給到遠(yuǎn)距等離子體室入口的氧流速通常在l-100sccm范圍內(nèi)。等離子體室中的RF功率在100W-1500W之間變化。沉積溫度是常規(guī)的，范圍約200-600°C，對(duì)原子層沉積來說雌20040(TC，對(duì)周期化學(xué)氣相沉積來說優(yōu)選400"600。C。示例性的壓力從5Omtoir-100toiro除氧以外，其它含氧麗以是臭氧、一氧化二氮和它們的混，。在方法的第二步驟中，情性氣體如Ar、N2或He可用于從室中吹掃未反應(yīng)的含氧自由基。通常在周期沉積方法中，氣懶QAr、N2或He以10-100sccm的^i!供入到室中，從而清除留在室中的含氧自由凝n任何的副產(chǎn)品。在方法的第三步驟中，有機(jī)氨基硅烷諸如二乙基氨基硅院(DEAS)、二異丙基氨基硅烷(DIPAS)、二叔丁基MS硅烷(DTBAS)、二仲丁基氨基烷基、二叔戊基氨基硅烷和其混^以預(yù)定摩爾體積(例如1-100爾)、以一段預(yù)定時(shí)間(im約0.005-10秒)導(dǎo)入到室中。硅前體與吸附在襯底表面上的含氧自由基反應(yīng)導(dǎo)致氧化硅的形成。使用了常規(guī)的沉積溫度200-50(TC和壓力50mtoiT-勵(lì)torr。在方法的第四步驟中，用惰性氣體如Ar、N2或He從室中吹掃未反應(yīng)的有機(jī)氨基硅烷。通常在周期沉積方法中，氣體如Ar、N2或He以10-100sccm的流速供入到室中，從而清除留在室中的有機(jī)氨基麟和任何的副產(chǎn)品。戰(zhàn)四個(gè)方法步驟包括ALD過程周肌該ALD過程周期重復(fù)若干媳到獲得所需的膜厚度。實(shí)施例1在將ALD反應(yīng)lltt至[MOmT真空度以下并用10sccm的N2清洗后，在ALD反應(yīng)器中導(dǎo)入所述硅前體和NH3。在、，40(TC進(jìn)行沉積。遞巨等離子體也可用于降低所需的沉積離。在導(dǎo)入到反應(yīng)器之前，將所述硅前條加熱套^#的水、^f瓦(bubbler)中預(yù)熱到4(TC。結(jié)果總結(jié)在表l中。由于在一次沉積期間僅^ffl極少量的化合物，所以來自7K^f瓦的所述硅前體的》腿(每單位時(shí)間量)在給定t鵬下被認(rèn)為是恒定的。因此，加入ALD反應(yīng)器中的所述硅前體的量與用于導(dǎo)入所述硅前體的脈沖時(shí)間成線性比例。從表l中可以看出，即使在沉稅鵬和氮前體的M:保持相同時(shí)，形成氮化硅膜的速率隨著加入到反應(yīng)器中所述硅前體的量的變化而變化。同樣從表l中可以看出，當(dāng)其他處理劍科呆持相同時(shí)，隨著所述硅前體的脈沖時(shí)間(驢)從O.Ol秒增加到0.05秒，形成氮化鵬的速率開始從0.156A/周期增加。然而，隨后即4數(shù)B入更多硅前體后，速率幾^M呆持不變。錄明使用Si前體形成的膜確實(shí)是ALD膜。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實(shí)施例2{頓FTTP對(duì)所沉積的ALD膜進(jìn)行分析。膜的FTIP光譜示于圖4中。從圖4中可以看出，1046cm—1處存在有吸收峰，表明膜中存在氧化物。3371處的峰是N-H展寬(stretch)(有一些O-H)且在接近1130cm—1的肩部具有相應(yīng)的搖擺(rock)。2218峰來自Si-H且其寬的形狀表明是低應(yīng)力的膜。813的峰接近Si-N。沉積膜的EDX分析也證實(shí)了膜中Si和N的存在。，列出的包括i微實(shí)施例的本發(fā)明的實(shí)施方式^t本發(fā)明所作的許多實(shí)施方式的示例。可以構(gòu)想的是，可使用許多其他配置的方法并且方法中所用材料可選自除具體公開的那些以外的許多材料。簡(jiǎn)言之，本發(fā)明己經(jīng)針對(duì)特別的實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，但本發(fā)明的整個(gè)保護(hù)范圍應(yīng)該由所附的禾又利要求加以確定。權(quán)利要求1、一種將氮化硅、碳氮化硅、氧氮化硅和羧基氮化硅沉積到半導(dǎo)體襯底上的方法，包括a.在遠(yuǎn)距等離子體條件下使含氮源與加熱的襯底相接觸以在所述加熱的襯底上吸收至少一部分含氮源，b.清除任何未被吸收的含氮源，c.使所述加熱的襯底與具有一個(gè)或多個(gè)Si-H3片段的含硅源接觸以與所吸收的含氮源反應(yīng)，其中所述含硅源具有選自以下組中的一個(gè)或多個(gè)H3Si-NR02(R0＝SiH3，R，R1或R2，定義如下)基團(tuán)，該組包括一種或多種的id="icf0001"file="S2008100881795C00011.gif"wi="120"he="25"top="120"left="43"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="no"/>其中，式中的R和R1代表具有2-10個(gè)碳原子的脂族基團(tuán)，其中式A中的R和R1也可以是環(huán)狀基團(tuán)，且R2選自單鍵、(CH2)n、環(huán)或SiH2，和d.清除未反應(yīng)的含硅源。2、權(quán)利要求l所述的方法，其中，重M^述方法直到形成所需厚度的膜。3、權(quán)利要求1所述的方法，其是原子層沉積法。4、權(quán)利要求1所述的方法，其是等離子體增強(qiáng)周期化學(xué)氣相沉積法。5、權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述的襯底^^范圍為2004(XrC。6、權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述具有一個(gè)或多個(gè)Si-H3片段的含硅源選自二乙基氨基麟(DEAS)、二異丙基氨基麟(DIPAS)、二,叔丁^M基麟(DTBAS)、二仲丁基氨基烷基、二叔戊基氨基麟和它們的混，。7、權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述賴源選自氮、氨、肼、單烷基肼、二烷基肼和它們的混合物。8、一種將氧氮化硅、羧基氮化硅和摻碳的氧化硅沉積到半導(dǎo)體襯底上的方法，包括RN—SiH3R12a.在鄉(xiāng)巨等離子體條件下使含氧源與加熱的襯底相接觸以在所述加熱的襯底上吸收至少一部M氧源，b.清除任何未被吸收的含氧源，d妙萬述加熱的襯底與具有一個(gè)或多個(gè)Si-H3片段的含硅源接觸以與所吸收的含氧源反應(yīng)，其中所述含硅源含有選自以下組中的一個(gè)或多個(gè)H^i-NR^CR^SfflyR^R1或R2,定義如T)基團(tuán)，該組包括一種或多種<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中，式中的R和RM樣具有2-10個(gè)碳原子柳都矣基團(tuán)，其中式A中的R和W也可以是環(huán)狀基團(tuán)，且R2選自單鍵、(CH^、環(huán)或SiH2，和d清除未反應(yīng)的含硅源。9、權(quán)利要求8所述的方法，其中，重MM述方法直到形成所需厚度的膜。10、權(quán)利要求8所述的方法，其是原子層沉積法。11、權(quán)利要求8所述的方法，其是等離子體增強(qiáng)周期化學(xué)氣相沉積法。12、權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述的襯底纟鵬范圍為200"60(TC。13、權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述具有一個(gè)或多個(gè)Si-H3片段的含硅源選自二乙基氨基g(DEAS)、二異丙基氨^^(DIPAS)、二叔丁^^基麟(DTBAS)、二仲丁基氨基烷基、二叔戊基氨基麟和它們的混激。14、權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述含氧源選自氧、一氧化二氮、臭氧和它們的混合物。全文摘要本發(fā)明公開了由含有Si-H₃的烷氨基硅烷，優(yōu)選式(R¹R²N)SiH₃(其中R¹和R²獨(dú)立地選自C₂-C₁₀)以及氮源或氧源(優(yōu)選氨或氧)進(jìn)行等離子體增強(qiáng)周期化學(xué)氣相沉積氮化硅、碳氮化硅、氧氮化硅、羧基氮化硅和摻碳的氧化硅的方法，使得膜與由熱化學(xué)氣相沉積獲得的膜相比具有改進(jìn)的特性，例如蝕刻速率、氫濃度和應(yīng)力。文檔編號(hào)C23C16/00GK101255548SQ200810088179公開日2008年9月3日申請(qǐng)日期2008年2月27日優(yōu)先權(quán)日2007年2月27日發(fā)明者E·J·小卡瓦克基,H·思里丹達(dá)姆,T·R·加夫尼,蕭滿超,雷新建申請(qǐng)人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司