專利名稱：制備含硅膜的方法
制備含硅膜的方法相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2010年2月4日提交的在先美國臨時申請61/301，375的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
在此公開的是制備用于各種電子應(yīng)用中的含硅材料或膜的方法和組合物， 例如但不限于化學(xué)計量的或非化學(xué)計量的氧化硅、氮氧化硅或碳氮氧化硅(silicon oxycarbonitride)膜。氧化硅薄膜由于其介電性能而經(jīng)常在半導(dǎo)體制造中用作電介質(zhì)。在硅基半導(dǎo)體器件的制造中，氧化硅膜可用作柵極絕緣、擴散掩模、側(cè)壁間隔(sidewall spacer)、硬掩模、 抗反射涂層、鈍化及封裝以及各種其他用途。氧化硅膜還對于其他復(fù)合半導(dǎo)體器件的鈍化
日益變得重要。除了硅和氧以外的其他元素可以存在于二氧化硅膜中。這些其他元素有時可以根據(jù)膜的最終用途或期望的成品性能有意地添加到組合的混合物中和/或沉積工藝中。例如，元素氮(N)可以添加到氧化硅膜中以形成氮氧化硅膜，其可以提供某些介電性能，如較低的漏電流。元素鍺(Ge)可以添加到氧化硅膜中以提供鍺摻雜的氧化硅，其可以降低膜的沉積溫度。還有其他元素如硼(B)或碳(C)可以添加到氧化硅膜中以提高其抗蝕性。不過， 根據(jù)其應(yīng)用，膜中的某些元素可能是不需要的，即使在較低濃度水平下也是不需要的。例如，當二氧化硅膜用作蝕刻終止層或直接作為深紫外(DUV)光刻膠下面的電介質(zhì)層時，膜中的少量氮可以與DUV光刻膠相互作用，從而化學(xué)地增強光刻膠的材料性能或毒害(poison)光刻膠并使一部分光刻膠不溶于顯影液中。其結(jié)果是，殘留的光刻膠可能保留在圖案化的特征的邊緣或結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上。這可能對半導(dǎo)體器件的光刻圖案化工藝是有害的。另一個不含氮的氧化硅膜的例子可以在抗反射涂層(ARC)的應(yīng)用中找到。在抗蝕成像期間ARC抑制基礎(chǔ)下面的材料層的反射，從而在能量敏感的抗蝕劑層中提供精確的圖案復(fù)制。然而，傳統(tǒng)的ARC材料含有氮，例如氮化硅和氮化鈦。ARC層中氮的存在可以化學(xué)地改變光刻膠材料的組成。在氮與光刻膠材料之間的化學(xué)反應(yīng)可以稱為“光刻膠中毒”。經(jīng)過典型的圖案形成步驟的光刻膠中毒材料可以導(dǎo)致在光刻膠中不精確地形成的特征或圖案化后過多的殘留光刻膠，兩者都可以對I3R工藝如蝕刻工藝造成不利影響。例如，氮可以中和靠近光刻膠和ARC界面的酸并導(dǎo)致形成殘留(稱為底腳(footing))，其可以進一步在特征的底部和側(cè)墻的界面處產(chǎn)生彎曲或圓的外觀而不是期望的直角。對于幾種應(yīng)用，利用等離子增強化學(xué)氣相沉積工藝(“PECVD”)在比典型化學(xué)氣相沉積工藝(“CVD”)低的沉積溫度下形成氧化硅膜。分子式為Si(OC2H5)4的四乙氧基硅烷 (“TE0S”)是常用的可與一種或幾種氧源(如，但不限于O2或O3)結(jié)合用于具有最小的殘余碳污染的氧化硅膜的PECVD沉積的前體。TEOS以穩(wěn)定的、惰性的、高蒸汽壓的液體形式提供，且其危險性低于其他含硅前體如SiH4。由于以下原因中的一種或幾種一般傾向于較低的沉積溫度(如400°C以下)成本(如能夠使用較廉價的襯底)和熱預(yù)算(如由于熱敏的高性能膜的集成)。進一步對于 PECVD TEOS膜，在較低溫度下間隙填充性和保形性(conformality)可以相對較好。然而 PECVD TEOS膜的膜質(zhì)量可能由于其不具有化學(xué)計量組成，富氫，具有低的膜密度和/或表現(xiàn)出快速蝕刻率而較差。因此，需要比TEOS性能更好的替代前體。

發(fā)明內(nèi)容
在此描述的是形成含硅和氧的材料或膜的方法，該膜不含關(guān)鍵元素(critical element)，如氮、碳、鹵素和氫，或可選擇地，如由X-射線光電子能譜儀(XPQ測量的，包含約0到約30原子重量(atomic weight)百分比的氮和/或包含約0到約30原子重量百分比的碳，且該膜顯示出5%或更低的％不均勻性。該％不均勻性可以利用標準的等式計算％ 不均勻性=((最大值-最小值)/(2*平均值))。利用在此描述的方法和前體沉積的膜是高度均勻的，而在某些情形下不用借助于溫度、等離子體、等離子體樣方法或其組合。在此還公開了在待加工物體(例如半導(dǎo)體晶片)上形成介電膜或涂層的方法，該膜或涂層基本上不含氮和/或基本上不含碳，或者可選擇地包含相對低量的氮和碳。在替代的實施方式中，在此描述的方法和前體可以提供具有相對低氮含量的材料，其提供具有受控的組成的氮摻雜氧化物材料。在替代的實施方式中，在此描述的方法和前體可以提供一種具有相對低碳含量的材料，其提供具有受控的組成的碳摻雜氧化物材料。在這些實施方式中，該材料可以包含由XPS測量的約0到約30原子重量百分比的氮和 /或碳。在一些實施方式中，所用的前體能夠制備非常高純度的SiO2M料，其具有不可檢測量的其他元素(包括碳、氮、氯和鹵素以及其他可由XPS量化的物質(zhì))。一方面，本發(fā)明提供一種在襯底的至少一個表面上形成包含硅和氧的膜的方法， 該方法包括在反應(yīng)室中提供襯底的至少一個表面；和利用包含選自以下通式I、II和III的前體的至少一種的硅前體以及任選地氧源， 通過選自化學(xué)氣相沉積法和原子層沉積法的沉積方法在該至少一個表面上形成膜
權(quán)利要求
1.一種在襯底的至少一個表面上形成介電膜的方法，該方法包括 在反應(yīng)室中提供襯底的至少一個表面；和將硅前體弓丨入反應(yīng)室中以形成所述介電膜，所述硅前體包括選自如下通式I、II和III 的前體的至少一種HH7RO-Si-HRO-Si-OR1RO-Si-OR2^^OR1IIIIII其中，通式I、II和III中的R、R1和R2各自獨立地是烷基、芳基、?；蚱浣M合。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中至少一種選自氧源、氮源或其組合的源引入所述反應(yīng)室中，其中所述氧源優(yōu)選包括氧氣、臭氧或其組合。
3.如權(quán)利要求1或2的方法，其中所述形成為選自循環(huán)化學(xué)氣相沉積、等離子體增強化學(xué)氣相沉積或原子層沉積的至少一種。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項的方法，其中所述硅前體包括二叔丁氧基硅烷、二叔戊氧基硅烷或其組合。
5.一種通過原子層沉積工藝形成含硅和氧的介電膜的方法，該方法包括如下步驟a.將襯底置于ALD反應(yīng)器中；b.將硅前體引入ALD反應(yīng)器中，所述硅前體包括選自如下通式I、II和III的至少一種HHHRO-Si-HRO-Si-OR1RO-Si-OR2^^OR1IIIIII其中，通式I、II和III中的R、R1和R2各自獨立地是烷基、芳基、酰基或其組合；c.用氣體吹掃所述ALD反應(yīng)器；d.將氧源引入所述ALD反應(yīng)器；e.用氣體吹掃所述ALD反應(yīng)器；f.重復(fù)步驟b到d直到得到需要的介電膜厚度，其中所述介電膜包括由XPS測量的至多約30原子重量％的氮。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項的方法，其中其氮源引入所述反應(yīng)室。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項的方法，其利用熱CVD工藝，其中所述介電膜包括由XPS測量的至多約30原子重量％的氮。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項的方法形成的膜，具有組成SiaObN。CdHJf，其中a是10-50 原子％，b是10到70原子％，c是O到30原子％，d是O到30原子％，e是O到50原子％ 及f是O到30原子％。
9.一種電解拋光的不銹鋼容器，具有帶高純度低死體積閥的入口和出口，該容器包含叔丁氧基硅烷、異丙氧基硅烷、乙氧基硅烷、正丁氧基硅烷、異丁氧基硅烷、甲氧基硅烷、苯氧基硅烷、二叔丁氧基硅烷、二異丙氧基硅烷、二乙氧基硅烷、二正丁氧基硅烷、二異丁氧基硅烷、二甲氧基硅烷、二苯氧基硅烷、三叔丁氧基硅烷、三異丙氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三正丁氧基硅烷、三異丁氧基硅烷、三甲氧基硅烷或三苯氧基硅烷。
10.利用權(quán)利要求1-7中任一項的方法制造的器件，選自光學(xué)器件、磁信息存儲器、支持材料或襯底上的涂層、微電子機械系統(tǒng)(MEMS)、納米電子機械系統(tǒng)、薄膜晶體管(TFT)及液晶顯示器(IXD)。
全文摘要
本發(fā)明提供了制備含硅膜的方法。本文描述了形成介電膜的方法，該膜包含硅、氧及任選的氮、碳、氫和硼。本文還公開了在待加工的物體，如半導(dǎo)體晶片，上形成介電膜或涂層的方法。
文檔編號H01L21/31GK102191479SQ20111003611
公開日2011年9月21日 申請日期2011年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者K·S·卡瑟爾, M·L·奧尼爾, 楊柳, 蕭滿超, 韓冰 申請人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司