CN114262878A - 氧化硅沉积方法 - Google Patents

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C.德泽拉
M.吉文斯
T.布隆贝格
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Abstract

本公开涉及在衬底上沉积氧化硅的方法、形成半导体器件的方法和形成结构的方法。该方法包括：在反应室中提供衬底；在反应室中提供硅前体，硅前体包括连接到至少一个氧原子的硅原子，至少一个氧原子连接到碳原子；以及在反应室中提供包含氢原子的反应物，以在衬底上形成氧化硅。

Description

氧化硅沉积方法
技术领域
本公开总体涉及半导体器件制造领域。更具体地，本公开涉及用于在衬底上热沉积氧化硅的方法和设备。
背景技术
氧化硅(SiO2)层用于电子器件制造中的各种应用，比如集成电路。例如，它们可以用作绝缘层和形成隔离物。氧化硅层沉积在衬底的表面上，并且沉积通常需要单独的氧反应物，比如臭氧或氧等离子体，或者当使用热处理时需要相对高的沉积温度。为了允许制造复杂的结构和器件，沉积过程不应损害先前沉积在衬底上的材料。
可能希望仅在衬底的特定区域上沉积氧化硅层。这种选择性可以通过首先在衬底上沉积连续层，然后使用光刻和蚀刻将该层图案化来实现。这些方法在价格、效率和精度方面都有缺点，这就是为什么选择性沉积在许多情况下可以提供改进的替代方案。在选择性过程中，目标层直接沉积在衬底的预期区域上，并且不需要后续的图案化。
因此，本领域需要一种低温、无自由基的氧化硅沉积过程来选择性地生长层。
发明内容
该发明内容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。该发明内容不一定旨在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。
本公开的实施例涉及在衬底上沉积氧化硅的方法。在该方法中，在反应室中提供衬底。此后，在反应室中提供硅前体和包含氢原子的反应物，以在衬底上形成氧化硅。根据本公开的硅前体包括连接到至少一个氧原子的硅原子，并且至少一个氧原子连接到碳原子。所述碳可以是例如羰基中的碳。
本公开的实施例还涉及形成结构的方法，其中通过以下来沉积氧化硅：在反应室中提供衬底；在反应室中提供根据本公开的硅前体和包含氢原子的反应物，以在衬底上形成氧化硅。
本公开的实施例还涉及形成半导体器件的方法，其中该方法包括通过以下来沉积氧化硅：在反应室中提供衬底；在反应室中提供根据本公开的硅前体和包含氢原子的反应物，以在衬底上形成氧化硅。
本公开的进一步实施例涉及一种用于在衬底上沉积氧化硅的沉积组件。沉积组件包括构造和布置成保持衬底的反应室和构造和布置成向反应室提供前体和/或反应物的前体注射器系统。该组件还包括构造和布置成容纳和蒸发硅前体的前体容器，其中硅前体包括连接到至少一个氧原子的硅原子，并且至少一个氧原子连接到碳原子。该组件还构造和布置成通过前体注射器系统向反应室提供前体，以在衬底上沉积氧化硅。
氧化硅在半导体应用中有许多用途，根据本公开沉积的氧化硅可用于制造电子器件，比如存储器和/或逻辑电路。
此外，在本公开中，变量的任意两个数字可以构成该变量的可行范围，并且所指示的任何范围可以包括或排除端点。此外，所指示的变量的任何值(不管它们是否用“约”指示)可以指精确值或近似值，并且包括等同物，并且可以指平均值、中值、代表性、大多数等。此外，在本公开中，在一些实施例中，术语“包括”、“由…构成”和“具有”可以独立地指“通常或广泛地包括”、“包括”、“基本由…构成”或“由…构成”。在本公开中，在一些实施例中，任何定义的含义不一定排除普通和习惯含义。
附图说明
附图被包括进来以提供对本公开的进一步理解并构成本说明书的一部分，附图示出了示例性实施例，并且与描述一起帮助解释本公开的原理。在图中：
图1A和1B示出了根据本公开的方法的实施例。
图2是本公开的选择性实施例的示意图。
图3示出了根据本公开的选择性方法的实施例。
图4是根据本公开的组件的示意图。
附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。例如，图中一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大，以帮助提高对本公开的所示实施例的理解。
具体实施方式
下面提供的方法、结构、器件和设备的示例性实施例的描述仅仅是示例性的，并且仅是为了说明的目的。以下描述不旨在限制本公开或权利要求的范围。此外，具有所述特征的多个实施例的叙述并不旨在排除具有附加特征的其他实施例或包含所述特征的不同组合的其他实施例。例如，各种实施例被阐述为示例性实施例，并且可以在从属权利要求中陈述。
本领域技术人员将会理解，本发明超出了具体公开的实施例和/或本发明的用途及其明显的修改和等同物。因此，所公开的本发明的范围不应被下面描述的特定公开实施例所限制。除非另有说明，示例性实施例或其部件可以组合或者可以彼此分开应用。
在本公开中，变量的任意两个数字可以构成该变量的可行范围，并且指示的任何范围可以包括或排除端点。此外，指示的变量的任何值(不管它们是否用“约”指示)可以指精确值或近似值，并且包括等同物，并且可以指平均值、中值、代表性、多数等。
本公开的示例性实施例可以用于制造电子器件，比如存储器和/或逻辑电路。更具体地，本公开的实施例可用于制造间隔物、蚀刻停止层以及电绝缘可能有益的任何层。本公开的实施例可用于产生牺牲层和图案化层。
一方面，公开了一种用于在衬底上沉积氧化硅的方法。在一些实施例中，氧化硅可以形成层。术语层(或膜)可以指任何连续或非连续的结构和材料，比如通过本文公开的方法沉积的材料。例如，膜和/或层可以包括二维材料、三维材料、纳米颗粒或者甚至部分或全部分子层或者部分或全部原子层或者原子和/或分子簇。膜或层可以包括具有针孔的材料或层，针孔可以至少部分连续。在一些实施例中，氧化硅层是连续的。在一些实施例中，氧化硅层是非连续的。
根据本公开的沉积氧化硅的方法包括在反应室中提供衬底。换句话说，将衬底带入可以控制沉积条件的空间。衬底可以包括、基本由或由电介质构成，比如氧化硅,SiN,SiOC,SiON,SiOCN或半导体器件制造领域中使用的任何其他材料。衬底材料的示例包括低k材料、含金属的氧化硅化合物，比如SiGeOx、金属及其合金，包括但不限于铜、钌、钴、铌、钨、钛、钽、铱、金、铝、铁、镍、钼、铼、锰和钒。衬底材料的其他示例是金属氧化物，比如氧化铜、氧化钌、氧化钴、氧化铌、氧化钨、氧化钛、氧化铪、氧化锆、氧化钽、氧化铱、氧化金、氧化锌、氧化铝、氧化铁、氧化镍、氧化钼、氧化铼、氧化锰和氧化钒。上述金属氧化物可被卤化，例如氟化。此外，在一些实施例中，衬底可以包括、基本由或由一种或多种金属氮化物比如氮化钛或氮化钽或氮化铝、金属碳化物和/或金属硼化物构成。衬底可以包括、基本由或由碳基材料构成，比如通过旋涂、PECVD或PEALD生产的无定形碳。衬底可以包括光致抗蚀剂材料。在一些实施例中，金属氮化物可能更适于氧化硅沉积，其中反应物包括氧。例如，反应物可以包括水。在一些实施例中，含有机材料的衬底表面可能更适合含氢和氮的反应物。在这样的实施例中，反应物可以是不含氧的反应物，比如氨。
反应室可以是群集工具的一部分，其中执行不同的过程以形成集成电路。在一些实施例中，反应室可以是流动型反应器，比如错流反应器。在一些实施例中，反应室可以是喷淋头反应器。在一些实施例中，反应室可以是空间分隔的反应器。在一些实施例中，反应室可以是单晶片ALD反应器。在一些实施例中，反应室可以是大批量制造的单晶片ALD反应器。在一些实施例中，反应室可以是用于同时制造多个衬底的分批反应器。
如本文所用，术语衬底可以指可以用来形成或者可以在其上形成器件、电路、材料或材料层的任何一种或多种底层材料。衬底可以包括块体材料，比如硅(比如单晶硅)，并且可以包括覆盖块体材料的一层或多层。衬底可以包括各种拓扑，比如间隙，包括形成在衬底层的至少一部分内或上的凹陷、线、沟槽或隆起部分比如散热片之间的空间等。衬底可以包括氮化物比如TiN、氧化物、绝缘材料、介电材料、导电材料、金属比如钨、钌、钼或铜，或者金属材料、晶体材料、外延材料、异质外延材料和/或单晶材料。在本公开的一些实施例中，衬底包括硅。如上所述，除了硅之外，衬底可以包括其他材料。其他材料可以形成层。
衬底可以被图案化。图案化衬底可以包括形成到衬底表面中或上的半导体器件结构。例如，图案化衬底可以包括部分或完全制造的半导体器件结构，例如晶体管和/或存储元件。图案化特征可以通过例如沉积材料层和蚀刻一部分层来形成。
在根据本公开的方法中，在反应室中提供硅前体。包含氢原子的反应物也被提供在反应室中，以在衬底上形成氧化硅。因此，通过硅前体和反应物的反应形成氧化硅。例如，形成氧化硅的过程可以通过化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)进行。在一些实施例中，通过CVD过程沉积氧化硅。在一些实施例中，本方法是循环沉积方法。在一些实施例中，通过ALD过程沉积氧化硅。在一些实施例中，本方法是ALD方法。在一些实施例中，本方法是CVD方法。
在一些实施例中，可以通过使用等离子体增强CVD(PECVD)来沉积氧化硅。在一些实施例中，可以通过使用等离子体增强ALD(PEALD)来沉积氧化硅。使用沉积过程的等离子体增强变体可以允许进一步降低沉积温度。可替代地或另外，使用等离子体增强过程可以积极地影响所沉积的氧化硅的质量。等离子体可以是氢(H2)等离子体、氮(N2)等离子体、氩(Ar)等离子体、氦(He)等离子体、氖(Ne)等离子体、N2/H2等离子体、氧(O2)等离子体、NH3等离子体或其组合。等离子体可以远程(远程等离子体)或原位(直接等离子体)产生。在一些实施例中，等离子体是通过用射频(RF)功率对气体进行气相电离而产生的。RF功率可以在100W和2000W之间。
CVD过程通常涉及两种或更多种反应物之间的气相反应。反应物可以同时提供给反应室或衬底，或者以部分或完全分离的脉冲(循环CVD)提供。衬底和/或反应室可被加热以促进气态反应物之间的反应。在一些实施例中，提供反应物和可能的等离子体，直到沉积具有期望厚度的薄膜。
如本文所用，ALD可以指其中沉积循环在反应室中传导的气相沉积过程。ALD基于前体化学品的受控的通常自限制的表面反应。通过交替和顺序地将前体送入反应室，避免了气相反应。通常，在每个循环期间，第一前体(比如硅前体)被化学吸附到沉积表面(例如可以包括来自先前ALD循环的先前沉积的材料或其他材料的衬底表面)，形成不容易与另外的第一前体反应的材料的单层或亚单层。此后，在一些情况下，第二前体、反应物或反应气体比如含氢反应物)可随后被引入反应室，用于将化学吸附的前体转化为沉积表面上的所需材料。在一些实施例中，该方法可以从引入第二前体、反应物或反应气体(比如含氢反应物)开始，然后引入第一前体(比如硅前体)。
在ALD，气相前体和反应物可以在反应室中彼此分离，例如通过在反应物脉冲之间从反应室中去除过量的反应物和/或反应物副产物。这可以通过排空步骤和/或惰性气体脉冲(吹扫)来实现。在一些实施例中，衬底与吹扫气体比如惰性气体接触。例如，衬底可以在反应物脉冲之间与吹扫气体接触，以去除过量的反应物和反应副产物。在一些实施例中，在反应室中提供反应物之前，通过惰性气体吹扫反应室和/或衬底中多余的硅前体。在一些实施例中，在反应室中提供硅前体之前，通过惰性气体吹扫反应室和/或衬底中多余的反应物。
由泵送系统产生的吹扫气体脉冲和/或真空可用于从反应室和/或衬底表面去除过量的前体和反应副产物。吹扫气体可以是任何惰性气体。在吹扫反应室和/或衬底表面期间，吹扫气体的流量可以在约500sccm至约4500sccm或约2000sccm至约4000sccm的范围内。在一些实施例中，吹扫气体流量设定在500sccm以下。在一些实施例中，吹扫气体流量约为300sccm。在一些实施例中，吹扫气体流量约为100sccm。在一些实施例中，该方法包括在反应室中提供前体和/或反应物之后，向反应室中提供吹扫气体。在一些实施例中，该方法包括在反应室中提供前体和/或反应物后，对反应室降压。载气可以具有与吹扫气体相似的流量。在一些实施例中，载气和吹扫气体的流量相同。在一些实施例中，吹扫气体的流量高于载气的流量。在一些实施例中，载气的流量高于吹扫气体的流量。
在一些实施例中，该方法包括向反应室供应惰性气体。在衬底上沉积氧化硅之前和之后，可以使用惰性气体为衬底提供保护气氛。惰性气体可用于吹扫反应室中的前体和/或反应副产物。惰性气体可用于调节前体的流量。因此，可以通过使用惰性气体来调节反应室中的前体浓度和停留时间。这种气体可以称为载气。在一些实施例中，该方法包括在反应室中供应载气。术语惰性气体(包括载气和吹扫气体)可以指不参与化学反应和/或在可感知的程度上不成为沉积材料的一部分的气体。示例性惰性气体包括氦(He)、氩(Ar)、氮(N2)和氢(H2)及其任意组合。
在一些实施例中，氧化硅的沉积在小于约0.001托、小于0.01托、小于0.1托、小于10托或小于50托的压力下进行。在一些实施例中，在根据本公开的方法的至少一部分期间，反应室的压力小于约0.001托、小于0.01托、小于0.1托、小于10托或小于50托。
在一些实施例中，每个反应是自限制的，并且实现了单层接单层的生长。这些可被称为“真正ALD”反应。在一些这样的实施例中，硅前体可以自限制方式吸附在衬底表面上。反应物将依次与吸附的硅前体反应，以在衬底上形成氧化硅单层。
此外，如本文所用，术语原子层沉积也可意味着包括由相关术语指定的过程，比如化学气相原子层沉积、原子层外延(ALE)、分子束外延(MBE)、气源MBE或有机金属MBE，以及当用前体/反应性气体和吹扫(例如惰性载体)气体的交替脉冲执行时的化学束外延。
在一些实施例中，氧化硅的沉积过程具有一个或多个非自限制的相。例如，在一些实施例中，硅前体和反应物中的至少一种在衬底表面上至少部分地分解。因此，在一些实施例中，该过程可以在接近CVD条件的过程条件范围内操作，或者在一些情况下完全在CVD条件下操作。
在一些实施例中，根据本公开的氧化硅沉积可以是共形的。例如，使用ALD型反应沉积的氧化硅可以形成共形层。
在一些实施例中，根据本公开的方法是热沉积方法。在热沉积中，与环境温度相关的温度升高会促进化学反应。一般来说，在没有其他外部能源比如等离子体、自由基或其他形式辐射的情况下，温度升高提供形成氧化硅所需的能量。在一些实施例中，根据本公开的方法是等离子体增强沉积方法，例如PEALD或PECVD。
根据本公开的硅前体包括连接到至少一个氧原子的硅原子，该至少一个氧原子连接到碳原子。在一些实施例中，硅原子连接到一个氧原子，氧原子连接到碳原子。
在一些实施例中，硅前体中的硅原子连接到多个氧原子。换句话说，硅原子可以连接到两个、三个或四个氧原子。在硅原子连接到两个氧原子的实施例中，两个氧原子中的一个或两个可以连接到碳原子。在硅原子连接到三个氧原子的实施例中，三个氧原子中的一个、两个或三个可以连接到碳原子。在硅原子连接到四个氧原子的实施例中，四个氧原子中的一个、两个、三个或四个可以连接到碳原子。因此，在一些实施例中，硅原子连接到至少三个氧原子，氧原子中的一个、两个或三个进一步连接到碳原子。
在一些实施例中，硅前体中的至少一个所述碳原子连接到第二氧原子。第二氧原子可以通过双键连接到所述碳原子。因此，连接到硅原子的氧原子可以连接到羰基碳原子。换句话说，碳原子连接到两个氧原子，其中一个连接到硅原子，另一个与碳原子形成羰基。在一些实施例中，硅原子连接到一个以上氧原子，一个、两个、三个或四个氧原子进一步连接到羰基碳原子。
在根据本公开的方法的一些实施例中，硅前体中的每个所述碳原子(即通过氧原子连接到硅原子的碳原子)属于独立选择的未取代、取代和/或官能化的C1-C5烃。因此，在硅前体中可以有一个、两个、三个或四个烃基。
SiRa(OOCR’)4-a,
式I
在一些实施例中，硅前体包含根据式I的化合物，其中，每个R和R’独立地选自氢或未取代、取代、饱和、不饱和和/或官能化的烃，并且4>a≥0。每个R和R’可以是直链烃、支链烃、环状烃或芳烃。烃可以是C1至C10烃，比如C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8或C9烃。举例来说，每个R和R’可以独立地包含甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基和辛基，包括它们的任何异构体，比如n-、异-、仲-和叔-异构体。烷基可以是直链、支链或环状的，并且可以包含烷基的任何结构异构体。烷基可以被取代。烷基的取代基可以是单个原子比如卤素，或官能团比如羟基。在一些实施例中，R可以是卤素。在一些实施例中，R可以是Cl,Br,I或F。在一些实施例中，R和/或R’可以包含卤素。如果硅前体中有一个以上卤素，则卤素原子可以相同或不同。
根据式I的硅前体的示例性实施例可以是例如由结构(1)至(4)示意性表示的分子。如上所述，在结构中，每个R和R’可以独立地选自氢或未取代、取代、饱和、不饱和和/或官能化的烃。
Figure BDA0003258967800000081
结构(1)至(4)
硅前体的示例是四乙酸硅(三乙酰氧基甲硅烷基乙酸酯)、三乙酰氧基乙烯基硅烷、四丙酸硅、三乙酰氧基硅烷、三乙酰氧基(甲基)硅烷、三乙酰氧基(甲氧基)硅烷、二乙酰氧基二甲基硅烷。硅前体的其他示例是三丙酸硅(乙烯基)、三乙酸硅(乙烯基)、SiCl(OAc)3、SiCl2(OAc)2和SiCl3(OAc)。
根据本公开的反应物包括氢原子。这意味着反应物分子中至少有两个氢原子。在一些实施例中，反应物包含至少一个另外的原子，并且该另外的原子不是氢。另外的原子可以是例如氮。另外的原子可以是氧。在一些实施例中，另外的原子不是氧。在一些实施例中，反应物包括氢和氮。在一些实施例中，反应物包括氢和氧。
在一些实施例中，反应物包括氨(NH3)。在一些实施例中，反应物包括与惰性气体混合的氨。在一些实施例中，反应物包括氨氮(NH3-N2)或氨-氢(NH3-H2)混合物。在一些实施例中，反应物包括伯胺或仲胺，例如二甲胺、甲胺或乙醇胺。在一些实施例中，反应物是二胺，例如乙烷二胺或己烷二胺。在一些实施例中，反应物可以包括至少两种化合物的混合物。
在一些实施例中，反应物可以包括水(H2O)。在一些实施例中，反应物可以包括过氧化氢(H2O2)。在一些实施例中，反应物包括胺。胺可以是伯胺、仲胺或叔胺。在反应物包含氧的实施例中，反应物可以包含醇。反应物可以包括甲酸(HCOOH)。反应物可以基本由或者由一种化合物构成。
在一些实施例中，反应物选自肼(N2H4)或甲基取代的肼，比如N,N-二甲基肼或N,N’-二甲基肼。
氧化硅可以在约65℃至约500℃的温度下形成。例如，氧化硅可以在约100℃至约450℃的温度下形成，或者在约150℃至约400℃的温度下形成。在本公开的一些实施例中，氧化硅可以在约200℃至约400℃的温度下形成，或者在约300℃至约350℃的温度下形成。例如，氧化硅可以在75℃或125℃或175℃或225℃或275℃或325℃或375℃的温度下形成。
根据本公开沉积的氧化硅可以形成层或层的一部分。根据本公开的氧化硅或含氧化硅的层可以包括至少50％氧化硅或至少70％氧化硅或至少85％氧化硅。氧化硅或含氧化硅层可包含至少90％氧化硅或至少95％氧化硅或至少98％氧化硅。在一些实施例中，根据本公开的氧化硅或含氧化硅层可包括至少99.5％氧化硅。在一些实施例中，含氧化硅层可以基本由或由氧化硅构成。
在一些实施例中，根据本发明沉积的氧化硅或含氧化硅层可包含少于5原子％碳或少于2原子％碳或少于1原子％碳。如果反应物包含氮，一些氮可以结合到氧化硅或含氧化硅层中。在一些实施例中，氧化硅或含氧化硅层可以包含少于8原子％氮或少于5原子％氮或少于2原子％氮。
在一些实施例中，根据本公开的方法沉积的氧化硅可以具有与热氧化物相似或相同的湿法蚀刻速率。在一些实施例中，根据本公开的方法沉积的氧化硅可以具有两倍或五倍于热氧化物的湿法蚀刻速率。在一些实施例中，根据本公开的方法沉积的氧化硅的湿法蚀刻速率可以是热氧化物的五倍以上或十倍以上或三十倍以上。在一些实施例中，根据本公开的方法沉积的氧化硅可以具有小于热氧化物的50倍的湿法蚀刻速率。在一些实施例中，根据本公开的方法沉积的氧化硅在0.5％(v./v.)HF溶液中可以具有10-80纳米/分钟的湿法蚀刻速率。
在一些实施例中，根据本公开的方法沉积的氧化硅可以具有约4或小于约5或小于约6的介电常数。在一些实施例中，根据本公开的方法沉积的氧化硅可以具有约7的介电常数。在一些实施例中，氧化硅的电击穿可以在从约8到约15MV×cm-1的范围内。在一些实施例中，根据本公开的方法沉积的氧化硅的热导率类似于热氧化物的热导率。在一些实施例中，氧化硅的热导率在0.2至2瓦×米-1开尔文-1的范围内。
根据本发明的方法可以是选择性的。选择性沉积可以在不同的应用中提供优势。选择性沉积可用于多个领域的应用，例如生产完全对准的通孔、线后端的电介质对电介质沉积、栅极叠层和隔离导线。在一些实施例中，用于选择性沉积氧化硅的反应物不含氧。在一些实施例中，用于选择性沉积氧化硅的反应物包括氮。在一些实施例中，用于选择性沉积氧化硅的反应物包括、基本由或由元素氧、氮和氢中的两种或更多种构成。在一些实施例中，用于选择性沉积氧化硅的反应物包括、基本由或由氧和氮构成。在一些实施例中，用于选择性沉积氧化硅的反应物包括、基本由或由氢和氮构成。在一些实施例中，用于选择性沉积氧化硅的反应物包括、基本由或由氨、胺或肼或诸如水、臭氧或氧的含氧反应物构成。
在本公开的一些实施例中，衬底包括表面。该表面可以包括包含第一材料的第一部分和包含第二材料的第二部分。在一些实施例中，第一部分包含20原子％或更多的第一材料，或者第一部分包含30原子％或更多的第一材料，或者第一部分包含50原子％或更多的第一材料，或者第一部分包含70原子％或更多的第一材料，或者第一部分包含85原子％或更多的第一材料。第一部分可包含90原子％或更多的第一材料，或95原子％或更多的第一材料。在一些实施例中，第一部分可以基本由或者由第一材料构成。相应地，在一些实施例中，第二部分包含20原子％或更多的第二材料，或者第二部分包含30原子％或更多的第二材料，或者第二部分包含50原子％或更多的第二材料，或者第二部分包含70原子％或更多的第二材料，或者第二部分包含85原子％或更多的第二材料。第二部分可包含90原子％或更多的第二材料，或95原子％或更多的第二材料。在一些实施例中，第二部分可以基本由或者由第二材料构成。
第一部分和第二部分可以布置成任何合适的图案。例如，第一部分和第二部分可以是交替的线，或者一部分可以在平面图或3D视图中围绕另一部分。第一和第二部分可以共面，第一部分可以相对于第二部分升高，或者第二部分可以相对于第一部分升高。第一和第二部分可以使用一个或多个反应室形成。图案化结构可以设置在任何合适的衬底上。
第一或第二材料可以选择性地沉积在第一部分和/或第二部分上。第一和/或第二材料可以在沉积之后进行处理(后处理)。
第一材料可以包括电介质。电介质可以包括氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、碳氧化硅(SiOC)、氮氧化硅(SiON)、氮碳氧化硅(SiOCN)或低k材料，比如SiOC或SiOCH或SiOH或碳基层。在一些实施例中，电介质基本由或者由氧化硅、氮化硅、碳氧化硅(SiOC)、氮碳氧化硅(SiOCN)构成。在一些实施例中，第一材料是碳化硅。第一材料可以包括、基本由或由含金属的氧化硅化合物或金属硅酸盐构成，包括但不限于SiGeOx,GeOx,AlSiOx,HfSiOx,LaSiOx,LaHfSiOx等。
第一材料可以包括、基本由或由金属氮化物构成，包括但不限于氮化钛、氮化钽、氮化铝、氮化钛铝、氮化镓和包含铟、铝或镓的氮化物合金。第一材料可以包括、基本由或由金属碳化物构成，包括但不限于碳化钛、碳化钨、碳化钽和碳化铌。第一材料可以包括、基本由或由金属硼化物构成，包括但不限于硼化铌、硼掺杂硅、硼化钛、硼化钒、硼化镧和硼化钴。
第一材料可以包括金属或金属合金，包括但不限于铜、钌、钴、铌、钨、钛、钽、铱、金、铝、铁、镍、钼、铼、锰和钒。此外，第一材料可以包括金属氧化物，比如氧化铜、氧化钌、氧化钴、氧化铌、氧化钨、氧化钛、氧化铪、氧化锆、氧化钽、氧化铱、氧化金、氧化锌、氧化铝、氧化铁、氧化镍、氧化钼、氧化铼、氧化锰和氧化钒。
第二材料可以包括有机材料。例如，有机材料可以是有机聚合物。在一些实施例中，有机材料基本由或者由碳和氢构成，而在一些实施例中，有机材料基本仅包含碳、氧和氢。在一些实施例中，有机材料基本由或者由碳、氮和氢构成，并且在又一些实施例中，有机材料基本由或者由碳、氧、氮和氢构成。在一些实施例中，有机材料基本由或者由碳、氮、硫和氢或者碳、氧、硫和氢构成，而在一些实施例中，有机材料基本由或者由碳、氧、氮、硫和氢构成。
在一些实施例中，第二材料可以包括一个或多个SAM(自对准单层)。一个或多个SAM可以是气相SAM。一个或多个SAM可以是液相SAM。
在一些实施例中，相对于金属或金属合金或具有有机钝化的金属氧化物，氧化硅选择性地沉积在介电材料上。在一些实施例中，相对于具有一些有机钝化的硅，氧化硅选择性地沉积在含氧硅层上。在一些实施例中，相对于具有有机钝化的介电膜，氧化硅选择性地沉积在金属或金属合金或金属氧化物上。在一些实施例中，钝化作为钝化层存在。
根据本公开的有机材料的示例包括但不限于聚酰亚胺、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。有机材料的其他示例是聚脲、聚氨酯、聚硫脲、聚酯、聚亚胺、聚酰胺酸和上述材料的其他聚合物形式或混合物。在一些实施例中，有机材料可以包括、基本由或由聚合物膜的前体材料构成，该聚合物膜可以通过处理过程转化或聚合。例如，沉积的有机材料可以包括聚酰亚胺或聚酰胺。在一些实施例中，沉积的有机材料可以包括、基本由或由不完全反应产生的聚酰亚胺膜构成。在一些实施例中，沉积的有机膜可以包括、基本由或由包含一些聚酰胺酸的聚酰亚胺构成。在一些实施例中，聚酰胺酸被转化为聚酰亚胺。本领域已知的转化过程包括退火、等离子体(例如使用惰性气体)、化学处理(例如使用酸酐)、UV处理和其他沉积后处理。
在本公开的一些实施例中，第二材料可以包括、基本由或由钝化剂构成。换句话说，第二部分可以包括钝化剂。钝化剂是可以抑制可沉积材料在衬底上沉积或生长的物质、化合物或化合物混合物。各种钝化剂在本领域中是已知的。一些钝化剂包括有机材料。在一些实施例中，根据本公开，钝化剂是有机材料。换句话说，有机材料可以用作有机钝化剂。
在根据本公开的方法中，相对于第二部分，氧化硅选择性地沉积在第一部分上。选择性可以描述为百分比，其被计算为[(第一表面上的沉积)-(第二表面上的沉积)]/(第一表面上的沉积)。沉积可以用不同的方法测量。在一些实施例中，沉积可以作为沉积材料的测量厚度给出。在一些实施例中，沉积可以作为沉积材料的测量量给出。
在一些实施例中，选择性大于约10％、大于约35％或大于约50％。在一些实施例中，选择性大于约75％、大于约85％、大于约90％或大于约93％。在一些实施例中，选择性大于约95％、大于约98％、大于约99％或大于约99.5％。在本文描述的一些实施例中，选择性可以随着沉积的持续时间或厚度而变化。
在一些实施例中，氧化硅的沉积仅发生在第一部分上，而不发生在第二部分上。在一些实施例中，相对于第二部分，第一部分上的沉积是至少约80％选择性的，对于一些应用来说是足够选择性的。在一些实施例中，相对于第二部分，第一部分上的沉积是至少约50％选择性的，这对于一些应用来说可能是足够选择性的。在一些实施例中，相对于第二部分，第一部分上的沉积是至少约10％选择性的，这对于一些应用来说可能是足够选择性的。
在一些实施例中，在将硅前体提供到反应室中之前，相对于第一部分，将钝化剂(其可以是有机钝化剂)选择性地沉积在第二部分上。在一些实施例中，在将反应物提供到反应室中之前，相对于第一部分，将钝化剂(其可以是有机钝化剂)选择性地沉积在第二部分上。
在一些实施例中，该方法还包括在第一部分上沉积氧化硅之后，选择性地去除钝化剂(其可以是有机钝化剂)。钝化剂的去除可以导致从第一部分去除一些氧化硅。根据本公开的方法可以包括不止一次的沉积钝化剂。第二次和/或更多时间沉积钝化剂可能是有益的，例如在选择性小于100％的情况下。在这样的实施例中，在包含钝化剂的第二部分上可能有一些氧化硅沉积。钝化试剂的间歇去除及其再沉积可以通过去除沉积在衬底的不需要区域中的氧化硅来提高选择性。钝化剂的去除可以是可选的。简单地沉积更多的钝化剂可能就足够了。
在本方法的一些实施例中，执行一个或多个单位沉积循环。单位沉积循环包括在反应室中提供硅前体和在反应室中提供反应物。单位沉积循环可以包括附加阶段，比如吹扫或沉积钝化剂。
在一些实施例中，可以沉积金属氧化物和/或金属硅酸盐。根据本公开的含金属氧化物或金属硅酸盐的材料可以用作例如UV底层、粘合层，用于图案化或作为用于各种目的的牺牲层。含金属氧化物和/或金属硅酸盐的材料可以形成层。在一些实施例中，金属氧化物是氧化铝(比如Al2O3)、氧化钛(比如TiO2)、氧化钽(比如Ta2O5)、氧化铌(比如NbO2,Nb2O5)、氧化钨(比如Al2O3,WO2,W2O5)、氧化铪(比如HfO2)或氧化锆(比如ZrO2)。如上所述，可以选择性地沉积含金属氧化物和/或金属硅酸盐的材料。在氧化硅或含氧化硅层包含金属氧化物和/或金属硅酸盐的实施例中，与不包含金属氧化物和/或金属硅酸盐的层相比，该层的氧化硅含量可以降低。
在一些实施例中，金属前体可以选自烷基酰胺、脒基化物、醇盐、烷基、卤化物、环戊二烯和β-二酮化合物。在一些实施例中，金属前体可以是四(二甲基氨基)钛、(IV)异丙氧基钛、二甲基铝异丙氧基、三甲基铝(TMA)、二乙基锌、四(乙基甲基氨基)铪(IV)、四(乙基甲基氨基)锆(IV)和四(二甲基氨基)铪、二甲基双(环戊二烯基)铪(IV)等。在一些实施例中，烷基酰胺金属前体被选择用于金属，比如钛、镓、锗和钽。在一些实施例中，该方法包括在反应室中提供金属前体。在一些实施例中，硅前体、反应物和金属前体交替且顺序地提供在反应室中。根据氧化硅的所需金属氧化物含量，可以调节向反应室中提供金属前体和向反应室中提供硅前体之间的比例。例如，向反应室中提供金属前体和向反应室中提供硅前体之间的比例可以是例如1:1,1:2,1:5,1:8,1:10,1:15,1:20；1:30,1:50,1:100,2:1或5:1或10:1或20:1。
在一些实施例中，根据本公开的硅前体包括三乙酰氧基乙烯基硅烷(CAS nr4130-08-9)，并且反应物包括TMA。在这样的实施例中，沉积温度可以是例如约200℃至约450℃，比如250℃、300℃或350℃。沉积的含硅酸铝材料中的硅量可以是例如约2至约20原子％，比如5原子％、10原子％或15原子％。沉积的含硅酸铝材料中的碳量可以是例如约0.5至约15原子％，比如1原子％、3原子％或8原子％。
在另一实施例中，三步气相沉积过程比如ALD过程可以用于沉积具有可调构成的材料。根据本公开的硅前体和反应物可以与有机金属前体结合以沉积金属硅酸盐材料。例如，沉积循环可以包括将硅前体(比如四乙酸硅)、金属前体(比如TMA)和反应物(比如水)顺序提供到反应室中。在一实施例中，每个沉积循环包括两个子循环，一个用于金属氧化物，一个用于氧化硅。例如，可以将金属前体(比如TMA)和反应物(比如水)交替并顺序地提供到反应室中预定次数，之后将硅前体(比如四乙酸硅)和反应物(比如水)提供到反应室中预定次数。每个子循环重复的次数可以独立选择。例如，每个子循环可以执行约5至约50次，比如10、20或30次。调节子循环的相对量，可以获得所需构成的材料。在一些实施例中，沉积材料包含5至50原子％硅。在一些实施例中，沉积材料包含2至20原子％碳。在一些实施例中，沉积材料包含10至40原子％铝。在一些实施例中，沉积材料包括45至65原子％氧。然而，沉积材料中每种元素的量取决于所选的循环方式和沉积条件。
在一些实施例中，金属醇盐可用于增加沉积含氧化硅材料的速率。金属醇盐处理可以与上述三步过程结合使用。在一些实施例中，间歇地使用金属醇盐，比如二甲基异丙醇铝来提高沉积速率。例如，可以在单个脉冲中将金属醇盐反应物提供到反应室中，而不提供额外的反应物。此后，可以在再次提供金属醇盐反应物之前重复预定次数的子循环中提供硅前体和反应物。在不将本公开限制于任何特定理论的情况下，金属醇盐可以提高衬底表面上羟基的可用性，以增强硅前体对衬底的化学吸附。在一些实施例中，将金属醇盐反应物比如二甲基异丙醇铝提供到反应室中(即脉冲)1至20秒，比如2秒、3秒、5秒或10秒。在一些实施例中，在将金属醇盐反应物(例如包括二甲基异丙醇铝)再次提供到反应室中之前，包括将硅前体和反应物提供到反应室中的子循环进行1至50次，比如5、6、8、10、15或20次。
金属醇盐脉冲可能会在沉积材料中留下一些金属。在包括使用二甲基异丙醇铝的实施例中，沉积材料可以包含铝。在一些实施例中，含氧化硅的材料包含约1原子％到约10原子％铝。这种材料的硅含量可以从约20原子％到约40原子％，例如约25原子％、约30原子％或约35原子％。然而，沉积材料中每种元素的量取决于所选的循环方式和沉积条件。
金属醇盐的使用可以缩短反应物脉冲时间，以实现给定的材料沉积速度。在一实施例中，二甲基异丙醇铝被用作金属醇盐，使得在每个二甲基异丙醇铝脉冲之后，硅前体(四乙酸硅)和反应物(水)被脉冲3至9次，每个硅脉冲的沉积速度至少加倍，尽管与没有金属醇盐脉冲的过程相比，沉积温度低20℃，并且反应物脉冲的持续时间小于10％。因此，当使用金属醇盐反应物时，可以降低沉积温度。在一些实施例中，沉积温度可以为约50℃至约200℃，比如约60℃或约80℃或约100℃。沉积过程的选择性可以得到改善，使得当使用金属醇盐反应物时钝化层上的成核减少。
另一方面，公开了一种用于在衬底上沉积氧化硅的沉积组件。沉积组件包括反应室，其构造和布置成保持衬底；以及前体注射器系统，其构造和布置成将前体和/或反应物提供到反应室中。沉积组件包括前体容器，其构造和布置成容纳和蒸发硅前体，硅前体包括连接到至少一个氧原子的硅原子，至少一个氧原子连接到碳原子。该组件构造和布置成通过前体注射器系统向反应室提供硅前体，以在衬底上沉积氧化硅。
在沉积组件的一些实施例中，容器包括构造和布置成蒸发硅前体的蒸发器。在某些实施例中，蒸发器构造和布置成在65℃至250℃的温度下蒸发硅前体。在一些实施例中，根据本公开的蒸发器是这样的蒸发器：蒸发器的表面不与热加热器直接接触。在使用基于辐射的加热的实施例中，这种蒸发器可以提高加热的均匀性。在一些实施例中，蒸发器可以是悬浮式蒸发器。在这种蒸发器中，例如在两个金属表面之间没有直接的热接触。
在一些实施例中，隔离夹套可以放置在容器周围以稳定容器温度。这可以减少表面温度波动。在一些实施例中，蒸发器的内表面可以是金属以外的材料。蒸发器的至少一个内表面可以包括聚合物涂层或高性能热塑性塑料(HTP)。
在一些实施例中，沉积设备包括泵，其构造和布置成将反应室中的压力降低到50托以下。在一些实施例中，沉积设备包括加热器，其构造和布置成将反应室中的温度控制在65℃和500℃之间。
图1A示出了根据本公开至少一个实施例的沉积氧化硅的方法100。方法100包括在反应室内提供衬底102，在反应室中提供根据本公开的硅前体104，以及在反应室中提供包含氢原子的反应物106。
在步骤102期间，将衬底提供到反应器的反应室中。反应室可以形成原子层沉积(ALD)反应器的一部分。反应器可以是单晶片反应器。可替代地，反应器可以是分批反应器。方法100的各个阶段可以在单个反应室内进行，或者它们可以在多个反应室中进行，比如群集工具的反应室。在一些实施例中，方法100在群集工具的单个反应室中执行，但该结构或器件的其他、之前或之后的制造步骤在同一群集工具的附加反应室中执行。可选地，包括反应室的反应器可以设置有加热器，以通过升高一种或多种衬底和/或反应物和/或前体的温度来激活反应。
在步骤102期间，衬底可被带到期望的温度和压力，用于在反应室中提供硅前体104和/或在反应室中提供反应物106。反应室内的温度(例如衬底或衬底支撑件的温度)可以是例如约100℃至约450℃，或约150℃至约400℃。作为另一示例，反应室内的温度可以是约200℃至约400℃，或约300℃至约350℃。反应室内的示例性温度是75℃、125℃、175℃、225℃、275℃、325℃和375℃。
反应室内的压力可以是约0.001托，或小于0.01托、小于0.1托、小于10托或小于50托。
硅前体被提供在包含衬底的反应室中104。在不将本公开限制于任何特定理论的情况下，在反应室中提供硅前体104期间，硅前体可以化学吸附在衬底上。在反应室中提供硅前体的持续时间(硅前体脉冲时间)可以是例如0.5s、1s、1.5s、2s、2.5s、3s、3.5s、4s、4.5s或5s。在一些实施例中，在反应室中提供硅前体的持续时间(硅前体脉冲时间)可以大于5s或大于10s或约20s。
当反应物被提供在反应室中106时，它可以与化学吸附的硅前体或其衍生物质反应，形成氧化硅。在反应室中提供反应物的持续时间(反应物脉冲时间)可以是例如0.5s、1s、1.5s、2s、2.5s、3s、3.5s、4s、4.5s、5s、6s、7s、8s、9s、10s、11s或12s。在一些实施例中，在反应室中提供反应物的持续时间是大于15s或大于20s或约30s。在不将本公开限制于任何特定理论的情况下，反应物脉冲可以比硅前体脉冲短。
以任何顺序执行的阶段104和106可以形成沉积循环，导致氧化硅的沉积。在一些实施例中，可以重复氧化硅沉积的两个阶段，即在反应室中提供硅前体和反应物(104和106)(回路108)。这样的实施例包含多个沉积循环。沉积的氧化硅的厚度可以通过调节沉积循环的次数来调节。沉积循环(回路108)可以重复进行，直到达到期望的氧化硅厚度。例如，可以进行50、100、150、200、250、300、400、500、600、700、800或900次沉积循环。
一个循环期间沉积的氧化硅量(每个循环的生长)根据过程条件而变化，例如可以是
Figure BDA0003258967800000171
Figure BDA0003258967800000172
或
Figure BDA0003258967800000173
或
Figure BDA0003258967800000174
取决于沉积条件、沉积循环数等，可以沉积不同厚度的氧化硅或含氧化硅层。例如，氧化硅或含氧化硅层的厚度可以在约0.3nm和30nm之间，比如约0.5nm、1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm、3.5nm、4nm、4.5nm、5nm、6nm、7nm、8nm、10nm、15nm、20nm或25nm。可以根据所讨论的应用来选择期望的厚度。
硅前体和反应物可以在单独的步骤(104和106)被提供在反应室中。图1B示出了根据本公开的实施例，其中步骤104和106由吹扫步骤105和107分开。在这样的实施例中，沉积循环包括一个或多个吹扫步骤(103、105)。在吹扫步骤期间，前体和/或反应物可以通过惰性气体比如氩(Ar)、氮(N2)或氦(He)和/或真空压力暂时彼此分离。
吹扫反应室(103、105)可以防止或减轻硅前体和反应物之间的气相反应，并实现自饱和表面反应。在衬底与下一种反应性化学物质接触之前，多余的化学物质和反应副产物(如果有的话)从衬底表面去除，比如通过吹扫反应室或通过移动衬底。然而，在一些实施例中，可以移动衬底以分别接触硅前体和反应物。因为反应可以自饱和，所以可能不需要对衬底进行严格的温度控制和对前体进行精确的剂量控制。然而，衬底温度优选使得入射气体物种不会冷凝成单层或多层，也不会在表面上热分解。
图2是本公开的选择性实施例的示意图。如上所述，在步骤102期间提供的衬底可以包括包含第一部分和第二部分的表面。在图2的示例性实施例中，描绘了包括具有第一部分202和第二部分204的表面的衬底200。衬底200可以包括表面下的附加层。在面板a)中，衬底的表面由第一部分202和第二部分204形成。第一部分202包括、基本由或由第一材料构成。第二部分204包括、基本由或由第二材料构成。第一材料和第二材料是不同的材料。例如，第一和第二材料中的每个可以是SiO2,SiN,SiOC,SION,SiOCN或低k材料。第一和第二材料可以是含金属的氧化硅、金属氮化物、金属硼化物或金属碳化物、金属或金属合金或金属氧化物。在图2的图示中，第一部分202和第二部分204在相同的竖直水平上。然而，实际上，第一和第二部分202、204可以在不同的水平上。
在图2的面板b)中，第二部分204包括钝化剂206。钝化剂206可以包括有机材料。钝化剂206可以是有机钝化剂。在面板b)中，衬底的表面由被钝化剂206覆盖的第一部分202和第二部分204形成。
在图2的面板c)中，根据本公开的氧化硅208已经选择性地沉积在第一部分202上。氧化硅208的沉积可以在一个或多个沉积循环中完成。钝化剂和氧化硅层的相对厚度可以不同于图中所示的厚度。在图2的示例性实施例中，在氧化硅208沉积在衬底200上之前，将钝化剂206沉积在衬底上。尽管在图2的示意图中未示出，但在一些实施例中，在钝化剂206上可以有氧化硅208的一些沉积。然而，在大多数实施例中，钝化剂206上的氧化硅208的生长明显慢于第一部分202上的生长。
图2的面板d)示出了已经从第二部分204去除了钝化剂206之后的衬底200。在氧化硅将在某种程度上沉积在钝化剂206上的实施例中，钝化剂206的去除也将去除沉积在其上的任何氧化硅。在去除钝化剂206之后，第二部分204与沉积在第一表面202上的氧化硅208一起形成没有钝化剂206的衬底200的表面。图2所示的方法之后可以是进一步的沉积方法和/或处理。此外，尽管图2中未示出，但可以重复二氧化硅的钝化和沉积。
图3是沉积氧化硅300的方法的图示，其中衬底的第二部分可以通过钝化剂重复钝化。首先，在反应室中提供衬底302。如上所述，衬底包括第一部分和第二部分。在图3的实施例中，衬底的第二表面由钝化剂钝化303。钝化剂可以沉积在表面上。在一些其他实施例中，在反应室中提供衬底302之前的阶段，将钝化剂引入到表面上。换句话说，衬底可以在群集工具的另一反应室中钝化。钝化也可以在另一工具中进行。
在一些实施例中，钝化剂是有机钝化剂。然而，可以使用本领域已知的任何合适的钝化剂或钝化方法。钝化方法的选择可以取决于第一和第二部分的性质，这对本领域技术人员来说是显而易见的。在第二表面被钝化303之后，氧化硅被选择性地沉积在第一表面上304-307。氧化硅的沉积可以包括如上所述交替和顺序地将硅前体和反应物提供到反应室中(304、306)。在反应室中提供硅前体之后和/或提供反应物之后，反应室可被吹扫305、307。可以重复沉积循环(回路308)，直到已经实现氧化硅的期望厚度和/或层覆盖。
在一个或多个氧化硅沉积循环之后，可以从衬底表面的第二部分去除钝化剂309。在一些实施例中，在从第二部分去除钝化剂309之前，氧化硅沉积完成。在一些实施例中，单独的钝化剂去除309是不必要的，并且衬底处理可以在没有它的情况下继续。在一些实施例中，可以在氧化硅沉积完成之前去除钝化剂309。在这样的实施例中，衬底表面的第二部分可被再次钝化(回路310)。钝化剂去除的频率根据过程细节而变化，并且可以由技术人员确定。然而，在某些实施例中，第二和第一表面的构造可以允许氧化硅沉积的继续，而无需重复钝化。
图4是用于在衬底上沉积氧化硅的沉积组件400的示意性示例性实施例。沉积组件400可用于执行根据本公开的方法和/或形成根据本公开的结构或器件部分。在图示的示例中，沉积组件400包括一个或多个反应室402，其构造和布置成保持衬底，以及前体注射器系统401，其构造和布置成将前体和/或反应物提供到反应室402中。反应室402可以包括任何合适的反应室，比如ALD或CVD反应室。沉积组件400可以包括加热器，其构造和布置成将反应室中的温度控制在65℃和500℃之间
沉积组件还包括前体容器404，其构造和布置成容纳和蒸发硅前体，硅前体包括连接到至少一个氧原子的硅原子，至少一个氧原子连接到碳原子。根据本公开，沉积组件400构造和布置成通过前体注射器系统401向反应室402提供前体，以在衬底上沉积氧化硅。
沉积组件400的前体注射器系统401还包括反应物源406、可选的吹扫气体源408、排气源410和控制器412。硅前体源404可包括容器和如本公开中所述的一种或多种硅前体—单独或与一种或多种载体(例如惰性)气体混合。反应物源406可以包括容器和根据本公开的一种或多种反应物—单独或与一种或多种载气混合。根据本公开，一个或两个容器可以包括构造和布置成分别蒸发硅前体或反应物的蒸发器。蒸发器可以构造和布置成在合适的温度下分别蒸发硅前体或反应物。硅前体的合适温度可以是例如60℃至500℃。吹扫气体源408可以包括如本文所述的一种或多种惰性气体。尽管图示有三个气体源404-408，但沉积组件400可以包括任何合适数量的气体源。气体源404-408可以通过管线414-418联接到反应室402，每个管线可以包括流量控制器、阀、加热器等。沉积设备400可以包含泵，其构造和布置成将反应室中的压力降低到50托以下。泵可以包含在排气源410中。排气源410可以包括一个或多个真空泵。
控制器412包括电子电路和软件，以操作阀、歧管、加热器、泵和沉积组件400中包括的其他部件。这种电路和部件用于从相应的源404-408引入一种或多种前体、反应物和吹扫气体。控制器412可以控制气体脉冲序列的定时、衬底和/或反应室的温度、反应室内的压力以及各种其他操作，以提供沉积组件400的正确操作。控制器412可以包括控制软件，以电动或气动地控制阀来控制前体、反应物和吹扫气体流入和流出反应室402。控制器412可以包括执行特定任务的模块，比如软件或硬件部件。模块可以有利地配置为驻留在控制系统的可寻址存储介质上，并且配置为执行一个或多个过程。
沉积组件400的其他配置也是可能的，包括不同数量和种类的前体和反应物源以及吹扫气体源。此外，应当理解，有许多阀、导管、前体源和吹扫气体源的布置可以用来实现将气体适当地供给到反应室402中的目标。此外，作为组件的示意性表示，为了简化说明，省略了许多部件，并且这些部件可以包括例如各种阀、歧管、净化器、加热器、容器、通风口和/或旁路以及安全特征。
在沉积组件400的操作期间，衬底比如半导体晶片(未示出)从例如衬底处理系统转移到反应室402。一旦衬底转移到反应室402，来自气体源404-408的一种或多种气体比如前体、反应物、载气和/或吹扫气体被引入反应室402。

Claims (33)

1.一种用于在衬底上沉积氧化硅的方法，该方法包括：
在反应室中提供衬底；
在反应室中提供硅前体，硅前体包括连接到至少一个氧原子的硅原子，至少一个氧原子连接到碳原子；
在反应室中提供包含氢原子的反应物，以在衬底上形成氧化硅。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述硅前体包括根据式I的化合物，
SiRa(OOCR’)4-a,
式I
其中，每个R和R’独立地选自氢或未取代、取代、饱和、不饱和和/或官能化的烃，并且4>a≥0。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述硅前体选自四乙酸硅(三乙酰氧基甲硅烷基乙酸酯)、三乙酰氧基乙烯基硅烷、四丙酸硅、三乙酰氧基硅烷、三乙酰氧基(甲基)硅烷、三乙酰氧基(甲氧基)硅烷、二乙酰氧基二甲基硅烷。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述反应物包括至少一个不是氢的其他原子。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述其他原子是氮。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述反应物包括氨(NH3)或氨氮(NH3-N2)或氨-氢(NH3-H2)混合物。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述反应物包括胺。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，所述反应物选自肼(N2H4)或甲基取代的肼，比如N,N二甲基肼或N,N’二甲基肼。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述其他原子是氧。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述反应物包括醇。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法是循环沉积方法，比如原子层沉积方法或循环化学气相沉积方法。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法是热沉积方法。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述氧化硅在约65℃至约500℃的温度下形成。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括在将反应物提供到反应室中之前，通过惰性气体从反应室中去除过量的硅前体。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括将金属醇盐反应物提供到反应室中。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述金属醇盐是二甲基异丙醇铝。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述方法是循环沉积方法，并且每次将金属醇盐提供到反应室中，将硅前体和反应物提供到反应室中至少两次。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中，所述衬底包括表面，所述表面包括包含第一材料的第一部分和包含第二材料的第二部分，并且所述第二材料包含有机材料；并且
其中氧化硅相对于第二部分选择性地沉积在第一部分上。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一材料包括电介质。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一材料包括金属或金属氧化物。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一材料包括金属氮化物或金属碳化物或金属硼化物。
22.根据权利要求18至21中任一项所述的方法，其中，所述第二材料包括钝化剂。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述钝化剂是有机钝化剂。
24.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，执行一个或多个单位沉积循环，其中单位沉积循环包括：
在反应室中提供硅前体，以及
在反应室中提供反应物。
25.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括在反应室中提供前体和/或反应物之后，提供吹扫气体和/或使反应室降压。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述反应室中的压力在约0.001托和50托之间。
27.一种形成结构的方法，其中，根据前述权利要求中任一项所述的方法沉积氧化硅。
28.一种形成半导体器件的方法，其中，该方法包括根据前述权利要求中任一项所述的方法沉积氧化硅。
29.一种用于在衬底上沉积氧化硅的沉积组件，包括：
反应室，其构造和布置成保持衬底；以及
前体注射器系统，其构造和布置成将前体和/或反应物提供到反应室中，
其中该组件包括：
前体容器，其构造和布置成容纳和蒸发硅前体，硅前体包括连接到至少一个氧原子的硅原子，至少一个氧原子连接到碳原子，并且所述组件构造和布置成通过前体注射器系统向反应室提供前体，以在衬底上沉积氧化硅。
30.根据权利要求29所述的沉积组件，其中，所述容器包括构造和布置成蒸发硅前体的蒸发器。
31.根据权利要求30所述的沉积组件，其中，所述蒸发器构造和布置成在65℃至250℃的温度下蒸发硅前体。
32.根据权利要求29至31中任一项所述的沉积组件，其中，所述沉积设备包括泵，其构造和布置成将反应室中的压力降低至50托以下。
33.根据权利要求29至32中任一项所述的沉积组件，其中，所述沉积设备包括加热器，其构造和布置成将反应室中的温度控制在65℃和500℃之间。
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