TW202000968A - 矽氧烷組合物及使用該組合物沉積含矽膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示含矽氧烷的組合物及方法。所揭示的方法關於將介電膜沉積於基材上的方法，該方法涉及以下步驟：a) 將該基材放入反應艙；b) 引入包含環狀含矽化合物及氧化劑的製程氣體；及c) 在使該環狀含矽化合物及該氧化劑反應以將可流動膜(flowable film)形成於該基材表面上的條件之下使該基材暴露於該製程氣體。該方法可能另外涉及將該可流動膜轉換成固體介電材料(例如，氧化矽膜)。於某些具體實例中，該膜的轉換可藉由熱、電漿退火及/或UV固化將原沉積膜(as-deposited film)退火來完成。

Description

矽氧烷組合物及使用該組合物沉積含矽膜的方法
申請案之相互參照 本案請求2018年6月15日申請的前申請美國專利申請案序號第62/685,867號在35 U.S.C. § 119(e)保護之下的優先權，在此以引用之方式將其揭示內容的全文併入本文。
本發明係關於一種環狀矽烷組合物及使用其沉積含矽膜的方法。
已知於此技藝中使用可流動的化學氣相沉積製程藉著氣相聚合反應來沉積氧化矽膜。舉例來說，先前技藝聚焦於使用諸如三矽烷基胺(TSA)的化合物來沉積含有Si、H、N的寡聚物，其後使用臭氧暴露將其氧化成SiOx膜。此實例係揭示於：美國公開案第2014/0073144號；美國公開案第2013/230987號；美國專利第7,521,378號、美國專利第7,557,420號及第8,575,040號；及美國專利第7,825,040號。這些製程始終需要高溫水蒸汽處理及> 1000o C熱退火。
美國專利第7825038 B2號揭示將氧化矽層沉積於基材上的方法，其包括以下步驟：將基材提供於沉積艙，在該沉積艙外部產生原子氧前驅物，及將該原子氧前驅物引入該艙。沉積也可包括將矽前驅物引入該沉積艙，其中該矽前驅物及該原子氧前驅物首先於該艙中混合。前驅物例如八甲基三矽氧烷(OMTS)、八甲基環四矽氧烷(OMCTS)及四甲基環四矽氧烷(TOMCATS)係用於此應用。
美國專利第7998536號、第7989033號及Yim, K.S. (2009) “Novel silicon precursors to make ultra low-k films with high mechanical properties by plasma enhanced chemical vapor deposition”揭示用於形成低k、含Si-C的膜之前驅物及方法。
美國專利第9362107 B2號揭示將可流動低k介電膜形成於圖案化基材上的方法。該膜可為矽 - 碳 - 氧(Si-C-O)層，其中該矽和碳構成成分來自含矽和碳的前驅物，而該氧可來自於遠距電漿區域中活化的含氧前驅物。沉積後不久，在固化之前，藉由暴露於含氫和氮的前驅物例如氨來處理該矽-碳-氧層。該處理可從該矽-碳-氧層去除殘餘水分，並且可於固化及後續處理期間使晶格更有彈性。該處理可減少該矽-碳-氧層於後續處理期間的收縮。此案請求保護前驅物例如八甲基環四矽氧烷(OMCTS)及四甲基環四矽氧烷(TOMCATS)。
該已知的前驅物及沉積製程可沉積吸收水分的親水膜並且導致介電常數提高。
在此以引用的方式併入先前已識別的專利及專利申請案的揭示內容。
本發明藉由提供環狀矽烷組合物及用於沉積含矽膜的方法及於一個具體實例中填充半導體的各種特徵之間的間隙之膜來解決與已知前驅物及製程相關的問題。
更特別地，本發明包括用於將含矽膜形成於基材上的可流動的化學氣相沉積方法。該方法包括將該基材放入反應艙並且將至少一由式I所示的環狀矽氧烷化合物及至少一活化物種引進該艙，
Figure 02_image001
式I 其中R1-4 係獨立地選自氫、直鏈或分支C1 至C10 烷基、直鏈或分支C3 至C10 烯基、直鏈或分支C3 至C10 炔基、二-C1 至C6 -烷基胺基及C6 至C10 芳基，而且n= 1、2、3、4。控制該反應器條件，使該含矽化合物及該活化物種反應並且於該基材上縮合為可流動膜。該至少一活化物種係相對於該反應艙以遠距活化。
該可流動膜於某些情況下具有Si-C及Si-O鍵中的至少其一。該可流動膜填充於該基材表面特徵上的高深寬比間隙。然後將該可流動膜轉化為最終的氧化矽膜，舉例來說藉由電漿、UV及/或熱退火。本發明的方法可用以填充高深寬比間隙，包括深寬比介於3：1至10：1或更大的間隙。
該活化物種可使用遠距電漿來源、遠距微波來源或遠距熱絲系統(remote hot-wire system)產生。
根據一具體實例，該至少一活化物種係藉由電漿來源或遠距微波來源作用於選自由水蒸氣、臭氧、氧、氧/氦、氧/氬、氮氧化物、二氧化碳、過氧化氫、有機過氧化物及其混合物所組成的群組之物種所產生的氧化劑。
根據另一具體實例，該至少一活化物種係藉由電漿來源或遠距微波來源作用於選自由氮、氮和氦的混合物、氮和氬的混合物、氨、氨和氦的混合物、氨和氬的混合物、氦、氬、氫、氫和氦的混合物、氫和氬的混合物、氨和氫的混合物、有機胺及其混合物所組成的群組之物種產生。
根據另一具體實例，該至少一環狀矽氧烷化合物包含2,2,5,5-四甲基-1-氧雜-2,5-二矽雜環戊烷及2,2,6,6-四甲基-1-氧雜-2,6-二矽雜環己烷中的一或二者。
在進行上述步驟之後，該可流動膜可用選自由電漿、UV輻射及熱退火所組成的群組之處理方式來處理。用該處理方式處理該可流動膜使該可流動膜轉換成介電材料。
如前所述，本發明的一些具體實例涉及使用上述形成介電膜的方法達到用該介電質填充基材上的間隙之目的。於此具體實例中，該含矽化合物及該氧化劑在將該可流動膜轉換成介電材料之前於該間隙中反應形成可流動膜。
於又另一具體實例中，該含矽膜經由電漿輔助反應沉積於該間隙中。於此具體實例中，接著該電漿輔助反應及該含矽膜沉積到該間隙中之後將氧化劑引入該反應艙，並且使該含矽膜暴露於該氧化劑使得包含Si-O和Si-C鍵中的至少其一之可流動膜形成於該間隙中。然後將該原沉積膜轉換成介電材料。
本發明的另一態樣關於藉由本發明的方法獲得之膜。
另一具體實例係關於一種用於將膜可流動的化學氣相沉積於基材上的組合物，該組合物包括2,2,5,5-四甲基-1-氧雜-2,5-二矽雜環戊烷並且具有小於10 ppm的鹵離子雜質，該鹵離子係選自由氯化物、氟化物、溴化物及碘化物所組成的群組。
另一具體實例係關於一種用於將膜可流動的化學氣相沉積於基材上的組合物，該組合物包括2,2,5,5-四甲基-1-氧雜-2,5-二矽雜環戊烷並且具有小於10 ppm的金屬離子雜質，該金屬離子係選自由Al3+ 、Fe2+ 、Fe3+ 、Ni2+ 及Cr3+ 所組成的群組。
另一具體實例係關於一種用於將膜可流動的化學氣相沉積於基材上的組合物，該組合物包括2,2,6,6-四甲基-1-氧雜-2,6-二矽雜環己烷並且具有小於10 ppm的鹵離子雜質，該鹵離子係選自由氯化物、氟化物、溴化物和碘化物所組成的群組。
另一具體實例係關於一種用於將膜可流動的化學氣相沉積於基材上的組合物，該組合物包括2,2,6,6-四甲基-1-氧雜-2,6-二矽雜環己烷並且具有小於10 ppm的金屬離子雜質，該金屬離子係選自由Al3+ 、Fe2+ 、Fe3+ 、Ni2+ 及Cr3+ 所組成的群組。
本發明的各種態樣皆可單獨使用或互相組合使用。
隨著而來的詳細描述僅提供較佳示範具體實例，而且無意限制本發明的範疇、適用性或組構。更確切地說，隨著而來的較佳示範具體實例的詳細描述提供給此領域之習知技藝者用於實施本發明的較佳示範具體實例之授權描述。在元件的功能及佈置方面可完成不同變化而不會悖離如後附申請專利範圍所述的發明之精神及範疇。
在該申請專利範圍中，字母可用以識別有請求權項的方法步驟(例如，a、b及c)。除非而且只要是該申請專利範圍有明確列舉此順序，這些字母係用以協助引用該方法步驟而且無意指示進行有請求權項的步驟之順序。
可流動的介電塗層可藉由使用類似於此技藝已知的製程達成，例如美國專利第7,888,233號、第7,582,555號及第7,915,139 B1號中所述的那些製程；在此以引用的方式將所有前述內容併入本文。將待塗佈的基材放入沉積艙。該基板的溫度可被控制為低於該艙壁。使該基材溫度保持於低於150℃的溫度，較佳為低於80℃的溫度，最佳為低於60℃，並且高於-30°C。本發明的較佳示例基材溫度介於-30°至0℃、0°至20℃、10°至30℃、20°至40℃、30°至60℃、40°至80°C、70°至150°C。該基材上面視需要地具有小尺寸的特徵，其寬度小於100 μm，較佳為寬度小於1 μm，最佳為寬度小於0.5 μm。該特徵的深寬比(深度對寬度比率)，若有的話，係大於0.1：1，較佳為大於1：1，而且最佳為大於2：1。
該基材可為單晶矽晶圓、碳化矽晶圓、氧化鋁(藍寶石)晶圓、玻璃板、金屬箔層、有機聚合物膜，或可為聚合性、玻璃、矽或金屬性3-維物件。該基材可以包括氧化矽、氮化矽、非晶形碳、氧碳化矽、氧氮化矽、碳化矽、砷化鎵及氮化鎵等膜類在內之此技藝中眾所周知的種種不同材料來塗佈。這些塗層可完全地塗佈該基材，可能以多重不同材料層塗佈，而且可經部分蝕刻以露出底下的材料層。該表面上面也可能有光阻材料，該光阻材料藉著一圖案來曝光並且顯影以部分塗佈該基材。
儘管可根據本發明使用任何合適的環狀矽氧烷前驅物，但是合適的矽前驅物的實例包括至少一具有以下所示構造的化合物：
Figure 02_image001
式I 其中R1-4 係獨立地選自氫、直鏈或分支C1 至C10 烷基、直鏈或分支C3 至C10 烯基、直鏈或分支C3 至C10 炔基、C1 至C6 二烷基胺基及C6 至C10 芳基；n= 1、2、3、4。較佳為R1-4 係獨立地選自氫及甲基。示範的具有式I的化合物包括，但不限於，2,2,5,5-四甲基-1-氧雜-2,5-二矽雜環戊烷、2,2,6,6-四甲基-1-氧雜-2,6-二矽雜環己烷。
本文所述的矽前驅物化合物可以各種不同方式運送至該反應艙例如電漿強化CVD反應器中。於一具體實例中，可利用液體運送系統。在一可供選擇的具體實例中，可運用合併液體運送和閃蒸製程單元，例如，舉例來說，明尼蘇達州，肖爾維市的MSP股份有限公司製造的渦輪汽化器(turbo vaporizer)，以使低揮發性材料能依體積運送，導致可再現的運送和沉積而不會使該前驅物熱分解。在液體運送配方中，本文所述的前驅物可以純液體形式運送，或者，可依溶劑配方或其組合物方式運用。因此，在某些具體實例中，該前驅物配方可包括可能想要的適合特性和在特定最終用途應用中有優點的溶劑組分以將膜形成於基材上。
沉積可使用直接電漿或遠距電漿來源進行。對於該遠距電漿來源，可使用雙充氣增壓噴灑頭(dual plenum showerhead)來防止該矽前驅物的蒸氣與噴灑頭內的自由基之間的預混合，從而避免產生顆粒。為了使自由基壽命及自由基透射率最大化，可執行鐵氟龍(Teflon)塗佈。該遠距電漿來源可為舉例來說微波電漿來源。
該矽前驅物化合物較佳為實質上不含鹵素離子(例如氯離子)或金屬離子(例如鋁、鐵、鎳、鉻)。用於本文時，該措辭“實質上不含”當其闗係到鹵素離子(鹵化物)例如氯化物和氟化物、溴化物、碘化物時，而且當其關係到金屬離子例如Al3+ 、Fe2+ 、Fe3+ 、Ni2+ 、Cr3+ 時，意指小於10 ppm (以重量計)，或小於5 ppm (以重量計)，較佳為小於3 ppm，而且更佳地小於1 ppm，而且最佳為0 ppm (例如，大於約0 ppm至小於約1 ppm)。據悉氯化物或金屬離子可作矽前驅物的分解觸媒。最終產物中有顯著量的氯化物會造成該矽前驅物降解。該矽前驅物逐漸降解可能直接衝擊到該膜沉積製程使半導體製造廠商難以符合膜的規範。除此之外，該儲存壽命或安定性受到該矽前驅物較高降解速率的負面衝擊，從而使其難以保證1至2年的儲存壽命。再者，據悉某些矽前驅物在分解之後會形成可燃性及/或自燃性氣體例如氫和甲矽烷(silane)。因此，關於這些可燃性及/或自燃性氣態副產物的形成使該矽前驅物的加速分解出現安全和性能上的問題。
實質上不含鹵化物的根據本發明的組合物能藉由以下方式達成(1) 在化學合成的期間還原或消除氯化物來源，及/或(2) 實施有效的純化製程以從粗製產物移除氯化合物使最終純化產物實質上不含氯化物。氯化物來源可能在合成的期間藉由使用不含鹵化物的試劑例如氯二矽烷類、溴二矽烷類或碘二矽烷類而減少，藉以避免含鹵離子的副產物產生。除此之外，前述試劑理應實質上不含氯化物雜質以致於結果產生的粗製產物實質上不含氯化物雜質。依類似方式，該合成理應沒使用含有無法接受的高濃度鹵化物污染物之以鹵化物為基礎的溶劑、觸媒或溶劑。該粗製產物也可藉由不同純化方法來處理使最終產物實質上不含鹵化物例如氯化物。此方法已經在先前技藝中明確描述而且，可包括，但不限於，純化製程例如蒸餾或吸附。蒸餾常利用沸點之間的差異用以從期望產物分離出雜質。吸附也可用以利用多組分的差異性吸附性質促成分離使最終產物實質上不含鹵化物。吸附劑例如，舉例來說，市售可得的MgO-Al2 O3 摻混物能用以移除鹵化物例如氯化物。
用以形成本文所述的膜或塗層的方法係可流動的化學沉積製程。用於本文所揭示的方法之適當沉積製程的實例包括，但不限於，電漿強化化學氣相沉積(PECVD)、遠距電漿化學氣相沉積(RPCVD)、熱絲化學氣相沉積(HWCVD)或電漿強化循環式CVD (PECCVD)製程。如本文所用的，該措辭“可流動的化學氣相沉積製程”表示使基材暴露於一或更多揮發性前驅物，該前驅物於該基材表面上反應及/或分解以提供可流動的寡聚合性含矽物種並且接著依賴進一步處理製造該固體膜或材料的任何製程。儘管本文所用的前驅物、試劑及來源有時候可能被描述成“氣態”，但是咸了解該前驅物可能是液態或固態，該前驅物係經由直接汽化、起泡或昇華利用或沒用惰性氣體運送至該反應器中。在一些案例中，該汽化前驅物能通過電漿產生器。於一具體實例中，該膜係利用以電漿為基礎(例如，遠距產生或現場)的CVD製程來沉積。用於本文時，該措辭“反應器”包括，但不限於，反應艙或沉積艙。
於某些具體實例中，該基材可暴露於一或更多沉積前處理例如，但不限於，電漿處理、熱處理、化學處理、紫外線曝光、電子束曝光及其組合以影響該膜的一或更多性質。這些沉積前處理可在選自惰性、氧化性及/或還原性的氣氛之下進行。
把能量施加於該化合物、含氮來源、氧來源、其他前驅物或其組合中的至少其一以引發反應並且將該含矽膜或塗層形成於該基材上。此能量能藉由，但不限於，熱、電漿、脈衝電漿、螺旋電漿、高密度電漿、誘導耦合電漿、X-射線、電子束、光子、遠距電漿方法及其組合，來提供。於某些具體實例中，二次射頻頻率來源能用以變更該基材表面處的電漿特徵。於沉積涉及電漿的具體實例中，該電漿產生製程可能包含電漿直接於該反應器中產生的直接電漿產生製程，或者電漿在該反應器外部產生並且供應至該反應器內的遠距電漿產生製程。
如先前提及的，該方法將膜沉積於包含表面特徵的基材之至少一部分表面上。將該基材置於反應器中並且使該基材保持於介於約-20°C至約100°C的一或更多溫度。在一特定具體實例中，該基材的溫度係低於該艙的壁。該基材溫度係保持於低於150 °C的溫度，較佳為低於60 °C的溫度而且最佳地低於40 °C而且高於-20 °C。
如先前提及的，該基材包含一或更多表面特徵例如間隙。於一特定具體實例中，該表面特徵具有100 µm或更小，1 µm寬或更小、或0.5 µm寬的寬度。於各個不同具體實例中，該表面特徵的深寬比(深度對寬度比率)，若有的話，係0.1：1或更大、或1：1或更大、或10：1或更大、或20：1或更大、或40：1或更大。該基材可為單晶矽晶圓、碳化矽晶圓、氧化鋁(藍寶石)晶圓、玻璃板、金屬箔層、有機聚合物膜，或可為聚合性、玻璃、矽或金屬性3-維物件。該基材可以包括氧化矽、氮化矽、非晶性碳、氧碳化矽、氧氮化矽、碳化矽、砷化鎵及氮化鎵等膜類在內之此技藝中眾所周知的種種不同材料來塗佈。這些塗層可完全地塗佈該基材，可能以多重不同材料層塗佈，而且可經部分蝕刻以露出底下的材料層。該表面上面也可能有光阻劑材料，該光阻劑材料藉著一圖案來曝光並且顯影，以部分塗佈該基材。
於某些具體實例中，該反應器係於低於大氣壓力或50托耳或更小，或10托耳或更小的壓力。於較佳具體實例中，將該反應器的壓力保持於約0.1托耳至約10托耳的範圍。於另一具體實例中，該反應器的壓力係保持於約10托耳至約30托耳的範圍內以提供於熱退火時具有較小收縮的可流動的氧化矽。
於一般態樣中，本發明係關於如以上發明內容中所述的方法及組合物。
於另一態樣中，提供一種用於沉積含矽膜的方法，該方法包含： 將包含表面特徵的基材放入反應器中，該基材係保持於介於約-20°C至約150°C的一或更多溫度下並且該反應器的壓力係保持於100托耳或更低； 引入至少一化合物，該化合物係選自由至少一具有以下所示的構造之化合物所組成的群組：
Figure 02_image001
式I 其中R1-4 係獨立地選自氫、直鏈或分支C1 至C10 烷基、直鏈或分支C3 至C10 烯基、直鏈或分支C3 至C10 炔基、C1 至C6 二烷基胺基及C6 至C10 芳基，n= 1、2、3、4。較佳為R1-4 係獨立地選自氫及甲基； 提供活化氧來源至該反應器中以與該至少一化合物反應形成膜並且覆蓋該表面特徵的至少一部分，該氧來源係藉由，舉例來說，原位電漿(in-situ plasma)或遠距電漿活化； 於約100℃至1000℃的一或更多溫度下將該膜退火，並且視需要地接著此熱退火步驟之後，將該塗層暴露於UV輻射以供進一步退火；及 視需要地於約100℃至約1000℃的一或更多溫度下用氧源處理該基材，以將含矽膜形成於該表面特徵的至少一部分上。於某些具體實例中，該氧源係選自由水蒸氣、水電漿、臭氧、氧、氧電漿、氧/氦電漿、氧/氬電漿、氮氧化物電漿、二氧化碳電漿、過氧化氫、有機過氧化物及其混合物所組成的群組。於各個不同具體實例中，將該方法步驟重複進行到該表面特徵被該含矽膜填充。於水蒸氣用作氧源的具體實例中，該基材溫度介於約-20℃至約40℃或約-10℃至約25℃。
於另一態樣中，提供一種用於沉積含矽膜的方法，該含矽膜係選自由氮化矽、摻碳的氮化矽、氧氮化矽及摻碳的氧氮化矽膜所組成的群組，該方法包含： 將包含表面特徵的基材放入反應器中，該反應器係加熱至介於-20°C至約150°C的溫度並且保持於100托耳或更低的壓力； 將至少一化合物引入該反應器，該化合物係選自由至少一具有以下所示的構造之化合物所組成的群組：
Figure 02_image001
式I 其中R1-4 係獨立地選自氫、直鏈或分支C1 至C10 烷基、直鏈或分支C3 至C10 烯基、直鏈或分支C3 至C10 炔基、C1 至C6 二烷基胺基及C6 至C10 芳基，n= 1、2、3、4。較佳為R1-4 係獨立地選自氫及甲基； 提供電漿來源，遠距或原位，至該反應器中以與該化合物反應形成塗層於該表面特徵的至少一部分上。於一特定具體實例中，與該化合物反應形成塗層的電漿來源係選自由以下所組成的群組：氮電漿；包含氮和氦的電漿；包含氮和氬的電漿；氨電漿；包含氨和氦的電漿；包含氨和氬的電漿；氦電漿；氬電漿；氫電漿；包括氫和氦的電漿；包含氫和氬的電漿；包含氨和氫的電漿；有機胺電漿；及其混合物；及 於介於約100℃至1000℃或約100℃至400℃的一或更多溫度下將該塗層退火以將含矽膜形成於該表面特徵的至少一部分上。此熱退火步驟之後可視需要地使該塗層暴露於UV輻射以供進一步退火。對於可流動的電漿強化CVD方法，可重複上述步驟直到該表面特徵被填充緻密化膜為止。
本發明的前驅物及其他含有其中所含的一或更多組分之相關配方可以玻璃、塑料或金屬容器或此技藝中已知的其他合適容器儲存，運輸及運送，例如以下美國專利第4,828,131號；第6,077,356號；第6,526,824號；第7,124,913號；及第7,261,118號所揭示的容器，在此以引用的方式將所有這些文獻的全文併入本文。
也可以使用塑料或玻璃襯底的金屬容器。較佳地，該材料係由頂部空間中有惰性氣體的氣密密封的高純度不銹鋼或鎳合金容器來儲存及運送。最佳地，該材料係由氣密密封的高純度不銹鋼或鎳合金容器來儲存及運送，該容器配備有下管(down tube)及與該容器的蒸氣空間連通的出口；允許產物能以液體方式從下管或以蒸氣方式從與蒸氣相連通的出口連接件運送。在後面情況下，該下管可視需要地用以將載氣(carrier gas)引入該容器以促進混合物的蒸發。於此具體實例中，該下管和蒸氣出口連接件配備有高度完整的無迫緊閥(packless valve)。雖然較佳為運送液體以免本文所述的配方之組分分離，但是應注意本發明的配方與足夠接近以使該配方能以蒸氣混合物方式運送之組分的蒸氣壓匹配。不銹鋼可較佳地選自UNS合金編號S31600、S31603、S30400、S30403、S31700、S31703、S31500、S31803、S32750及S31254。鎳合金可較佳地選自UNS合金編號N06625、N10665、N06022、N10276及N06007。最佳地，該容器係由合金S31603或N06022製成，無論是未經塗佈、經內部電解拋光或內部塗有氟聚合物。
本文所述的配方可用以提供可流動的氧化矽膜的快速和均勻沉積。本文所述的配方可與含有水和視需要的共溶劑、表面活性劑及其他添加物的另一反應物一起使用並且沉積於基材上。該反應配方的分佈或運送可藉由直接液體注入、噴霧、浸漬、共縮合(co-condensation)或離心旋塗達成。然後使該配方反應直至獲得固體膜或主體。接著可使用惰性氣體、真空、熱或外部能源(光、熱、電漿、電子束等等)除去未反應的揮發性物質，包括溶劑及未反應的水，以促進該膜的縮合。本發明的配方可較佳地以製程流體例如但不限於，氣相、液滴、薄霧、濃霧、氣溶膠、昇華固體或其與水的組合之方式輸送到包含於沉積艙中的基材，而且也添加視需要地共溶劑和其它添加物作為製程流體例如氣體、蒸氣、氣溶膠、薄霧或其組合。較佳地，本發明的配方於基材表面上縮合或溶解成縮合膜，其可有利地被保持於低於該艙壁溫度的溫度。本發明的共混沉積前驅物及觸媒可以均勻速率於該基材表面上反應，使反應產物成為非揮發性膜。然後可藉由氣體吹洗、真空、加熱、外部輻射(光、電漿、電子束等等)除去未反應的前驅物、水及視需要的共溶劑及添加物直到獲得穩定的固體含矽膜為止。
在整個說明書中，用於本文時該措辭“氧化矽”表示包含矽和氧的膜，該膜係選自由化學計量或非化學計量的氧化矽、摻碳的氧化矽、碳氧氮化矽及其混合物所組成的群組。使用具有式I或II的矽前驅物及製程所形成的含矽膜或氮化矽膜之實例具有此配方Six Oy Cz Nv Hw ，其中Si介於約10%至約50%；O介於約0%至約70%；C介於約0%至約40%；N介於約10%至約75%或約10%至60%；而且H介於約0%至約10%原子百分比重量%，其中舉例來說藉由X-射線光電子光譜術(XPS)或二次離子質譜術(SIMS)測定時，x+y+z+v+w = 100個原子重量百分比。
在整個說明書中，用於本文時該措辭“特徵”表示半導體基材或具有通孔、溝槽等等的半導體基材半成品。
下列實施例舉例說明本發明的某些具體實例。這些實施例不會限制後附的申請專利範圍之範疇。 實施例
該可流動的化學氣相沉積(FCVD)膜係沉積於中等電阻率(8至12 Ωcm)單晶矽晶圓基材及Si圖案晶圓上。關於該圖案晶圓，較佳的圖案寬度為20至100 nm，而且深寬比為5：1至20：1。沉積皆靠Applied Materials Precision 5000系統的改良型FCVD艙，利用雙充氣增壓噴灑頭(dual plenum showerhead)進行。該艙具備直接液體注射(DLI)運送能力。該前驅物依據該前驅物的沸點藉著運送溫度保持液態。為了沉積初始可流動的氮化物膜，典型液體前驅物流速介於約100至約5000 mg/min，較佳為1000至2000 mg/min；艙壓介於約0.75至12托耳，較佳為0.5至2托耳。特別是，遠距功率係由0至3000 W，加上2.455 GHz頻率，從2至8托耳操作的MKS微波產生器供應。為了使原沉積的可流動膜緻密化，該膜係利用改良型PECVD艙於100至1000o C，較佳地300至400o C下，於真空中熱退火及/或UV固化。藉由SCI反射計或Woollam橢圓儀來測量厚度及於632 nm的折射率(RI)。典型膜厚度介於約10至約2000 nm。該以矽為主的膜之鍵結性質氫含量(Si-H、C-H及N-H)皆藉由Nicolet透射式傅利葉轉換紅外線光譜(FTIR)設備來測量並且分析。進行X-射線光電子能譜(XPS)分析以測定該膜的元素組成。採用水銀探針來測量包括介電常數、洩漏電流及擊穿電場在內的電氣性質。鋁圖案化晶圓上的流動性及間隙填充效應係藉由橫截面的掃描式電子顯微鏡(SEM)使用Hitachi S-4800系統於2.0 nm的解析度下觀察。
2,2,5,5-四甲基-2,5-二矽雜-1-氧雜環戊烷(TMDSOCH)係用於遠距電漿來源(RPS)的可流動的SiOC膜沉積。該TMDSOCH流量為2100 mg/min，氧流量為3000 sccm，壓力為2.5托耳。該基材溫度為40℃。該微波功率為2000 W。該原沉積膜係於300℃下熱退火5分鐘，然後於400℃下UV固化4分鐘。該原沉積膜的厚度及折射率為1675.8 nm及1.431，於熱退火之後該厚度及折射率為1249.9 nm及1.423，指示於提高溫度下有一些揮發性寡聚物損失。藉由XPS測量的熱退火膜的元素組成為30.6% C、40.0% O及29.4% Si。於熱退火之後該膜的介電常數為3.50，這歸因於懸鍵(dangling bond)引起的一些吸濕性。於UV固化之後，厚度及折射率為968.3 nm及1.349，指示該膜受到UV固化而改質並且引入一些孔隙率。藉由XPS測得熱退火及UV固化之後的膜元素組成為21.6% C、45.4% O及33.0% Si，指示藉著UV固化的膜中有碳損失。該UV固化膜的介電常數為2.56。橫截面SEM指示圖案化晶圓上已達成良好的間隙填充。圖1和圖2顯示良好的間隙填充。該膜被熱退火並且UV固化。圖3顯示(a) 該原沉積膜、(b) 於熱退火之後的膜及(c) 於熱退火及UV固化之後的膜之FTIR光譜。
儘管上文已經關聯較佳具體實例描述本發明的原理，但是應清楚理解的是此敘述僅藉由示範的方式進行，而不是作為對本發明範疇的限制。
圖1係根據實施例1沉積之具有有機矽酸鹽玻璃膜的圖案化晶圓於熱退火之後的SEM照片；
圖2係圖1中所描繪的圖案化晶圓接著進行UV固化步驟之後的SEM照片；
圖3係根據實施例1的原沉積膜於熱退火或UV固化之前的FTIR圖；
圖4係根據實施例1的原沉積膜於熱退火之後但是UV固化之前的FTIR圖；及
圖5係根據實施例1的原沉積膜於熱退火之後而且於UV固化之後的FTIR圖。

Claims (18)

  1. 一種用於將含矽膜形成於基材上之可流動的化學氣相沉積方法，該方法包含 將該基材放入反應艙並且將至少一由式I所示的環狀矽氧烷化合物及至少一活化物種引進該艙，
    Figure 03_image001
    式I 其中R1-4 係獨立地選自氫、直鏈或分支C1 至C10 烷基、直鏈或分支C3 至C10 烯基、直鏈或分支C3 至C10 炔基、二-C1 至C6 -烷基胺基及C6 至C10 芳基，而且n= 1、2、3、4， 其中該反應器條件係控制使該含矽化合物及該活化物種反應並且於該基材上縮合為可流動膜，而且其中該至少一活化物種係相對於該反應艙以遠距活化。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該基材包含其間具有高深寬比間隙的表面特徵，並且其中該含矽化合物與該活化物種反應以於該間隙內形成該可流動膜。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該高深寬比間隙具有介於3：1至10：1的深寬比。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該活化物種係使用遠距電漿來源、遠距微波來源或遠距熱絲系統(remote hot-wire system)產生。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少一活化物種係藉由電漿來源或遠距微波來源作用於選自由水蒸氣、臭氧、氧、氧/氦、氧/氬、氮氧化物、二氧化碳、過氧化氫、有機過氧化物及其混合物所組成的群組之物種所產生的氧化劑。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少一環狀矽氧烷化合物包含2,2,5,5-四甲基-1-氧雜-2,5-二矽雜環戊烷及2,2,6,6-四甲基-1-氧雜-2,6-二矽雜環己烷中的一或二者。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其另外包含： 利用選自由電漿、UV輻射及熱退火所組成的群組之處理方式來處理該可流動膜。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中利用該處理方式處理該可流動膜的步驟使該可流動膜轉換成介電材料。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少一活化物種係藉由電漿來源或遠距微波來源作用於選自由氮、氮和氦的混合物、氮和氬的混合物、氨、氨和氦的混合物、氨和氬的混合物、氦、氬、氫、氫和氦的混合物、氫和氬的混合物、氨和氫的混合物、有機胺及其混合物所組成的群組之物種產生。
  10. 一種藉由申請專利範圍第1項之方法所形成之膜。
  11. 一種用於將膜可流動的化學氣相沉積於基材上之組合物，該組合物包含2,2,5,5-四甲基-1-氧雜-2,5-二矽雜環戊烷，其中該組合物包括小於10 ppm的鹵離子雜質，該鹵離子係選自由氯化物、氟化物、溴化物及碘化物所組成的群組。
  12. 如申請專利範圍第11項之組合物，其中該組合物包括小於1 ppm的鹵離子雜質。
  13. 如申請專利範圍第11項之組合物，其中該組合物包括小於10 ppm的金屬離子雜質，該金屬離子係選自由Al3+ 、Fe2+ 、Fe3+ 、Ni2+ 及Cr3+ 所組成的群組。
  14. 如申請專利範圍第13項之組合物，其中該組合物包括小於1 ppm的金屬離子雜質。
  15. 一種用於將膜可流動的化學氣相沉積於基材上之組合物，該組合物包含2,2,6,6-四甲基-1-氧雜-2,6-二矽雜環己烷，其中該組合物包括小於10 ppm的鹵離子雜質，該鹵離子係選自由氯化物、氟化物、溴化物及碘化物所組成的群組。
  16. 如申請專利範圍第15項之組合物，其中該組合物包括小於1 ppm的鹵離子雜質。
  17. 如申請專利範圍第15項之組合物，其中該組合物包括小於10 ppm的金屬離子雜質，該金屬離子係選自由Al3+ 、Fe2+ 、Fe3+ 、Ni2+ 及Cr3+ 所組成的群組。
  18. 如申請專利範圍第17項之組合物，其中該組合物包括小於1 ppm的金屬離子雜質。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI821645B (zh) * 2020-03-31 2023-11-11 美商慧盛材料美國責任有限公司 用於沉積具有高彈性模數的膜的新穎前驅物及方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117524851B (zh) * 2024-01-03 2024-05-14 长鑫新桥存储技术有限公司 氧化硅薄膜的制备方法及半导体结构

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3636888A1 (de) 1986-10-30 1988-05-11 Merck Patent Gmbh Transportbehaelter fuer hochreine chemikalien
US6717014B1 (en) * 1996-06-28 2004-04-06 Fmc Corporation Processes for preparing haloamines and tertiary aminoalkylorganometallic compounds
EP0953064B1 (en) 1996-12-17 2007-09-12 Advanced Technology Materials, Inc. Reagent supply vessel for chemical vapor deposition
US6235864B1 (en) * 1999-05-12 2001-05-22 Sandia Corporation Non-strinking siloxane polymers
US6440876B1 (en) * 2000-10-10 2002-08-27 The Boc Group, Inc. Low-K dielectric constant CVD precursors formed of cyclic siloxanes having in-ring SI—O—C, and uses thereof
US6526824B2 (en) 2001-06-07 2003-03-04 Air Products And Chemicals, Inc. High purity chemical container with external level sensor and liquid sump
US7124913B2 (en) 2003-06-24 2006-10-24 Air Products And Chemicals, Inc. High purity chemical container with diptube and level sensor terminating in lowest most point of concave floor
US7261118B2 (en) 2003-08-19 2007-08-28 Air Products And Chemicals, Inc. Method and vessel for the delivery of precursor materials
US7582555B1 (en) 2005-12-29 2009-09-01 Novellus Systems, Inc. CVD flowable gap fill
US7524735B1 (en) 2004-03-25 2009-04-28 Novellus Systems, Inc Flowable film dielectric gap fill process
US7521378B2 (en) 2004-07-01 2009-04-21 Micron Technology, Inc. Low temperature process for polysilazane oxidation/densification
US20070173071A1 (en) * 2006-01-20 2007-07-26 International Business Machines Corporation SiCOH dielectric
US7825038B2 (en) 2006-05-30 2010-11-02 Applied Materials, Inc. Chemical vapor deposition of high quality flow-like silicon dioxide using a silicon containing precursor and atomic oxygen
EP2086986A4 (en) * 2006-09-14 2011-05-04 Starfire Systems Inc SYNTHETIC PROCESS FOR CYCLIC ORGANOSILANES
US7989033B2 (en) 2007-07-12 2011-08-02 Applied Materials, Inc. Silicon precursors to make ultra low-K films with high mechanical properties by plasma enhanced chemical vapor deposition
US7998536B2 (en) 2007-07-12 2011-08-16 Applied Materials, Inc. Silicon precursors to make ultra low-K films of K<2.2 with high mechanical properties by plasma enhanced chemical vapor deposition
JP2010275602A (ja) 2009-05-29 2010-12-09 Adeka Corp 化学気相成長用原料とこれを用いたシリコン含有薄膜形成方法
US7825040B1 (en) 2009-06-22 2010-11-02 Asm Japan K.K. Method for depositing flowable material using alkoxysilane or aminosilane precursor
US8952118B2 (en) * 2011-08-12 2015-02-10 Gelest Technologies, Inc. Dual functional linear siloxanes, step-growth polymers derived therefrom, and methods of preparation thereof
US8889566B2 (en) * 2012-09-11 2014-11-18 Applied Materials, Inc. Low cost flowable dielectric films
US20140302690A1 (en) * 2013-04-04 2014-10-09 Applied Materials, Inc. Chemical linkers to impart improved mechanical strength to flowable films
US9343293B2 (en) * 2013-04-04 2016-05-17 Applied Materials, Inc. Flowable silicon—carbon—oxygen layers for semiconductor processing
US9922818B2 (en) 2014-06-16 2018-03-20 Versum Materials Us, Llc Alkyl-alkoxysilacyclic compounds
US9362107B2 (en) 2014-09-30 2016-06-07 Applied Materials, Inc. Flowable low-k dielectric gapfill treatment
KR102332415B1 (ko) * 2014-10-24 2021-12-01 버슘머트리얼즈 유에스, 엘엘씨 실리콘-함유 막을 증착시키기 위한 조성물 및 이를 사용하는 방법
WO2016183071A1 (en) * 2015-05-11 2016-11-17 Incyte Corporation Hetero-tricyclic compounds and their use for the treatment of cancer
KR20180058232A (ko) 2015-10-22 2018-05-31 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 SiO 및 SiN을 포함하는 유동성 막들을 증착시키는 방법들
WO2018017684A1 (en) * 2016-07-19 2018-01-25 Applied Materials, Inc. Deposition of flowable silicon-containing films
US10703915B2 (en) * 2016-09-19 2020-07-07 Versum Materials Us, Llc Compositions and methods for the deposition of silicon oxide films
US10249489B2 (en) * 2016-11-02 2019-04-02 Versum Materials Us, Llc Use of silyl bridged alkyl compounds for dense OSG films

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI821645B (zh) * 2020-03-31 2023-11-11 美商慧盛材料美國責任有限公司 用於沉積具有高彈性模數的膜的新穎前驅物及方法

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