TW202415797A - 從氯矽烷及胺基矽烷反應所沉積的低溫含矽膜 - Google Patents
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Abstract
一種經由一原子層沉積（ALD）或在一類似ALD製程中沉積含矽和氮的介電膜的方法。該方法包括以下步驟：a) 提供至少一基材到一反應器中，並加熱該反應器至至少一溫度範圍為從約 25°C至約 600°C，以及任選地維持該反應器在約 100托或更低的一壓力下；b) 導入至少一第一前驅物至該反應器中，該第一前驅物包含形成一含矽層的一鹵化含矽化合物； c) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何未反應的前驅物； d) 引入至少一第二前驅物，係包含至少兩個或更多個含一級胺基的矽原子，其與該含矽層反應以形成包含矽和氮的一膜； e) 使用惰性氣體清洗該反應器； f) 將一電漿源引入該反應器中以與包含矽和氮的該膜反應； g) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何反應副產物，並重複步驟 b 至 g 以使包含矽和氮的該膜達到一所欲的厚度。
Description
本申請案請求美國臨時專利申請案號63/379,433，在2022 年 10 月 13 日提交的權益。
本發明有關用於製造一電子裝置的組合物和方法。更具體地，該發明有關用於沉積一高品質緻密含矽膜的化合物、組合物和方法，該膜例如但不限於，一化學計量的氮化矽、一碳摻雜的氮化矽膜和一碳摻雜的氮氧化矽膜。
氮化矽膜在半導體中具有多種應用。例如，一氮化矽膜通常用作為積體電路的一最終鈍化和機械保護層、用於矽選擇性氧化的一遮罩層、作為在一DRAM 電容或 在3D NAND 快閃記憶體晶片中之一堆疊氧化物-氮化物-氧化物（O-N-O）層中的該些介電材料之一，或作為在一淺溝槽隔離應用中的 一CMP 停止層。在一特定應用中，在一3D NAND 快閃記憶體中的該O-N-O堆疊需要具有低應力和一在磷酸中高濕蝕刻速率的氮化矽。
Olsen, “Analysis of LPCVD Process Conditions for the Deposition of Low Stress Silicon Nitride”, 5 Materials Science in Semiconductor Process 51 (2002) 敘述用於優化藉由低壓化學氣相沉積來沉積低應力氮化矽膜的各種製程條件。該些結果顯示，藉由增加氣體流量將折射率增加到超過2.3並沒有明顯降低殘餘應力，但對厚度均勻性和沈積速率有一顯著的不利影響。
M. Tanaka et al., “Film Properties of Low-k Silicon Nitride Films Formed by Hexachlorodisilane and Ammonia”, 147 J. Electrochem. Soc. 2284 (2000) 敘述一種低溫製程，係使用六氯矽乙烷 （ HCD） 藉由低壓化學氣相沉積 （LPCVD） 形成氮化矽（ SiN ），具有良好的階梯覆蓋性。
JP2000100812敘述一種使用SiCl
4和NH
3作為源氣體來沉積一膜的方法。可以在沉積之前使用NH
3對該基材表面進行氮化。形成具有一改良的絕緣體性能的一極薄膜。該氮化矽膜可用作一半導體積體電路的一電容絕緣膜。
美國專利案號6,355,582敘述一種形成一氮化矽膜的方法，其中加熱該待成膜的基材，且四氯化矽和氨氣供給該基材加熱至一預定溫度。
美國專利案號10,049,882敘述一種用於製造一半導體裝置的一原子層沉積（ALD） 的方法，包括在具有一高度差的一結構上形成一介電層的步驟。該方法包括在一基材上形成具有一高度差的一結構以及在該結構上形成一介電層結構。形成該介電層結構包括在具有該高度差的該結構上形成包括氮化矽的一第一介電層。形成該第一介電層包括供給包括五氯二矽烷（PCDS）或二異丙胺五氯二矽烷（DPDC）的一第一氣體作為一矽前驅物和包括氮成分的一第二氣體至包括該基材的一腔室中，使得該第一介電層原地形成在具有該高度差的該結構上。
PCT 公開案號WO2018063907揭露一類氯二矽氮烷（chlorodisilazanes）、由其合成的矽雜原子化合物、含該些矽雜原子化合物的裝置、製備該些氯二矽氮烷、該些矽雜原子化合物和該些裝置的方法；以及該些氯二矽氮烷、矽雜原子化合物及裝置的用途。
PCT 公開案號WO2018057677揭露一種組合物，其包括三氯二矽烷作為用於成膜的一矽前驅物。該組合物包括該矽前驅化合物以及一惰性氣體、分子氫、一碳前驅物、一氮前驅物和一氧前驅物的至少一種。該公開案亦揭露一種使用該矽前驅化合物形成一含矽膜在一基材上的方法以及該藉此形成的含矽膜。
美國專利案號9,984,868揭露在一基材上沉積一氮化矽膜的周期式方法。在一實施態樣中，這種方法包括供應一鹵素矽烷作為一矽前驅物至一反應器中；供應一清洗氣體至該反應器；和提供一離子化的氮前驅物至該反應器中以與該基材反應並形成該氮化矽膜。
美國公開案號2009/0155606揭露在一基材上沉積一氮化矽膜的周期式方法。在一實施態樣中，一種方法包括供應一氯矽烷至一反應器，在其中一基材被處理；供應一清洗氣體至該反應器；和提供氨電漿至該反應器。此方法允許在一低製程溫度和一高沉積速率下形成一氮化矽膜。該所得的氮化矽膜雜質相對少，品質相對高。另外，可形成在具有高深寬比和一薄且均勻的厚度的特徵上具有良好階梯覆蓋性的一氮化矽膜。
最後，美國專利案號9018104揭露一種用於製造一半導體裝置的方法，包括藉由交替執行以下步驟指定次數，在一基材上形成具有一指定組成和一指定膜厚度的一絕緣膜：供給一基於氯矽烷的源和一基於氨基矽烷的該些源之一至一處理室中的一基材，然後供應該另一源，以在該基材上形成包含矽、氮和碳的一第一層；和供應不同於每一個的該些源的一反應氣體至該處理室中的該基材，以改質該第一層並形成一第二層。
先前確定的專利、專利申請案和公開案的揭露內容藉由引用併入本文。
本領域需要提供一種在600°C或更低、優選500°C或更低、最優選400°C或更低的溫度下沉積氮化矽或碳摻雜氮化矽的方法，其具有以下特徵：一碳含量為約5原子%或更少、約3原子%或更少、約2原子%或更少、約1原子%或甚至更少，如藉由X 射線光電子光譜術（XPS）所測量，優選化學計量的氮化矽；一氧含量為約5原子%或更少、約3原子%或更少、約2原子%或更少、約1原子%或更少，如藉由X 射線光電子光譜術（XPS）所測量；一階梯覆蓋性為 90 %或更高、95 %或更高、99 %或更高，以及一介電常數為7.0或更小、6.0或更小、或5.0或更小。
在一方面，藉由提供一種經由一原子層沉積（ALD）製程來沉積含矽和氮的介電膜的方法以符合上述需要，係包含：a) 提供至少一基材至一反應器中，在範圍從約 25°C至約 600°C的一溫度下並選擇性地維持該反應器在約 100托或更低的一壓力下；b) 引入包含至少兩個鹵原子的至少一第一矽前驅物至該反應器中以形成一含矽層；c) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何未反應的前驅物；d) 引入至少一第二矽前驅物至該反應器中，該第二矽前驅物包含至少兩個一級胺基部分，其與該含矽層反應以形成包含矽和氮的一膜；e)使用惰性氣體清洗該反應器；f) 引入一電漿源至該反應器中以與包含矽和氮的該膜反應；g) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何反應副產物，和 h)重複步驟 b 至 g ，以使包含矽和氮的該膜達到一所欲的厚度。
在一方面，藉由提供一種經由一原子層沉積（ALD）製程來沉積含矽和氮的介電膜的方法以進一步符合上述需要，係包含：a) 提供至少一基材至一反應器中，在範圍從約 25°C至約 600°C的一溫度下並選擇性地維持該反應器在約 100托或更低的一壓力下；b) 引入包含至少兩個一級胺基部分的至少一第一矽前驅物以形成包含一含矽層的一膜；c) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何未反應的前驅物；d) 引入包含至少兩個鹵原子的至少一第二矽前驅物至該反應器中以與該含矽層反應，以形成包含矽和氮的一膜；e) 使用惰性氣體清洗該反應器；f) 引入一電漿源至該反應器中以與包含矽和氮的該膜反應；g) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何反應副產物，和 h) 重複步驟 b 至 g 以使包含矽和氮的該膜達到一所欲的厚度。
在整個說明書中，該術語「ALD或類似ALD」是指一製程包括，但不限於，以下的製程：a) 包括矽前驅物和反應氣體的每一反應物順序地引入至一反應器中，例如一單晶片ALD反應器、半批式ALD反應器或間歇式爐ALD反應器；b) 包括矽前驅物和反應氣體的每一反應物被曝露於一基材，係藉由移動或旋轉該基材至該反應器的不同部分，且每一部分由惰性氣體幕隔開，即空間ALD反應器或卷對卷ALD反應器。
在整個說明書中，該術語「電漿包括/包含氨」是指一反應氣體或氣體混合物經由一電漿產生器原地或遠端生成。該氣體或氣體混合物係選自由氨、氨和氦的一混合物、氨和氖的一混合物、氨和氬的一混合物、氨和氮的一混合物、氨和氫的一混合物，和其等組合所組成的群組。
在整個說明書中，該術語「電漿包括/包含氫或氘」是指一反應氣體或氣體混合物經由一電漿產生器原地或遠端生成。該氣體或氣體混合物係選自由氫或氘、氫或氘和氦的一混合物、氫或氘和氖的一混合物、氫和氬的一混合物、氫或氘和氮的一混合物和其等組合所組成的群組。在整個說明書中，該術語「烷基」是指一直鏈或支鏈的C
1至 C
20烴、環狀C
6至C
20烴 。例示性的烴類包括，但不限於，庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十二烷、環辛烷、環壬烷和環癸烷。
在整個說明書中，本文所使用的術語「階梯覆蓋性」定義為在具有貫孔或溝槽或兩者的一結構化或特徵化基材中的該沉積膜的兩個厚度的一百分率。底部階梯覆蓋性被定義為在該特徵底部的厚度除以該特徵頂部的厚度的比率（以%表示） 。中間階梯覆蓋性被定義為在該特徵一側壁上的厚度除以該特徵頂部的厚度的比率（以%表示）。使用本文敘述的方法所沉積的膜表現約80%或更大、或約90%或更大的一階梯覆蓋性，這表示該些膜是共形的。
在整個說明書中，本文所使用的術語「矽前驅物」定義為包含至少兩個鹵原子的一鹵化含矽化合物或是包含至少兩個一級胺基部分的一含一級胺基的矽化合物。
在整個說明書中，本文所使用的術語「含一級胺基」定義為一有機胺基基團或部分HNR
1係從一一級有機胺H
2NR
1除去一個氫所衍生。例示性的含一級胺基基團包括，但不限於，乙胺基（-NHEt）、正丙胺基（-NHPr
n）和異丙胺基（-NHPr
i）。
據信，在Si-NH的氫和Si-Cl之間的反應是經由依序引入一鹵化含矽化合物和包含至少兩個或更多含一級胺基的矽化合物的一前驅物，然後引入含氨電漿或含氫電漿。 該新製程可潛在地產生更多的 Si-N-Si 網絡，其中該氮原子與三個矽原子鍵合，從而可以形成較佳的氮化矽膜。 現有技術通常涉及一種矽前驅物，隨後是電漿，例如，一鹵化含矽化合物，隨後是含氮或氨電漿。 重要的是，該專利的關鍵發明是在低溫下沉積具有更多氮原子與三個矽原子鍵合的氮化矽，從而提供具有低氫含量的一氮化矽膜，並相較於僅使用一種矽前驅物的現有技術，具有較低的濕蝕刻速率。
本文敘述的是一種經由一原子層沉積（ALD）或在一類似ALD製程中，例如，不限於，一循環化學氣相沉積製程（CCVD），沉積含矽和氮的介電膜的方法。
在一實施態樣中，根據一例示性實施態樣所敘述的該方法包含
a) 提供至少一基材至一反應器中，在範圍從約 25°C至約 600°C的一溫度下並選擇性地維持該反應器在約 100 托或更低的一壓力下；
b) 引入包含至少兩個鹵原子的至少一第一矽前驅物至該反應器中以形成一含矽層；
c) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何未反應的前驅物；
d) 引入至少一第二矽前驅物至該反應器中，該第二矽前驅物包含至少兩個一級胺基部分，其與該含矽層反應以形成包含矽和氮的一膜；
e) 用惰性氣體清洗該反應器；
f) 引入一電漿源至該反應器中以與包含矽和氮的該膜反應；和
g) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何反應副產物。
可重複此實施態樣中的步驟 b 至 g ，以提供一所欲厚度的含矽和氮介電質。
在本發明的一些實施態樣中，步驟d至e可在步驟b和c之前進行。該含矽和氮的介電膜的厚度範圍為從1埃至1000埃、或1埃至500埃、或1埃至300埃、或1埃至200埃、或1埃至100埃、或1埃至50 埃。該些氮化矽或碳氮化矽膜的厚度範圍亦可為從5埃至500埃、或5埃至400埃、或5埃至300埃、或5埃至200埃、或5埃至100埃、或5埃至 50 埃。
在另一實施態樣中，根據一例示性實施態樣所敘述的該方法包含：
a) 提供至少一基材至一反應器中，在範圍從約 °C至約 600°C的一溫度下並選擇性地維持該反應器在約 100托或更低的一壓力下；
b) 引入包含至少兩個一級胺基部分的至少一第一矽前驅物以形成包含一含矽層的一膜；
c) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何未反應的前驅物；
d) 引入包含至少兩個鹵原子的至少一第二矽前驅物至該反應器中以與該含矽層反應，以形成包含矽和氮的一膜；
e) 使用惰性氣體清洗該反應器；
f) 引入一電漿源至該反應器中以與包含矽和氮的該膜反應；和
g) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何反應副產物。
可重複此實施態樣中的步驟 b 至 i ，以提供一所欲厚度的含矽和氮介電質。
在本發明的一些實施態樣中，步驟d至e可在步驟b和c之前進行。該含矽和氮的介電膜的厚度範圍為從1埃至1000埃、或1埃至500埃、或1埃至300埃、或1埃至200埃、或1埃至100埃、或1埃至50 埃。該些氮化矽或碳氮化矽膜的厚度範圍亦可為從5埃至500埃、或5埃至400埃、或5埃至300埃、或5埃至200埃、或5埃至100埃或5埃至 50 埃。
又在另一實施態樣中，根據一例示性實施態樣所敘述的該方法包含：
a) 提供至少一基材並加熱該反應器至至少一溫度範圍從約 25°C至約 600°C並選擇性地維持該反應器在約 100托或更低的一壓力下；
b) 引入包含形成一含矽層的一鹵化含矽化合物的至少一第一前驅物至該反應器中；
c) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何未反應的前驅物；
d) 引入至少一第二前驅物，其包含一個與該含矽層反應之含至少兩個或更多一級胺基的矽化合物，以形成包含矽和氮的一膜；
e) 使用惰性氣體清洗該反應器；
f) 引入含氨電漿源至該反應器中以與包含矽和氮的該膜反應；
g) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何反應副產物。
可重複此實施態樣中的步驟 b 至 g ，以提供一所欲厚度的含矽和氮介電質。在本發明的一些實施態樣中，步驟 d 至 e 可在步驟 b 和 c 之前進行。該含矽和氮的介電膜的厚度範圍為從1埃至1000埃、或1埃至500埃、或1埃至300埃、或1埃至200埃、或1埃至100埃、或1埃至50 埃。該些氮化矽或碳氮化矽膜的厚度範圍亦可為從5埃至500埃、或5埃至400埃、或5埃至300埃、或5埃至200埃、或5埃至100埃或5埃至 50 埃。
進一步地，在另一實施態樣中，根據一例示性實施態樣所敘述的該方法包含：
a) 提供至少一基材並加熱該反應器至至少一溫度範圍從約 25°C至約 600°C並選擇性地維持該反應器在約 100托或更低的一壓力下；
b) 引入包含形成一含矽層的一鹵化含矽化合物的至少一第一前驅物至該反應器中；
c) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何未反應的前驅物；
d) 引入至少一第二前驅物，其包含一個與該含矽層反應之含至少兩個或更多一級胺基的矽化合物，以形成包含矽和氮的一膜；
e) 使用惰性氣體清洗該反應器；
f) 引入一不包含氮的電漿源至該反應器中以與包含矽和氮的該膜反應；
g) 使用惰性氣體清洗該反應器。
可重複此實施態樣中的步驟 b 至 g，以提供一所欲厚度的含矽和氮介電質。在本發明的一些實施態樣中，步驟d至e可在步驟b和c之前進行。該含矽和氮的介電膜的厚度範圍為從1埃至1000埃、或1埃至500埃、或1埃至300埃、或1埃至200埃、或1埃至100埃、或1埃至50 埃。該些氮化矽或碳氮化矽膜的厚度範圍亦可為從5埃至500埃、或5埃至400埃、或5埃至300埃、或5埃至200埃、或5埃至100埃或5埃至 50 埃。
例示性的鹵化含矽化合物可選自由： i) 鹵化矽烷、ii) 鹵化矽氧烷、iii) 鹵化矽氮烷、和iv) 鹵化碳矽烷所組成的群組。
群組i的該些鹵化矽烷包括，但不限於，三氯矽烷、四氯矽烷、六氯二矽烷、五氯二矽烷、四氯二矽烷、八氯三矽烷和二氯矽烷。
群組ii的該些鹵化矽氧烷包括，但不限於，六氯二矽氧烷、五氯二矽氧烷、四氯二矽氧烷和八氯三矽氧烷。
群組iii的該些鹵化矽氮烷係選自由以下式I表示的該些群組：
式I
其中R
1係選自由氫、一直鏈或支鏈C
1至 C
10烷基、一直鏈或支鏈C
2至 C
10烯基、一直鏈或支鏈C
2至 C
10炔基、一C
3至 C
10環烷基、一C
2至 C
6二烷基胺基、一拉電子基團、和一C
6至 C
10芳基所組成的群組；R
2係選自由氫、一直鏈或支鏈C
1至 C
10烷基、一直鏈或支鏈C
2至 C
6烯基、一直鏈或支鏈C
2至 C
6炔基、一C
3至 C
10環烷基、一C
2至 C
6二烷基胺基、一C
6至 C
10芳基、一直鏈或支鏈C
1至 C
6氟化烷基、一拉電子基團、和一選自由 Cl、Br 和 I 所組成的群組的鹵化物所組成的群組；以及 X係一選自由Cl、Br和I所組成的群組的鹵化物。
群組 iii 的鹵化矽氮烷的實例可選自由1,1,1,3,3,3-六氯-二矽氮烷、1,1,1,3,3-五氯-二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六氯-2-甲基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六氯-2-乙基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六氯-2-正-丙基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六氯-2-異-丙基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六氯-2-正-丁基二矽氮烷、1,1,1,3,3 ,3-六氯-2-異-丁基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六氯-2-二級-丁基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六氯-2-三級-丁基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六溴-2-甲基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六溴-2-乙基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六溴-2-正-丙基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六溴-2-異-丙基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六溴-2-正-丁基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六溴-2-異-丁基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六溴-2-二級-丁基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六溴-2-三級-丁基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六碘-2-甲基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六碘-2-乙基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六碘-2-正-丙基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六碘-2-異-丙基二矽氮烷、1,1, 1,3,3,3-六碘-2-正-丁基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六碘-2-異-丁基二矽氮烷、1, 1,1,3,3,3-六碘-2-二級-丁基二矽氮烷、1,1,1,3,3,3-六碘-2-三級-丁基二矽氮烷、1,1,1,3,3-五氯-2-甲基二矽氮烷、1,1,1,3,3-五氯-2-乙基二矽氮烷、1,1,1,3,3-五氯-2-正-丙基二矽氮烷、1,1,1,3,3-五氯-2-異-丙基二矽氮烷、1,1,1,3,3-五氯-2-甲基-3-甲基-二矽氮烷、1,1,1,3,3-五氯-2-乙基-3-甲基二矽氮烷、1,1,1,3,3-五氯-2-正-丙基-3-甲基二矽氮烷、1,1,1,3,3-五氯-2-異-丙基-3-甲基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-2-甲基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-2-乙基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-2-正-丙基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-2-異-丙基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-2-正-丁基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-2-異-丁基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-2-二級-丁基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-2-三級-丁基二矽氮烷、1,1,3,3-四溴-2-甲基二矽氮烷、1,1,3,3-四溴-2-乙基二矽氮烷、1,1,3,3-四溴-2-正-丙基二矽氮烷、1,1,3,3-四溴-2 -異-丙基二矽氮烷、1, 1,3,3-四溴-2-正-丁基二矽氮烷、1,1,3,3-四溴-2-異-丁基二矽氮烷、1,1,3,3-四溴-2-二級-丁基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-2-三級-丁基二矽氮烷、1,1,3,3-四碘-2-甲基二矽氮烷、1,1,3,3-四碘-2-乙基二矽氮烷、1,1,3,3-四碘-2-正-丙基二矽氮烷、1,1,3,3-四碘-2-異-丙基二矽氮烷、1,1,3,3-四碘-2-正-丁基二矽氮烷、1,1,3,3-四碘-2-異-丁基二矽氮烷、1,1,3,3-四碘-2-二級-丁基二矽氮烷、1,1,3,3-四碘-2-三級-丁基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-2-環戊基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-2-環己基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-1,3-二甲基-2-環戊基-2-環戊基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-1,3-二甲基-2-環己基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-1,3-二甲基-2-甲基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-1,3-二甲基-四氯-2-乙基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-1,3-二甲基-2-正-丙基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-1,3-二甲基-2-異-丙基二矽氮烷、 1,1,3,3-四氯-1,3-二甲基-2-正-丁基二矽氮烷、 1,1,3,3-四氯-1,3-二甲基-2-異-丁基二矽氮烷、1,1,3,3-四氯-1,3-二甲基-2-二級-丁基二矽氮烷和1,1,3,3-四氯-1,3-二甲基-2-三級-丁基二矽氮烷所組成的群組。
群組 iv 的鹵化碳矽烷的實例可選自由1,1,1,4,4,4-六氯-1,4-二矽代丁烷、1,1,1,4,4,4-六氯-2-甲基-1,4-二矽代丁烷、1,1,1,4,4-五氯-1,4-二矽代戊烷、1,1,1,4,4-五氯-2-甲基-1,4-二矽代戊烷、2,2,5,5-四氯-2,5-二矽代己烷、2,2,5,5-四氯-3-甲基-2,5-二矽代己烷、1,1,1,5,5,5-六氯-1,5-二矽代戊烷、2,2,6,6-四氯-3-甲基-2,6-二矽代庚烷、1,1,4,4-四氯-1,4-二矽代戊烷、1,1,4,4-四氯-2-甲基-1,4-二矽代戊烷、1,1,4,4,4-五氯-1,4-二矽代丁烷、1,1,4,4,4-五氯-2-甲基-1,4-二矽代丁烷、1,4,4,4-四氯-1,4-二矽代丁烷、1,4,4,4-四氯-2-甲基-1,4-二矽代丁烷、1,4,4-三氯-1,4-二矽代戊烷、1,4,4-三氯-2-甲基-1,4-二矽代戊烷、1,1,5,5,5-五氯-1,5-二矽代戊烷、1,1,5,5,5-五氯- 2-甲基-1,5-二矽代戊烷、1,1,5,5-四氯-1,5-二矽代己烷、1,1,5,5-四氯-2-甲基-1,5-二矽代己烷、1,5,5,5-四氯-1,5-二矽代戊烷、1,5,5,5-四氯-2-甲基-1,5-二矽代戊烷、1,5,5-三氯-1,5-二矽代己烷、1,5,5-三氯-2-甲基-1,5-二矽代己烷、1,3-二氯-1,3-二矽代環丁烷、1,3-二溴-1,3-二矽代環丁烷、1,1,3-三氯-1,3-二矽代環丁烷、1,1,3-三溴-1,3-二矽代環丁烷、1,1,3,3-四氯-1,3-二矽代環丁烷、1,1,3,3-四溴-1,3-二矽代環丁烷、1,3-二氯-1,3-二甲基-1,3-二矽代環丁烷、1,3-溴-1,3-二甲基-1,3-二矽代環丁烷、1,1,1,3,3,5,5,5-八氯-1,3,5-三矽代戊烷、1,1,1,3,3,5,5,5-八溴-1,3,5-三矽代戊烷、1,1,3,3,5,5-六氯-1,5-二甲基-1,3,5-三矽代戊烷、1,1,1,5,5,5-六氯-3,3-二甲基-1,3,5-三矽代戊烷、1,1,3,5,5-五氯-1,3,5-三甲基-1,3,5-三矽代戊烷、1,1,1,5,5,5-六氯-1,3,5-三矽代戊烷、1,1,5,5-四氯-1,3,5-三矽代戊烷、1,1-二碘-1,3-二矽代環丁烷、1,3-二碘-1,3-二矽代環丁烷、1,1,3-三碘-1,3-二矽代環丁烷、1,1,3,3-四碘-1,3-二矽代環丁烷、1,3-二碘-1,3-二甲基-1,3-二矽代環丁烷、1,5-二氯-1,3,5-三矽代戊烷、1,5-二溴-1,3,5-三矽代戊烷和1,5-二碘-1,3,5-三矽代戊烷所組成的群組。
含一級胺基的矽化合物可選自由以下式 II 表示的該些群組：
R
nSi(HNR
1)
4-n式 II
其中 R 係選自由氫、一直鏈或支鏈C
1至 C
10烷基、一直鏈或支鏈C
2至 C
10烯基、一直鏈或支鏈C
2至 C
10炔基、一C
3至 C
10環烷基、一C
2至 C
6二烷基胺基、一拉電子基團、和一C
6至 C
10芳基所組成的群組；R
1係選自由氫、一直鏈或支鏈C
1至 C
10烷基、一直鏈或支鏈C
2至C
6烯基、一直鏈或支鏈C
2至C
6炔基、一C
3至 C
10環烷基、一C
2至 C
6二烷基胺基、一C
6至 C
10芳基、一直鏈或支鏈C
1至 C
6氟化烷基、一拉電子基團、和一選自由 Cl、Br 和 I 所組成的群組的鹵化物所組成的群組；且n=0、1 和 2。在一優選的實施態樣中，n=0，R
1為甲基、乙基、正-丙基；在另一優選的實施態樣中，n=1，R為甲基、乙基，而 R
1為甲基、乙基、正-丙基、正-丁基、異-丙基。實例包括，但不限於Si(HNEt)
4、Si(HNPr-n)
4、Si(HNPr-i)
4、Si(HNBu-n)
4、MeSi(HNEt)
3、MeSi(HNPr-n)
3、MeSi(HNPr-i)
3、和MeSi(HNBu-n)
3。
含一級胺基的矽化合物亦可選自由以下式 III 表示的該些群組：
[R
nSi(HNR
1)
3-n]
2式 III
其中R係選自由氫、一直鏈或支鏈C
1至 C
10烷基、一直鏈或支鏈C
3至 C
10烯基、一直鏈或支鏈C
3至 C
10炔基、一C
3至 C
10環烷基、一C
2至 C
6二烷基胺基、一拉電子基團、和一C
6至 C
10芳基所組成的群組；R
1係選自由氫、一直鏈或支鏈C
1至 C
10烷基、一直鏈或支鏈C
2至 C
6烯基、一直鏈或支鏈C
3至 C
6炔基、一C
3至 C
10環烷基、一C
2至 C
6二烷基胺基、一C
6至 C
10芳基、一直鏈或支鏈C
1至 C
6氟化烷基、一拉電子基團、和一選自由 Cl、Br 和 I 所組成的群組的鹵化物所組成的群組；且 n＝0、1 和 2。實例包括，但不限於Si
2(HNEt)
6、Me(EtNH)
2SiSi(HNEt)
2Me、Me
2(EtNH)SiSi(HNEt)Me
2、Si
2(HNMe)
6、Me(MeNH)
2SiSi(HNMe)
2Me、和 Me
2(MeNH)SiSi(HNMe)Me
2。
該電漿源可選自由含氮電漿、含氨電漿、惰性氣體電漿及含氫電漿所組成的群組。該含氮源氣體可包括，例如，氮/氬電漿、氮/氦電漿。該含氨電漿可包括，例如，氨電漿、氨/氬電漿、氨/氦電漿、氨/氫電漿、氨/氮電漿。該惰性氣體電漿可包括，例如，氬電漿、氦電漿及其等組合。該氫電漿可包括，例如，氫電漿、氫/氦電漿、氫/氬及其等組合。一不含氮的電漿源可選自由一惰性氣體電漿、一含氫電漿及其等組合所組成的群組。該惰性氣體係選自由氬（Ar）、氮（N
2）、氦（He）、氖（Ne）及其等組合所組成的群組。
本文所揭示的該些沉積方法包括使用清洗氣體從一反應器中清洗不需要或未反應之材料的一或多個步驟。用於清除未消耗的反應物和/或反應副產物的該清洗氣體是一不與該些前驅物反應的惰性氣體。例示性的清洗氣體包括，但不限於，氬（Ar）、氮（N
2）、氦（He）、氖（Ne）、氫（H
2）及其等組合。在某些實施態樣中，一清洗氣體例如Ar以範圍為從約10至約10000 sccm的一流速供應至該反應器中達約0.1至1000秒，藉此清洗會餘留在該反應器中的該未反應材料和任何副產物。
供應該些前驅物、氧源、該含氨源和/或其他前驅物、源氣體和/或試劑的該些各個步驟可以藉由改變供應它們的時間來進行，以改變該所得膜的該化學計量組成。
在某些實施態樣中，在該引入步驟中之該反應器的溫度係在範圍從約室溫（例如，20℃）至約600℃的一或多個溫度下。用於該基材溫度的替代範圍具有以下端點中的一或多個：20、25、50、75、100、125、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425 、450、475 和500°C。例示性的優選溫度範圍包括以下：300至450℃、350至450℃。
在又另一實施態樣中，用於沉積一含矽膜的一容器包括本文所述的一或多種矽前驅化合物。在一特定實施態樣中，該容器是至少一可加壓的容器（優選地由不銹鋼製成，其具有例如揭露在美國專利案號US7334595；US6077356；US5069244；和US5465766中的一設計，其揭露內容透過引用併入本文。該容器可包含玻璃（硼矽酸鹽或石英玻璃）或316、316L、304 或304L 型不銹鋼合金（UNS 名稱S31600、S31603、S30400 S30403），配有該些合適的閥門和配件，以允許輸送一或多種前驅物至用於一CVD 或一 ALD製程的該反應器。在此或其他實施態樣中，該些鹵化矽烷和該些含一級胺基的矽化合物被提供在一由不銹鋼組成的加壓容器中，且該前驅物的純度為98%重量計或更高或99.5%或更高係合適於該些半導體應用。該些矽前驅化合物係優選實質上不含金屬離子，例如Al
3+離子、Fe
2+、Fe
3+、Ni
2+、Cr
3+。如本文所使用，當該術語「實質上不含」有關Al
3+離子、Fe
2+、Fe
3+、Ni
2+、Cr
3+時，意指小於約5ppm（按重量計），優選小於約3 ppm，更優選小於約1 ppm，和最優選約0.1 ppm。在某些實施態樣中，如果需要，此類容器亦可具有用於混合該些前驅物與一或多種額外的前驅物的裝置。在這些或其他實施態樣中，該（些）容器的內容物可與一額外的前驅物預先混合。或者，該矽前驅物和/或其他前驅物可保存在個別的容器中或在一具有分離裝置的單一容器中，係用於在儲存期間保存該矽前驅物和其他前驅物分離。
能量可施加於該前驅物、含氨源、還原劑例如氫電漿、其他前驅物或其等組合中的至少一種，以引發反應並在該基材上形成該膜或塗層。這種能量可藉由，但不限於，熱、電漿、脈衝電漿、螺旋電漿、高密度電漿、感應耦合電漿、X射線、電子束、光子、遠程電漿方法及其等組合來提供。
在某些實施態樣中，一輔助RF頻率源可用於修改在該基材表面的該電漿特性。在該沉積涉及電漿的實施態樣中，該電漿生成製程可包含一直接電漿生成製程，其中電漿係直接在該反應器中生成，或替代地一遠程電漿生成製程，其中電漿在該反應器外部產生並供應至該反應器內。
該些矽前驅物和/或其他含矽前驅物可用多種方式輸送至該反應室，例如一CVD或ALD反應器。在一實施態樣中，可利用一液體輸送系統。在一替代實施態樣中，可採用一組合的液體輸送和驟沸蒸發處理單元，例如，舉例而言，由Shoreview, MN（明尼蘇達州肖爾維尤）的MSP公司製造的該渦輪汽化器，以使得低揮發性材料能夠依容量輸送，這導致可再現的傳輸和沈積而無熱分解該前驅物。在液體輸送製劑中，本文所述的該些前驅物可以純液體形式輸送，或者替代地，可在包含該些前驅物的溶劑製劑或組合物中使用。因此，在某些實施態樣中，該些前驅物製劑可包括具有合適特性的溶劑組分，這在一指定的最終用途應用中，對在一基材上形成一膜可以是合需和有利的。
在此或其他實施態樣中，已理解的是，本文所述的該些方法的該些步驟可以多種順序進行、可以依序地進行或同時地進行（例如，在另一步驟的至少一部分期間）、及其等任意組合。供應該些前驅物和該些含氮源氣體的各個步驟可藉由改變供應它們的持續時間來進行，以改變該所得含矽膜的該化學計量組成。
在本文所敘述的該些方法的還另一實施態樣中，對該膜或該所沉積的膜接受一處理步驟。該處理步驟可在該沉積步驟的至少一部分期間、在該沉積步驟之後及其等組合進行。例示性的處理步驟包括，而不限於，經由高溫熱退火處理；電漿處理；紫外線（UV）光處理；雷射；電子束處理及其等組合，以影響該膜的一或多種性能。當與在相同條件下用之前公開的矽前驅物沉積的膜相比時，用本文所述的該些矽前驅物沉積的該些膜具有改良的性質，例如，不限於，一濕蝕刻速率低於在該處理步驟之前該膜的濕法蝕刻速率或一比該處理步驟之前的該密度更高的密度。在一特定實施態樣中，在該沉積製程期間，間歇地處理所沉積後的膜。這些間歇或中期沉積處理可例如在每個ALD循環之後、在一定次數的ALD之後進行，例如，不限於，一個（1） ALD循環、兩個（2） ALD循環、五個（5） ALD循環、或每十個 （10）或更多 ALD 循環之後。
在對該膜進行UV處理的一實施態樣中，將膜曝露於寬頻UV，或替代地，曝露於一具有範圍從約 150奈米（nm）至約 400nm的一波長的UV源。在一特定實施態樣中，將該所沉積的膜在不同於在達到一所欲的膜厚度之後的該沉積室的一室中曝露於UV。
在用一電漿處理該膜的一實施態樣中，沉積諸如碳摻雜氧化矽的鈍化層，以防止氯和氮污染在該隨後的電漿處理中滲透膜。可使用原子層沉積或循環化學氣相沉積來沉積該鈍化層。
在用一電漿處理該膜的一實施態樣中，該電漿源係選自由氫電漿、包含氫和氦的電漿、包含氫和氬的電漿所組成的群組。氫電漿降低膜的介電常數，並提高對後續電漿灰化製程的抗損傷能力，同時仍保持在本體中的該碳含量幾乎不變。
以下實施例說明本發明的某些方面且不限制該些所附請求項的範圍。
實施例
在以下實施例中，除非另有說明，性能將從沉積在作為基材之具電阻率為5-20 Ω-cm的矽晶圓上的樣品膜獲得。
在典型的製程條件中，除非另有說明，該室壓力固定在範圍從約 1至約 5托的一壓力。使用額外的惰性氣體來維持室壓力。
該膜沉積步驟係用於電漿增強 ALD。除非另有說明，總共使用100或200或300或500個沉積循環，以獲得該所欲的膜厚度。
對比實施例 1
一氮化矽膜係使用 SiCl
4和氨電漿以PEALD模式在350°C下沉積。 表 1a 上所列的該些 ALD 步驟，係如下。
表 1a.用於氮化矽的 PEALD 沉積的ALD 步驟使用 SiCl
4，然後使用氨電漿
步驟2-6重複300 次，以獲得101 埃的膜。這轉換成每個循環的一生長量（GPC）為 0.34 埃/循環。該沉積膜具有一蝕刻速率相對於在0.5%稀HF中的該熱氧化矽參照為＞5.2。一氮化矽膜相對於該熱氧化矽參照的該蝕刻速率被定義為在該些相同條件下測得的該氮化矽的蝕刻速率與該熱氧化矽的蝕刻速率的比率。
| 步驟 | 敘述 | 製程參數 |
| 1. | 插入矽晶圓至一PEALD 反應器中並加熱至所欲溫度 （350 °C） | |
| 2. | 用矽前驅物曝露矽晶圓 | SiCl 4曝露= ~10.5 托。 溫度=350℃ 時間 = 2 秒 |
| 3. | 清洗 | 氬流量 = 500 sccm 時間 = 20 秒 |
| 4. | 電漿穩定步驟 | 氬流量 = 200 sccm 電漿功率 = 1500 瓦 電漿頻率 = 2 MHz 時間 = 5 秒 |
| 5. | 電漿開啟 | 氬流量 = 100 sccm NH 3流量= 300 sccm 電漿功率 = 1500 瓦 電漿頻率 = 2 MHz 時間 = 30 秒 |
| 6. | 清洗 | 氬流量 = 500 sccm 時間 = 15 秒 |
| 7. | 從該反應器取出矽晶圓 |
比較例 2.
一氮化矽膜係使用四(正-丙胺基)矽烷和氨電漿以一PEALD模式在350°C下沉積，如表 1b 所述。
表 1b. 用於氮化矽的 PEALD 沉積的ALD 步驟使用四(正-丙胺基)矽烷，然後使用氨電漿
| 步驟 | 敘述 | 製程參數 |
| 1. | 插入矽晶圓至一PEALD 反應器中並加熱至所欲溫度 （350 °C） | |
| 2. | 用矽前驅物曝露矽晶圓 | 四(正-丙胺基)矽烷曝露 ~15 托 溫度=350℃ 時間 = 2 秒 |
| 3. | 清洗 | 氬流量 = 500 sccm 時間 = 20 秒 |
| 4. | 電漿穩定步驟 | 氬流量 = 200 sccm 電漿功率 = 1500 瓦 電漿頻率 = 2 MHz 時間 = 5 秒 |
| 5. | 電漿開啟 | 氬流量 = 100 sccm NH 3流量= 300 sccm 電漿功率 = 1500 瓦 電漿頻率 = 2 MHz 時間 = 30 秒 |
| 6. | 清洗 | 氬流量 = 500 sccm 時間 = 15 秒 |
| 7. | 從該反應器取出矽晶圓 |
該膜厚度在400次循環後為65埃，其轉換成一GPC為0.16埃/循環。該沉積膜具有一蝕刻速率相對於在0.5%稀HF中的該熱氧化矽參照為＞3.1。
比較例3.
一氮化矽膜係使用四(正-丙胺基)矽烷和SiCl
4於無任何電漿情況下在350°C下沉積，如表 1c 所述。
表 1c. 用於氮化矽的 PEALD 沉積的ALD 步驟使用四(正-丙胺基)矽烷
步驟2-5 重複400 個循環。該沉積的薄膜為 20 埃，轉換成 ＜ 0.1 埃/循環。
| 步驟 | 敘述 | 製程參數 |
| 1. | 插入矽晶圓至一PEALD 反應器中並加熱至所欲溫度 （350 °C） | |
| 2. | 用鹵化矽前驅物曝露矽晶圓 | SiCl 4曝露= ~10.5 托 T = 350 °C，時間 = 2 秒 |
| 3. | 清洗 | 氬流量 = 500 sccm 時間 = 20 秒 |
| 4. | 用一級胺基矽烷曝露矽晶圓 | 四(正-丙胺基)矽烷曝露 = ~15 托 |
| 5. | 清洗 | 氬氣流量 = 500 sccm 時間 = 15 秒 |
| 6. | 從該反應器取出矽晶圓 |
工作實施例 1
一氮化矽薄膜係使用鹵化矽前驅物和含一級胺基的矽化合物的一組合，然後使用氨電漿在 350 °C 下來沉積。
選擇四氯矽烷（SiCl
4）作為鹵化矽前驅物實施例，同時選擇四(正-丙胺基)矽烷作為含一級胺基的矽化合物。該SiCl
4在室溫下輸送，而四(正-丙胺基)矽烷在 125 °C 罐溫度下輸送。 使用配備一遠程電漿（2 MHz）的 一300 mm 工具進行該沉積製程。 使用橢圓偏光計測量該膜厚度和折射率。 該膜質量藉由其相對於該熱氧化矽參照的蝕刻速率來表徵，被定義為在該些相同條件下，使用在室溫下 0.5% 稀氫氟酸 （HF）/ H
2O 測量的該膜蝕刻速率與該熱氧化矽蝕刻速率的比率。
該些ALD 步驟，如下示於表 2 中：
表 2. 使用SiCl
4和四(正-丙胺基)矽烷，然後使用氨電漿
步驟 2-8重複 400 次，以沉積 180 埃的膜。 這轉換成一GPC為 0.45 埃/循環。 該所沉積膜表現更高的 0.5% 稀 HF 蝕刻速率阻力。 該沉積膜相對於在0.5% 稀HF中的該熱氧化矽參照的蝕刻速率為1.3，與一般ALD 製程相比，如在比較例中所示的在類似沉積條件下僅使用一種矽前驅物，顯示更好的蝕刻阻力。
| 步驟 | 敘述 | 製程參數 |
| 1. | 插入矽晶圓至一PEALD 反應器中並加熱至所欲溫度 （350 °C） | |
| 2. | 用鹵化矽前驅物曝露矽晶圓 | SiCl 4曝露= ~10.5 托 T = 350 °C，時間 = 2 秒 |
| 3. | 清洗 | 氬流量 = 500 sccm 時間 = 20 秒 |
| 4. | 用一級胺基矽烷曝露矽晶圓 | 四(正-丙胺基)矽烷曝露 = ~15 托，時間 = 10 秒 |
| 5. | 清洗 | 氬流量 = 500 sccm 時間 = 20 秒 |
| 6. | 電漿穩定步驟 | 氬流量 = 200 sccm 電漿功率 = 1500 瓦 電漿頻率 = 2 MHz 時間 = 5 秒 |
| 7. | 電漿開啟 | 氬流量 = 100 sccm NH 3流量 = 100 sccm 電漿功率 = 1500 瓦 電漿頻率 = 2 MHz 時間 = 30 秒 |
| 8. | 清洗 | 氬流量 = 500 sccm 時間 = 15 秒 |
| 9. | 從該反應器取出矽晶圓 |
工作實施例 2
一氮化矽膜係使用鹵化矽前驅物和含一級胺基的矽化合物的一組合，然後在 350 °C 下使用一氫電漿來沉積。 選擇四氯矽烷（SiCl
4）作為一鹵化矽前驅物實例，同時選擇四(正-丙胺基)矽烷作為含一級胺基的矽化合物。 該些ALD 步驟，如下示於表 3 中：
表 3. ALD 步驟係使用 SiCl
4和四(正-丙胺基)矽烷，然後使用氫電漿
| 步驟 | 敘述 | 製程參數 |
| 1. | 插入矽晶圓至一PEALD 反應器中並加熱至所欲溫度 （350 °C） | |
| 2. | 用鹵化矽前驅物曝露矽晶圓 | SiCl 4曝露= ~10.5 托 T = 350 °C，時間 = 2 秒 |
| 3. | 清洗 | 氬流量 = 500 sccm 時間 = 20 秒 |
| 4. | 用胺基矽烷曝露矽晶圓 | 四(正-丙胺基)矽烷曝露 = ~15 托，10 秒 |
| 5. | 清洗 | 氬流量 = 500 sccm 時間 = 30 秒 |
| 6. | 電漿穩定步驟 | 氬流量 = 200 sccm 電漿功率 = 1500 瓦 電漿頻率 = 2 MHz 時間 = 0.1 秒 |
| 7. | 電漿開啟 | 氬流量 = 100 sccm 氫流量 = 300 sccm 電漿功率 = 1500 瓦 電漿頻率 = 2 MHz 時間 = 30 秒 |
| 8. | 清洗 | 氬流量 = 500 sccm 時間 = 15 秒 |
| 9. | 從該反應器取出矽晶圓 |
步驟2-8 重複200次，以沉積 40 埃的膜。 這轉換成PEALD 的一成長率為 0.20 埃/循環。該薄膜表現較高的 0.5% 稀 HF 蝕刻速率阻力。 該沉積膜相對於該熱氧化矽參照的蝕刻速率為0.14，與一般ALD 製程相比，如在比較例中所示的在類似沉積條件下僅使用一種矽前驅物，顯示優異的蝕刻阻力。
儘管上述論及某些特定實施態樣和工作實施例的說明和敘述，但本發明並不意欲被限制於該些所示的詳細說明。 相反地，在不脫離該發明的精神的情況下和在該些請求項的等同物的範疇和範圍內可進行各種在細部上的修改。 例如，明確地意欲在本文件中所廣泛敘述的所有範圍包括在其範疇內之落入較寬範圍內的所有較窄範圍。
無
Claims (18)
- 一種經由一原子層沉積（ALD）製程沉積含矽和氮的介電膜的方法，包括： a) 提供至少一基材至一反應器中，在範圍從約 25°C至約 600°C的一溫度下並選擇性地維持該反應器在約 100托或更低的一壓力下； b) 引入包含至少兩個鹵原子的至少一第一矽前驅物至該反應器中以形成一含矽層； c) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何未反應的前驅物； d) 引入至少一第二矽前驅物至該反應器中，該第二矽前驅物包含至少兩個一級胺基部分，其與該含矽層反應以形成包含矽和氮的一膜； e) 使用惰性氣體清洗該反應器； f) 引入一電漿源至該反應器中以與包含矽和氮的該膜反應； g) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何反應副產物，和 h) 重複步驟 b 至 g ，以使包含矽和氮的該膜達到一所欲的厚度。
- 如請求項 1 的方法，其中包含至少兩個鹵原子的該第一矽前驅物係至少一選自由： i) 鹵化矽烷、ii) 鹵化矽氧烷、iii) 鹵化矽氮烷、和iv) 鹵化碳矽烷所組成的群組。
- 如請求項 1 的方法，其中包含至少兩個鹵原子的該第一矽前驅物係選自由三氯矽烷、四氯矽烷、六氯二矽烷、五氯二矽烷、四氯二矽烷、八氯三矽烷和二氯矽烷所組成的群組。
- 如請求項 1 的方法，其中包含至少兩個鹵原子的該第一矽前驅物係一鹵化矽氧烷，選自由六氯二矽氧烷、五氯二矽氧烷、四氯二矽氧烷和八氯三矽氧烷所組成的群組。
- 如請求項 1 的方法，其中包含至少兩個鹵原子的該第一矽前驅物係一鹵化矽氮烷，選自由下式 I 表示的該些群組： 式 I 其中R 1係選自由氫、一直鏈或支鏈C 1至 C 10烷基、一直鏈或支鏈C 2至 C 10烯基、一直鏈或支鏈C 2至 C 10炔基、一C 3至 C 10環烷基、一C 2至 C 6二烷基胺基、一拉電子基團、和一C 6至 C 10芳基所組成的群組；R 2係選自由氫、一直鏈或支鏈C 1至 C 10烷基、一直鏈或支鏈C 2至 C 6烯基、一直鏈或支鏈C 3至 C 6炔基、一C 3至 C 10環烷基、一C 2至 C 6二烷基胺基、一C 6至 C 10芳基、一直鏈或支鏈C 1至 C 6氟化烷基、一拉電子基團、和一選自由 Cl、Br 和 I 所組成的群組的鹵化物所組成的群組；以及 X係一選自由Cl、Br和I所組成的群組的鹵化物。
- 如請求項 1 的方法，其中該第二矽前驅物含一級胺基的矽化合物係選自由以下式 II 表示的化合物所組成的群組： R nSi(HNR 1) 4-n式 II 其中 R 係選自由氫、一直鏈或支鏈C 1至 C 10烷基、一直鏈或支鏈C 2至 C 10烯基、一直鏈或支鏈C 2至 C 10炔基、一C 3至 C 10環烷基、一C 2至 C 6二烷基胺基、一拉電子基團、和一C 6至 C 10芳基所組成的群組；R 1係選自由氫、一直鏈或支鏈C 1至 C 10烷基、一直鏈或支鏈C 2至C 6烯基、一直鏈或支鏈C 3至 C 6炔基、一C 3至 C 10環烷基、一C 2至 C 6二烷基胺基、一C 6至 C 10芳基、一直鏈或支鏈C 1至 C 6氟化烷基、一拉電子基團、和一選自由 Cl、Br 和 I 所組成的群組的鹵化物所組成的群組；且n=0、1 和 2。
- 如請求項 6 的方法，其中該第二矽前驅物含一級胺基的矽化合物係Si(HNEt) 4和Si(HNPr-n) 4中的一或兩者。
- 如請求項 1 的方法，其中包含至少兩個一級胺基部分的該第二矽前驅物係由以下根據式 III 的化合物所組成的群組： [R nSi(HNR 1) 3-n] 2式 III 其中R係選自由氫、一直鏈或支鏈C 1至 C 10烷基、一直鏈或支鏈C 2至 C 10烯基、一直鏈或支鏈C 2至 C 10炔基、一C 3至 C 10環烷基、一C 2至 C 6二烷基胺基、一拉電子基團、和一C 6至 C 10芳基所組成的群組；R 1係選自由氫、一直鏈或支鏈C 1至 C 10烷基、一直鏈或支鏈C 2至 C 6烯基、一直鏈或支鏈C 2至 C 6炔基、一C 3至 C 10環烷基、一C 2至 C 6二烷基胺基、一C 6至 C 10芳基、一直鏈或支鏈C 1至 C 6氟化烷基、一拉電子基團、和一選自由 Cl、Br 和 I 所組成的群組的鹵化物所組成的群組；且 n＝0、1 和 2。
- 如請求項 8 的方法，其中包含至少兩個一級胺基部分的該矽前驅物係選自由Si 2(HNEt) 6、Me(EtNH) 2SiSi(HNEt) 2Me、 Me 2(EtNH)SiSi(HNEt)Me 2、Si 2(HNMe) 6、Me(MeNH) 2SiSi(HNMe) 2Me、和 Me 2(MeNHe)SiSi(HNMe)Me 2所組成的群組。
- 一種經由一原子層沉積（ALD）製程沉積含矽和氮的介電膜的方法，包括： a) 提供至少一基材至一反應器中，在範圍從約 25°C至約 600°C的一溫度下並選擇性地維持該反應器在約 100托或更低的一壓力下； b) 引入包含至少兩個一級胺基部分的至少一第一矽前驅物以形成包含一含矽層的一膜； c) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何未反應的前驅物； d) 引入包含至少兩個鹵原子的至少一第二矽前驅物至該反應器中以與該含矽層反應，以形成包含矽和氮的一膜； e) 使用惰性氣體清洗該反應器； f) 引入一電漿源至該反應器中以與包含矽和氮的該膜反應； g) 使用惰性氣體從該反應器中清除任何反應副產物，和 h) 重複步驟 b 至 g 以使包含矽和氮的該膜達到一所欲的厚度。
- 如請求項 10 的方法，其中包含至少兩個鹵原子的該第二矽前驅物係至少一選自由： i) 鹵化矽烷、ii) 鹵化矽氧烷、iii) 鹵化矽氮烷、和iv) 鹵化碳矽烷所組成的群組。
- 如請求項 10 的方法，其中包含至少兩個鹵原子的該第二矽前驅物係選自由三氯矽烷、四氯矽烷、六氯二矽烷、五氯二矽烷、四氯二矽烷、八氯三矽烷和二氯矽烷所組成的群組。
- 如請求項 10 的方法，其中包含至少兩個鹵原子的該第二矽前驅物係一鹵化矽氧烷，選自由六氯二矽氧烷、五氯二矽氧烷、四氯二矽氧烷和八氯三矽氧烷所組成的群組。
- 如請求項 10 的方法，其中包含至少兩個鹵原子的該第二矽前驅物係一鹵化矽氮烷，選自由下式 I 表示的該些群組： 式 I 其中R 1係選自由氫、一直鏈或支鏈C 1至 C 10烷基、一直鏈或支鏈C 2至 C 10烯基、一直鏈或支鏈C 2至 C 10炔基、一C 3至 C 10環烷基、一C 2至 C 6二烷基胺基、一拉電子基團、和一C 6至 C 10芳基所組成的群組；R 2係選自由氫、一直鏈或支鏈C 1至 C 10烷基、一直鏈或支鏈C 2至 C 6烯基、一直鏈或支鏈C 3至 C 6炔基、一C 3至 C 10環烷基、一C 2至 C 6二烷基胺基、一C 6至 C 10芳基、一直鏈或支鏈C 1至 C 6氟化烷基、一拉電子基團、和一選自由 Cl、Br 和 I 所組成的群組的鹵化物所組成的群組；以及 X係一選自由Cl、Br和I所組成的群組的鹵化物。
- 如請求項 10 的方法，其中該含一級胺基的矽化合物係選自由以下式 II 表示的化合物所組成的群組： R nSi(HNR 1) 4-n式 II 其中 R 係選自由氫、一直鏈或支鏈C 1至 C 10烷基、一直鏈或支鏈C 2至 C 10烯基、一直鏈或支鏈C 2至 C 10炔基、一C 3至 C 10環烷基、一C 2至 C 6二烷基胺基、一拉電子基團、和一C 6至 C 10芳基所組成的群組；R 1係選自由氫、一直鏈或支鏈C 1至 C 10烷基、一直鏈或支鏈C 2至C 6烯基、一直鏈或支鏈C 3至 C 6炔基、一C 3至 C 10環烷基、一C 2至 C 6二烷基胺基、一C 6至 C 10芳基、一直鏈或支鏈C 1至 C 6氟化烷基、一拉電子基團、和一選自由 Cl、Br 和 I 所組成的群組的鹵化物所組成的群組；且n=0、1 和 2。
- 如請求項 15 的方法，其中該含一級胺基的矽化合物係係Si(HNEt) 4和Si(HNPr-n) 4中的一或兩者。
- 如請求項 10 的方法，其中包含至少兩個一級胺基部分的該第一矽前驅物係由以下根據式 III 的化合物所組成的群組： [R nSi(HNR 1) 3-n] 2式 III 其中R係選自由氫、一直鏈或支鏈C 1至 C 10烷基、一直鏈或支鏈C 2至 C 10烯基、一直鏈或支鏈C 2至 C 10炔基、一C 3至 C 10環烷基、一C 2至 C 6二烷基胺基、一拉電子基團、和一C 6至 C 10芳基所組成的群組；R 1係選自由氫、一直鏈或支鏈C 1至 C 10烷基、一直鏈或支鏈C 2至 C 6烯基、一直鏈或支鏈C 2至 C 6炔基、一C 3至 C 10環烷基、一C 2至 C 6二烷基胺基、一C 6至 C 10芳基、一直鏈或支鏈C 1至 C 6氟化烷基、一拉電子基團、和一選自由 Cl、Br 和 I 所組成的群組的鹵化物所組成的群組；且 n＝0、1 和 2。
- 如請求項 17 的方法，其中包含至少兩個一級胺基部分的該第一矽前驅物係選自由Si 2(HNEt) 6、Me(EtNH) 2SiSi(HNEt) 2Me、 Me 2(EtNH)SiSi(HNEt)Me 2、Si 2(HNMe) 6、Me(MeNH) 2SiSi(HNMe) 2Me、和 Me 2(MeNHe)SiSi(HNMe)Me 2所組成的群組。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US63/379,433 | 2022-10-13 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202415797A true TW202415797A (zh) | 2024-04-16 |
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