用于形成保形氧化硅薄膜的方法与流程

本发明的实施方式涉及在半导体元件的制造中沉积膜的方法。特定言之，本发明的实施方式关于在高深宽比半导体元件的形成中沉积高质量保形氧化硅（siox）层的方法。

背景技术：

1、半导体处理产业持续致力于提高良率，同时增加沉积在具有较大表面积的基板上的层的均匀性。这些相同因素与新材料的组合也在基板的单位面积上提供更高的电路整合。随着电路整合增加，对于关于层厚度的更大均匀性与处理控制的需求上升。因此，已经发展各种技术以具成本效率的方式在基板上沉积层，同时维持对于层的特性的控制。

2、先进微电子元件的复杂性提高，对目前使用的沉积技术提出严格要求。不幸地，目前可用的化学前体的数量有限，且必须具备强大的热稳定性、高反应性及适合薄膜生长发生的蒸气压力。此外，通常满足这些要求的前体仍有长期稳定性差的问题，且致使薄膜含有高浓度的杂质，诸如氧、氮及/或卤化物，这些杂质通常对目标膜应用有害。

3、具有高深宽比开口的半导体元件的性能与所使用材料的特性及结构层的厚度和面积有关。然而，由于某些特性被调整以适应元件缩放，挑战也随之而来。使用化学气相沉积（cvd）、等离子体增强化学气相沉积（pecvd）及等离子体增强原子层沉积（peald），难以在高深宽比结构上获得高质量（低湿式蚀刻速率（wer））的保形氧化硅（siox）膜，尤其是在诸如gaa及3d dram的重入式结构（reentrant structure）上。

4、氧化硅（siox）膜具有对于半导体元件具吸引力的材料与电气性质。这些膜已经被提出及试验用于半导体与微电子元件的前段至后段零件的应用。目前大多数的氧化硅（siox）膜的原子层沉积技术都是以含有卤素的硅烷前体为基础。卤素污染会影响元件性能及因此需要额外的移除步骤。又，有时候，卤素移除需要更高的热预算。并不期望对于温度敏感基板（例如，逻辑与内存元件）使用高温处理。

5、因此，在本领域中有着对于具有高质量氧化硅（siox）膜的逻辑或内存元件的需求。此外，本领域中有着对于形成用于逻辑或内存元件的高质量保形氧化硅（siox）膜的方法的需求。

技术实现思路

1、本发明的一或多个实施方式涉及在半导体元件上沉积膜的方法。在半导体元件上沉积膜的方法包含：将半导体处理腔室中的半导体基板暴露至第一前体；将半导体基板暴露至第一净化气体；将半导体基板暴露至第二前体；将半导体基板暴露至第二净化气体；及将半导体基板暴露至远程等离子体源（rps）微波等离子体以在半导体基板的表面上沉积保形氧化硅（siox）膜。

2、本发明的另一实施方式涉及制造逻辑或内存元件的方法。在一或多个实施方式中，制造逻辑或内存元件的方法包含：在沉积循环中，将在半导体处理腔室中包含具有顶表面、侧壁表面、与底表面的至少一特征的基板暴露至包含含硅前体的第一前体、第一净化气体、包含氧化剂的第二前体、第二净化气体、及远程等离子体源（rps）微波等离子体以在至少一特征的顶表面、侧壁表面、与底表面的一者或多者上保形地沉积氧化硅（siox）膜。

1.一种在半导体元件上沉积膜的方法，所述方法包含：

2.如权利要求1所述的方法，其中所述远程等离子体源（rps）微波等离子体包含氢（h2）或与惰性气体混合的氢（h2）。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一前体是含硅前体。

4.如权利要求2所述的方法，其中所述第一前体包含二硅代环丁烷（disilacyclobutane）、三硅杂环己烷（trisilacyclohexane）、或具有化学式r3r2r1-si-cxh2x-si-r1r2r3的前体的一者或多者，其中r1、r2、r3独立地选自氢（h）、二甲胺基、二乙胺基、烷基、烷氧基、乙烯基、硅烷、胺、或卤化物，x是在1至10的范围中的整数。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述二硅代环丁烷（disilacyclobutane）具有通式（i）：

6.如权利要求4所述的方法，其中所述三硅杂环己烷（trisilacyclohexane）具有通式（ii）：

7.如权利要求5所述的方法，其中所述第一前体选自由双（三（二甲基胺基）硅基）甲烷（bis（tris（dimethylamido）silyl）methane）、双（三氯硅基）甲烷（bis（trichlorosilyl）methane）、与1,1,3,3-四（二甲基胺基）-1,3-二硅代环丁烷（1,1,3,3-tetrakis（dimethylamino）-1,3-disilacyclobutane）组成的群组。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述第二前体包含羧酸、醇、乙酸、乙二醇、氧（o2）、臭氧（o3）、过氧化氢（h2o2）、及水（h2o）的一者或多者。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述保形氧化硅（siox）膜具有介电常数小于4.5。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述方法重复n次，其中n是在1至1000的范围中的整数。

11.如权利要求1所述的方法，其中在200 °c至550 °c的范围中的温度执行所述方法。

12.如权利要求1所述的方法，其中所述第一净化气体与所述第二净化气体独立地选自氩（ar）、氦（he）、氖（ne）、与氮（n2）。

13.一种制造逻辑或内存元件的方法，所述方法包含：

14.如权利要求13所述的方法，其中所述远程等离子体源（rps）微波等离子体包含氢（h2）或与惰性气体混合的氢（h2），所述惰性气体包含氩（ar）、氦（he）、氖（ne）、与氮（n2）的一者或多者。

15.如权利要求13所述的方法，其中所述第一前体包含二硅代环丁烷（disilacyclobutane）、三硅杂环己烷（trisilacyclohexane）、或具有化学式r3r2r1-si-cxh2x-si-r1r2r3的前体的一者或多者，其中r1、r2、r3独立地选自氢（h）、二甲胺基、二乙胺基、烷基、烷氧基、乙烯基、硅烷、胺、或卤化物，x是在2至10的范围中的整数。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述二硅代环丁烷（disilacyclobutane）具有通式（i）及所述三硅杂环己烷（trisilacyclohexane）具有通式（ii）：

17.如权利要求13所述的方法，其中所述保形氧化硅（siox）膜具有介电常数小于4.5。

18.如权利要求13所述的方法，其中所述沉积循环重复n次，其中n是在1至1000的范围中的整数。

19.如权利要求13所述的方法，其中所述方法执行在200 °c至550 °c的范围中的温度。

20.如权利要求13所述的方法，其中所述第一净化气体与所述第二净化气体独立地选自氩（ar）、氦（he）、氖（ne）、与氮（n2）。