用于含硅膜高温沉积的前体的制作方法

技术特征：
1.一种在半导体衬底上形成含硅层的方法，所述方法包括：(a)在处理室中将所述半导体衬底暴露于含硅前体，其中所述含硅前体是具有以下各项的化合物：至少一个si-si键；至少一个si-x键，其中x选自卤素、三氟甲磺酸酯、甲苯磺酸酯、cn、n3和nr1r2，其中r1和r2独立地选自h和烷基，其中r1和r2或者连接以形成环状环结构，或者不连接；以及至少一个si-r键，其中r选自h和烷基；(b)将所述半导体衬底暴露于所述处理室中的反应物；以及(c)使所述含硅前体与所述半导体衬底的表面上的所述反应物反应以形成所述含硅层的至少一部分，其中操作(a)-(c)在至少约500℃的温度下进行。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应物是含氧反应物并且其中(c)包括使所述含硅前体与所述含氧反应物在不存在等离子体的情况下反应以形成氧化硅层。3.根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述半导体衬底暴露于所述含硅前体和所述反应物之间清扫所述处理室。4.根据权利要求1所述的方法，其中操作(a)-(c)在至少约550℃的温度下进行。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含硅前体选自：5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含硅前体选自：以及其中每个r相同或不同并且独立地选自h和c
1-c3烷基。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述含硅前体选自：1-氯乙硅烷、1-二甲氨基乙硅烷、1-二乙氨基三硅烷、1-溴四硅烷和1,2-双(二异丙基氨基)乙硅烷。7.根据权利要求1所述的方法，其中r是烷基，并且其中所述含硅前体不包括si-h键。8.根据权利要求1所述的方法，其还包括重复操作(a)-(c)直到所述含硅层达到目标厚度。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括在不存在等离子体的情况下沉积所述含硅层的第一部分，以及使用等离子体辅助反应沉积所述含硅层的第二部分，同时，针对热沉积和等离子体辅助沉积两者使用相同的含硅前体。10.一种在半导体衬底上形成含硅层的方法，所述方法包括：(a)在处理室中将所述半导体衬底暴露于含硅前体，其中所述含硅前体是化合物，该化合物具有：与至少两个氮原子形成键的至少一个硅原子，其中所述至少两个氮原子连接以形成环状环；(b)将所述半导体衬底暴露于所述处理室中的反应物；以及
(c)使所述含硅前体与所述半导体衬底的表面上的所述反应物反应以形成所述含硅层的至少一部分，其中操作(a)-(c)在至少约500℃的温度下进行。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述含硅前体是选自由以下项组成的群组中的化合物：化合物：以及其中每个r相同或不同并且独立地选自h和烷基，并且其中每个r1相同或不同并且是烷基。12.根据权利要求10所述的方法，其中所述反应物是含氧反应物并且其中(c)包括使所述含硅前体与所述含氧反应物在不存在等离子体的情况下反应以形成氧化硅层。13.根据权利要求10所述的方法，其还包括在所述半导体衬底暴露于所述含硅前体和所述反应物之间清扫所述处理室。14.根据权利要求10所述的方法，其中操作(a)-(c)在至少大于约550℃的温度下进行。15.根据权利要求10所述的方法，其还包括重复操作(a)-(c)直到所述含硅层达到目标厚度。16.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法包括在不存在等离子体的情况下沉积所述含硅层的第一部分，以及使用等离子体辅助反应沉积所述含硅层的第二部分，同时，针对热沉积和等离子体辅助沉积两者使用相同的含硅前体。17.一种在半导体衬底上形成含硅层的方法，所述方法包括：(a)在处理室中将所述半导体衬底暴露于含硅前体，其中所述含硅前体是化合物，该化合物具有：与至少两个硅原子形成键的至少一个氮原子；(b)将所述半导体衬底暴露于所述处理室中的反应物；以及
(c)使所述含硅前体与所述半导体衬底的表面上的所述反应物反应以形成所述含硅层的至少一部分，其中操作(a)-(c)在至少约500℃的温度下进行。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述含硅前体是：其中每个r相同或不同并且独立地选自h和烷基，并且其中每个r1独立地选自h、烷基和si(r2)3，其中每个r2独立地选自h和烷基。19.根据权利要求17所述的方法，其中所述含硅前体是：20.根据权利要求17所述的方法，其中所述含硅前体选自三(三甲基甲硅烷基)胺、三甲硅烷基胺、异丙基(二甲硅烷基)胺、乙基-双(三甲基甲硅烷基)胺、二甲硅烷基肼。21.根据权利要求17所述的方法，其中所述反应物是含氧反应物并且其中(c)包括使所述含硅前体与所述含氧反应物在不存在等离子体的情况下反应以形成氧化硅层。22.根据权利要求17所述的方法，其还包括在所述半导体衬底暴露于所述含硅前体和所述反应物之间清扫所述处理室。23.根据权利要求17所述的方法，其中操作(a)-(c)在至少大于约550℃的温度下进行。24.根据权利要求17所述的方法，其还包括重复操作(a)-(c)直到所述含硅层达到目标厚度。25.根据权利要求17所述的方法，其中所述方法包括在不存在等离子体的情况下沉积所述含硅层的第一部分，以及使用等离子体辅助反应沉积所述含硅层的第二部分，同时，针对热沉积和等离子体辅助沉积两者使用相同的含硅前体。26.一种在半导体衬底上形成含硅层的方法，所述方法包括：(a)在处理室中将所述半导体衬底暴露于含硅前体，其中所述含硅前体是化合物，该化合物具有：与选自-n3、-cn、-otf(三氟甲磺酸酯)和-ots(甲苯磺酸酯)的部分形成键的至少一个硅原子；(b)将所述半导体衬底暴露于所述处理室中的反应物；以及(c)使所述含硅前体与所述半导体衬底的表面上的所述反应物反应以形成所述含硅层的至少一部分，其中操作(a)-(c)在至少约500℃的温度下进行。27.根据权利要求26所述的方法，其中所述含硅前体是：six
n
r
m
，其中每个x独立地选自-n3、-cn、-otf(三氟甲磺酸酯)和-ots(甲苯磺酸酯)，每个r独立地选自h、烷基和nr1r2，其中每个r1和r2独立地选自h和烷基，其中r1和r2或者连接以形成环状环结构，或者不连接，其中n为1-3，m为1-3，并且n m为4。28.根据权利要求26所述的方法，其中所述反应物是含氧反应物并且其中(c)包括使所述含硅前体与所述含氧反应物在不存在等离子体的情况下反应以形成氧化硅层。
29.一种在半导体衬底上形成含硅层的方法，所述方法包括：(a)在处理室中将所述半导体衬底暴露于含硅前体，其中所述含硅前体是化合物，该化合物具有：与至少两个氧原子形成键的至少一个硅原子，其中所述至少两个氧原子连接以形成环状环；(b)将所述半导体衬底暴露于所述处理室中的反应物；以及(c)使所述含硅前体与所述半导体衬底的表面上的所述反应物反应以形成所述含硅层的至少一部分，其中操作(a)-(c)在至少约500℃的温度下进行。30.根据权利要求29所述的方法，其中所述两个氧原子衍生自β-二酮部分。31.一种在半导体衬底上形成含硅层的方法，所述方法包括：(a)在处理室中将所述半导体衬底暴露于含硅前体，其中所述含硅前体是化合物，该化合物具有：作为环状环的一部分的至少一个硅原子；(b)将所述半导体衬底暴露于所述处理室中的反应物；以及(c)使所述含硅前体与所述半导体衬底的表面上的所述反应物反应以形成所述含硅层的至少一部分，其中操作(a)-(c)在至少约500℃的温度下进行。32.根据权利要求31所述的方法，其中所述含硅前体选自由化合物12、13、14和15组成的群组。33.根据权利要求1、10、17、26、29和31中任一项所述的方法，其中，所述含硅层选自由氮化硅、氧氮化硅、碳化硅和氧碳化硅组成的群组。34.根据权利要求1所述的方法，其中所述含硅前体是si
n
r
(2n 1)
x，其中n选自2至10，并且其中每个r相同或不同并且独立地选自：h、烷基、烯基和炔基。35.根据权利要求1所述的方法，其中所述含硅前体包含作为环的一部分的至少一个硅原子。36.根据权利要求1、10、17、26、29和31中任一项所述的方法，其还包括：将光致抗蚀剂涂敷到半导体衬底上；将所述光致抗蚀剂曝光；图案化所述光致抗蚀剂；将所述图案转移至所述半导体衬底；以及选择性地从所述半导体衬底上去除所述光致抗蚀剂。37.一种用于在半导体衬底上沉积含硅层的装置，所述装置包括：处理室，其被配置用于容纳所述半导体衬底，其中所述处理室包括用于引入含硅前体的入口；以及控制器，其包括用于根据权利要求1、10、17、26、29和31中任一项所述的方法使所述含硅层沉积在所述半导体衬底上的程序指令。

技术总结
在高温ALD处理中使用含硅前体的反应在半导体衬底上沉积具有高质量的含硅膜，例如氧化硅膜。在一些实施方案中，所提供的前体适合于在至少约500℃，例如大于约550℃的温度下沉积含硅膜。例如，可以通过含硅前体与衬底表面上的含氧反应物(例如O3、O2、H2O)的反应，在高温下沉积氧化硅。在一些实施方案中，合适的前体包括至少一个硅-硅键、至少一个离去基团(例如卤素)和任选地至少一个给电子基团(例如烷基)。在一些实施方案中，前体适用于热ALD和PEALD。在一些实施方案中，在热ALD和PEALD中在单个氧化硅膜的沉积期间使用单一前体。化硅膜的沉积期间使用单一前体。化硅膜的沉积期间使用单一前体。


技术研发人员：道格拉斯
受保护的技术使用者：朗姆研究公司
技术研发日：2021.02.03
技术公布日：2022/9/14