[发明专利]等离子体活化保形电介质膜沉积

说明书

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§120，本申请作为2011年4月11日提交的美国专利申请No.13/084,399的部分继续申请要求优先权，美国专利申请No.13/084,399主张于2010年4月15日提交的美国临时专利申请号61/324710、于2010年8月10日提交的美国临时专利申请号61/372,367、于2010年9月1日提交的美国临时专利申请号61/379,081、以及于2010年11月29日提交的美国临时专利申请号61/417,807的利益。上述专利申请中的每一个其全部内容通过引用并入本申请，并用于所有目的。本申请也是于2011年4月11日提交的美国专利申请No.13/084,305申请的部分继续申请，其全部内容通过引用并入本申请，并用于所有目的。

背景技术

用于半导体器件的各种薄膜层可利用原子层沉积(ALD)工艺沉积。但是，现有的ALD工艺可能不适合用于沉积高度保形的电介质膜。

发明内容

本文所公开的各个方面涉及在衬底表面上沉积膜的方法。在某些实施方案中，所述方法包括通过表面介导反应沉积膜，在所述反应中经过反应物的吸附和反应的一个或多个循环使膜生长。在一个方面，该方法的特征在于，在吸附和反应的循环之间间歇输送掺杂物质到膜。

在一个方面，公开的方法在反应室中在衬底表面上沉积掺杂氮和/或碳的电介质膜。所述方法的特征在于以下序列：(a)在允许氧化硅或氮化硅前体吸附到所述衬底表面的条件下将所述前体引入所述反应室；(b)随后，在所述前体仍吸附在衬底表面上的同时，将所述前体从所述反应室清除；(c)将所述衬底表面暴露于等离子体以驱动所述衬底表面上的电介质前体的反应以形成所述电介质膜的一部分；(d)在允许掺杂剂前体贡献氮和/或碳到电介质膜的条件下，将含碳和/或含氮的掺杂剂物质引入反应室；及(e)重复(a)-(c)。在各种实施方式中，在(a)-(c)期间不引入在(d)中引入的所述掺杂剂物质。在一些实施方式中，在(a)-(e)期间，将所述衬底保持在温度介于约100℃和350℃之间。在某些实施方式中，在(a)-(c)之前，将衬底表面暴露于含碳和/或含氮的掺杂剂物质。

在某些实施方案中，在(a)-(c)之前和期间，使氧化剂流入所述反应室。在某些情况下，所述氧化硅或氮化硅前体与氧化剂以气相共同存在于所述反应室中。在这种情况下，在所述反应室中所述前体和所述氧化剂可能直至在(c)中暴露于等离子体才会明显地相互反应。

可以使用各种类型的反应物。例如，在某些实施方式中，氧化剂是一氧化二氮。在一些实施方式中，所述氧化硅前体是BTBAS或BDEAS。在一些实施方式中，氮化硅前体是二氯硅烷，BTBAS或BDEAS。在一些情况下，包含掺杂剂的材料是烃、醇、酮、醛、醚、酯、羧酸、四氢呋喃、或呋喃。具体的例子包括甲烷、乙烷、丙烷、乙炔、乙烯、丙烯、叔戊醇、乙醇、丙醇、乙二醇、和丙炔。在一些情况下，包含掺杂剂的材料是氨或胺、腈、酰胺、含氮杂环化合物、或氨基醇。具体的例子包括氨、肼、元素氮、乙腈、叔丁胺、乙醇胺、乙胺和三乙胺。

在上述方法中，可采用使含碳和/或氮掺杂剂物质反应的额外的操作(e)。所述操作将掺杂剂引入膜。在某些实施方式中，操作(e)涉及使含碳和/或氮掺杂剂物质暴露于等离子体。

在某些实施方式中，所述方法另外包括重复(d)和(e)一次或多次。在某些情况下，在重复(d)之前重复(a)-(c)多次。并且在某些例子中，在(a)-(c)的一次或多次的重复之间的间隔执行(d)，其中这样的间隔在沉积掺杂氮和/或碳的电介质膜的过程中变化。

在某些情况下，在(a)-(c)过程中沉积的膜的量可为介于约0.5至5埃之间。进一步地，在一些例子中，总的膜厚度为介于10-20000埃之间。