[发明专利]硅基薄膜和形成该薄膜的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年11月3日提交的申请No.62/074,219的权益。 申请No62/074,219的公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本文公开的是含硅或硅基介电薄膜或材料，和形成其的方法和组 合物。

背景技术

本文描述的硅基介电薄膜包括但不限于用于各种电子应用的非 化学计量的碳化硅、无定形硅、碳氮化硅或氮化硅。在某些实施方式 中，介电薄膜在硅和碳外还包括其他元素。这些其他元素有时可以根 据薄膜的最终应用或所需的最终性质，而有意地经由沉积工艺添加到 组合的混合物中。例如，可将元素氮(N)添加到硅基薄膜中以形成碳 氮化物或氮化硅薄膜以提供特定介电性能例如，但不限于较低的泄漏 电流。然而，取决于应用，薄膜中的某些元素即使在较低的浓度水平 也可能是不期望的。

碳化硅薄膜通常利用前体1,4-二硅杂丁烷(1,4-DSB)来沉积。美国 公开号2010/233886描述了形成硅基薄膜的方法，所述薄膜包含Si， 例如但不限于氧化硅、碳氧化硅、碳化硅及其组合，其具有至少一种 以下特征：低的湿式蚀刻抗性、6.0或低于6.0的介电常数、和/或可 以耐受高温、快速的热退火过程。

尽管现有技术公开了1,4-二硅杂丁烷作为用于根据X射线光电子 光谱法(XPS)具有高于约55％的硅含量的含硅薄膜例如碳化硅薄膜的 化学气相沉积(CVD)的前体的用途，但是存在沉积硅含量低于约55％ 的碳化硅薄膜或材料的需要。据信由1,4-二硅杂丁烷沉积的SiC薄膜 的硅含量大于>55％Si的原因是因为Si与其本身结合而形成Si-Si键。 这些Si-Si键使得在随后的工艺整合步骤(诸如例如暴露于O₂等离子 体处理或灰化)期间易受到损伤。因此，现有技术中存在提供并开发 可替代前体和使用该前体的方法以提供其中通过XPS测量的薄膜的 硅含量小于约55％的含硅薄膜的需要。也期望具有高密度(2克/立方 厘米(g/cc)或更高的密度)的加强薄膜以承受整合期间的进一步工艺步 骤。

发明简述

本文描述的组合物和方法满足本领域的一个或多个需要。本文描 述的是用于形成包含硅、碳、任选的氮及其组合的硅基介电材料或薄 膜的方法和前体。在某些实施方式中，硅基薄膜基本上不含氧，或包 含通过X射线光电子光谱法(XPS)测量的约0到约11原子重量百分比 的氧。一方面，硅基薄膜具有组成Si_xC_yN_z，其中通过XPS测量的，x 为约0到约55，y为约35到约100，和z为约0到约50原子重量(wt.) 百分比(％)。另一方面，硅基薄膜具有组成Si_xC_y，其中x为约0到约 55和y为约35到约100原子重量％。在这一方面或其他方面，本文 描述的硅基薄膜包含通过x射线光电子光谱法(XPS)测量的约55原子 重量％或更低的硅。硅基薄膜中碳和任选的氮的原子重量％可以通过 改变沉积条件例如温度、添加氮源或其组合而同时在材料或薄膜中保 持约55原子重量％或更低的硅来调节。

一方面，提供了在衬底的至少一部分表面上形成硅基薄膜的方 法，所述方法包括：

在反应器中提供所述衬底；

向所述反应器中引入至少一种具有下式A-D的有机硅前体化合 物：