[发明专利]利用催化剂控制在氧化硅上选择性沉积氮化硅

权利要求书

1.一种在衬底的暴露的氧化硅表面上选择性地沉积氮化硅的方法，所述方法包括：

提供具有所述暴露的氧化硅表面和暴露的硅表面的所述衬底；

将所述衬底暴露于三甲基铝以相对于所述暴露的硅表面选择性地在所述暴露的氧化硅表面上形成含铝部分；以及

执行一个或多个热原子层沉积循环，每个循环包括在不点燃等离子体的情况下将所述衬底暴露于氨基硅烷前体并将所述衬底暴露于肼，以相对于所述暴露的硅表面选择性地在所述暴露的氧化硅表面上形成氮化硅，其中所述肼具有以下化学结构：

其中R₃、R₄、R₅和R₆各自为氢或烷基。

2.根据权利要求1所述的方法，其还包括周期性地每20至40个所述热原子层沉积循环将所述衬底暴露于所述三甲基铝。

3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述衬底暴露于所述三甲基铝包括使所述三甲基铝以介于约100sccm和约10,000sccm之间的流率流入容纳所述衬底的室。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述肼选自叔丁基肼和四甲基肼。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述氨基硅烷具有化学式

并且其中x是介于1和3之间且包括1和3的整数，x+y＝4并且R₁和R₂中的每一个是氢或烷基。

6.一种在衬底的暴露的氧化硅表面上选择性地沉积氮化硅的方法，所述方法包括：

提供具有所述暴露的氧化硅表面和暴露的硅表面的所述衬底；

将所述衬底暴露于含过渡金属的反应物以相对于所述暴露的硅表面选择性地在所述暴露的氧化硅表面上形成含过渡金属部分；以及

执行一个或多个热原子层沉积循环，每个循环包括在不点燃等离子体的情况下将所述衬底暴露于氨基硅烷前体并将所述衬底暴露于肼，以相对于所述暴露的硅表面选择性地在所述暴露的氧化硅表面上形成氮化硅，其中所述肼具有以下化学结构：

其中R₃、R₄、R₅和R₆各自为氢或烷基。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述含过渡金属的反应物包含选自由钛和镍组成的组的过渡金属。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述含过渡金属的反应物是强路易斯酸。

9.一种用于处理半导体衬底的装置，所述装置包括：

a.至少一个处理室，其包括用于保持衬底的基座；

b.用于耦合至真空的至少一个出口；

c.与一个或多个三甲基铝气体源耦合的一个或多个处理气体入口；

d.与一个或多个氨基硅烷气体源耦合的一个或多个处理气体入口；

e.与一个或多个肼气体源耦合的一个或多个处理气体入口；和

f.用于控制所述装置中的操作的控制器，所述控制器包括用于以下操作的机器可读指令：

致使三甲基铝引入所述至少一个处理室；和

致使循环的交替脉冲的氨基硅烷气体和肼气体引入到所述至少一个处理室，以通过热原子层沉积选择性地形成氮化硅。

10.一种用于处理半导体衬底的装置，所述装置包括：

a.至少一个处理室，其包括用于保持衬底的基座；

b.用于耦合至真空的至少一个出口；

c.与一个或多个含过渡金属的反应物气体源耦合的一个或多个处理气体入口；

d.与一个或多个氨基硅烷气体源耦合的一个或多个处理气体入口；

e.与一个或多个肼气体源耦合的一个或多个处理气体入口；和

f.用于控制所述装置中的操作的控制器，其包括用于以下操作的机器可读指令：

致使含过渡金属的反应物引入所述至少一个处理室；和

致使交替脉冲的氨基硅烷气体和肼气体引入到所述至少一个处理室，以通过热原子层沉积选择性地形成氮化硅。