[发明专利]通过循环CVD形成保形碳化硅膜的方法

说明书

本申请提供了一种通过循环CVD形成保形碳化硅膜的方法，具体涉及一种在具有凹部图案的衬底上形成如在633nm下测量反射率为2.3或更高的碳化硅膜的方法，其包括：(i)以脉冲形式向其中放置衬底的反应空间供给有机硅烷前体，所述前体具有式RSiH₃，其中R为包含至少一个不饱和键的含烃部分；(ii)向反应空间连续供给等离子体发生气体，所述等离子体发生气体选自惰性气体和氢化物气体；(iii)向反应空间连续施加RF功率以产生激发前体的等离子体；和(iv)重复步骤(i)至(iii)，由此在衬底上形成碳化硅膜，如在633nm下测量，所述碳化硅膜具有2.3或更高的反射率。

技术领域

本发明总的涉及通过化学气相沉积(CVD)、特别是循环CVD形成保形碳化硅膜的方法。

背景技术

在用于例如制造集成电路层的半导体制造工艺中，SiC膜常因其优异的性质如高耐湿蚀刻性而被使用。当在具有凹部图案的图案化衬底上沉积SiC膜时，常常需要膜具有高保形性。为了沉积保形SiC膜，采用等离子体或热能的原子层沉积(ALD)可以是候选的沉积方法，因为ALD已知是沉积保形膜的一种工艺。然而，ALD的原理基于的是衬底上前体分子的化学吸附，并且由于用来沉积SiC膜的前体含有碳原子，而碳已知是会干扰分子的化学吸附的元素，故难以形成三维受控的SiC膜，其中常常在膜基质中发展出仅部分形成的骨架。虽然可通过使用前体的热分解的聚合反应来形成SiC膜，但需要高温，因此，该工艺不能应用于需要低温的工艺，如使用光刻胶等的那些。此外，虽然可通过组合沉积和蚀刻来形成保形SiC膜，但观察到加载效应，这导致图案化的可控性问题。相应地，需要形成高度保形且均匀的SiC膜。

在本公开中，取决于工艺配方，SiC膜不仅包括SiC膜，还包括SiCO膜、SiCN膜、SiCON膜等，其中除非另有说明，否则膜名称是以非化学计量方式仅指示膜类型的缩写。

对与相关技术有关的问题和解决方案的任何论述都已经仅出于向本发明提供背景的目的而包括于本公开中，并且不应被视为承认所述论述中的任一项或全部在创作本发明时都是已知的。

发明内容

在一些实施方案中，为了沉积保形SiC膜，使用弱自由基来产生初级聚合反应，由此使得能够在具有凹部图案的衬底上沉积具有高保形性的SiC膜，同时保持低的工艺温度。在一些实施方案中，保形膜是指具有80％至100％(通常约90％或更高)的保形性的膜，其中“保形性”通过比较在凹部的侧壁上或底部上的某些点(通常为横截面视图中的中间点)处沉积的膜厚度与就在凹部外的平坦表面上沉积的膜厚度来确定。

在一些实施方案中，对于其分子中所含的每一个硅原子，含硅前体含有三个Si-H键和一个具有双键或三键的烃基团。在上文中，当前体在其分子中含有两个或更多个硅原子时，Si-H键的数目和烃基团的数目将随其分子中硅原子的数目而成比例地变为两倍或更多倍。相应地，可沉积具有高反射率(RI)的SiC膜。

在一些实施方案中，对于300mm的晶片，在0℃至500℃的温度和10W至500W的RF功率下进行聚合反应。在本公开中，对于300mm晶片的任何指示的RF功率可被转换为W/cm²(每单位面积晶片的瓦特数)，其可应用于具有不同直径如200mm或450mm的晶片。

在一些实施方案中，等离子体气氛中产生聚合所需的气体为选自惰性气体和氢化物气体的单一气体或者两种或更多种气体的混合物。氢化物气体为通常不含硅或不含金属元素(但可含有碳)的供氢气体，因为氢化物气体用于回蚀膜以调节膜的拓扑结构，而不用于沉积膜。

在一些实施方案中，为了改善SiC膜的台阶覆盖率，除了沉积步骤外，还使用用氢化物气体或含有氢化物气体的气体生成的等离子体来进行等离子体回蚀步骤。