[发明专利]基于远程等离子体的硼氮化物、硼碳化物和硼碳氮化物膜的沉积

说明书

可使用远程等离子体化学气相沉积(CVD)技术沉积硼氮化物膜、硼碳化物膜、或硼碳氮化物膜。将含硼前体提供至反应室，其中含硼前体具有与氢原子键合的至少一个硼原子。例如氢自由基物质之类的自由基物质从远程等离子体源以基本上低能态或基态提供并且进入反应室。烃前体可随着含硼前体一起流动，且含氮等离子体物质可随着自由基物质一起从远程等离子体源导入反应室。含硼前体可随着烃前体和含氮前体中的一者或两者一起与自由基物质相互作用，以沉积硼氮化物膜、硼碳化物膜、或硼碳氮化物膜。

通过引用并入

PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。如在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其优先权权益的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。

背景技术

碳化硅(SiC)类膜拥有可用于多种应用，尤其是集成电路应用中的物理、化学、电气、和机械性质。硼氮化物(B_xN_y)，硼碳化物(B_xC_y)、和硼碳氮化物(B_xC_yN_z)类薄膜拥有独特的物理、化学、电气、和机械性质，其可在包括集成电路应用在内的多种应用中使用，且于某些案例中甚至可替代SiC膜。

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

发明内容

本发明提供了一种在衬底上沉积含硼膜的方法。所述方法包含：在反应室中提供衬底；使含硼前体流入所述反应室朝向所述衬底；以及使含碳前体随着所述含硼前体一起流入所述反应室。所述含硼前体具有一或更多个B-H键。所述方法还包括：在远程等离子体源中从氢源气体产生氢自由基，所述氢自由基在所述含硼前体和所述含碳前体的上游产生；以及将所述氢自由基导入所述反应室并且朝向所述衬底，其中所述氢自由基处于基态，以与所述含硼前体和所述含碳前体反应，从而在所述衬底上形成含硼膜。

在一些实现方式中，在邻近所述衬底的环境中的所有或基本上所有氢自由基是处于所述基态中的氢自由基。在一些实现方式中，所述含硼前体包括硼烷。所述含硼前体可以包括乙硼烷、三硼烷、四硼烷、五硼烷、六硼烷、或十硼烷。在一些实现方式中，所述含碳前体为具有至少碳-碳双键或三键的烃分子。所述含碳前体可以包括丙烯、乙烯、丁烯、戊烯、丁二烯、戊二烯、己二烯、庚二烯、甲苯、苯、乙炔、丙炔、丁炔、戊炔、或己炔。在一些实现方式中，所述含硼膜不具有C-C键或基本上不具有C-C键。在一些实现方式中，所述方法还包含：在所述远程等离子体源中随着所述氢源气体提供含氮反应物，其中在所述远程等离子体源中产生所述含氮反应物的自由基；以及将所述含氮反应物的所述自由基随着所述氢自由基一起导入所述反应室并且朝向所述衬底，其中所述含氮反应物的所述自由基和所述氢自由基与所述含硼前体和所述含碳前体反应，以形成硼碳氮化物(BCN)膜。在一些实现方式中，所述含硼膜具有至少95％的保形性。在一些实现方式中，所述含硼膜具有等于或大于约130GPa的杨氏模数。在一些实现方式中，所述含硼前体具有一或更多个B-C和/或B-N键。在一些实现方式中，所述含硼膜中的硼原子浓度介于约30％与约75％之间，并且所述含硼膜中的碳原子浓度介于约15％与约45％之间。

另一方面涉及一种在衬底上沉积含硼膜的方法。所述方法包含：在反应室中提供衬底；使含硼前体流入所述反应室朝向所述衬底；在远程等离子体源中，由包括氢气和含氮反应物的源气体产生氢自由基和所述含氮反应物的自由基，所述氢自由基和所述含氮反应物的自由基在所述含硼前体的上游产生；以及将所述氢自由基和所述含氮反应物的自由基导入所述反应室并且朝向所述衬底。所述氢自由基处于基态，以与所述含硼前体反应，从而在所述衬底上形成含硼膜。所述含硼前体具有一或更多个B-H键。

在一些实现方式中，所述方法还包含：使含碳前体随着所述含硼前体一起流入所述反应室，其中处于所述基态中的所述氢自由基与所述含硼前体和所述含碳前体反应，以形成所述含硼膜。