專利名稱：等離子增強循環(huán)沉積氮化金屬硅膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在等離子環(huán)境中使用金屬氨基化物、硅前體和氮源氣體作 為前體按照循環(huán)膜沉積形成氮化金屬硅膜的方法。
技術(shù)背景相變記憶(PRAM)器件使用了能夠在無定形和結(jié)晶態(tài)之間電轉(zhuǎn)換的相變 材料。適合于這種應(yīng)用的典型材料包括多種硫族化物元素例如鍺、銻和碲。為 了引發(fā)相變，硫族化物材料應(yīng)當(dāng)使用加熱器加熱。存在許多潛在的加熱材料比 如氮化鈦(TiN)、氮化鈦鋁(TiAlN)、氮化鈦硅(TiSiN)、氮化鉭硅(TaSiN)制備這些膜的廣泛研究的沉積方法為物理氣相沉積(PVD)，例如鵬寸，和 通常1M有機金屬前體的化學(xué)氣相沉積(CVD)方法。隨著半導(dǎo) 件的縮小， 加熱材料可以沉積到具有高縱橫比結(jié)構(gòu)的襯底上，具體取決于器件集成的設(shè)計。隨著這種趨勢，濺射方法已不適于形成均一厚度的膜。CVD典型地用來形 成均一厚度的膜，但是在高縱橫比結(jié)構(gòu)的器件中不足以滿足良好的階梯覆蓋的 要求。眾所周知，沉積的金屬氮化物膜具有差的階梯覆蓋性，這是由于氣態(tài)的 烷基酰氨基金屬化合物和氨氣之間的反應(yīng)，特別是在利用烷基酰氨基金屬前體 來化學(xué)沉積金屬氮化物膜的時候。與傳統(tǒng)的將前體同時地供給到襯底上的化學(xué) 沉積方法不同，將前體JIIW地供給到襯底上的原子層沉積(ALD)被認(rèn)為是一 種有前途的用于即使在高縱橫比結(jié)構(gòu)中形成均一厚度膜的方法，這是因為其獨 特的自限制反應(yīng)控制特征。ALD使得化學(xué)反應(yīng)只在前體和襯底的表面之間發(fā)生。對于研究^fOT ALD 方法來形成氮化金屬硅膜的興趣增大。其中之一是如何利用金屬卣化物前體和 硅烷在N2/H2的等離子環(huán)境中制備氮化金屬硅膜。因為存在著使用等離子的需 要，其被稱為等離子增強原子層沉積(PEALD)。形成氮化金屬磁莫的ALD的另 一個例子是《頓金屬氨基化物前體、麟和氨。^f頓金屬氯化物前體、諸如硅 烷的硅源、和氨，其需要直至大約1000°C的極高溫方法，這使得對于某些襯底該方法是不受歡迎的。本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，如果i頓金屬氨基化物前體、硅前體和氮源氣體形 成氮化金屬砲摸，可以以比JOT金屬鹵化物前體的CVD方、齒氐得多的沉積 鵬 形成膜。同樣，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)如果將等離子用于膜的循環(huán)沉積，可以顯著地提高 膜生魏率以及可以提供可以招氐的沉積 鵬下生長的氮化金屬硅膜。 發(fā)明內(nèi)容在實施方案中，本發(fā)明提供了三組分氮化金屬硅膜在等離子環(huán)境中的循環(huán) 沉積方法。在另一個實施方案中，本發(fā)明提供了在等離子環(huán)境中^ffl優(yōu)選的前體的改 進的膜循環(huán)沉積。


附圖1是顯示了使用TDMAT和BTBAS在等離子增強循環(huán)沉積TiSiN膜 的過程中，在450。C和250。C兩個 鵬下，根據(jù)前體的脈沖時間比的電阻率， 和Ti/Si原子比的曲線圖。附圖2是顯示了在450°C和250°C下使用TDMAT和BTBAS等離子增強 循環(huán)沉積TiSiN的氮化金屬砲莫的沉積速率的曲線圖。附圖3是顯示了在450°C下使用TDMAT和BTBAS等離子增強循環(huán)沉積 TiSiN膜的每一沉積循環(huán)數(shù)目的薄層電阻的曲線圖。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種使用金屬氨基化物、硅前體和氮源氣體作為前體在等離 子環(huán)境中按照膜的循環(huán)沉積形成氮化金屬硅膜的方法。在實施方案中，按照本發(fā)明的形成氮化金屬硅膜的沉積方法包含以下步驟a) 將金屬氨基化物以氣態(tài)弓l入到反應(yīng)室中，然后化學(xué)吸附(chemisorb)該 金屬氨基化物到加熱的襯底上；b) 吹掃出未反應(yīng)的金屬氨基化物；c) 將氮源氣體引入到在等離子環(huán)境下的反應(yīng)室中以形成金屬(M) -N鍵；d) 吹掃出未反應(yīng)的氮源氣體；e) ^^前體以氣態(tài)的方式弓l入到反應(yīng)室中以形成N-Si鍵；f) 吹掃出未反應(yīng)的硅前體；g) 將氮源氣體弓l入到在等離子環(huán)境下的反應(yīng)室中以形成Si-N鍵；和h)吹掃出未反應(yīng)的氮源氣體。同樣，在該發(fā)明的循環(huán)中，金屬氨基化物可以在硅前體引A^后被引入。在這種情況下，可以按e—f—g—h—a—b—c—d的順序it4亍各步驟。在另一實施方案中，本發(fā)明提供了形成氮化金屬^l莫的沉積方法，包含以下步驟a) 將金屬氨基化物以氣態(tài)引入到在等離子環(huán)境下的反應(yīng)室中，然后化學(xué)吸 附該金屬氨基化物到加熱的襯底上；b) 吹掃出未反應(yīng)的金屬氨基化物；c) 4維前體以氣態(tài)引入至贓等離子環(huán)境下的反應(yīng)室中，以在被吸附到襯底 之上的金屬氨基化物和硅前體之間形成鍵；d) 吹掃出未反應(yīng)的硅前體；上述步驟定義了本方法的一個循環(huán)，并且該循環(huán)可以重復(fù)直到獲得所要厚 度的氮化金屬硅膜。氮化金屬硅膜可以使用典型的熱ALD制備。然而，如果在等離子環(huán)境中沉 積膜，氮化金屬硅膜方法的膜生長速率可以顯著地提高，因為等離子活化了反 應(yīng)物的反應(yīng)性。例如，由PEALD方法所獲得的TiSiN膜的薄層電阻比由熱ALD所獲得的 大概低兩個數(shù)量級。另外，現(xiàn)已知PEALD方法提高了膜的性質(zhì)和擴大了過程窗 口 (process window)。這使其便于滿足目標(biāo)應(yīng)用所要求的膜規(guī)格。在本發(fā)明的一個實施方案中，本沉積方法至襯底上的第一前體是金屬氨基 化物。通常應(yīng)用于半導(dǎo)體制造的金屬包括、和適合于作為金屬氨基化物的金屬 成分的金屬包括鈦、鉭、鎢、鉿、鋯和類似物。適于使用在本沉積方法中的金屬氨基化物的具體例子包括從以下組中所選擇的金屬氨基化物四(二甲基氨基)鈦(TDMAT)、四(二乙基氨基)鈦(TDEAT)、四(乙基甲基氨基)鈦 (TEMAT)、叔丁基亞氨基三(二乙基氨基)鉭(TBTDET)、叔丁基亞氨基三(二 甲基氨基)鉭(TBTDMT)、叔丁基亞氨基三(乙基甲基氨基)鉭(TBTEMT)、 乙基亞氨基三(二乙基氨基)鉭(EITDET)、乙基亞氨基三(二甲基氨基)鉭 (EITDMT)、乙基亞氨基三(乙基甲基氨基)鉭(EITEMT)、叔戊基亞氨基三 (二甲基氨基)鉭(TMMAT)、叔戊基亞氨基三(二乙基氨基)鉭(TMEAT)、 五(二甲基氨基)鉭(PDMAT)、叔戊基亞氨基三(乙基甲基氨基)鉭(TAIEMAr)、二 (叔丁基亞氨基)二 (二甲基氨基)鎢(BTBMW)、 二 (叔丁基亞氨基)二 (二乙基氨基)鎢(BTBEW)、 二 (叔丁基亞氨基)二 (乙基甲基氨基)鎢 (BTBEMW)、四(二甲基氨基)鋯(TDMAZ)、四(二乙基氨基)鋯(TDEAZ)、 四(乙基甲基氨基)鋯(TEMAZ)、四(二甲基氨基)鉿(TDMAH)、四(二 乙基氨基)鉿(TDEAH)、四(乙基甲基氮基)鉿(TEMAH)、以及它們的混 合物。更優(yōu)選，四(二甲基氨基)鈦(TDMAT)可被用作金屬氨基化物。金屬氨基化物按照預(yù)定的摩爾體積以預(yù)定的時間供給到反應(yīng)室中。典型地， 金屬氨基化物供給到CVD或ALD室中大約0.1到500秒的時間以允許材料被 充分地吸附從而使得表面飽和。在沉積期間，金屬氨基化物雌是氣體狀態(tài)， 而且以預(yù)定的摩爾體積大約在O.l到1000微摩的范圍內(nèi)供給。 適合于本發(fā)明的硅前體可以優(yōu)選同時包含N-H鍵和Si-H鍵。 硅前體可以是一種或多種化合物，選自于由具有化學(xué)式0)的單烷基氨基 ^Si^ (monoaJkylaminosilane)禾口具有化學(xué)式(2)的肼基硅烷(hydrazinosilane)所組成的組(Rto nsd (1)(R32N-NH) xSiR4yH4_x-y (2)其中在上面的化學(xué)式中，^到R"相同或不同并獨立:tM自于由烷基、乙烯 基烯丙基苯基、環(huán)烷基、繊凝n甲娃院基院基(silylalkyl)組成的組，其 中n二l,2;m二0,l,2;n + m《3,x:l,2;y^0, l,2;x+y=<3。上面化學(xué)式中的"烷基"尉旨任選取代的、線性救化的烴，其具有1-20 個碳原子，優(yōu)選具有1-10個碳原子，更,具有l(wèi)-6個碳原子。適合于本發(fā)明的單烷基氨基硅烷和肼基硅烷， 地可以從以下組成的組 中選擇二 (叔丁氨基)硅烷(BTBAS)、三(叔丁氮基)硅烷、二 (異丙氨基) 硅烷、三(異丙氨基)硅烷、二 (1， l-二甲基肼基)硅烷、三(1， 1-二甲基肼 基)硅烷、二 (1， l-二甲基肼基)乙基硅烷、二 (1， l-二甲基肼基)異丙基硅 烷、二 (1， l-二甲基肼基)乙烯基硅烷和它們的混合物。更4繼，可以4頓二 (叔丁氨基)麟(BTBAS)。通常，單烷基氨基硅垸(monoalkylaminosilanes )和肼基硅烷 (hydrazinosilanes)已經(jīng)被用于沉積氮化硅膜而不管是否利用氨。由于氨被引入 反應(yīng)器(其也可以被稱為"反應(yīng)室")，本發(fā)明能進一步增加金屬氨基化物和硅前體之間的結(jié)合以制備氮化金屬硅膜。適合于本發(fā)明的金屬氨基化物和單烷基氨基硅烷已知以液相或氣相彼此反應(yīng)。如此，它們不能應(yīng)用于傳統(tǒng)的CVD技術(shù)。硅前體以預(yù)定的大約0.1到1000 ，的摩爾體積引入到反應(yīng)器中預(yù)定的大 約O.l至U500秒的時間。硅前體與金屬氨基化物反應(yīng)，并被吸附到襯底的表面上 從而艦金屬-氮-硅鍵形成氮化硅。適合于本發(fā)明的氮氣體源可以是從下面的組中所選擇的適當(dāng)?shù)牡绑w氨、 肼、單烷基肼、二烷基肼和它們的混合物。氮氣鵬例如氨被引入到反應(yīng)器中，例如，以大約10至U 2000sccm的流速 弓l入大約O.l到1000秒。用于吹掃出未反應(yīng)試劑步驟中的吹掃氣是不與前體反應(yīng)的惰性氣體，可以 亍繼從由Ar、 N2、 He、 H2以及它們的混合物所組成的組中選擇。通常，吹掃氣例如氬供給入反應(yīng)器中，例如，以大約10到2000sccm的流 速供入大約0.1到1000秒，從而吹掃存留在反應(yīng)室中的未反應(yīng)的材料和任何的 副產(chǎn)物。根據(jù)本發(fā)明形成的氮化金屬硅可以是氮化鈦硅、氮化鉭硅、氮化鴿硅、氮 化鉿硅或氮化鋯硅。用于本發(fā)明的沉積可以是循環(huán)化學(xué)氣相沉積方法或原子層沉積方法，依賴 于過程條件特別是沉積^g。根據(jù)ald的膜生長是m交替地將襯底表面暴露給不同的前體而進行。它不同于化學(xué)氣相沉積之處在于，在氣相狀態(tài)要保持前體之間彼此嚴(yán)格分離。在 其中膜生長由表面反應(yīng)的自限控制來控制的理想ALD窗口中，如果表面是飽和 的那么各個前體的引入時間以及沉積^ttt生^I率是沒有影響的。與ALD窗口相比循環(huán)CVD (CCVD)方法可以在更高的Mj度范圍內(nèi)進行， 其中前體發(fā)生分解。所謂的"CCVD"與那傳統(tǒng)的CVD在前體的分離方面不同。 在CCVD中每種前體都按順序引入且完全分離，但是在傳統(tǒng)的CVD中所有的 反應(yīng)物前體同時地引入到反應(yīng)器中并誘發(fā)彼lfct間以氣相反應(yīng)。CCVD和傳統(tǒng) 的CVD的共同點是兩者都與前體的熱，相關(guān)。襯底在反應(yīng)器也即沉積室中的^^可以tt^低于大約600°C，更tt^[氐于大 約500。C，過程壓力可以it^在大約0.1Torr到大約100ToiT之間，更^i^在大 約1 Ton到大約10 Ton之間。供給前體和氮源氣體的各自步驟可以通過改變供給它們的時間從而改變?nèi)?組分氮化金屬硅膜的化學(xué)計量組成而施行。等離子形成方法包括直接等離子形成方法，其中等離子直接地在反應(yīng)器中 形成，或遠程等離子形成方法，其中等離子是在反應(yīng)器之外形成并供給入反應(yīng) 器中。本發(fā)明的第一優(yōu)點在于ALD方法得到了等離子增強的協(xié)助，使得沉積^^ 低得多，從而使熱預(yù)算可以降低。同時ALD方法使得肖詢多具有較寬的過程窗口 (process window)以控制在目標(biāo)應(yīng)用中所需膜特性的規(guī)格。本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于使用單烷基氨基硅烷(monoalkylaminosilane)或 肼基麟(hydrazinosilane)作為硅源。目前，麟、氨氣和金屬氨基化物已經(jīng) 被研究用于形成氮化金屬繊，其中硅烷是自燃氣體，預(yù)示著潛在的危險。然 而，本發(fā)明的單烷基氮基麟劍井基麟是不自燃的，因此〗頓時危險較少。在本發(fā)明的一個優(yōu)選方案中，可以使用等離子增強的循環(huán)沉積，其中在金 屬氨基化物、硅前體和氮源氣體中使用四(二甲基氨基)鈦(TDMAT)、 二 (叔 丁氨基)硅烷(BTBAS)和氨作為前體。將詳細地描述本發(fā)明的示例性的實施方案。將連接前體容器罐和反應(yīng)室的氣體管線加熱到70°C， TDMAT和BTBAS 的容器保持在室溫。將前體注入到反應(yīng)室的注入 是直支泡型，其中在前體脈 沖(precursor pulsing)期間25sccm的氬氣攜帶著金屬氨基化物前體的蒸氣itA 到反應(yīng)室中。在該過程期間500sccm的氬氣連續(xù)地流動，反應(yīng)室工作壓力大約 為lTorr。使用氧化硅晶片作為襯底，其厚度大于ioooA以完全地隔離亞硅層(Sub-silicon layer)在膜的薄層電阻測量上的干涉。在該過程期間，在反應(yīng)室中 在加熱臺上加熱的氧化硅晶片，在開始時暴露于TDMAT中，然后TDMAT前 體吸附在氧化硅晶片的表面上。氬氣將未吸附的多余的TDMAT吹掃出過程室。 在充足的氬吹掃以后，將氨氣引入反應(yīng)室中，其中等離子直接地在室內(nèi)部形成。 由等離子活化的氨替換了吸附在襯底之上的TDMAT的二甲基氨基配位體，在 鈦和氮之間形成了鍵合。隨后氬氣從室中吹掃出未反應(yīng)的多余NN3。然后將 BTBAS引入室，有助于氮和硅之間鍵合的形成。未吸附的多余的BTBAS舒 被隨后的氬吹掃氣吹掃出。將氨氣引入在形成等離子的條件中的室中替換BTBAS的配位體以形成Si-N鍵。使用氨氣處理的表面為隨后TDMAT的引入 供應(yīng)新的反應(yīng)點。未反應(yīng)的多余的氨氣被氬氣吹掃出。上述的步驟定義了目前 三組分化學(xué)方法的典型的循環(huán)?？梢灾貜?fù)該過程循環(huán)若干次以達到要求的膜厚度。用作PRAM器件中的加熱材料的BSiN膜要求多種規(guī)格的膜特性例如高電 阻率、結(jié)晶熱穩(wěn)定性、材料與存儲元件的相容性等等。過程參數(shù)例如沉積溫度、 前體脈沖時間和RF功率可以改變以滿足所要求的膜特性。膜組成(Ti/Si原子％比例)取決于供給入過程室的TDM/^T和BTBAS的 數(shù)量。TDMAT和BTBAS的數(shù)量可以由改變各個前體的脈沖時間和前體的容器 罐的溫度來改變。 實施例以下，參考實施例將更詳細地描述本發(fā)明。 實施例l.由PEALD在450。C制備氮化鈦硅(TiSiN)膜該循環(huán)包摘頓序供給如下物質(zhì)TDMAT，其iffii氬載氣以25sccm的^il 鼓泡不同的脈沖時間；氬吹掃氣，以500sccm的皿供給5秒；氨氣，在RF 等離子產(chǎn)生期間以100sccm的流速供給5秒；氬吹掃氣，以500sccm的流速供 給5秒；BTBAS， fflil氬載氣以25sccm的^II支泡不同的脈沖時間；Ar吹掃 氣，以500sccm的流速供給5秒；氨氣，在RF等離子產(chǎn)生期間以100sccm的 ^il供給5秒；和氬吹掃氣，以500sccm的流速供給5秒。過程室的壓力大約 在1.0Toit，加熱器溫度450。C,和晶片溫度395。C相應(yīng)。保持總的前體的流量在各個瞎況相同為3.5秒，TDMAT/BTBAS脈沖時間 分別變?yōu)?0.5秒/3秒)、(1.75秋1.75秒)和(3秒/0.5秒)。然而，飽和期間 氨脈沖時間保持恒定，5秒，100sccm的額接地^A產(chǎn)生了等離子的室中， 其中RF功率是50W。循環(huán)重復(fù)100次或更多次。附圖1到3圖解了戰(zhàn)領(lǐng)賦的結(jié)果。如附圖1所示，根據(jù)TDMAT和BTBAS沉積速率的結(jié)果，在形成TiSiN膜 時TDMAT看起來要比BTBAS更具有反應(yīng)活性。JJ丞情況的電阻率分別是25.3、 3.4、禾B2.6mOhm-cm。盧瑟福背f^譜(Rutherford Backscattering Spectroscopy, RBS)分析顯示Ti/Si比分另iJ為1.3、 2.5禾口 5.2。同樣，如附圖2所示，戰(zhàn)情況的沉積速率分別是1.4、 3.5和6.7A/循環(huán)，反映出上述情況超出了 ALD的范圍。附圖3說明了薄層電阻禾嗰環(huán)的關(guān)系，其和隨著厚度增加薄層電阻M^的趨勢相對應(yīng)。實施例2 PEALD在250°C制備了氮化鈦硅(Titanium silicon nitride, TiSiN)膜除了加熱器溫度為250°C以外，循環(huán)與上面的實施例1中相同。250°C的 加熱器溫度和晶片溫度235°C對應(yīng)。 附圖1和2圖解了戰(zhàn)測試的結(jié)果。如附圖1所示，±^情況的電阻率分別是915.1、 123.5禾卩22.5 mOhm-cm， RBS分析顯示Ti/Si比分別為1.3、 1.6和2.1。同樣，如附圖2所示，JlM情況的沉積速率分別是0.6、 0.8和l.lA/循環(huán)， 反映出上述情況處于ALD范圍之內(nèi)。換句話說，可以提供氮化金屬硅(metal silicon nitnde)膜，其可以招氐的過程 鵬下生長。 實施例3. i!51熱ALD在250°C制備氮化鈦硅(TiSiN)膜該循環(huán)包掛頃序供給下列物質(zhì)TDMAT， fflil氬載氣以25sccm的^II支 泡不同脈沖時間；氬吹掃氣，以500sccm的^il供給5秒；氨氣，在沒有RF 等離子產(chǎn)生的情況下以100sccm的流速供給5秒；氬吹掃氣，以500sccm的流 速供給5秒；BTBAS， M31氬載氣以25sccm的流驗泡不同的脈沖時間；氬 吹掃氣，以500sccm的流速供給5秒；氨氣，在沒有RF等離子產(chǎn)生的情況下以 100sccm的流速供給5秒；和氬吹掃氣，以500sccm的流速供給5秒。過程室 的壓力大約為l.OTorr，加熱器250。C的溫自應(yīng)于晶片 ^度為235°C。保持總的前^^量在各個瞎況下相同為3.5秒，TDMAT/BTBAS脈沖時間 分別變?yōu)?0.5秒/3秒)、(1.75秋1.75秒)和G秒/0.5秒)。然而，飽和期間氨 脈沖時間保持恒定，5秒，100sccm的氨直接地流入室中。循環(huán)重復(fù)100次或更 多次。然而在氧化硅襯底上沒有膜形成。雖然前述內(nèi)^及本發(fā)明的優(yōu)選方案，但是可以不脫離本發(fā)明的基本范圍 而設(shè)計出其他的和更進一步的實施方案，本發(fā)明的基本范圍由隨后的權(quán)利要求 所確定。如上所述，本發(fā)明使用等離子來循環(huán)沉積膜，導(dǎo)致膜的生長速率可以顯著 地提高，并可以提供氮化金屬硅膜，其可以在低的過程鵬成長。另外，由于本發(fā)明針對使用等離子的膜循環(huán)沉積使用了最適當(dāng)?shù)那绑w化合物，所以膜的沉 積效率可以達到最大化。
權(quán)利要求
1、一種在襯底上形成氮化金屬硅膜的沉積方法，該方法包含以下步驟a)將金屬氨基化物以氣態(tài)引入到反應(yīng)室中，然后化學(xué)吸附該金屬氨基化物到加熱的襯底上；b)吹掃出未反應(yīng)的金屬氨基化物；c)將氮源氣體引入到在等離子環(huán)境下的反應(yīng)室中以形成金屬(M)-N鍵；d)吹掃出未反應(yīng)的氮源氣體；e)將硅前體以氣態(tài)引入到反應(yīng)室中以形成N-Si鍵；f)吹掃出未反應(yīng)的硅前體；g)將氮源氣體引入到在等離子環(huán)境下的反應(yīng)室中以形成Si-N鍵；和h)吹掃出未反應(yīng)的氮源氣體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中按e—f—g—h—a—b—c—d的7娘實 施所述步驟。
3、 一種在襯底上形成氮化金屬硅膜的沉積方法，該方^含以下步驟a) 將金屬氨基化物以氣態(tài)引入到在等離子環(huán)境下的反應(yīng)室中，然后化學(xué)吸 附該金屬氨基化物到加熱的襯底上；b) 吹掃出未反應(yīng)的金屬氨基化物；c) ^^前體以氣態(tài)引入到在等離子環(huán)境下的反應(yīng)室中，以在被吸附到襯底 上的金屬氨基化物和所述硅前體之間形成鍵；d) 吹掃出未反應(yīng)的硅前體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其中金屬氨基化物選自于由以下物 質(zhì)所組成的組四(二甲基氨基)鈦(TDMAT)、四(二乙基氨基)鈦(TDEAT)、 四(乙基甲基氨基)鈦(TEMAT)、叔丁基亞氨基三(二乙基氨基)鉭(TBTDET)、 叔丁基亞氨基三(二甲基氨基)鉭(TBTDMT)、叔丁基亞氨基三(乙基甲基氨 基)鉭(TBTEMT)、乙基亞氨基三(二乙基氨基)鉭(EITDET)、乙基亞氨基 三(二甲基氮基)鉭(EITDMT)、乙基亞氨基三(乙基甲基氨基)鉭(EITEMT)、 叔戊基亞氨基三(二甲基氨基)鉭(TAMAT)、叔戊基亞氨基三(二乙基氨基) 鉭(TMEAT)、五(二甲基氨基)鉭(PDMAT)、叔戊基亞氨基三(乙基甲基 氨基)鉭(TMEMAT)、 二 (叔丁基亞氨基)二 (二甲基氨基)鴇(BTBMW)、二 (叔丁基亞氨基)二 (二乙基氨基)鎢(BTBEW)、 二 (叔丁基亞氨基)二 (乙基甲基氨基)鉤(BTBEMW)、四(二甲基氨基)鋯(TDMAZ)、四(二乙基 氨基)鋯(TDEAZ)、四(乙基甲基氨基)鋯(TEMAZ)、四(二甲基氨基) 鉿(TDMAH)、四(二乙基氨基)鉿(TDEAH)、四(乙基甲基氨基)鉿(TEMAH) 以及它們的混合物。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其中硅前體同時包含N-H鍵和Si-H鍵。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其中硅前體是一種或多種化合物， 選自于由具有化學(xué)式(1)的單烷基氨基硅烷和具有化學(xué)式(2)的肼基硅烷所 組成的組(Rto nsd (i)(R32N-NH) xSiR4yH4_x-y (2)其中，在上面的化學(xué)式中，W至iJ^相同或不同并獨立ilM自于由烷基、乙 烯基烯丙基苯基環(huán)烷基、織基和甲硅烷基烷基組成的組，其中11=1,2;111 =0,1,2; n + m=<3, x=l, 2; y= 0,1,2; x+ y=<3 。
7、 根據(jù)權(quán)禾腰求6所述的方法，其中硅前體選自于由以下物質(zhì)所組成的組二 (叔丁氨基)硅烷(BTBAS)、三(叔丁氨基)硅烷、二 (異丙氨基)硅烷、 三(異丙氨基)硅烷、二 (1， l-二甲基肼基)硅烷、三(1， l-二甲基肼基)硅 烷、二 (1， l-二甲基肼基)乙基硅烷、二 (1， l-二甲基肼基)異丙基硅烷、二 (1， l-二甲基肼基)乙烯基硅烷和它們的混合物。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中氮氣源選自于由以下所組成的組 氨、肼、單烷基肼、二烷基肼和它們的混合物。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其中用在吹掃出步驟中的吹掃氣選 自于由Ar、 N2、 He、 H2以及它們的混合物所組成的組。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其中所述氮化金屬硅是氮化鈦硅、 氮化鉭硅、氮化鴇硅、氮化鉿硅或氮化鋯硅。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其中沉積是循環(huán)化學(xué)氣相沉積過程。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其中沉積是原子層沉積過程。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其中襯底的》，低于600°C，過程壓力在O.l Torr到100Toir之間。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其中供給前體和氮源氣體的各自 步驟iffil改變供給它們的時間從而改變?nèi)M分氮化金屬硅膜的化學(xué)計量組成而 施行。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其中等離子形成過程包括在反應(yīng) 器中直接形成等離子的直接等離子形成過程，或在反應(yīng)器之外形成等離子并供 入反應(yīng)器中的遠程等離子形成過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及等離子增強循環(huán)沉積氮化金屬硅膜的方法，具體涉及在等離子環(huán)境中按照循環(huán)膜沉積使用金屬氨基化物、硅前體和氮源氣體作為前體形成氮化金屬硅膜的方法。在襯底上形成氮化金屬硅膜的沉積方法包含以下步驟脈沖加入金屬氨基化物前體；吹掃出未反應(yīng)的金屬氨基化物；將氮源氣體引入在等離子環(huán)境下的反應(yīng)室；吹掃出未反應(yīng)的氮源氣體；脈沖加入硅前體；吹掃出未反應(yīng)的硅前體；將氮源氣體引入到在等離子環(huán)境下的反應(yīng)室中；和吹掃出未反應(yīng)的氮源氣體。
文檔編號C23C16/30GK101328578SQ20081014280
公開日2008年12月24日 申請日期2008年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月19日
發(fā)明者楊相鉉, 金文徑, 金武性, 雷新建 申請人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司