碳化硅和碳氮化硅薄膜的沉積方法

摘要

本文提供了在襯底表面上沉積碳化硅薄膜的方法。這些方法包括使用氣相碳硅烷前體，并且可以釆用等離子體增強(qiáng)原子層沉積工藝。該方法可以在低于600“C的溫度下進(jìn)行，例如在大約23丁和 大約200V之間或者在大約100°CTo然后可以致密該碳化硅層以去除氫含量。此外，碳化硅層可以暴露于氮源以提供活性氮-氫基團(tuán)，然后可以使用其它方法堡續(xù)沉積薄膜。等離子體處理?xiàng)l件可用于調(diào)節(jié)薄膜的碳、氫或氮含量。

技術(shù)領(lǐng)域

本文的第一方面通常涉及在襯底表面上沉積碳化硅層或薄膜的方法。在第一方面的特定實(shí)施例中，本文涉及利用有機(jī)硅烷前體化合物的原子層沉積工藝。本文的第二方面涉及用于等離子體增強(qiáng)原子層沉積的設(shè)備和方法。在第二方面的特定實(shí)施例中，該設(shè)備利用具有雙通道的噴頭或面板通過第一組通道輸送遠(yuǎn)程產(chǎn)生的等離子體，并通過第二組通道輸送前體和其 他氣體。在第三方面，形成碳化硅層的方法可以在根據(jù)第二方面描述的設(shè)備中執(zhí)行。

實(shí)驗(yàn)

一般來說，將含有Si、C、H的種子膜暴露于含N的等離子體中對生成膜是有效的。如果被處理的薄膜中含有很少的H，也可以在等離子體混合物中添加少量的氫，以促進(jìn)產(chǎn)生更多的N-H鍵合?？梢愿鶕?jù)等離子體功率、暴露時(shí)間和溫度對膜中硅與碳的比例進(jìn)行調(diào)整。通過利用含有較高初始比值的前驅(qū)體，可以增加C與硅的比值。一般來說，在兩個(gè)硅原子之間的橋接位置上含有碳的碳硅烷前體可以被溶劑化成碳化物型陶瓷，并有效地保留碳。另一方面，在前體不包含橋接碳原子的情況下，碳沒有保留的程度。例如，基于甲基硅烷的前體發(fā)生碳損失。

設(shè)備和方法

本文的一方面涉及用于等離子體增強(qiáng)原子層沉積的設(shè)備和方法。在第二方面的特定實(shí)施例中，該設(shè)備利用具有雙通道的噴頭或面板通過第一組通道輸送遠(yuǎn)程產(chǎn)生的等離子體，并通 過第二組通道輸送前體和其他氣體。所描述的設(shè)備和方法本發(fā)明的又一方面涉及一種工藝順序，該工藝順序包括在循環(huán)沉積或原子層沉積工藝期間在向襯底輸送等離子體和向襯底表面輸送前體之間交替進(jìn)行。前驅(qū)脈沖和等離子體之間的切換使用快速切換過程來執(zhí)行G在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，ALD工藝用于制造金屬、金屬氧化物、氮化物、碳化物、氟化物或其它層薄膜。在具體的實(shí)施例中，快速切換過程可用于在基質(zhì)上形成碳化硅層，這可以通過從等離子體激活步驟開始，誘導(dǎo)提取氫以產(chǎn)生表面不飽和來完成。

總結(jié)

本文的一個(gè)實(shí)施例涉及在基底表面上形成碳化硅的方法，包括將具有反應(yīng)性表面的基底暴露在汽相碳硅烷前體上以在基底表面上形成碳化硅層，其中所述碳硅烷前體包含至少一個(gè)橋接至少兩個(gè)硅原子的碳原子。因此，本文的一個(gè)方面指向在襯底表面上形成層的方法，該方法包括提供襯底，將基底表面暴露于包含至少一個(gè)碳原子橋接至少兩個(gè)硅原子的碳原子的碳硅烷前驅(qū)體，將汽相碳硅烷前驅(qū)體暴露于低功率能量源以在襯底表面提供碳硅烷、使碳硅烷通道密度化并將碳硅烷表面暴露于氮源。在這方面的一個(gè)實(shí)施例中，使碳硅烷致密包括將襯底表面暴露到包含一個(gè)或多個(gè)He、Ar和H2的等離子體上。

審核編輯：湯梓紅