本公開總體涉及用于處理半導(dǎo)體襯底的方法和組件。更具體地，本公開涉及用于在半導(dǎo)體襯底上選擇性地沉積含硅材料的方法和組件。

背景技術(shù)：

1、氧化硅在半導(dǎo)體器件中用于各種目的。不斷減小的器件尺寸要求不斷改進對生長速率和拓撲選擇性的控制，以允許制造這種器件。諸如原子層沉積和循環(huán)化學(xué)氣相沉積的循環(huán)沉積方法可以為工業(yè)面臨的許多挑戰(zhàn)提供解決方案。具體而言，等離子體增強方法可能是合適的，因為它們允許使用低溫，因此與復(fù)雜器件的低熱預(yù)算兼容。

2、盡管在本領(lǐng)域中已經(jīng)開發(fā)了各種等離子體增強方法，但發(fā)明人已經(jīng)認識到對在襯底上沉積含硅材料的更加通用和可調(diào)的方法的持續(xù)需求。

3、本部分中闡述的任何討論，包括對問題和解決方案的討論，已經(jīng)包括在本公開中，僅僅是為了提供本公開的背景。這種討論不應(yīng)被認為是承認任何信息在發(fā)明時是已知的或者構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本
技術(shù)實現(xiàn)要素：
可以簡化的形式介紹一些概念，這將在下面進一步詳細描述。本發(fā)明內(nèi)容不旨在必要地標識所要求保護的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護的主題的范圍。本公開的各種實施例涉及在間隙中沉積包含硅的材料的方法和控制氣相硅前體在襯底上的化學(xué)吸附的方法。本公開的實施例還涉及制造半導(dǎo)體器件的方法、半導(dǎo)體器件以及半導(dǎo)體處理組件。

2、在一方面，公開了一種在間隙中沉積包含硅的材料的方法。該方法包括提供襯底，襯底包括間隙，其中間隙包括內(nèi)表面，并將襯底暴露于具有高離子能量的第一等離子體，以改性間隙內(nèi)表面的預(yù)定區(qū)域。該方法還包括將襯底暴露于具有低離子能量的第二等離子體，以鈍化間隙表面的改性區(qū)域，從而在間隙表面上形成鈍化的改性區(qū)域，并使襯底與氣相硅前體接觸，以在間隙的未改性區(qū)域上化學(xué)吸附硅前體，從而在未改性區(qū)域上沉積包含硅的材料。

3、在一些實施例中，在反應(yīng)室中提供襯底，并且襯底在反應(yīng)室中暴露于第一等離子體和第二等離子體。

4、在一些實施例中，改性區(qū)域的鈍化包括形成含氮末端。

5、在一些實施例中，第一等離子體由選自n、he、ne、ar、kr和xe的氣體產(chǎn)生。在一些實施例中，第二等離子體包括氮。在一些實施例中，第二等離子體由包括n2、nh3和n2h4中的至少一種的氣體產(chǎn)生。在一些實施例中，第二等離子體由包括he、ne、ar、kr和xe中的至少一種的氣體產(chǎn)生。

6、在一些實施例中，第一等離子體的離子能量為至少約15ev。在一些實施例中，第二等離子體的離子能量為至多5ev。

7、在一些實施例中，間隙內(nèi)表面包括氧化物表面。在一些實施例中，襯底包括氮化硅表面。

8、在一些實施例中，硅前體是包含1至4個硅原子的含氮硅烷。在一些實施例中，硅前體由式sia(nr2)bxc表示，其中，a是1、2、3或4，b+c＝2a+2，b為至少1，每個r獨立地選自h、甲基、乙基、異丙基、叔丁基和苯基，每個x獨立地選自h、甲基、乙基、異丙基、叔丁基、苯基、f、cl、br和i。在一些實施例中，硅前體選自sih3[n(ch3)2],sih3[n(ch2ch3)2],sih3[n(ch3)(ch2ch3)],?sih3[n(c(ch3)3)2],?sih3[n(ch(ch3)2)2],sih2[n(ch3)2]2,?sih2[n(ch2ch3)2]2,sih2[n(ch3)(ch2ch3)]2,sih2[n(c(ch3)3)2]2,?sih2[n(ch(ch3)2)2]2,?sih(ch3)[n(ch3)2]2,sih(ch3)[n(ch2ch3)2]2,?sih(ch3)[n(ch3)(ch2ch3)]2,sih(ch3)[n(c(ch3)3)2]2,sih(ch3)[n(ch(ch3)2)2]2,si(ch3)2[n(ch3)2]2,si(ch3)2[n(ch2ch3)2]2,si(ch3)2[n(ch3)(ch2ch3)]2,si(ch3)2[n(c(ch3)3)2]2,si(ch3)2[n(ch(ch3)2)2]2,sih[n(ch3)2]3,sih[n(ch2ch3)2]3,sih[n(ch3)(ch2ch3)]3,sih[n(c(ch3)3)2]3,sih[n(ch(ch3)2)2]3,si[n(ch3)2]4,si[n(ch2ch3)2]4,si[n(c(ch3)3)2]4,si[n(ch(ch3)2)2]4,sicl[n(ch3)2]3,sicl[n(ch2ch3)2]3,?sicl[n(ch3)(ch2ch3)]3,?sicl[n(c(ch3)3)2]3,sicl[n(ch(ch3)2)2]3,?si[nh(ch3)]3-si[nh(ch3)]3,si[nh(ch2ch3)]3-si[nh(ch2ch3)]3,sih2(nh(ch(ch3)2)2-sih2。

9、在一些實施例中，間隙包括底部，由第一高能量等離子體改性的預(yù)定區(qū)域是底部。

10、在一些實施例中，相對于未改性區(qū)域，鈍化的改性區(qū)域上的硅前體的化學(xué)吸附減少至少60％。

11、在一些實施例中，包含硅的材料共形地沉積在間隙的未改性區(qū)域上。在一些實施例中，包含硅的材料至少部分地填充間隙。在一些實施例中，從間隙的底部向上填充間隙。

12、在另一方面，公開了一種控制氣相硅前體在具有表面的襯底上的化學(xué)吸附的方法。該方法包括在反應(yīng)室中提供襯底，將襯底暴露于具有高離子能量的第一等離子體以部分地改性表面，將襯底暴露于具有低離子能量的第二等離子體以鈍化部分改性的表面以形成部分鈍化的表面，以及將襯底與氣相硅前體接觸以化學(xué)吸附部分鈍化的表面上的硅前體，從而在襯底上沉積包含硅的材料。

13、在控制氣相硅前體在襯底上的化學(xué)吸附的方法的一些實施例中，襯底包括包含內(nèi)表面的間隙，并且第一等離子體部分地改性間隙的內(nèi)表面。

14、在另一方面，公開了一種半導(dǎo)體處理組件。半導(dǎo)體處理組件包括配置和布置成保持襯底的反應(yīng)室、配置和布置成包含用于產(chǎn)生第一等離子體和第二等離子體中的至少一種的氣體的第一等離子體氣體源、配置和布置成包含和蒸發(fā)硅前體的前體源以及用于產(chǎn)生第一等離子體和第二等離子體的等離子體產(chǎn)生系統(tǒng)。半導(dǎo)體處理組件還包括注射系統(tǒng)、排氣裝置和控制器，注射系統(tǒng)被構(gòu)造和布置成將第一等離子體和第二等離子體提供到反應(yīng)室中，并將氣相硅前體以氣相提供到反應(yīng)室中，控制器配置和布置成使該系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)本公開的方法。

15、在一些實施例中，處理組件還包括第二等離子體氣體源，其配置和布置成包含用于產(chǎn)生第一等離子體和第二等離子體中的第二等離子體的氣體。

16、在又一方面，公開了通過根據(jù)本公開的方法形成的結(jié)構(gòu)。

17、在另一方面，公開了通過使用根據(jù)本公開的方法制造的半導(dǎo)體器件。

技術(shù)特征：

1.一種在間隙中沉積包含硅的材料的方法，該方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在反應(yīng)室中提供襯底，并且在反應(yīng)室中將襯底暴露于所述第一等離子體和所述第二等離子體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述改性區(qū)域的鈍化包括形成含氮末端。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述第一等離子體由選自n、he、ne、ar、kr和xe的氣體產(chǎn)生。

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述第二等離子體包含氮。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第二等離子體由包括n2、nh3和n2h4中的至少一種的氣體產(chǎn)生。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述第二等離子體由包括he、ne、ar、kr和xe中的至少一種的氣體產(chǎn)生。

8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述第一等離子體的離子能量為至少約15ev。

9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述第二等離子體的離子能量為至多5ev。

10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述間隙內(nèi)表面包括氧化物表面。

11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述襯底包括氮化硅表面。

12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述硅前體是包含1至4個硅原子的含氮硅烷。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述硅前體由式sia(nr2)bxc表示，其中，a是1、2、3或4，b+c＝2a+2，b為至少1，每個r獨立地選自h、甲基、乙基、異丙基、叔丁基和苯基，每個x獨立地選自h、甲基、乙基、異丙基、叔丁基、苯基、f、cl、br和i。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述硅前體選自sih3[n(ch3)2],sih3[n(ch2ch3)2],sih3[n(ch3)(ch2ch3)],sih3[n(c(ch3)3)2],sih3[n(ch(ch3)2)2],sih2[n(ch3)2]2,sih2[n(ch2ch3)2]2,sih2[n(ch3)(ch2ch3)]2,sih2[n(c(ch3)3)2]2,sih2[n(ch(ch3)2)2]2,sih(ch3)[n(ch3)2]2,sih(ch3)[n(ch2ch3)2]2,sih(ch3)[n(ch3)(ch2ch3)]2,sih(ch3)[n(c(ch3)3)2]2,sih(ch3)[n(ch(ch3)2)2]2,si(ch3)2[n(ch3)2]2,si(ch3)2[n(ch2ch3)2]2,si(ch3)2[n(ch3)(ch2ch3)]2,si(ch3)2[n(c(ch3)3)2]2,si(ch3)2[n(ch(ch3)2)2]2,sih[n(ch3)2]3,sih[n(ch2ch3)2]3,sih[n(ch3)(ch2ch3)]3,sih[n(c(ch3)3)2]3,sih[n(ch(ch3)2)2]3,si[n(ch3)2]4,si[n(ch2ch3)2]4,si[n(c(ch3)3)2]4,si[n(ch(ch3)2)2]4,sicl[n(ch3)2]3,sicl[n(ch2ch3)2]3,sicl[n(ch3)(ch2ch3)]3,sicl[n(c(ch3)3)2]3,sicl[n(ch(ch3)2)2]3,si[nh(ch3)]3-si[nh(ch3)]3,si[nh(ch2ch3)]3-si[nh(ch2ch3)]3,sih2(nh(ch(ch3)2)2-sih2。

15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述間隙包括底部，并且由所述第一高能量等離子體改性的預(yù)定區(qū)域是所述底部。

16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，相對于所述未改性區(qū)域，所述鈍化的改性區(qū)域上的硅前體的化學(xué)吸附減少至少60％。

17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述包含硅的材料共形地沉積在所述間隙的未改性區(qū)域上。

18.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的方法，其中，所述包含硅的材料至少部分地填充所述間隙。

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，從所述間隙的底部向上填充間隙。

20.一種控制氣相硅前體在具有表面的襯底上的化學(xué)吸附的方法，該方法包括：

21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述襯底包括包含內(nèi)表面的間隙，并且所述第一等離子體部分地改性所述間隙的內(nèi)表面。

22.一種半導(dǎo)體處理組件，該組件包括：

23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體處理組件，還包括第二等離子體氣體源，其配置和布置成包含用于產(chǎn)生所述第一等離子體和所述第二等離子體中的第二等離子體的氣體。

技術(shù)總結(jié)
本公開涉及在間隙中沉積包含硅的材料的方法。該方法包括提供襯底，該襯底包括間隙，其中間隙包括內(nèi)表面，并且將襯底暴露于具有高離子能量的第一等離子體，以改性間隙內(nèi)表面的預(yù)定區(qū)域。該方法還包括將襯底暴露于具有低離子能量的第二等離子體，以鈍化間隙表面的改性區(qū)域，從而在間隙表面上形成鈍化的改性區(qū)域，并且使襯底與氣相硅前體接觸，以將硅前體化學(xué)吸附在間隙的未改性區(qū)域上，從而在未改性區(qū)域上沉積包含硅的材料。本公開還涉及控制氣相硅前體在襯底上的化學(xué)吸附的方法，以及用于執(zhí)行根據(jù)本公開的方法的半導(dǎo)體處理組件。

技術(shù)研發(fā)人員：R·博魯?shù)?B·穆克吉,R·H·J·沃烏爾特,V·波雷,堤隆嘉,小林伸好,堀勝
受保護的技術(shù)使用者：ASM IP私人控股有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9