碳化硅和碳氮化硅薄膜的沉积方法

摘要

本文提供了在衬底表面上沉积碳化硅薄膜的方法。这些方法包括使用气相碳硅烷前体，并且可以釆用等离子体增强原子层沉积工艺。该方法可以在低于600“C的温度下进行，例如在大约23丁和 大约200V之间或者在大约100°CTo然后可以致密该碳化硅层以去除氢含量。此外，碳化硅层可以暴露于氮源以提供活性氮-氢基团，然后可以使用其它方法堡续沉积薄膜。等离子体处理条件可用于调节薄膜的碳、氢或氮含量。

技术领域

本文的第一方面通常涉及在衬底表面上沉积碳化硅层或薄膜的方法。在第一方面的特定实施例中，本文涉及利用有机硅烷前体化合物的原子层沉积工艺。本文的第二方面涉及用于等离子体增强原子层沉积的设备和方法。在第二方面的特定实施例中，该设备利用具有双通道的喷头或面板通过第一组通道输送远程产生的等离子体，并通过第二组通道输送前体和其 他气体。在第三方面，形成碳化硅层的方法可以在根据第二方面描述的设备中执行。

实验

一般来说，将含有Si、C、H的种子膜暴露于含N的等离子体中对生成膜是有效的。如果被处理的薄膜中含有很少的H，也可以在等离子体混合物中添加少量的氢，以促进产生更多的N-H键合。可以根据等离子体功率、暴露时间和温度对膜中硅与碳的比例进行调整。通过利用含有较高初始比值的前驱体，可以增加C与硅的比值。一般来说，在两个硅原子之间的桥接位置上含有碳的碳硅烷前体可以被溶剂化成碳化物型陶瓷，并有效地保留碳。另一方面，在前体不包含桥接碳原子的情况下，碳没有保留的程度。例如，基于甲基硅烷的前体发生碳损失。

设备和方法

本文的一方面涉及用于等离子体增强原子层沉积的设备和方法。在第二方面的特定实施例中，该设备利用具有双通道的喷头或面板通过第一组通道输送远程产生的等离子体，并通 过第二组通道输送前体和其他气体。所描述的设备和方法本发明的又一方面涉及一种工艺顺序，该工艺顺序包括在循环沉积或原子层沉积工艺期间在向衬底输送等离子体和向衬底表面输送前体之间交替进行。前驱脉冲和等离子体之间的切换使用快速切换过程来执行G在一个或多个实施例中，ALD工艺用于制造金属、金属氧化物、氮化物、碳化物、氟化物或其它层薄膜。在具体的实施例中，快速切换过程可用于在基质上形成碳化硅层，这可以通过从等离子体激活步骤开始，诱导提取氢以产生表面不饱和来完成。

总结

本文的一个实施例涉及在基底表面上形成碳化硅的方法，包括将具有反应性表面的基底暴露在汽相碳硅烷前体上以在基底表面上形成碳化硅层，其中所述碳硅烷前体包含至少一个桥接至少两个硅原子的碳原子。因此，本文的一个方面指向在衬底表面上形成层的方法，该方法包括提供衬底，将基底表面暴露于包含至少一个碳原子桥接至少两个硅原子的碳原子的碳硅烷前驱体，将汽相碳硅烷前驱体暴露于低功率能量源以在衬底表面提供碳硅烷、使碳硅烷通道密度化并将碳硅烷表面暴露于氮源。在这方面的一个实施例中，使碳硅烷致密包括将衬底表面暴露到包含一个或多个He、Ar和H2的等离子体上。

审核编辑：汤梓红