原子层沉积方法

阅读:938发布:2020-05-11

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1. 一种原子层沉积方法,其包括:将半导体基底设置在沉积室内;使第一前驱气体流向所述室内的基底,从而有效地在所述基底上形成第一单分子层;首先使与所述第一前驱气体组成不同的第二前驱气体流向所述室内的所述第一单分子层;在启动所述第二前驱气体流动之后,提供足够的功率来产生表面微波等离子体条件,以使所述第二前驱气体与所述室内的所述基底碰撞产生等离子体,从而有效地使之同所述第一单分子层反应并在所述基底上形成第二单分子层,所述第二单分子层与所述第一单分子层的组成不同,所述第二单分子层包括所述第一单分子层和所述第二前驱气体的成分;以及在所述第二前驱气体的流动之后,使与第一和第二前驱气体组成不同的第三前驱气体流向所述室内的第二单分子层,从而有效地使之同所述第二单分子层反应,并在所述基底上形成第三单分子层,所述第三单分子层与所述第一和第二单分子层的组成不同。2权利要求1的方法,其连续重复所述第一、第二和第三前驱气体的流动从而有效地在所述基底上形成包括所述第三单分子层成分的大量材料。
2 权利要求1的方法,其连续重复所述笫一、笫二和笫三前驱气 体的流动从而有效地在所迷基底上形成包括所迷第三单分子层成分的 大量材料。
3. 权利要求l的方法,其中所迷第一前驱气体包括TiCU,且所述 第 一单分子层包括TiClx。
4. 权利要求l的方法,其中所迷第一前驱气体包括TiCl4,所述第 一单分子层包括TiClx,且所述第二前驱气体包括H2。
5. 权利要求l的方法,其中所述第一前驱气体包括TiCU,所述第 一单分子层包括TiCl,,所述第二前驱气体包括H2,所述笫三前驱气体 包括NH3,且所述第三单分子层包括TiN。
6. 权利要求l的方法,其中在所述室内,所述第一前驱气体和第 三前驱气体中的至少一种没有等离子体。
7. 权利要求l的方法,其中在所述室内,所述笫一前驱气体和第 三前驱气体中的至少一种没有表面微波等离子体。
8.权利要求1的方法,其中在所述室内,所迷第一前驱气体和第三前驱气体中都没有等离子体。
9. 权利要求l的方法,其中在所迷室内,所迷第一前驱气体和第 三前驱气体中都没有表面微波等离子体。
10. 权利要求l的方法,其中在所述室内,所述第一和笫三前驱气 体中的至少一种包括等离子体。
11. 权利要求l的方法,其中在所述室内,所述第一前驱气体和第 三前驱气体中的至少一种包括表面微波等离子体离子体。
12. 权利要求l的方法,其中在所述室内,所述第一前驱气体和第 三前驱气体中都包括等离子体。
13. 权利要求l的方法,其中在所迷室内,所述第一前驱气体和笫 三前驱气体中都包括表面微波等离子体。
14. 权利要求l的方法,其中所述第一前驱气体包括三甲基,且 所述第 一单分子层包括AlCHx。
15. 权利要求l的方法,其中所述第一前驱气体包括三甲基铝,所 述第一单分子层包括AlCHx,且所述第二前驱气体包括H2。
16. 权利要求1的方法,其中所述第一前驱气体包括三甲基铝,所 述第一单分子层包括AlCHx,所述第二前驱气体包括H2,所述笫三前 驱气体包括NH3,且所述第三单分子层包括A1203。
17. 权利要求l的方法,其中所述第一前驱气体包括TaCls,且所 述第一单分子层包括TaClx。
18. 权利要求l的方法,其中所述第一前驱气体包括TaCls,所述 第一单分子层包括TaClx,且所述第二前驱气体包括H2。
19. 权利要求l的方法,其中所述第一前驱气体包括TaCls,所述 第一单分子层包括TaClx,所述第二前驱气体包括H2,所述第三前驱 气体包括NH3,且所述第三单分子层包括TaN。

说明书全文

原子层沉积方法

技术领域

发明涉及原子层沉积方法。 背景技术
在集成电路制造中,半导体加工通常包括在半导体基底上沉积
层。 一种这样的方法为原子层沉积(ALD),其涉及在一沉积室内, 在所述基底上沉积连续的单分子层,所述室通常维持在负压下。对于 常规的ALD而言,通常通过使不同的沉积前驱物(precursor)连续 进料到基底表面上,来使连续的单原子层吸附到所述基底上和/或同所 述基底上的外层反应。
一种代表性ALD方法包括使一种单一的、蒸发了的前驱物进料 到沉积室从而在基底上有效地形成笫一单分子层,所述基底被安装在 所述室内。然后,终止第一沉积前驱物的流动,使一种惰性净化气体 流动通过所述室,从而有效地将任何未附着在所述基底的、残余的第 一前驱物从所述室中去除。随后,使与笫一蒸气前驱物不同的第二蒸 气沉积前驱物流向所述室,从而在/同所述第一单分子层上有效地形成 第二单分子层。所述笫二单分子层可同所述笫一单分子层反应。另外
的前驱物可形成连续的单分子层,或者可重复上述过程直到在所述基 底上已经形成期望厚度和组成的层。
WO0245871所公开的另一种形成薄膜方法为离子诱导的原子层 沉积。不同于加热法或热解,该方法中没有采用热活化能。具体而言, 原子层沉积反应由来自于撞击离子的能量驱动,其中离子被用来通过 连碰撞将所需的活化能送至接近表面的原子和被吸收的反应物,这 项技术可使基底保持在较低的温度
WO0243114所公开的另一种原子层沉积技术为等离子体增强的 原子层沉积。该技术采用等离子体激发的前驱物,以用于沉积反应或 通过等离子体轰击来改善材料。
概述
本发明包括原子层沉积方法。在一种实施方式中,半导体基底位 于原子层沉积室内。使第一前驱气体(precursor gas)流向所述室内 的基底,从而有效地在所述基底上形成笫一单分子层,在所述室内, 在表面微波等离子体条件下,使与第一前驱气体组成不同的第二前驱气体流向所述室内的第一单分子层,从而有效地使之同所述第一单分 子层反应,并在所迷基底上形成第二单分子层,所述第二单分子层与 所述第一单分子层的组成不同.所述第二单分子层包括所述第一单分 子层和第二前驱气体的成分.在一种实施方式中,连续重复所述第一 和第二前驱气体的流动从而有效地在所述基底上形成具有笫二单分子
层組成的大量材料(a mass of material),在一种实施方式中,在第二 前驱气体流动后,使与第一和笫二前驱气体组成不同的第三前驱气体 流向所述室内的第二单分子层,从而有效地同所述第二单分子层反应 并在所述基底上形成第三单分子层,所述第三单分子层与所述第一和 第二单分子层的组成不同。在一种实施方式中,在第二前驱气体流动
后,使第一前驱气体流向所述室内的基底,从而有效地使之同所迷第 二单分子层反应,以及a)去除所述第二单分子层的成分,从而在所
述基底上形成笫三组成的单分子层,所述第三组成的单分子层与所述 第一和第二单分子层的组成不同;b)在所述笫三组成的单分子层上,
形成具有笫一单分子层组成的笫四单分子层。
设想和公开其它的方面和实施方式,所述方面和过程不必与上述
任一方面和过程是同类的。
附图的简要说明
参考下述附图在下面说明本发明的优选实施方案。
图1为用于根据本发明一个方面的代表性原子层沉积装置的剖面图。
图2为根据本发明一个方面的、 一种代表性方法的一系列分子 平图。
图3为根据本发明一个方面的、 一种代表性方法的一系列分子水 平图。
图4为根据本发明一个方面的、 一种代表性方法的一系列分子水 平图。
图5为一系列常规时间线,其显示根据本发明一种代表性方面的 工艺过程的代表性气流和功率水平(power level )。
图6为图5所示时间线的替代系列的常规时间线(timeline)。 图7为图5所示时间线的另一替代系列的常規时间线。 图8还为图5所示时间线的另一替代系列的常规时间线。 图9仍为图5所示时间线的另一替代系列的常規时间线。 图IO为图5所示时间线的另一替代系列的常规时间线,用子实现本发明及本发明公开内容的菱佳方式
困1描述了一种用于根据本发明一个方面的代表性原子层沉积装 置,这种装置能在室中产生表面徵波等离子体,在所述室中,相对于 半导体基底进行原子层沉积.在本文献的上下文中,将"表面微波等 离子体"定义为一种在碰撞基底的气体中产生的等离子体,通过从多 个分散的、隔离的徙波发射源发射的徵波能量处理所述基底,且不管 其是以现有方式还是以有待研究的方式进行. 一种现有方式为通过使
用一种天线例如为表面平面天线(SPA)或一种放射线槽式天线 (RLSA).仅举例来说,可在美闺专利No.6,399,520,和6,343,565找 到所述实例,在此参考应用其所公开的内容.
装置IO被困解描述为包括沉积室12,所述沉积室12设里有半导 体基底14,在本文献的上下文中,将术语"半导体基底"或"半导电 基底"定义为意味着任何包括半导体材料的结构,其包括但不局限为 大半导体材料例如半导体晶片(单独晶片或者以在其上含有其它材
料的组件),半导体材料层(单层或者以在其上含有其它材料的组件). 术语"基底"是指任意支承结构,其包括但不局限为上述半导体基底. 提供一种适宜的支承或者机构(未示出)用于支承其中的基底14,可 将其以温度控制、功率操纵和/或其它方式构造,以用于将基底14如 期望的一样设里在室12中,
将适宜的徵波发生器16同表面平面天线18有效地连接,所述天 线18被安装在沉积室12正上方.通常地,表面平面天线18由一种 金属材料组成,其具有多个形成在其中的徵波发射口 20,由源16产 生的徵波能量通过所述发射口传递到室12中,并贴近基底14的表面. 西此,其上安装表面平面天线18的室12的顶壁还提供为透射微波. 当然,可将一些或者所有表面平面天线18提供在沉积室12内.从基 底13的上表面到笫二天线28的下表面的代表性优逸间距为65mm. 当然可使用更大或更小的间距.在某些情况下,可使用比65mm小得 多的间距.此外,除徵波之外,还设想将能量产生同徵波能量产生结 合,且不管其是在室12内还是在室12的外面.
闺解显示的代表性前驱气体和/或净化气体入口 22和24用于将前 驱气体和/或净化气体发射到室12内的基底14和表面平面天线l8之 间.困解显示的真空下降线26用来从室26排放物质.困l的装里在结构上仅仅是闺解性和代表性的,可将任棄其它适宜的装置用于根据 本发明的方法方面.例如,当然还可设想将任意替代结构如喷头、多 端口或其它装直,且不论所述结构是现有的还是有待研究的,用于使 气体到达所述室和从所述室排放物质.
将一种半导体基底如基底H设置在一种原子层沉积室内.使笫
一前驱气体流向所述室内的基底,例如通过入口 22和24中的一个或 两个,从而有效地在所述基底上形成笫一单分子层.仅举例来说,关 于形成一层代表性TiB2层, 一种代表性弟一前驱气体包括TiCI4,且 例如其单独或者同情性或其它气体结合使用, 一种例如由TiCl4制备 的代表性第一单分子层为TiCI,,其例如如困2所描述的一样.闺2 说明了在一种使用TiCl4的原子层沉积方法中的代表性按序加工过 程.困2较左边的说明部分描述了一种适宜的基底表面30,在所述表 面30上附着有包括TiC^的笫一单分子层32.仅举例来说,其具有这 样的形式,粘附到基底表面30上,氣原子或分子自所述钛向外延 伸.
通常地,然后使用一种情性净化气体或者通过一些其它方法,将 任何剩余的第一前驱气体从所迷室中排出.不管怎样,然后在所述室 内,在表面徵波等离子体条件下,使组成与笫一前驱气体不同的笫二 前駔气体流向所迷室内的第一羊分子层,从而有效地使之同笫一羊分 子层反应并在所述基底上形成笫二羊分子层,所述笫二单分子层的组 成与所述笫一单分子层不同,所迷笫二单分子层包括所述笫一单分子 层和第二前駔气体的成分.在本文献的上下文中, 一种"組成不同的"
气体意味着同其所比较的气体相比, 一些气体具有替代和/或附加的反 应成分.
困2的中间視闺描述了一种优选的代表性笫二前驱气体,其包括 B2H《,且在表面微波等离子体条件下处于活性状态.如在较右的图中 所描述的一样,其有效地同笫一单分子层M反应,从而形成包括TiB: 的笫二单分子层34,且具有剩产品HCI.笫二单分子层34包括所述 第一单分子层的成分(即Ti)和笫二前驱气体的成分(即B )。
连续重复上述笫一和笫二前驱气体的流动,从而有效地在所迷基 底上形成具有笫二单分子层組成的大量材料.所制备的物质可包括、 主要由或者由所述第二单分子层组成.例如本发明设想制备所述物质的可能性,所述物质包括不仅仅是笫二羊分子层的组成的材料,例如 同仅使用上述第 一和笫二酋駔气体相比,通过引入替代的笫 一和/或笫 二前驱气体来在所述基底上形成大量材料.
上述代表性工艺具有来自于笫一单分子层的笫二单分子层成分, 其为元素形式的金属(即钛),其中所述第二单分子层包括一种导电 的金属化合物.此外,在一种优选实施方案中,将大量材料形成为可
导电的.仅举例来说,这种工艺过程的一种替代方案为使用包括TaCls 的笫 一前驱气体来形成包括TaCl,的笫一羊分子层.在这样的例子中, 代表性第二前驱气体包括NH3,从而形成包括TaN的笫二单分子层. 如最初所迷的实施方案,可通过技术人员选择和优化精性气体、流动 速度、功率水平、温度、压以及任何其它的採作参数,在本发明的 上下文中,没有优选特殊的一个或一系列参数.
另一方面,仅举例来说,可将所述笫二单分子层形成为包括一种 介电材料,此外,仅举例来说,所制备的大量材料为绝緣的.例如为 形成一种包括厶1203的绝緣物质,代表性气体包括作为第一前驱气体 的三甲基,作为笫二前驱气体的03和/或1120,
此外,在上述和随后的实施方案中的任一个中,在所述室内,所 述第一前驱气体的流动可具有或不具有等离子体,例如同所述笫一前 駔气体的流动一起,在所述室内具有或不具有表面裉波等离子体的产 生.此外,同所迷笫一前驱气体的流动一起,可使用远距离等离子体 的产生,以及在笫二前駔气体的流动期间,在所述室内,结合表面微 波等离子体条件,同所述笫二前驱气体的流动一起,也可使用远距离
等离子体的产生.
在一种实施方式中, 一种原子层沉积方法包括上迷通常说明的笫 一和笫二前駔气体的流动.在所述第二前驱气体流动后,在所迷室内, 使组成与第一和笫二前驱气体不同的笫三前驱气体流向所述笫二单分 子层,从而使之同所述笫二单分子层有效地反应,并在所述基底上形 成笫三单分子层,所述笫三单分子层与笫一和笫二单分子层的組成不 同.可连续重复所述笫一、笫二以及笫三前驱气体的流动,从而有效 地在所述基底上形成大量材料,所述材料包括、主要由或者由所述笫 三单分子层的組成组成.根据所述实施方式,仅举例来说,参考图3进 一步说明代表性工艺过程,其具有这样的形式,所述笫三单分子层包括氣化铝.
具体地,困3较左边的说明闺描述了使包括三甲基铝的笫一前驱 气体流动从而在基底表面30上形成包括AICH,的第一单分子层40的 结果.在所述室内,在表面微波等离子体条件下,使笫二前駔气体例 如H2流向所述室内的笫一单分子层,从而有效地使之同笫一单分子 层40反应并在所述基底上形成不同组成的笫二单分子层42.所说明 的笫二单分子层42包括来自于第一羊分子层40的成分(Al)和来自 于第二单分子层的成分(H).使所迷笫三前驱气体(即03和/或H20) 流向所述室内的第二单分子层42,从而使其与之有效地反应并在所述 基底30上形成第三单分子层44 (即AlOx),所述第三单分子层与第 一单分子层40和笫二羊分子层42的组成不同.当然,可重复这种工 艺过程从而通过原子层沉积来形成期望厚度的含氣化铝的层,此外, 当然,所述笫一和笫三前驱气体流动中的一个、两个都或两个都不包 括远距离和/或室产生的等离子体,例如包括表面橄波等离子体条件.
仅举例来说,此处期望的终产物为THV, 一种代表性替代的笫一 前驱气体为TiCl4,从而形成包括TiCl,的单分子层, 一种代表性笫二 前驱气体仍可包括H2, 一种代表性第三前驵气体包括N狂3.此外,举 例来说,另一种沉积材料为作为笫三羊分子层的TaN. —种代表性第 一前驱气体为TaCls,从而形成所述包括TaCl,的笫一羊分子层.一 种代表性笫二前駔气体为H2, —种代表性笫三前駔气体为NH3.
在一种实施方式中,关于所述第一和第二前驱气体的流动,工艺 过程通常如上所述地发生.在所述笫二前驱气体流动后,使所述笫一 前驱气体流向所述室内的所迷基底,从而有效地使之同所述笫二单分 子层反应,且既a)去除所迷笫二单分子层的一种成分以在所述基底 上形成笫三組成的单分子层,所述第三组成的单分子层与所述笫一和 笫二单分子层的组成不同,又b)在所迷第三组成的单分子层上形成 具有所迷第一单分子层组成的笫四单分子层.仅举例来说,在闺4中
更清楚地说明了代表性的工艺过程,其与一种元素钽层的制备有关.
困4较左边的说明困描述了在使包括TaCls的笫一前驱气体流动, 从而在基底表面30上形成包括TaCl,的笫一单分子层60之后的工艺 过程.其后继之以在所述室内,在表面微波等离子体条件下,使笫二 前驱气体(即H2)流向所述室内的第一单分子层,从而有故地使之同所述第一羊分子层反应并在所述基底上形成笫二单分子层62,所迷第 二前驱气体与所述第一前驱气体的组成不同,所述笫二单分子层与所 迷笫一单分子层的组成不同.笫二单分子层62包括笫一单分子层的 成分(即Ta)和所述笫二前驱气体的成分(即H).接着,使所迷第 一前驱气体(即TaCls)流向所述室内的基底,从而有效地使之同第 二单分子层62反应,且既a)去除所述第二单分子层的一种成分(即 H)以形成第三组成的单分子层64 (即Ta),所述笫三组成的单分子 层与所述笫一单分子层60和笫二羊分子层62的组成不同,又b)在 所述笫三组成的单分子层64上形成具有所述笫一单分子层组成的笫 四单分子层66 (即TaCl,).可将其连续重复从而在所述基底上形成大 量材料,所迷材料包括、主要由或由所述笫三组成的单分子层组成. 此外,在所迷室内,所述第一和笫三前驱气体的流动可具有或不具有 等离子体,例如具有或不具有表面微波等离子体.
所描述和优选的困4的工艺过程形成了笫三组成的单分子层,其 包括元素形式的金属.仅举例来说,用于制备钛层的、替代的代表性 工艺过程可使用包括TiC,4的笫一前駔气体,从而形成包括TiCL的笫 一单分子层.在这种例子中,优选代表性第二前驱气体再次包括狂2.
本发明具有特別的、有利的用途,此处所述笫一单分子层是这样 一种組成,在所述室内,除了存在表面橄波等离子体外,在其它工艺 条件等同的情况下,所述组成基本上不与所述笫二前驱气体反应.参 考困2-4,如上所迷的笫一单分子层可构成这种组成.
至少对笫二前驱气体的流动而言,它不同于在所述室内,在表面
微波等离子体条件下形成笫一单分子层的笫一前驱气体,在促进原子 层沉积方面,上述多种工艺可提供更好的均勾性和可使用更低的离子 能量,与更高离子能量的等离子体相比,所述沉积是等离子体增强的, 不能期望所述更高离子能量的等离子体提供期望的均匀性.
可以任何所记栽的方式发生上述工艺过程,例如具有或不具有插
入的積性净化气体的流动和在任何现有或仍待研究的工艺参数下.此 外,仅举例来说,可将天线内的开口制成既可传送气体又可发射微波, 且在所述室内提供所述天线.在这种例子中,气体可通过多个开口流 动,而徵波能量可通过多个开口发射到所迷工艺室,从而在安装在所 述工艺室内的基底上有效地形成表面微波等离子体.可将气体入口成形为首先流向天线,然后通过所迷开口流向所述室,微波能量通过相 同的开口或者通过不同的开口发射.不同于通过多个开口,如果期望, 这种工艺可避免在发射徵波能量期间使任何气体流向所述室.
此外,仅举例来说,结合将TiCl4作为笫一前驱气体和将狂2作为 笫二前驱气体,并使用一种包含氦的情性净化气体,在下面说明用于 进行上迷代表性方法的代表性优选工艺过程.还认为下述优选实施方 案/最佳方式的公开内容构成了独立于上迷公开的内容的发明,所迷实 施方案/最佳方式的公开内容用于实施如上所述的代表性方法,对其提 出更特殊和独立的权利要求.
通常参考困5-9,其主要描述了一常规的水平时间线,所述时间 线显示了不同的、分别以笫一前驱气体(即TiCIJ 、惰性净化气体 (即He)以及第二前驱气体(即H2)形式突发的各种气体的脉冲. H2的时间线同时还伴生有虚线,所述虚线是用来描迷能重的施加,至 少所迷虛线中升高最多的表面是用来描迷在所述室内,有效形成代表 性H2气体流动的等离子体的功率水平.在一适宜的室内,其可以且 优选构成了表面徵波等离子体的产生,例如如上述笫一实施方案所 述,除非在有关权利要求中发现已有记载,否則并不局限为困5-9 的实施方案.
首先麥考困5,将半导体基底设置在原子层沉积室内.使笫一前 驱气体流向所述室内的基底,从而有效地在所述基底上形成笫一单分 子层,例如如通过TiCl4气体脉冲Pl所描迷的一样.可使用或不使用 等离子体的产生.在所述笫一单分子层流动后,使情性净化气体流向 所述室,例如如通过氦气脉冲P2所描述的一样.在所迷惰性净化气 体流动之后,在所迷室内,在等离子体条件下,使笫二前驱气体流向 所述基底,从而有效地在所迷基底上形成笫二单分子层,所述笫二单 分子层与所迷笫一单分子层的组成不同,例如如通过H2气体的脉冲P3 所描述的一样.所迷笫二前驱气体与所述笫一前驱气体的组成不同.
所迷室内的等离子体条件包括在能够在所述室内維持等离子体条 件的功率水平40下,向具有笫二前驱气体P3的所述室施加能量.在 使笫二前驅气体流向所述室之前,在时间点44开始沿着增加的功率 水平42向所述室施加这种能量,直至如所描述的那样在时间点45达 到能够产生等离子体的功率水平40,在图5所描述的代表性实施方案中,功率水平是沿着线42连续的,且优选以大体上恒定的速率增加。 在所述室内,可在有或没有等离子体存在时,形成所述笫一羊分子层, 此外,在与图5-9有关的优选实施方案中,例如如最初的实施方案 所述,所迷笫二单分于层可由同所迷笫一羊分子层的反应形成,所述 笫二单分子层包括所述笫一单分子层和所述第二前駔气体的成分.此 外,在困5所描述的代表性实施方案中,情性净化气体流动P2和笫 二前驱气体流动P3不重叠.仅举例来说,用于所有脉冲的代表性时 间周期为l秒.尽管当然可以使用更大、更少和/或不相等的时间.
在形成所述笫二单分子层之后,在有等离子体能力的功率水平开 始降低之前,开始另一种惰性净化气体流动P4 (其与所述笫一前驱气 体的组成相同或有些不同),例如闺5描述了所迷P4脉冲在时间点46 开始,所迷时间点46在开始出现从有等离子体能力的功率水平降低 的时间点48之前.
在困5所描述的实施方案中,仅举例来说,第二前驱气体脉冲P3 和其它情性净化气体脉冲P4不重叠.此外,在有等离子体能力的功 率水平开始降低之前,终止所迷流向所述室的笫二前駔气体.举例来 说,这种情况被描述为与功率开始从功率水平40下降的稍后的时间 点48相比,笫二前驱气体流动已经在时间点50被终止.当然,例如 通过气体脉冲P5、 P6和P7所示,可重复上述代表性工艺过程,
参考田6说明了另一种代表性实施方案.如闺5的实施方案一样, 将半导体基底设置在原子层沉积室内,并使第一前驱气体流向所迷室 内的基底,从而有效地在所述基底上形成第一单分子层.其通过代表 性P1 TiCl4脉冲描述.在形成所述笫一单分子层之后,在所述室内, 在等离子体条件下,使笫二前驱气体流向所迷基底,从而有效地在所 述基底上形成笫二单分子层,所述笫二单分子层与所述笫一羊分子层 的组成不同.所述笫二前駔气体与所述第一前駔气体的组成不同,且 其通过P:3描迷,相对于代表性H2笫二前驱气体流动而言,其仅作为
一实例,
在困6中,,由于向所述室施加其能量能够在所述室内产生等离 子体的笫二施加功率水平(second applied power level) 40,在所迷 室内,产生所述第二前驱气体的等离子体.在某点将这种能量的某种 穗态的笫一施加功率水平施加到所述室,所述点在至少施加这种能量的第二施加功率水平40之前.在闺6中描迷了一种代表性穗态的第 一施加功率水平62,所述功率水平62低于笫二施加功率水平40,沿 着线64出现自笫一施加功率水平62到笫二施加功率水平40的增加.
在一种优逸实施方案中,稳态的笫一功率水平62不足以从流动 的笫二前駔气体产生等离子体.在一种优选实施方案中,稳态的第一 功率水平62不足以从流动的笫一前驱气体产生等离子体.在闺6所 描述的代表性优选实施方案中,在笫一前驱气体流动Pl期间,且在 所述室内没有等离子体的条件下,在所述基底上有效形成笫一单分子 层的条件下,施加所述穗态的笫一功率水平62.在一种实施方案中可 将笫一功率水平62认为是能量的基础功率水平.
困6还描迷了一种到达所述室的净化气体的流动P2,其在第一前 驱气体的流动Pl和第二前驱气体的流动P2之间,在净化气体的流动 P2期间,施加穗态的笫一功率水平62.此外,在一部分惰性净化气 体的流动P2期间,将基础功率水平62增加到功率水平40.
在闺6的优选实施方案中,在所述笫二前駔气体流动P3之后, 出现净化气体流动P4,在这种净化气体的流动P4期间和在终止笫二 前驱气体的流动P3之后,功率水平返回到功率水平62.如与气体脉 冲P5、 P6和P7有关的重复一样,描述所述代表性工艺过程,且其提 供但仅提供一个在所述笫二单分子层上沉积一个或多个附加单分子层 的实例。困6描述了在时间点66,所述功率水平开飴增加或增长,所 迷时间点66在开始笫二前驱气体流动P3的时间点68之前。此外, 在闺6的优选方案中,在时间点70开始自功芈水平40的降低,所述 时间点70在终止笫二前驱气体脉冲P3流动的时间点72之后出现,
仅举例来说,困5和困6说明了代表性优选方案,其中各种气体 脉冲决不重叠,当然本发明还设想所述气体脉冲的至少一些重叠.仅 举例来说,特别参考所述笫二前驱气体脉冲,参考田7到10说明了 代表性的重叠.
首先参考困7,除了情性P2脉冲延伸到连续在盖在P3脉冲之上 外,闺7与困6相同.在笫二前驱气体流动P3终止后,终止所述情 性P2脉冲气体流动.
参考困8,使第一前驱气体流向一原子层沉积室内的基底,从而 在所迷基底上有效的形成笫一单分子层,例如如使用气体脉冲Pl的TiC^所描述的一样.在形成笫一单分子层后,使惰性气体流向所迷室, 例如如通过氦气体脉冲P2标明的一样.在流动所述情性净化气体之 后,在所述室内,在等离子条件下,使笫二前驱气体流向所述基底, 从而在所述基底上有效形成笫二单分子层,所述笫二单分子层与所述 第一单分子层组成不同.在一些方式中,所述笫二前躯气体与所述笫 一前駔气体的组成不同.例如通过珏2脉冲P3如在闺8所描述的一样.
还如在困8所描述的一样,在所述室内,在等离子条件下,所述 笫二前驱气体的流动在代表性时间点76开始,所述时间点76在终止 情性净化气体流动P2的时间点77之前.此外,在开始以及进行在所 迷室中笫二前驱气体在等离子体条件的流动以后,在代表性时间点77 终止情性净化气体流P2.此外,闺8描述了所述室内的等离子条件, 包括在功芈水平40下向所迷室施加能量,所迷功率水平40能够在具 有笫二前驱气体的所述室内维持等离子条件.闺8还描述了最小程度 的施加基础功率水平62,以及沿着断线78由此增加到功率水平40. 然而,还关于困8的代表性实施方案,与一些基础功率水平62相反,
本发明的一个方面还设想施加零功率水平,不管怎样且在一种非限制 形式中,闺8还描迷了在时间点80开始笫二前駔气体脉冲P3,在时 间点80之后的时间点82,功率水平沿着线78开始增加.
在形成所述笫二羊分子层之后,描述了在时间点84开始另一情 性净化气体的流动P4,所述时间点84在终止所迷第二前驱气体的时 间点86之前.当然,例如如通过气体脉冲PS、 P6和P7描述的一样,
可重复这种工艺过程.
仅举例来说,困9描述了一种替代的实施方案,藉此,在时间点 80,以增加的功率水平开始向所述室施加能量,直至所述功率水平达 到有等离子体能力的功率水平40,所述时间点构成了所述笫二前驱气 体向所迷宜流动的起点.还仅举例来说,困8描迷了功率水平从零开 始并返回到零,在时间点86出现功率水平达到零,在所述时间点86 终止所述笫二前駔气体的流动.
此外,仅举例来说,困IO描述了一种工艺过程,藉此,在时间 点卯开始以增加的功率水平向所述室施加能量,直至所述功率水平 达到功率水平40,所述时间点卯在所迷笫二前駔气体开始向所述室 流动的时间点抑之前.仅举例来说,通常地,由徵波产生的等离子体,其特征在于透入 深度很浅,功芈可很有效地消耗于很小的体积.在进入所述反应室之 前,通过将所述徵波能量分布或扩展的方式,表面微波等离子体通常 由来自于徵波的均匀等离子体的产生而引起.通常由波导传榆棋式将 所迷橄波功率转化成波,所述波与上部反应器的平面天线/窗口平行. 通过导向天线产生这种转变为表面微波的转变,所迷天线用作反射所 述微波. 一旦所述微波与上部平面天线平行,所述平面天线上的小开 口使得部分稞波被释放到所迷反应室中,从而在期望区域内扩展所述 功率水平.所迷开口在所述平面天线上的间歇性决定了功率水平扩展 的局部性和均匀性.
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