通过原子层沉积和原子层蚀刻沉积共形膜制造技术

本发明专利技术涉及通过原子层沉积和原子层蚀刻沉积保形膜。提供了用于在原子层沉积过程中使用含卤素的蚀刻剂沉积共形膜的方法。所述方法包括在衬底暴露于第一前体和衬底暴露于第二等离子体活化的反应物之间将衬底暴露于含卤素的蚀刻剂，例如暴露于三氟化氮。可沉积的共形膜的实例包括含硅膜和含金属膜。还提供了相关的装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及半导体领域，具体涉及通过原子层沉积和原子层蚀刻沉积保形膜。
技术介绍
例如半导体器件之类的器件的制造会涉及在衬底上的凸起或凹陷的特征内或其上沉积各种介电膜、导电膜、以及半导体膜。与下伏的衬底形貌共形的膜的沉积会是具有挑战性的，尤其是随着特征的深宽比的增大和关键尺寸的减小。可在器件制造中使用的膜的一个实施例是氮化硅(SiN)。氮化硅薄膜具有独特的物理、化学和机械性能，因此被用于各种应用中。对于半导体器件，例如，SiN膜可以在扩散阻挡层、栅极绝缘体、侧壁垫层、封装层、在晶体管内的应变膜等内使用。沉积SiN膜的常规方法在用于沉积高深宽比特征的SiN膜时，可能会产生悬垂物(overhang)。随着器件尺寸不断缩小，在高深宽比特征内沉积共形的SiN膜和其它类型的膜的需求日益增加。
技术实现思路
本专利技术提供了用于处理衬底的方法和装置，一个方面涉及一种处理在室中的衬底的方法，该方法包括：(a)提供具有一个或多个特征的衬底，每个特征包括特征开口；(b)在使得含硅前体能吸附到所述衬底的表面上的条件下，将所述衬底暴露于所述含硅前体，由此形成含硅前体吸附层；(c)在将所述衬底暴露于所述含硅前体后，将所述衬底暴露于含卤素的蚀刻剂；以及(d)将所述衬底暴露于含氮反应物并点燃等离子体，以在所述特征开口处或其附近选择性地蚀刻所述第一前体吸附层并形成氮化硅膜。可以在使所述含卤素的蚀刻剂能选择性地吸附到所述第一前体吸附层的条件下，使所述衬底暴露于所述含卤素的蚀刻剂。含卤素的蚀刻剂的
实例包括三氟化氮、氯、三氟甲烷、四氟化碳、以及它们的组合。在一些实施方式中，所述含卤素的蚀刻剂是化学式为CnF2n+2或CnF2n的化合物，其中n>1。在一些实施方式中，在将所述衬底暴露于所述含卤素的蚀刻剂之后清扫所述室。可以通过使清扫气体流动来清扫所述室，所述清扫气体如氩气、氦气、氮气和氢气。含硅前体的实例是硅烷、乙硅烷、丙硅烷、丁硅烷、三甲硅烷基胺、氨基硅烷、和卤代硅烷。含氮反应物的实例是氮、氨、肼和胺。在一些实施方式中，所述方法包括重复(a)-(d)。在一些实施方式中，(a)-(d)在同一室中进行。另一方面涉及一种处理在室中的衬底的方法，该方法包括：通过执行一个或多个循环来沉积膜，循环包括：(a)提供具有一个或多个特征的衬底，每个特征包括特征开口；(b)在使得第一前体能吸附到所述衬底的表面上的条件下，将所述衬底暴露于所述第一前体，由此形成第一前体吸附层；(c)在将所述衬底暴露于所述第一前体后，将所述衬底暴露于含卤素的蚀刻剂；以及(d)将所述衬底暴露于第二反应物并点燃等离子体，以在所述特征开口处或其附近选择性地蚀刻所述第一前体吸附层并形成膜。含卤素的蚀刻剂的实例包括三氟化氮、氯、三氟甲烷、四氟化碳、以及它们的组合。在一些实施方式中，所述含卤素的蚀刻剂是化学式为CnF2n+2或CnF2n的化合物，其中n>1。在多种实施方式中，在(d)之前清扫所述室。例如，所述膜可以为电介质膜或金属膜。在一些实施方式中，所述膜是含硅膜，例如氮化硅、碳化硅和氧化硅。所述第二反应物可以是氧化剂或还原剂。在多种实施方式中，每n个循环才执行(d)，其中n是等于或大于1的整数。另一个方面涉及一种用于处理衬底的装置，该装置包括：(a)至少一个处理室，所述处理室包含用于保持衬底的基座；(b)至少一个出口，所述出口用于耦合到真空；(c)一个或多个处理气体进口，所述处理气体进口耦合到一个或多个含硅前体源和一种或多种含卤素的蚀刻剂；(d)射频(RF)产生器；和(e)用于控制所述装置中的操作的控制器，所述控制器包括用于以下操
作的机器可读指令：(i)将含硅前体引入所述处理室；(ii)在将所述含硅前体引入之后，将含卤素的蚀刻剂引入所述室；以及(iii)将含氮反应物引入所述室并点燃等离子体以形成氮化硅膜。所述控制器还可以包括用于以下操作的机器可读指令：在将所述含氮反应物引入之前引入清扫气体以清扫所述室。含卤素的蚀刻剂的实例包括三氟化氮、氯、三氟甲烷、四氟化碳、以及它们的组合。在一些实施方式中，所述含卤素的蚀刻剂是化学式为CnF2n+2或CnF2n的化合物，其中n>1。还有一个方面涉及一种用于处理衬底的装置，该装置包括：(a)至少一个处理室，所述处理室包含用于保持衬底的基座；(b)至少一个出口，所述出口用于耦合到真空；(c)一个或多个处理气体进口，所述处理气体进口耦合到一个或多个前体源和一种或多种含卤素的蚀刻剂；(d)射频(RF)产生器；和(e)用于控制所述装置中的操作的控制器，所述控制器包括用于以下操作的机器可读指令：(i)将前体引入所述处理室；(ii)在将所述含硅前体引入之后，将含卤素的蚀刻剂引入所述室；以及(iii)将第二反应物引入所述室并点燃等离子体以形成膜。具体而言，本专利技术的一些方面可以描述如下：1.一种处理在室中的衬底的方法，该方法包括：(a)提供具有一个或多个特征的衬底，每个特征包括特征开口；(b)在使得含硅前体能吸附到所述衬底的表面上的条件下，将所述衬底暴露于所述含硅前体，由此形成含硅前体吸附层；(c)在将所述衬底暴露于所述含硅前体后，将所述衬底暴露于含卤素的蚀刻剂；以及(d)将所述衬底暴露于含氮反应物并点燃等离子体，以在所述特征开口处或其附近选择性地蚀刻所述第一前体吸附层并形成氮化硅膜。2.根据条款1所述的方法，其中在使所述含卤素的蚀刻剂能选择性地吸附到所述第一前体吸附层上的条件下，使所述衬底暴露于所述含卤素的蚀刻剂。3.根据条款1所述的方法，其中所述含卤素的蚀刻剂选自由三氟化氮、氯、三氟甲烷、四氟化碳、以及它们的组合组成的组。4.根据条款1所述的方法，其中所述含卤素的蚀刻剂包括化学式为CnF2n+2或CnF2n的化合物，其中n>1。5.根据条款1-4中任一项所述的方法，其中在将所述衬底暴露于所述含卤素的蚀刻剂之后清扫所述室。6.根据条款5所述的方法，其中通过使清扫气体流动来清扫所述室，所述清扫气体选自由氩气、氦气、氮气和氢气组成的组。7.根据条款1-4中任一项所述的方法，其中所述含硅前体选自由硅烷、乙硅烷、丙硅烷、丁硅烷、三甲硅烷基胺、氨基硅烷、和卤代硅烷组成的组。8.根据条款1-4中任一项所述的方法，其中所述含氮反应物选自由氮、氨、肼和胺类组成的组。9.根据条款1-4中任一项所述的方法，其还包括重复(a)-(d)。10.根据条款1-4中任一项所述的方法，其中(a)-(d)在同一室中进行。11.一种处理在室中的衬底的方法，该方法包括：通过执行一个或多个循环来沉积膜，循环包括：(a)提供具有一个或多个特征的衬底，每个特征包括特征开口；(b)在使得第一前体能吸附到所述衬底的表面上的条件下，将所述衬底暴露于所述第一前体，由此形成第一前体吸附层；(c)在将所述衬底暴露于所述第一前体后，将所述衬底暴露于含卤素的蚀刻剂；以及(d)将所述衬底暴露于第二反应物并点燃等离子体，以在所述特征开口处或其附近选择性地蚀刻所述第一前体吸附层并形成膜。12.根据条款11所述的方法，其中所述含卤素的蚀刻剂选自由三氟化氮、氯、三氟甲烷、四氟化碳、以及它们的组合组成的组。13.根据条款11或12所述的方法，其中在(d)之前清扫所述室。14.根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理在室中的衬底的方法，该方法包括：(a)提供具有一个或多个特征的衬底，每个特征包括特征开口；(b)在使得含硅前体能吸附到所述衬底的表面上的条件下，将所述衬底暴露于所述含硅前体，由此形成含硅前体吸附层；(c)在将所述衬底暴露于所述含硅前体后，将所述衬底暴露于含卤素的蚀刻剂；以及(d)将所述衬底暴露于含氮反应物并点燃等离子体，以在所述特征开口处或其附近选择性地蚀刻所述第一前体吸附层并形成氮化硅膜。

【技术特征摘要】
2015.04.03 US 14/678,7361.一种处理在室中的衬底的方法，该方法包括：(a)提供具有一个或多个特征的衬底，每个特征包括特征开口；(b)在使得含硅前体能吸附到所述衬底的表面上的条件下，将所述衬底暴露于所述含硅前体，由此形成含硅前体吸附层；(c)在将所述衬底暴露于所述含硅前体后，将所述衬底暴露于含卤素的蚀刻剂；以及(d)将所述衬底暴露于含氮反应物并点燃等离子体，以在所述特征开口处或其附近选择性地蚀刻所述第一前体吸附层并形成氮化硅膜。2.根据权利要求1所述的方法，其中在使所述含卤素的蚀刻剂能选择性地吸附到所述第一前体吸附层上的条件下，使所述衬底暴露于所述含卤素的蚀刻剂。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述含卤素的蚀刻剂选自由三氟化氮、氯、三氟甲烷、四氟化碳、以及它们的组合组成的组。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述含卤素的蚀刻剂包括化学式为CnF2n+2或CnF2n的化合物，其中n>1。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中在将所述衬底暴露于所述含卤素的蚀刻剂之后清扫所述室。6.根据权利要求5所述的方法，其中通过使清扫气体流动来清扫所述室，所述清扫气体选自由氩气、氦气、氮气和氢气组成的组。7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：米卡尔·达内克，乔恩·亨利，谢恩·唐，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US