低蒸汽压气溶胶辅助的CVD制造技术

描述用于处理在基板表面上的膜的系统和方法。所述系统具有气溶胶发生器，所述气溶胶发生器从一或多种前驱物的冷凝物质(液体或固体)来形成液滴。载气流过所述冷凝物质，并将液滴推向放在基板处理区域中的基板。与气溶胶发生器连接的直列泵也可以用于将液滴推向基板。直流(DC)电场被施加在两个导电板之间，这两个导电板被构造为使所述液滴在这两个导电板之间经过。所述液滴的大小通过所述DC电场的施加而按需要地减小。在穿过所述DC电场后，所述液滴进入所述基板处理区域，并且与所述基板进行化学反应来沉积或蚀刻膜。

CVD assisted by low vapor pressure sol

A system and method for processing a film on a substrate surface are described. The system has an aerosol generator that forms droplets from condensed matter (liquid or solid) of one or more precursors. The carrier gas flows through the condensate and drops the droplet into a substrate disposed in the substrate processing area. The in-line pump connected to the aerosol generator can also be used to push droplets to the substrate. The direct current (DC) electric field is applied between the two conductive plates, and the two conductive plates are configured to pass the droplet between the two conductive plates. The size of the droplet is reduced as needed by the application of the DC electric field. After passing through the DC electric field, the droplet enters the substrate processing region and chemically react with the substrate to deposit or etch the film.

【技术实现步骤摘要】
低蒸汽压气溶胶辅助的CVD相关申请的交叉引用本申请是2016年2月16日提交的申请号为15/045,081美国专利申请的部分继续申请；所述美国专利申请要求享有2015年11月16日提交的申请号为62/255,644的美国临时专利申请的权益。15/045,081和62/255,644的公开内容全文出于所有目的以引用的方式并入本文。
本文所述的实施方式涉及使用低蒸汽压前驱物来进行的化学气相沉积。
技术介绍
通过气体的化学反应在基板上形成膜是现代半导体器件制造过程中的主要步骤之一。这些沉积工艺包括化学气相沉积(CVD)以及等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，PECVD结合传统CVD技术使用等离子体。CVD和PECVD电介质层可以用作在半导体器件中的不同层。例如，电介质层可以用作在器件中的导电线路或互连件之间的金属间的电介质层。或者，电介质层可以用作阻挡层、蚀刻停止层或间隔件，以及其它的层。化学前驱物已引入到基板处理腔室的基板处理区域中。基板定位在基板处理区域内，并且一或多种前驱物可被引入到基板处理区域中，以沉积膜。液体前驱物可通过以下方式来使用：使载气以“起泡”的方式穿过液体，以将蒸汽载送到基板处理区域中。这种技术的有效性取决于该液体的蒸汽压。该液体的温度可增大以提高蒸汽压。也已使用超声发生器来生成液滴以增加前驱物到基板处理区域的递送，然而，液滴大小可不利地影响沉积均匀性和间隙填充能力。需要用于在气溶胶辅助的(aerosol-assisted)CVD中减小液滴大小以拓宽可利用低蒸汽压前驱物的可用应用的方法。
技术实现思路
描述用于处理在基板表面上的膜的系统和方法。所述系统具有气溶胶发生器，所述气溶胶发生器从一或多种前驱物的冷凝物质(液体或固体)来形成液滴。载气流过所述冷凝物质，并将液滴推向放在基板处理区域中的基板。与气溶胶发生器连接的直列机械泵(inlinemechanicalpump)也可以用于将液滴推向基板。直流(DC)电场被施加在两个导电板之间，这两个导电板被构造为使所述液滴在这两个导电板之间经过。所述液滴的大小通过所述DC电场的施加而按需要地减小。在穿过所述DC电场后，所述液滴进入所述基板处理区域，并且与所述基板进行化学反应来沉积或蚀刻膜。本文所述的实施方式包括用于在基板上形成自组(self-assembled)单层的装置。所述装置包括加热的载气源。所述装置还进一步包括气溶胶发生器，所述气溶胶发生器被构造为从所述加热的载气源接收加热的载气，并且被构造为从冷凝物质前驱物来产生气溶胶液滴。所述装置还进一步包括前驱物导管，所述前驱物导管被构造为接收所述气溶胶液滴。所述装置还进一步包括DC电源。所述装置还进一步包括顶部电极和底部电极。所述顶部电极和所述底部电极是平行的，并且形成电气间隙，所述电气间隙被构造为接收所述气溶胶液滴。借助真空电馈通(vacuumelectricalfeedthrough)，用来自所述DC电源的差分电压对所述顶部电极和所述底部电极进行偏置。所述差分电压被施加在所述顶部电极和所述底部电极之间，用以减小所述气溶胶液滴的大小。所述装置还进一步包括基板基座，所述基板基座设置在所述腔室内的基板处理区域内。所述基板基座被构造为在所述自组单层的形成过程中支撑所述基板。所述差分电压可被选择为形成具有在500V/cm与20000V/cm之间的幅值的电场。所述差分电压可以在100伏与2千伏之间。所述气溶胶液滴可以具有在3nm与75nm之间的直径。本文所公开的实施方式包括基板处理装置。所述基板处理装置包括基板基座，所述基板基座设置在所述基板处理装置内的基板处理区域内。所述基板基座被构造为在所述膜的处理过程中支撑基板。所述基板处理装置还进一步包括载气源。所述基板处理装置还进一步包括气溶胶发生器，所述气溶胶发生器被构造为从所述载气源接收载气，并且被构造为从液体前驱物来产生气溶胶液滴。所述基板处理装置还进一步加热器，所述加热器用于加热所述载气源与所述气溶胶发生器之间的所述载气。所述基板处理装置还进一步包括压电式换能器(piezoelectrictransducer)，所述压电式换能器被附连到所述气溶胶发生器，用以促成所述气溶胶液滴的产生。所述基板处理装置还进一步包括前驱物导管，所述前驱物导管被构造为接收所述气溶胶液滴。所述基板处理装置还进一步包括DC电源。所述基板处理装置还进一步包括第一电极和第二电极。所述第一电极和所述第二电极彼此平行，并由间隙分开。所述间隙被构造为接收所述气溶胶液滴并且借助真空电馈通从所述DC电源接收电压。所述电压被施加在所述第一电极和所述第二电极之间，用以将所述气溶胶液滴的大小减小到3nm与75nm之间的气溶胶液滴大小并且将所述气溶胶液滴的大小维持在3nm与75nm之间，直至所述气溶胶液滴到达所述基板。所述液体前驱物可以包括辛基磷酸(CH3(CH2)6CH2-P(O)(OH)2)、全氟化辛基磷酸(CF3(CF2)5CH2-CH2-P(O)(OH)2)、十八烷基膦酸(CH3(CH2)16CH2-P(O)(OH)2)、癸基膦酸、三甲苯基膦酸、环己基膦酸、己基膦酸或丁基膦酸中的一或多种。所述第一电极和所述第二电极可以是水平的。所述基板可平行于所述第一电极和所述第二电极两者。所述基板可设置在所述第一电极和所述第二电极之间。所述压电式换能器可与所述液体前驱物直接接触。可通过将固体前驱物溶解于溶剂中来形成所述液体前驱物。所述基板可垂直于所述第一电极和所述第二电极两者。所述基板基座可为电绝缘体。本文所公开的实施方式包括用于在基板上形成膜的基板处理腔室。所述基板处理腔室包括载气源。所述基板处理腔室还进一步包括气溶胶发生器，所述气溶胶发生器被构造为从加热的载气源接收加热的载气，并且被构造为从冷凝物质前驱物来产生气溶胶液滴。所述基板处理腔室还进一步包括前驱物导管，所述前驱物导管被构造为接收所述气溶胶液滴。所述基板处理腔室还进一步包括DC电源。所述基板处理腔室还进一步包括第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极被构造为从DC电源接收DC电压。所述第一电极和所述第二电极是平行的，并且在所述第一电极与所述第二电极之间形成间隙。所述DC电压被施加在所述第一电极和所述底第二电极之间，用以减小所述气溶胶液滴的大小。施加在所述第一电极与所述第二电极之间的所述DC电压形成电场，所述电场从所述第一电极直接指向所述基板并直接指向所述第二电极。所述基板处理腔室还进一步包括基板基座，所述基板基座设置在所述腔室内的基板处理区域内。所述基板基座被构造为在所述膜的处理过程中支撑所述基板。所述间隙可被构造为直接从所述前驱物导管接收所述气溶胶液滴，而不使得所述气溶胶液滴穿过所述第一电极或所述第二电极。所述间隙可被构造为通过所述第一电极或所述第二电极中的一或多个孔隙接收所述气溶胶液滴。所述基板基座可以包括碳块(carbonblock)。本专利技术的实施方式包括在基板上形成层的方法。所述方法包括将所述基板放入基板处理腔室的基板处理区域中。所述方法还进一步包括将液体前驱物放入气溶胶发生器中。所述方法还进一步包括使载气流入所述气溶胶发生器中，用以产生气溶胶液滴。所述方法还进一步包括将电场施加至所述气溶胶液滴。所述方法还进一步包括使所述气溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在基板上形成膜的基板处理腔室，所述基板处理腔室包括：载气源；气溶胶发生器，所述气溶胶发生器被构造为从加热的载气源中接收加热的载气，并且被构造为从冷凝物质前驱物来产生气溶胶液滴；前驱物导管，所述前驱物导管被构造为接收所述气溶胶液滴；DC电源；第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极被构造为从DC电源接收DC电压，其中所述第一电极和所述第二电极是平行的，并且在所述第一电极和所述第二电极之间形成间隙，并且其中所述DC电压施加在所述第一电极和所述第二电极之间，用以减小所述气溶胶液滴的大小，并且其中施加在所述第一电极和所述第二电极之间的所述DC电压形成电场，所述电场从所述第一电极直接指向所述基板并且直接指向所述第二电极；基板基座，所述基板基座设置在所述腔室内的基板处理区域内，其中所述基板基座被构造为在所述膜的处理过程中支撑所述基板。

【技术特征摘要】
2015.11.16 US 62/255,644;2016.02.16 US 15/045,081;1.一种用于在基板上形成膜的基板处理腔室，所述基板处理腔室包括：载气源；气溶胶发生器，所述气溶胶发生器被构造为从加热的载气源中接收加热的载气，并且被构造为从冷凝物质前驱物来产生气溶胶液滴；前驱物导管，所述前驱物导管被构造为接收所述气溶胶液滴；DC电源；第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极被构造为从DC电源接收DC电压，其中所述第一电极和所述第二电极是平行的，并且在所述第一电极和所述第二电极之间形成间隙，并且其中所述DC电压施加在所述第一电极和所述第二电极之间，用以减小所述气溶胶液滴的大小，并且其中施加在所述第一电极和所述第二电极之间的所述DC电压形成电场，所述电场从所述第一电极直接指向所述基板并且直接指向所述第二电极；基板基座，所述基板基座设置在所述腔室内的基板处理区域内，其中所述基板基座被构造为在所述膜的处理过程中支撑所述基板。2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述DC电压被选择为形成具有在500V/cm与20000V/cm之间的幅值的电场。3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，差分电压在100伏与2千伏之间。4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极是水平的。5.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述基板平行于所述第一电极和所述第二电极两者。6.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述基板设置在所述第一电极和所述第二电极之间。7.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，压电式换能器是与所述冷凝物质前驱物直接接触。8.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述冷凝物质前驱物是液体前驱物。9.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述冷凝物质前驱物是通过将固体前驱物溶解于溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰加·拉奥·阿内帕利，奈尔施·奇尔曼奥·巴古，普莉娜·松特海利亚·古拉迪雅，罗伯特·杨·维塞，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US