纳米层沉积法制造技术

提供了一种ＣＶＤ和ＡＬＤ的混合沉积法，其称为纳米层沉积（“ＮＬＤ”）。该ＮＬＤ法是一种循环沉积法，包括第一步（４０）：引入第一多个前体，用非自限制的沉积方法沉积薄膜，然后第二步（４１）：排空第一组前体和第三步（４２）：引入第二多个前体以改进该沉积薄膜。ＮＬＤ中的沉积步骤是非自限制的且为基底温度和处理时间的函数。第二组前体改进该已沉积膜的特性。第二组前体可处理该沉积膜，例如膜组成的改进、掺杂、或杂质的去除。第二组前体还可沉积另一膜。附加的层可与现有的层反应以形成化合物层，或可最低限度地反应以形成纳米层压膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权声明本申请要求2003年2月4日提交的美国专利申请No.10/360,135的优先权，其在此引入作为参考。
技术介绍
本专利技术涉及薄膜的沉积且特别涉及半导体薄膜加工。沉积是现代半导体器件结构的基本制造方法之一。沉积技术包括物理气相沉积(″PVD″或溅射)，和化学气相沉积(″CVD″)及CVD的许多变化，例如脉冲CVD、顺序CVD，或原子层沉积(″ALD″)。PVD法使用高真空设备及产生的等离子体，该等离子体向晶片基底的表面上溅射原子或原子簇。PVD是一种视线沉积方法，其在复杂形貌上更难以获得一致的膜沉积，例如在小沟槽或O.13μm或更小的通孔(via)上，尤其是在具有大于4∶1的高纵横比的小沟槽或通孔上，沉积薄且均匀的衬垫或阻挡层。CVD法不同于PVD法。在CVD中，气体或蒸汽混合物在升高的温度下流过晶片表面。然后，在发生沉积的热表面发生反应。CVD法的基本特性为所有前体蒸汽共同在基底处的反应。该反应经常要求存在能源，例如热能(以电阻加热基底、或辐射加热的形式)、或等离子能(以等离子体激发的形式)。晶片表面的温度是CVD沉积中的重要因素，由于沉积取决于前体的反应并影响在大的晶片表面上的沉积的均匀性。CVD典型地要求用于沉积的高温，这与半导体加工中的其它处理不相一致。就均匀性和杂质来说，在较低温度下，CVD易于产生低质量的膜。在等离子体增强CVD法中，可通过等离子能对反应进行进一步促进，或在快速热的CVD法中，可通过光子能对反应进行进一步促进。CVD技术早已用于半导体加工，且其对于多种可得到的前体的特性是已知的。然而，CVD不满足对于新材料和更严格的膜质量和性能的现代技术要求。CVD的变化包括脉冲CVD或顺序CVD。在脉冲或顺序CVD中，化学蒸汽或供给的能量(例如等离子能、热能、和激光能)是脉冲的而不是如在CVD法中的连续的。脉冲CVD的主要优势是由前体或能量的开关状态导致的过渡状态(transient state)的高效，和由于脉冲模式导致的减少量的前体或能量。在脉冲模式中可实现的减少的能量是期望的，由于其导致较低的基底损伤，例如对薄的栅氧化物进行等离子体处理的情况。对于特殊用途(例如外延沉积)来说，用于脉冲模式的减少的前体量是期望的，在外延沉积中前体需要与基底进行反应，以便以特殊排列来延伸基底的单晶特性。由于不考虑交叉污染或气相反应，且前体或能量脉动的目的是获得期望的膜特性，在脉冲CVD中没有排空(purging)步骤。脉冲CVD可用于产生梯度沉积，例如Taylor等(″Taylor″)的美国专利No.5,102,694。Taylor公开了一种脉冲沉积方法，其中周期性地减少前体，从而在沉积膜中产生组成的梯度。Taylor的脉冲CVD仅依赖于改变第一组前体以改变膜组成。脉冲CVD可用于调节前体流，如在Batey等(″Batey″)的标题为″Pulsedgas plasma-enhanced chemical vapor deposition of silicon″的美国专利No.5,242,530中所描述的。Batey公开了一种脉冲沉积方法，其中在等离子体氢的稳流阶段，对前体硅烷进行调节。硅烷的脉动产生了一系列的沉积且没有硅烷脉冲，稳定的等离子体氢清洁并制备该沉积表面。脉冲CVD可用于对该沉积方法所需的等离子能进行脉冲，如在Sandhu等(″Sandhu″)的标题为″Pulsed plasma enhanced CVD of metal silicideconductive films such as TiSi2″的美国专利No.5,344,792中所描述的。Sandhu公开了一种脉冲沉积方法，其中将前体引入处理室，然后将等离子能以脉冲模式引入以优化沉积条件。Donohoe等(″Donohoe″)的标题为″Method forpulsed plasma enhanced vapor deposition″的美国专利No.5,985,375公开了一种类似的采用以脉冲模式的等离子能但具有功率-调节能量波形的脉冲CVD法。等离子能的脉动使具有期望的特性的金属膜沉积。Roche等(″Roche″)的标题为″Method of chemical vapor deposition in a vacuum plasma processorresponsive to a pulsed microwave source″的美国专利No.6,200,651公开了一种具有带有重复脉冲微波场的电子回旋共振等离子体以优化沉积膜的脉冲CVD法。Goto等(″Goto″)的标题为″Deposition of TEOS oxide using pulsed RFplasma″的美国专利No.6,451,390公开了一种使用脉冲RF等离子体控制二氧化硅沉积速率的四乙氧基甲硅烷(″TEOS″)氧化物沉积方法。脉动特点通过过渡状态代替稳态过程提供沉积膜的最优化。在栅氧化物的氮化处理期间，与连续等离子体氮化处理相比，等离子体的脉动显示了较小的损伤，这是由于等离子体过渡状态导致的更高的相互作用，和由于较短等离子体时间的较小损伤。脉冲CVD可用于对沉积方法所需的前体进行脉冲，该沉积方法例如Takahashi等(″Takahashi″)的标题为″Method for growing semiconductor filmand method for fabricating semiconductor devices″的美国专利No.6,306,211。Takahashi公开了一种沉积SixGeyCz外延膜的脉冲CVD法。外延沉积需要单晶基底，且该沉积膜延伸了基底的单晶特性，不同于CVD多晶或无定形膜沉积。为了延伸基底的单晶特性，沉积的前体需要在特定的晶格位置与基底相结合。因而在外延沉积中高度期望减小的前体流，由于其为前体提供了充足的时间以排列进正确的晶格中。该方法包括氢的连续流以稀释待引入的前体。然后引入硅-基前体、锗-基前体和碳-基前体的顺序脉冲，以沉积SixGeyCz的外延膜。为了沉积外延膜，需要少量的前体。这可通过短脉冲(约几微秒)实现。在高流量的氢中可对前体进一步稀释。Takahashi公开了前体的脉冲不重叠，但没有说明这些脉冲的分离。Takahashi的脉冲CVD的目的是沉积化合物膜。因而不涉及这些前体的分离。如Takahashi所述，用于沉积SixGeyCz外延膜的脉冲CVD不能在非平坦基底上形成高覆盖的沉积或共形(conformal)膜，该非平坦基底例如在半导体器件中用于互连的通孔或沟槽。Takahashi的脉冲CVD的目的是沉积如Takahashi所观察到的具有充分平坦表面的外延膜，而未提及在沟槽或通孔上的可能的沉积。ALD是使用用于沉积的化学蒸汽的CVD的另一个变化。在ALD中，以交替并且分开的顺序，将各种蒸汽注入室中。例如，将第一前体蒸汽输送进室中，以便吸附在基底上。然后断开该第一蒸汽并将其从室中抽空。然后将另一前体蒸汽输送进室中，以与在基底的吸附分子反应形成期望的膜。然后断开该第二蒸汽并将其从室中抽空。重复该顺序很多次，直至沉积膜达到期望的厚度。有许多ALD法的变化，但各种ALD法均具有两个共同的特性(1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沉积薄膜的沉积方法，包括下列步骤：ａ．向室中引入第一多个前体，以非自限制的沉积方法在基底上沉积第一层；ｂ．排空该第一前体；和ｃ．在改进方法中引入对该沉积的第一层进行改进的第二不同多个前体，其中第二多个前体中的至少 一种前体不同于第一多个前体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：图古延，泰D古延，
申请(专利权)人：泰格尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]