通过热ALD和PEALD沉积氧化物膜的方法技术

一种用于通过热ALD和PEALD将氧化物膜沉积于衬底上的方法，其包括：在反应室中提供衬底；通过热ALD在所述反应室中将第一氧化物膜沉积于所述衬底上；和在不中断真空的情况下，通过PEALD在所述反应室中将第二氧化物膜连续沉积于所述第一氧化物膜上。

Method of depositing oxide film by thermal ALD and PEALD

A method for depositing oxide films on a substrate by thermal ALD and PEALD includes: providing a substrate in a reaction chamber; depositing a first oxide film on the substrate by thermal ALD in the reaction chamber; and continuously depositing the oxide film in the reaction chamber through PEALD without interrupting the vacuum. It is deposited on the first oxide film.

【技术实现步骤摘要】
通过热ALD和PEALD沉积氧化物膜的方法
本专利技术大体上涉及一种通过热原子层沉积(热ALD)和等离子体增强原子层沉积(PEALD)来沉积氧化物膜的方法。
技术介绍
随着半导体装置微型化的发展，在半导体制造工艺期间引起的对凹槽图案或底层的损坏变得更加难以解决。这是因为当使装置微型化时，由凹槽图案或底层的受损所引起的尺寸变化更大程度地影响图案化精密性，导致功能下降。常规地，SiO膜用于图案化或用作通过PEALD沉积的功能膜；然而，使用直接等离子体即电容耦合等离子体(CCP)的PEALD导致凹槽图案或底层受损，并且损坏程度往往取决于等离子体功率，并且因此，已使用低RF功率用于构造微型化半导体装置。确切地说，由于基于碳的底层对氧化的耐性较低，因此通常施加低RF功率以便使对底层的损坏降到最低。当损坏通过膜的收缩率表现时，常规地，底膜通常显示约2％到5％的收缩率。然而，在微型化装置中越来越需要较小的膜收缩率。对与相关技术相关的问题和解决方案的任何论述已仅出于向本专利技术提供背景的目的包括于本公开中，并且不应被视为承认论述中的任一项或全部在创作本专利技术时是已知的。
技术实现思路
在一些实施例中，使用连续两步法形成氧化物膜，所述方法包含热ALD作为第一步骤和PEALD作为第二步骤，以避免将衬底的底层暴露于等离子体，从而抑制底层的尺寸降级和/或氧化。在一些实施例中，第一步骤和第二步骤在同一反应室中连续进行。在一些实施例中，由于用于热ALD的反应物和前体的反应性高于用于PEALD的反应物和前体的反应性，即使当其处于非激发态时也如此，因此将反应物以针对热ALD与针对PEALD的流动路径不同的流动路径供应到反应室。用于热ALD的前体可以与用于PEALD的前体不同或相同。出于概述本专利技术的方面和优于相关技术而实现的优势的目的，本专利技术的某些目标和优势描述于本公开中。当然，应理解，未必所有这类目标或优势可以根据本专利技术的任何特定实施例来实现。因此，举例来说，所属领域的技术人员将认识到本专利技术可以按实现或优化如本文中教示的一种优势或一组优势的方式实施或进行，而不必须获得如本文中可以教示或表明的其它目标或优势。本专利技术的其它方面、特征和优势将从之后的实施方式变得显而易见。附图说明现将参考优选实施例的图式来描述本专利技术的这些和其它特征，所述优选实施例在于说明并且不限制本专利技术。所述图式出于说明性目的被大大简化并且未必按比例。图1A是可用于本专利技术的一个实施例的用于热ALD和等离子体增强ALD(PEALD)沉积氧化物膜的ALD(原子层沉积)设备的示意性图示。图1B说明可用于本专利技术的一个实施例的使用流通系统(FPS)的前体供应系统的示意性图示，其中(a)表示运载气体流过瓶以从那里携带前体的状态，并且(b)表示运载气体绕过瓶的状态。图2显示根据本专利技术的一个实施例的一个循环的热ALD的示意性过程顺序，其中灰色单元表示开启状态而白色单元表示断开状态，并且每栏的宽度不表示每一过程的持续时间。图3显示根据本专利技术的一个实施例的与一个循环的PEALD的示意性过程顺序组合的一个循环的热ALD的示意性过程顺序，其中灰色单元表示开启状态而白色单元表示断开状态，并且每栏的宽度不表示每一过程的持续时间。图4显示根据本专利技术的一个实施例的一个循环的PEALD的示意性过程顺序，其中灰色单元表示开启状态而白色单元表示断开状态，并且每栏的宽度不表示每一过程的持续时间。图5显示根据本专利技术的另一个实施例的一个循环的热ALD的示意性过程顺序，其中灰色单元表示开启状态而白色单元表示断开状态，并且每栏的宽度不表示每一过程的持续时间。图6显示根据本专利技术的另一个实施例的与一个循环的PEALD的示意性过程顺序组合的一个循环的热ALD的示意性过程顺序，其中灰色单元表示开启状态而白色单元表示断开状态，并且每栏的宽度不表示每一过程的持续时间。图7是可用于本专利技术的另一个实施例的用于热ALD和等离子体增强ALD(PEALD)沉积氧化物膜的ALD(原子层沉积)设备的示意性图示。具体实施方式在本公开中，取决于背景，“气体”可以包括气化固体和/或液体并且可以由单一气体或气体混合物构成。同样，取决于背景，冠词“一(a/an)”是指一种物种或包括多种物种的属。在本公开中，通过喷头或另一端口引入到反应室的工艺气体可以包含含硅或金属前体和添加剂气体、主要由其组成或由其组成。添加剂气体可以包括用于氧化前体的反应气体，和当向添加剂气体施加RF功率时用于激发前体的惰性气体(例如，稀有气体)。惰性气体可以作为运载气体和/或稀释气体馈送到反应室。前体和添加剂气体可以作为混合气体或单独地引入到反应空间。前体可以用运载气体如稀有气体引入。不为工艺气体的气体，即，在不穿过喷头的情况下引入的气体，可以用于例如密封反应空间，其包括密封气体如稀有气体。在一些实施例中，术语“前体”一般是指参与产生另一化合物的化学反应的化合物，并且尤其是指构成膜基质或膜的主要构架的化合物，然而术语“反应物”是指不为前体的活化前体、使前体改性或催化前体反应的化合物，其中当施加RF功率时反应物可以向膜基质提供元素(如O)并且变成膜基质的一部分。术语“惰性气体”是指当施加RF功率时激发前体的气体，但不同于反应物，其不变成膜基质的一部分。在一些实施例中，“膜”是指在垂直于厚度方向的方向上连续延伸的层，基本上无针孔覆盖整个目标或相关表面；或简单地覆盖目标或相关表面的层。在一些实施例中，“层”是指形成于表面上的具有某一厚度的结构或膜或非膜结构的同义词。膜或层可以由具有某些特征的离散单一膜或层或多个膜或层构成，并且邻近膜或层之间的边界可以透明或可以不透明，并且可以基于物理、化学和/或任何其它特征，形成过程或顺序和/或邻近膜或层的功能或目的而确立。此外，在本公开中，由于可工作范围可以基于常规工作确定，因此变数的任何两个数字可以构成变数的可工作范围，并且所指示的任何范围可以包括或排除端点。另外，所指示的变数的任何值(与它们是否用“约”指示无关)可以指精确值或近似值并且包括等同物，并且在一些实施例中可以指平均值、中值、代表值、大部分值等。此外，在本公开中，在一些实施例中，术语“由……构成”和“具有”独立地是指“通常或广泛地包含”、“包含”、“基本上由……组成”或“由……组成”。在本公开中，在一些实施例中，任何所定义的含义未必排除普通和惯用含义。在未指定条件和/或结构的本公开中，鉴于本公开，所属领域的技术人员可以按照常规实验容易地提供这类条件和/或结构。在所有的所公开实施例中，出于既定目的，实施例中所使用的任何元素可以用与其同等的任何元素替换，包括本文中明确、必须或本质上所公开的那些元素。此外，本专利技术可以同等地应用于设备和方法。实施例将参照优选实施例而阐述。然而，本专利技术不限于优选实施例。在一个实施例中，一种通过热ALD和PEALD将氧化物膜沉积于衬底上的方法，其包含：在反应室中提供衬底；通过热ALD在反应室中将第一氧化物膜沉积于衬底上；和在不中断真空的情况下，通过PEALD在反应室中将第二氧化物膜连续沉积于第一氧化物膜上。在上文中，取决于实施例，词语“连续”是指以下中的至少一项：空间不间断(例如，不移动衬底)、流动不间断(例如，至少一次不间断的流入)、不暴露于周围大气、和无任何物质插入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通过热ALD和PEALD将氧化物膜沉积于衬底上的方法，其包含：在反应室中提供衬底；通过热ALD在所述反应室中将第一氧化物膜沉积于所述衬底上；和在不中断真空的情况下，通过PEALD在所述反应室中将第二氧化物膜连续沉积于所述第一氧化物膜上。

【技术特征摘要】
2017.02.09 US 62/456,9531.一种用于通过热ALD和PEALD将氧化物膜沉积于衬底上的方法，其包含：在反应室中提供衬底；通过热ALD在所述反应室中将第一氧化物膜沉积于所述衬底上；和在不中断真空的情况下，通过PEALD在所述反应室中将第二氧化物膜连续沉积于所述第一氧化物膜上。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述热ALD的循环包含将前体馈送到所述反应室，所述前体是至少一种选自由以下组成的群组的化合物的气体：氨基硅烷、硅烷胺、异氰酸酯硅烷、isothonatesilane、无机硅烷、含硅烷氢氧化物和含硅烷醇盐。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述热ALD的循环包含将反应物馈送到所述反应室，所述反应物是至少一种选自由以下组成的群组的气体：H2O、醚、醇、H2与O2的混合物和H2O2。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述热ALD的循环包含通过将反应物引入到所述反应室内部所提供的喷头的上游的歧管管道，通过在所述喷头处引入所述反应物，和/或通过将所述反应物引入所述喷头与上面放置所述衬底的基座之间，来将所述反应物馈送到所述反应室。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述PEALD的循环包含使用连续流动到所述反应室的运载气体以脉冲形式馈送前体，和将反应物连续馈送到所述反应室。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述反应物是至少一种选自由以下组成的群组的气体：O2、CO2和N2O。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：深泽笃毅，福田秀明，
申请(专利权)人：ASMIP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL