原子层沉积方法以及原子层沉积系统技术方案

本申请涉及材料沉积工艺领域，特别是涉及一种原子层沉积方法以及原子层沉积系统

【技术实现步骤摘要】
原子层沉积方法以及原子层沉积系统


[0001]本申请涉及材料沉积工艺领域，特别是涉及一种原子层沉积方法以及原子层沉积系统
。

技术介绍

[0002]原子层沉积
(Atomic layer deposition
，
ALD)
工艺是一种基于表面自饱和反应的化学气相薄膜沉积工艺，其在半导体制造领域有着不可被替代的地位
。
在原子层沉积过程中，气相前驱体脉冲通入沉积腔后化学吸附在基体表面，并在基体表面发生化学反应，从而在基体表面沉积得到单原子膜
。
原子层沉积工艺能够将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面，因此能够精确的控制薄膜的厚度
。
[0003]针对含有多种金属元素的金属氧化物，每种金属元素的含量决定了金属氧化物的性能
。
不同应用领域对金属氧化物的性能的要求不同，因此，不同应用领域对金属氧化物的组分具有不同的要求，这就需要对金属氧化物的组分进行精确控制，以满足不同领域对金属氧化物性能的要求
。

技术实现思路

[0004]基于此，为了对金属氧化物的组分进行精确控制，本公开提供一种原子层沉积方法以及原子层沉积系统
。
[0005]第一方面，本公开提供一种原子层沉积方法，用于沉积金属氧化物层，所述金属氧化物层包含多种金属元素，所述原子层沉积方法包括：确定待沉积金属氧化物层中的所述金属元素为目标元素；获取各所述目标元素对应组分比例的目标比例组；根据所述目标比例组获取第一参考比例组以及与所述第一参考比例组对应的一阶工艺参数，所述第一参考比例组为各所述目标元素对应不同组分比例的若干一阶历史比例组数据中最接近所述目标比例组的一阶历史比例组；根据所述目标比例组和所述第一参考比例组中各所述目标元素对应的比例差值，确定二阶工艺参数；响应于所述一阶工艺参数和所述二阶工艺参数，沉积所述金属氧化物层
。
[0006]上述原子层沉积方法，首先根据待沉积金属氧化物层的目标比例组获取第一参考比例组以及与所述第一参考比例组对应的一阶工艺参数，再根据所述目标比例组和所述第一参考比例组中各所述目标元素对应的比例差值确定二阶工艺参数，以确定沉积金属氧化物层的所需的具体工艺参数，根据所获取的具体工艺参数进行金属氧化物层的沉积，能够得到所需组分的金属氧化物层，实现了金属氧化物层组分的精确控制
。
[0007]在一些实施例中，所述沉积金属氧化物层的步骤包括：按照多个主循环执行沉积工艺；其中，任一所述主循环包括：根据各所述目标元素对应氧化物的生成顺序，针对各所述目标元素依次按照目标数量的子循环执行沉积；其中，所述一阶工艺参数包括各所述目标元素对应的所述子循环的循环次数，所述二阶工艺参数包括各所述目标元素对应前驱体供气的脉冲宽度
。
[0008]在一些实施例中，不同的所述一阶历史比例组所对应的工艺参数中，同一所述目标元素对应前驱体供气的脉冲宽度相同，同一所述目标元素对应的所述子循环的循环次数不同
。
[0009]在一些实施例中，所述根据所述目标比例组和所述第一参考比例组中各所述目标元素对应的比例差值，确定二阶工艺参数的步骤包括：根据所述目标比例组和所述第一参考比例组中各所述目标元素对应的比例差值，确定各所述目标元素对应所述二阶工艺参数的调控方向及调控范围
。
[0010]在一些实施例中，所述原子层沉积方法还包括：在确定各所述目标元素对应所述二阶工艺参数的调控方向及调控范围之后，根据所述目标比例组获取第二参考比例组以及与所述第二参考比例组对应的二阶工艺参数；其中，所述第二参考比例组为各所述目标元素对应不同组分比例的若干二阶历史比例组数据中与所述目标比例组相同的二阶历史比例组
。
[0011]在一些实施例中，不同的所述二阶历史比例组所对应的工艺参数中，同一所述目标元素对应的所述子循环的循环次数相同，同一所述目标元素对应前驱体供气的脉冲宽度不同
。
[0012]在一些实施例中，各个所述目标元素对应前驱体供气的脉冲宽度的至少之一以预设时间间隔递增，所述预设时间间隔为
10ms
‑
20ms。
[0013]在一些实施例中，所述目标元素的种类为三种；所述根据所述目标比例组获取第一参考比例组的步骤包括：将各所述目标元素对应组分比例的坐标轴依次衔接成第一三角坐标系；将各所述目标元素对应组分比例的各所述一阶历史比例组数据，按照第一标识标记于所述第一三角坐标系内；将各所述目标元素对应组分比例的所述目标比例组，按照第二标识标记于所述第一三角坐标系内；确定所述第一三角坐标系内距离所述第二标识最近的第一标识，以将所述第一标识对应的一阶历史比例组作为所述第一参考比例组
。
[0014]在一些实施例中，所述目标元素的种类为三种；根据所述目标比例组获取第二参考比例组的步骤包括：将各所述目标元素对应组分比例的坐标轴依次衔接成第二三角坐标系；将各所述目标元素对应组分比例的各所述二阶历史比例组数据，按照第二标识标记于所述第二三角坐标系内；将各所述目标元素对应组分比例的所述目标比例组，按照第二标识标记于所述第二三角坐标系内；确定所述第二三角坐标系内距离所述第二标识最近的第二标识，以将所述第二标识对应的二阶历史比例组作为所述第二参考比例组
。
[0015]在一些实施例中，所述金属氧化物层为金属氧化物半导体层
。
[0016]在一些实施例中，所述金属氧化物半导体层的材料包括铟镓锌氧化物
。
[0017]在一些实施例中，沉积所述铟镓锌氧化物的前驱体气体包括铟源气体
、
镓源气体和锌源气体；所述铟源气体的脉冲宽度为
0.1s
‑
2s
，所述镓源气体的脉冲宽度为
20ms
‑
200ms
，所述锌源气体的脉冲宽度为
20ms
‑
200ms。
[0018]在一些实施例中，所述原子层沉积方法还包括：获取各所述目标元素对应氧化物在不同温度下的生长速率曲线；根据各所述生长速率曲线确定各所述目标元素对应氧化物的目标生长温度，在所述目标生长温度处所述目标元素对应氧化物的生长速率曲线的斜率较小
。
即使在金属氧化物生长过程中沉积腔室发生温度波动，上述目标生长温度也能够使金属氧化物以相对稳定的生长速率生长，从而使得沉积的得到的金属氧化物层的组分为目
标组分，保证了金属氧化物层的组分的精确控制
。
[0019]在一些实施例中，各所述目标元素对应氧化物的所述目标生长温度相同
。
当完成一个氧化物原子层的沉积之后，不需要调控沉积腔室的温度使其与下一个氧化物原子层的沉积温度适配，减少了原子层沉积过程中的操作工序，并缩短了温度升高和温度降低的等待时间，有利于提高量产效率
。
[0020]第二方面，本申请提供一种原子层沉积系统，包括：沉积本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种原子层沉积方法，其特征在于，用于沉积金属氧化物层，所述金属氧化物层包含多种金属元素，所述原子层沉积方法包括：确定待沉积金属氧化物层中的所述金属元素为目标元素；获取各所述目标元素对应组分比例的目标比例组；根据所述目标比例组获取第一参考比例组以及与所述第一参考比例组对应的一阶工艺参数，所述第一参考比例组为各所述目标元素对应不同组分比例的若干一阶历史比例组数据中最接近所述目标比例组的一阶历史比例组；根据所述目标比例组和所述第一参考比例组中各所述目标元素对应的比例差值，确定二阶工艺参数；响应于所述一阶工艺参数和所述二阶工艺参数，沉积所述金属氧化物层
。2.
根据权利要求1所述的原子层沉积方法，其特征在于，所述沉积金属氧化物层的步骤包括：按照多个主循环执行沉积工艺；其中，任一所述主循环包括：根据各所述目标元素对应氧化物的生成顺序，针对各所述目标元素依次按照目标数量的子循环执行沉积；其中，所述一阶工艺参数包括各所述目标元素对应的所述子循环的循环次数；所述二阶工艺参数包括各所述目标元素对应前驱体供气的脉冲宽度
。3.
根据权利要求2所述的原子层沉积方法，其特征在于，不同的所述一阶历史比例组所对应的工艺参数中，同一所述目标元素对应前驱体供气的脉冲宽度相同，同一所述目标元素对应的所述子循环的循环次数不同
。4.
根据权利要求2所述的原子层沉积方法，其特征在于，所述根据所述目标比例组和所述第一参考比例组中各所述目标元素对应的比例差值，确定二阶工艺参数的步骤包括：根据所述目标比例组和所述第一参考比例组中各所述目标元素对应的比例差值，确定各所述目标元素对应所述二阶工艺参数的调控方向及调控范围
。5.
根据权利要求4所述的原子层沉积方法，其特征在于，还包括：在确定各所述目标元素对应所述二阶工艺参数的调控方向及调控范围之后，根据所述目标比例组获取第二参考比例组以及与所述第二参考比例组对应的二阶工艺参数；其中，所述第二参考比例组为各所述目标元素对应不同组分比例的若干二阶历史比例组数据中与所述目标比例组相同的二阶历史比例组
。6.
根据权利要求5所述的原子层沉积方法，其特征在于，不同的所述二阶历史比例组所对应的工艺参数中，同一所述目标元素对应的所述子循环的循环次数相同，同一所述目标元素对应前驱体供气的脉冲宽度不同
。7.
根据权利要求6所述的原子层沉积方法，其特征在于，各个所述目标元素对应前驱体供气的脉冲宽度的至少之一以预设时间间隔递增，所述预设时间间隔为
10ms
‑
20ms。8.
根据权利要求1‑6任一项所述的原子层沉积方法，其特征在于，所述目标元素的种类为三种；所述根据所述目标比例组获取第一参考比例组的步骤包括：将各所述目标元素对应组分比例的坐标轴依次衔接成第一三角坐标系；将各所述目标元素对应组分比例的各所述一阶历史比例组数据，按照第一标识标记于所述第一三角坐标系内；将各所述目标元素对应组分比例的所述目标比例组，按照第二标识标记于所述第一三角坐标系内；
确定所述第一三角坐标系内距离所述第二标识最近的第一标识，以将所述第一标识对应的一阶历史比例组作为所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵大立，史皓然，齐彪，李宇晗，陆淋康，刘子婵，马敬忠，
申请(专利权)人：上海星原驰半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：