组合的等离子体增强的沉积技术制造技术

描述了组合的等离子体增强沉积技术，该技术包括指定基底的多个区域，向多个区域的至少第一个区域提供前体，以及向第一个区域提供等离子体以在第一个区域上沉积使用第一种前体形成的第一种材料，其中所述第一种材料与基底的第二个区域上形成的第二种材料不同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及半导体加工。更具体地，描述了用于组合的等离子体增强的沉 积技术的技术。
技术介绍
化学汽相沉积(CVD)是用于沉积薄膜以用于半导体制造的工艺。CVD—般包 括将一种或多种反应物(例如，前体)引入到加工室中的基底上。反应物反应和/或分 解以沉积成膜。CVD加工时间较长(即，较长的暴露于反应物)一般会增加层的厚度。 等离子体增强的CVD (PECVD)使用加工室中的等离子体来增加反应物的反应速度并可允 许在较低的温度下沉积。等离子体类还可用于修改所得到的膜的属性。原子层沉积(ALD)是用于在各种半导体加工操作期间中以原子尺度厚度控制来 沉积共形层的工艺。ALD可用于沉积阻隔层、粘接层、种子层、绝缘层、导电层等。 ALD是包括至少两种反应物的多步骤自限制工艺。一般地，第一种反应物(其可被称为 前体)被引入到包含基底的加工室中并吸附在基底的表面上。过量的前体被清洗掉和/ 或被抽走。第二种反应物(例如，水蒸气、臭氧或等离子体)即被引入到室中并与被吸 附的层反应以通过沉积反应形成沉积层。沉积反应是自限制的，因为一旦初始吸附的层 与第二种反应物完全反应则反应终止。过量的第二种反应物即被清洗掉和/或被抽走。 前述的步骤构成了一个沉积或ALD “循环”。该工艺被重复以形成下一层，循环的次数 确定了被沉积的膜的总厚度。等离子体增强的ALD(PEALD)是使用等离子体作为第二种 反应物的变化形式，其中等离子体构成了来自于进料气体成分的离子、自由基和中性粒 子的准静态平衡。CVD和ALD可使用包括基底上方的喷头的加工室来执行。反应物通过喷头被引 入到基底上。对于等离子体增强工艺，等离子体可使用室中的两个电极之间的射频(RF) 或直流(DC)放电来产生。放电用于点燃室内的反应气体。半导体的研究和开发一般通过使用生产工具来执行。因此，为了探索新的CVD 和ALD技术或评定使用CVD或ALD沉积的材料，必须在整个晶片上沉积层。用这种方 式研究半导体工艺和材料的过程可能是漫长和昂贵的。因此，需要对使用组合的等离子体增强沉积技术的半导体开发进行改进。附图的简要描述本专利技术的各种实施方式在以下的详细描述及附图中被公开图IA示出了具有多个区域的基底；图IB是示出了组合的加工和评定的实现方式的示意图；图2A-2E示出了依照本专利技术的一个实施方式的基底加工系统及其部件；图3是示出了能够在不同的条件下使用等离子体增强CVD (PEVCD)或等离子体 增强ALD (PEALD)在多个区域中沉积不同的材料的加工系统的简化图；图4A是用于沉积系统的喷头的下面的视图；图4B示出了具有多个区域并在该多个区域上沉积了不同材料的基底；图5示出了包括用于执行组合的材料沉积的可选喷头的组合加工系统；图6是示出了在基底的一个区域上点燃且不在其他区域点燃的电等效电路；图7是描述了用于在基底的多个区域上改变等离子体以组合地加工基底的工艺 的流程图；以及图8-11是用于执行组合的等离子体增强的ALD加工的计时图。详细描述以下提供了一个或多个实施方式的详细描述以及附图。详细描述结合这样的实 施方式被提供，但不限于任何特定的例子。范围仅由权利要求限制，且包括大量的可选 方式、修改以及等效形式。大量的具体的细节在以下的描述中被阐述以便提供全面的理 解。这些细节被提供的目的是举例，且所描述的技术可在没有这些具体细节中的一些或 全部的情况下根据权利要求来实行。为了清楚的目的，在与实施方式有关的
内 已知的技术材料未被详细描述，以避免使本描述被不必要地模糊。根据各种实施方式，等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)和等离子体增强原子 层沉积(PEALD)的参数或条件可在基底的多个区域上组合地改变。组合的变化可用于使 用等离子体增强技术探索新的材料，或用于确定用于执行等离子体增强技术的最优的工 艺参数或条件。在一些实施方式中，等离子体可被用作整个基底上的反应物或增强剂， 而其他的参数(例如，前体的类型、暴露时间)可在基底的多个区域上变化。在其他的 实施方式中，等离子体的类型或等离子体的存在可在多个区域上变化。例如，基底的两 个区域可暴露于等离子体，而基底的两个区域不暴露于增强剂或其他的反应物。作为结 果所得到的材料即可被鉴定特征并被评定，以确定最优的加工解决方法。用于有区别地 提供基底的等离子体区域的技术和设备在以下被描述。等离子体可在加工室中通过在两个电极之间提供等离子体气体并在两个电极 之间产生电压差的方式产生。电离进料气体所需的功率来自于电容耦合或电感耦合的 源。等离子体是指在所应用的电势存在时当气体处于最佳的压强时的确定条件下得到的 离子、自由基和中性粒子的准静态平衡。一些气体易于分解且因此比其他气体易于燃烧 (即，其易于产生等离子体)。另外，两个电极之间的距离可影响等离子体是否被撞击。 根据以下所描述的各种实施方式，等离子体气体的组成、室内压强和电极之间的距离可 被改变，以组合地执行等离子体增强沉积。其他的实施方式使用等离子体的远程源提供 了组合的等离子体。I.组合加工“组合加工” 一般是指有区别地加工基底的多个区域的技术。组合加工可用于生产和评定与半导体制造相关的不同的材料、化学物、工艺和技术以及构建结构，或确 定以上这些如何覆盖、填充或与现有的结构相互作用。组合加工在基底的多个区域上改 变材料、单元过程和/或工艺顺序。A.基底上的多个区域图IA示出了具有多个区域的基底100。基底100包括多个楔形的区域102。楔 形区域102可使用例如CVD、ALD> PECVD和PEALD的技术形成。例如，不同的材 料可通过改变前体、反应物、暴露时间、温度、压强或其他的加工参数或条件在每个区 域102中沉积。然后区域102可被检查和比较以确定哪些材料或技术值得进一步研究或 对生产有用。虽然如本文所示出的，基底100被分为四个楔形，但应理解也可使用具有 任何形状的任何数量的区域。另外，基底100是圆形晶片，但是也可使用任何形状和大 小的基底，包括从较大的晶片上切下来的矩形切片。基底或晶片可以是在集成电路、半 导体设备、平板显示器、光电子设备、数据存储设备、电磁设备、磁光设备、分子电子 设备、太阳能电池、光子设备、封装设备等中使用的那些基底或晶片。作为例子，两个前体可用于在基底100上沉积两种不同的材料。第一前体A可 用于例如在区域102a和102b中沉积铝，第二前体可用于例如在区域102c和102d中沉积 铪。前体A在区域102a中可具有与区域102b中不同的暴露时间、流速等。另外，一个 或多个区域可使用等离子体作为增强剂或反应物。以下的描述包括用于向基底的部分提 供等离子体的实施方式。单元过程是用于半导体制造的单个工艺。用于CVD和ALD加工的单元过程的 例子包括引入反应物或前体、清洗、以及在两个电极之间施加电势。工艺顺序是用于执 行半导体工艺(例如，沉积一层)的各个单元过程的顺序。使用组合支撑，任何的材料、单元过程或工艺顺序可在一个或多个基底的多个 区域上变化。例如不同的材料(或具有不同特性的相同材料)可沉积在一个或多个基底的不同区域上。可在多个区域上执行不同的单元过程，或执行单元过程的变动形式(例如，在 一个区域上暴露前体10秒钟，并在另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：　　指定基底的多个区域；　　向所述多个区域的至少第一个区域提供第一种前体；　　向所述第一个区域提供第一种等离子体以在所述第一个区域上沉积使用所述第一种前体形成的第一种材料，其中所述第一种材料与在所述基底的第二个区域上形成的第二种材料不同。

【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：苏尼尔申科，托尼江，
申请(专利权)人：分子间公司，
类型：发明
国别省市：US