对电感耦合的等离子体沉积反应器的工艺气管理制造技术

披露了关联于加工半导体衬底的硬件和方法的实施例。一示例性薄膜沉积反应器，包括：工艺气分配器，该工艺气分配器包括：被定位以将等离子气提供给薄膜沉积反应器中的等离子发生区的等离子气馈给进口以及被定位以将薄膜前体气提供给等离子发生区的下游的前体气馈给进口；绝缘的密闭容器，其被配置成在薄膜沉积反应器中将等离子发生区维持在降低的压力下；以及电感耦合的等离子(ICP)线圈，其被设置在绝缘的密闭容器的一部分侧壁周围并被定位成使侧壁将等离子发生区与ICP线圈隔开；以及基座，其被配置成支承半导体衬底以使半导体衬底的薄膜沉积表面暴露于被形成在工艺气分配器下游的反应区。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】披露了关联于加工半导体衬底的硬件和方法的实施例。一示例性薄膜沉积反应器，包括：工艺气分配器，该工艺气分配器包括：被定位以将等离子气提供给薄膜沉积反应器中的等离子发生区的等离子气馈给进口以及被定位以将薄膜前体气提供给等离子发生区的下游的前体气馈给进口；绝缘的密闭容器，其被配置成在薄膜沉积反应器中将等离子发生区维持在降低的压力下；以及电感耦合的等离子(ICP)线圈，其被设置在绝缘的密闭容器的一部分侧壁周围并被定位成使侧壁将等离子发生区与ICP线圈隔开；以及基座，其被配置成支承半导体衬底以使半导体衬底的薄膜沉积表面暴露于被形成在工艺气分配器下游的反应区。【专利说明】对电感耦合的等离子体沉积反应器的工艺气管理
技术介绍
一些半导体制造工艺具有低热预算。例如，用于在第一金属互连层成形之后沉积薄膜的一些工艺可在低温下沉积以避免金属的电迁徙和对器件可能的损害。因此，一些沉积反应的热活化在这些情况下是困难的。一些之前的方法已尝试利用容易分解的分子作为薄膜成形的开始点。然而，这些化学剂难以处理并可能仍然遭受低的沉积速率。已尝试其它使用等离子能量的方法来加速沉积。然而，一些器件在这些条件下可能对等离子损害是敏感的，并且一些分子当暴露于等离子能量时可能经历不合需的反应。
技术实现思路
本文披露了多个实施例，这些实施例关联于加工半导体衬底的硬件和方法。在一个实施例中，包括电感耦合的等离子(ICP)的薄膜沉积反应器包括工艺气分配器，该工艺气分配器包括被定位以将等离子气提供给薄膜沉积反应器中的等离子发生区的等离子气馈给进口以及被定位以在等离子发生区的下游提供薄膜前体气的前体气馈给进口。示例性薄膜沉积反应器也包括:绝缘的密闭容器，其配置成在薄膜沉积反应器中将等离子发生区维持在减小的压力下；以及ICP线圈，其设置在绝缘的密闭容器的一部分侧壁周围并使侧壁将等离子发生区与ICP线圈隔开。该示例性薄膜沉积反应器进一步包括基座，其配置成支承半导体衬底以使半导体衬底的薄膜沉积表面暴露于被形成在工艺气分配器下游的反应区。提供本
技术实现思路
以便以简化形式介绍将在以下【具体实施方式】中进一步描述的一些概念。本
技术实现思路
并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中所提及的任何或所有缺点的实现。附图简沭图1示意地示出根据 本公开的实施例的示例性薄膜沉积工艺反应器。图2示意地示出根据本公开的实施例的示例性工艺气分配器组件的横截面。图3示意地示出包含在图2所示的工艺气分配器中的示例性前体气分配器的立体图。图4示意地示出根据本公开的实施例的另一示例性前体气分配器组件的横截面。图5示意地示出图4所示的示例性前体气分配器的立体图。图6示意地示出根据本公开的实施例的另一示例性前体气分配器的横截面。图7示意地示出图6所示的示例性前体气分配器的立体图。图8示意地示出根据本公开的实施例具有带层流外形的侧壁的绝缘的密闭容器的一个例子。图9示意地示出根据本公开的实施例具有带层流外形的侧壁的绝缘的密闭容器的另一例子。图10示出根据本公开的实施例的加工半导体衬底的示例性方法的流程图。图11示意地示出根据本公开的实施例的包括一个或多个薄膜沉积工艺反应器的半导体加工工具的一个例子。【具体实施方式】半导体器件可包括通过各种沉积技术形成的薄膜。化学汽相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)工艺有时被用来沉积在半导体器件制造工艺中使用的薄膜。在一些设置中，热预算考量因素可能影响薄膜成形条件。例如，视将要使用沉积工艺的某个制造阶段的情况而定，提供适于在CVD或ALD工艺中活化某些分子分解过程的热能可能会改变器件性能。作为对策，一些沉积工艺使用等离子活化。例如，由适宜等离子气形成的游离基可与已化学吸附在半导体衬底上的物种反应，或者游离基物种本身可化学吸附至衬底。然而，等离子活化可能对一些工艺提出挑战。例如，被吸附至反应器内其它表面的反应分子可通过游离基活化。这种活化可能导致在器件和/或加工工具内引起缺陷的那些表面上的薄膜积聚和/或微粒形成。因此，所披露的实施例关联于加工半导体衬底的硬件和方法。在一个实施例中，包括电感耦合的等离子(ICP)的薄膜沉积反应器包括工艺气分配器，该工艺气分配器包括被定位以将等离子气提供给薄膜沉积反应器中的等离子发生区的等离子气馈给进口以及被定位以在等离子发生区的下游提供薄膜前体气的前体气馈给进口。示例性薄膜沉积反应器也包括:绝缘的密闭容器，其配置成在薄膜沉积反应器中将等离子发生区维持在减小的压力下；以及ICP线圈，其设置在绝缘的密闭容器的一部分侧壁周围并使侧壁将等离子发生区与ICP线圈隔开。该示 例性薄膜沉积反应器进一步包括基座，其配置成支承半导体衬底以使半导体衬底的薄膜沉积表面暴露于被形成在工艺气分配器下游的反应区。因此，利用等离子能量活化/增进沉积反应可避免由热活化导致的一些性能改变效果。在等离子发生区下游引入等离子敏感的前体可防止那些前体发生不想要的反应。例如，等离子敏感的前体的气相反应或凝相反应可通过本文披露的气体分配方案得以避免。进而，薄膜成形可集中在暴露的衬底而不是反应器的各个表面，例如等离子发生区内的各表面。沉积在这些表面上的薄膜可造成等离子发生硬件的法拉第屏蔽、气体分配喷嘴的阻塞和/或可能被转移到衬底表面的小微粒的产生。图1示意地示出用于加工半导体衬底106的半导体加工模块100的实施例。半导体加工模块100包括薄膜沉积反应器102以及ICP系统104，该ICP系统104包括RF电源和ICP线圈。薄膜沉积反应器102被配置成在低压条件下将一个或多个薄膜沉积在衬底106上。例如，在等离子发生区108中产生的等离子被用来产生游离基。进而，这些游离基被提供给衬底106以沉积选定的薄膜。在图1所示例子中，衬底106被图示为支承在基座109上，该基座109在一些实施例中可通过加热器被加热以将热能提供给衬底106。此外，在一些实施例中，基座109可通过升降机上升或下降，以使衬底106可移入和移出反应器102并被定位在反应区110内。薄膜沉积反应器102包括工艺气分配器112，该工艺气分配器112被配置成将适于直接等离子活化的气体传递至等离子发生区108并同时将一种或多种其它工艺气传递至反应区110而无需使它们暴露于等离子状态。例如，工艺气分配器112可将一种或多种等离子气，并在一些实施例中将一种或多种反应气，提供给等离子发生区108。工艺气分配器112也可将一种或多种等离子敏感的前体气提供给反应区110。如本文中使用的，前体气指等离子敏感的工艺气(例如当暴露于等离子状态时可能经历不合需反应的工艺气，在某些情况下可能导致微粒产生)，它会对薄膜成形反应中形成在衬底上的薄膜造成麻烦。在一些例子中，前体气可包括多种金属有机化合物或金属卤化化合物，这些化合物具有一旦暴露于等离子能量就能被轻易地消灭的配合基。对等离子状态相对较不敏感，并且或者对等离子产生(例如等离子气)作出贡献或者由等离子理想地活化的工艺气，例如可参与薄膜成形反应的一些反应气，可直接地或从上游位置被提供给反应区110。进而，游离基和等离子敏感的工艺气可被提供给反应区110以使薄膜沉积处理继续本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用电感耦合的等离子(ICP)加工半导体衬底的薄膜沉积反应器，所述薄膜沉积反应器包括：工艺气分配器，其包括：等离子气馈给进口，所述等离子气馈给进口被定位以将等离子气提供给所述薄膜沉积反应器中的等离子发生区，以及前体气馈给进口，所述前体气馈给进口被定位以将薄膜前体气提供给所述等离子发生区的下游；绝缘的密闭容器，所述绝缘的密闭容器被配置成在所述薄膜沉积反应器中将所述等离子发生区维持在降低的压力下；ICP线圈，所述ICP线圈被设置在所述绝缘的密闭容器的一部分侧壁周围并被定位成使所述侧壁将所述等离子发生区与所述ICP线圈隔开；以及基座，所述基座被配置成支承所述半导体衬底以使所述半导体衬底的薄膜沉积表面暴露于被形成在所述工艺气分配器下游的反应区。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：F·阿洛克塞，R·B·米利根盖，
申请(专利权)人：ASMIP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：