【技术实现步骤摘要】
本公开涉及使用等离子体增强原子层沉积(peald)在衬底表面上沉积薄膜的方法和系统，尤其涉及使用自由基增强原子层沉积(reald)以在衬底上沉积薄膜。
技术介绍
1、等离子体增强ald(peald)可以用来克服热ald过程的一些限制。在这些方法中，在至少一个反应步骤中使用等离子体。使用高能等离子体物质(例如自由基)作为反应物增加了反应性，允许较低温度处理，并且在许多情况下，提供了改善的膜性质(例如密度、杂质水平和电子性质)。可以采用各种反应器配置来影响与衬底相互作用的等离子体物质的类型和密度。在直接peald中，等离子体紧密靠近衬底表面产生。高能物质(例如离子、自由基等)的流量可以很高，允许均匀的膜形成和短的等离子体暴露时间，但是也可能发生膜中等离子体引起的损伤和各向异性。相比之下，在自由基增强ald(reald)中，这是一种利用远程等离子体源的peald，离子被阻止到达衬底表面，并且膜生长仅依赖于等离子体中的反应性自由基。这种方法避免了通常与peald过程相关的等离子体引起的损伤和各向异性，同时仍在反应性方面优于热ald过程。
2、等离子体增强原子层沉积(peald)广泛用于半导体工业，因为它能够在相对温和的条件下利用高能离子从各种前体化学物质沉积高质量膜。然而，该方法固有的各向异性意味着其在最具挑战性的器件设计中的适用性受到限制，其中膜保形性非常重要。自由基增强ald(reald)已被确定为高质量膜保形生长的潜在解决方案。与离子不同，自由基不会被加速进入衬底表面，因此自由基过程通常会导致保形膜沉积，与peald过
技术实现思路
1、提供本
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍一些概念。这些概念在以下公开的示例实施例的详细描述中被进一步详细描述。本
技术实现思路
不旨在标识所要求保护的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的主题的范围。
2、本公开的一方面是一种在衬底表面上形成自由基处理膜的方法。该方法包括提供衬底，并执行一个或多个超级循环。各个超级循环包括沉积步骤和自由基处理步骤。沉积步骤包括将气相前体供给到沉积室中以将膜沉积到衬底上。自由基处理步骤包括产生远程等离子体，从远程等离子体获得自由基流，以及在自由基处理室中将衬底暴露于自由基流。沉积室和自由基处理室可操作地耦合，以允许衬底在它们之间转移，而没有任何空气中断。
3、本公开的另一方面是一种系统，例如设备。该系统包括一个或多个处理室，每个处理室包括两个或更多个站，每个站包括上隔室和下隔室。上隔室配置为在衬底处理期间包含衬底。下隔室包括两个或更多个站之间的共享中间空间。该系统还包括：第一转移系统，其配置为在晶片搬运室中将衬底从第一处理室移动到第二处理室；第二转移系统，其配置为在处理室的共享中间空间内将衬底从第一站移动到第二站；第一加热单元，其配置为独立于第二站温度来控制第一站温度；包括泵和排气装置的压力系统，压力系统配置成在两个或更多个站中保持共同的处理室压力；以及控制器，其包括处理器，处理器向所述设备提供指令以控制以下的循环：
4、(a)将衬底放置在第一站中；
5、(b)在第一站中通过气相沉积过程在衬底上沉积膜；
6、(c)在衬底上沉积膜之后，将第一衬底放置在第二站中；
7、(d)通过向该站供应自由基流在衬底上进行自由基处理，以形成改性膜；以及
8、重复循环中的(a)-(d)，直至在衬底上沉积期望厚度的膜。
9、本公开的又一方面是一种用于膜沉积的方法。该方法包括以下步骤：
10、(a)将衬底放置在第一站中，第一站包括上室和下室，其中下室包括第一站、第二站、第三站和第四站之间的共享中间空间；
11、(b)使第一站中的衬底与前体接触，其中与前体的接触在第一衬底上形成第一膜层；
12、(c)在使第一站中的衬底与前体接触后，将衬底放置在第二站中；
13、(d)通过使第一膜层的表面与反应性气体接触来在衬底上执行第一自由基处理；
14、(e)在衬底上执行第一自由基处理之后，将衬底放置在第三站中；
15、(f)使第三站中的衬底与前体接触，其中与前体的接触在第一衬底上形成第二膜层；
16、(g)在使第三站中的衬底与前体接触后，将衬底放置在第四站中；
17、(h)通过使第二膜层的表面与反应性气体接触来在衬底上执行第二自由基处理；以及
18、重复循环中的(a)-(h)，直至在第一衬底上沉积期望厚度的膜。
19、在这些方面，在一些实施例中，自由基处理膜包含碳。
20、在这些方面，在一些实施例中，沉积步骤包括多个沉积循环。
21、在这些方面，在一些实施例中，用离子阱从远程等离子体获得自由基流。
22、在这些方面，在一些实施例中，在远程等离子体放电和衬底之间的反应室中提供离子阱。
23、在这些方面，在一些实施例中，离子阱是电接地网板。
24、在这些方面，在一些实施例中，远程等离子体放电是通过以500w或更低的射频(rf)功率对气体进行气相电离而产生的。
25、在这些方面，在一些实施例中，远程等离子体放电是通过以100w或更低的射频(rf)功率对气体进行气相电离而产生的。
26、在这些方面，在一些实施例中，衬底的温度为至少40℃且不超过550℃。
27、在这些方面，在一些实施例中，衬底的温度为至少100℃且不超过400℃。
28、在这些方面，在一些实施例中，第一前体包括硅。
29、在这些方面，在一些实施例中，第一前体选自：硅烷、烷基硅烷、卤代硅烷、氨基硅烷、硅醇盐、硅氧烷及其组合。
30、在这些方面，在一些实施例中，第一前体选自：硅烷、乙硅烷、丙硅烷、二甲基硅烷、二乙基硅烷、三甲基硅烷、三乙基硅烷、二氯硅烷、二碘硅烷、六氯乙硅烷、八氯丙硅烷双(二乙基氨基)硅烷、双(二乙基氨基)二甲基硅烷、二异丙基氨基硅烷、n-(二乙基氨基甲硅烷基)-n-乙基乙胺、六甲基环三硅氮烷、四乙基三硅酸酯、二甲氧基二甲基硅烷、三甲氧基甲基硅烷、四甲基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、1,1,3,5,5,7-六甲基环四硅氧烷、1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、双(二乙氧基甲硅烷基)乙烷、甲氧基丙基三甲氧基硅烷及其组合。
31、在这些方面，在一些实施例中，第一前体包括硼。
32、在这些方面，在一些实施例中，第一前体选自：硼烷、烷基硼烷、芳基硼烷、碳硼烷、胺硼烷、氨基硼烷、硼酸酯、环硼氮烷、三乙基硼及其组合。
33、在这些方面，在一些实施例中，第一前体选自：巢型碳硼烷、邻碳硼烷、氨硼烷、二甲胺硼烷、三甲胺硼烷、叔丁胺硼烷、三(二甲胺基)硼烷、溴双(二乙胺基)硼烷、溴双(二甲胺基)硼烷、三乙基硼、三碘化硼、三溴化硼、b-(环核糖基)胺硼烷、硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、环硼氮烷、2,4,6-三氯环硼氮烷、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于在衬底表面上形成自由基处理膜的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自由基处理膜包含碳。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沉积步骤包括多个沉积循环。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，用离子阱从所述远程等离子体获得所述自由基流。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在远程等离子体放电和衬底之间的反应室中提供离子阱。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述离子阱是电接地网板。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述远程等离子体放电是通过以500W或更低的射频(RF)功率对气体进行气相电离而产生的。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述远程等离子体放电是通过以100W或更低的射频(RF)功率对气体进行气相电离而产生的。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底的温度为至少40℃且不超过550℃。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底的温度为至少75℃且不超过400℃。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述前体选自：硅烷、烷基硅烷、卤代硅烷、氨基硅烷、硅醇盐、硅氧烷、硅氮烷及其组合。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述前体选自：硅烷、乙硅烷、丙硅烷、二甲基硅烷、二乙基硅烷、三甲基硅烷、三乙基硅烷、二氯硅烷、二碘硅烷、六氯乙硅烷、八氯丙硅烷双(二乙基氨基)硅烷、双(二乙基氨基)二甲基硅烷、二异丙基氨基硅烷、N-(二乙基氨基甲硅烷基)-N-乙基乙胺、六甲基环三硅氮烷、四乙基三硅酸酯、二甲氧基二甲基硅烷、三甲氧基甲基硅烷、四甲基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、1,1,3,5,5,7-六甲基环四硅氧烷、1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、双(二乙氧基甲硅烷基)乙烷、甲氧基丙基三甲氧基硅烷及其组合。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述前体包括硼。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述前体选自：硼烷、烷基硼烷、芳基硼烷、碳硼烷、胺硼烷、氨基硼烷、硼酸酯、环硼氮烷、三乙基硼及其组合。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述前体选自：巢型碳硼烷、邻碳硼烷、氨硼烷、二甲胺硼烷、三甲胺硼烷、叔丁胺硼烷、三(二甲胺基)硼烷、溴双(二乙胺基)硼烷、溴双(二甲胺基)硼烷、三乙基硼、三碘化硼、三溴化硼、B-(环核糖基)胺硼烷、硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、环硼氮烷、2,4,6-三氯环硼氮烷、2,4,6-三溴环硼氮烷、二硼氮烷及其组合。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述远程等离子体包括反应性气体，其中远程等离子体中的反应性气体选自：含氧气体、含氮气体、含氢气体及其组合。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自由基流包括氧自由基、氮自由基、氢自由基或其组合中的一种或多种。
19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自由基处理膜选自：碳氮氧化硅、碳氮化硅、碳化硅、碳氧化硅及其组合。
20.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自由基处理膜选自：碳化硼、碳氮化硼、碳氧化硼、氢化碳氮化硼及其组合。
21.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自由基处理膜选自：碳氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅、碳氮化硼、氢化碳氮化硼及其组合。
22.一种半导体处理设备，包括：
23.一种用于膜沉积的方法，该方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于在衬底表面上形成自由基处理膜的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自由基处理膜包含碳。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沉积步骤包括多个沉积循环。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，用离子阱从所述远程等离子体获得所述自由基流。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在远程等离子体放电和衬底之间的反应室中提供离子阱。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述离子阱是电接地网板。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述远程等离子体放电是通过以500w或更低的射频(rf)功率对气体进行气相电离而产生的。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述远程等离子体放电是通过以100w或更低的射频(rf)功率对气体进行气相电离而产生的。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底的温度为至少40℃且不超过550℃。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底的温度为至少75℃且不超过400℃。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述前体包括硅。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述前体选自：硅烷、烷基硅烷、卤代硅烷、氨基硅烷、硅醇盐、硅氧烷、硅氮烷及其组合。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述前体选自：硅烷、乙硅烷、丙硅烷、二甲基硅烷、二乙基硅烷、三甲基硅烷、三乙基硅烷、二氯硅烷、二碘硅烷、六氯乙硅烷、八氯丙硅烷双(二乙基氨基)硅烷、双(二乙基氨基)二甲基硅烷、二异丙基氨基硅烷、n-(二乙基氨基甲硅烷基)-n-乙基乙胺、六甲基环三硅氮烷、四乙基三硅酸酯、二甲氧基二甲基硅烷、三甲氧基甲基硅烷、四...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·蒂内尔，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：
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