[發(fā)明專利]原子層沉積工藝的前驅(qū)物的清除方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710128376.0
• 申請日: 2007-07-10
• 公開（公告）號: CN101343734A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李名言;吳孝哲;蔡文立
• 申請（專利權(quán)）人: 茂德科技股份有限公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 許向華;彭久云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種原子層沉積工藝的前驅(qū)物清除方法，且特別是有關(guān)于一種可增進(jìn)前驅(qū)物清除效能的清除方法。

背景技術(shù)

原子層沉積(atomic?layer?deposition；ALD)為半導(dǎo)體工藝中普遍被用來沉積高品質(zhì)薄膜的方法，其特色為將欲沉積的基材于反應(yīng)室中依序暴露在兩種或兩種以上，且具互補(bǔ)特性的前驅(qū)氣體的氣氛下，利用自我限制(self-limiting)的反應(yīng)特性，在基材表面進(jìn)行選擇性化學(xué)吸附，成長出一層非常均勻的原子級厚度的薄膜，藉由反復(fù)進(jìn)行前驅(qū)物的沉積步驟達(dá)到所需薄膜的特性。

在每一前驅(qū)物沉積步驟完成后，下一前驅(qū)物沉積的前，需以非活性化的氣體，例如氬氣等惰性氣體，移除殘留的前驅(qū)物及其副產(chǎn)物，以清理薄膜表面及反應(yīng)室的化學(xué)氣氛。

請參照圖1，為習(xí)知的原子層沉積工藝步驟示意圖。一般來說，原子層沉積方法為依序進(jìn)行第一前驅(qū)物通入步驟(pulse?1)、清除步驟(purge)、第二前驅(qū)物通入步驟(pulse?2)及清除步驟(purge)，上述四個(gè)步驟可為一個(gè)循環(huán)，依所需的薄膜厚度可進(jìn)行多個(gè)循環(huán)。為了確保最佳的薄膜品質(zhì)，原子層沉積工藝的主要特點(diǎn)是在兩個(gè)前驅(qū)物通入步驟之間，進(jìn)行清除(purge)前驅(qū)物的步驟，且必須有充分的時(shí)間進(jìn)行此步驟以去除殘留的前驅(qū)物及其副產(chǎn)物，然而也因此使得ALD工藝的沉積速率一直無法顯著的提升。此清除步驟的成效可影響ALD薄膜的均勻度的良窳及雜質(zhì)含量的多寡。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的之一是提供一種原子層沉積工藝的前驅(qū)物清除方法，用以提升原子層沉積工藝中前驅(qū)物清除步驟的效率以改善傳統(tǒng)原子層沉積工藝的沉積速率。

本發(fā)明提出一種原子層沉積工藝的前驅(qū)物清除方法，于一前驅(qū)物清除步驟的時(shí)段中，進(jìn)行至少一次的通入惰性氣體及停止通入惰性氣體的動作。前驅(qū)物清除步驟的時(shí)段即前驅(qū)物清除步驟進(jìn)行的期間，是指原子層沉積過程中，每一前驅(qū)物沉積步驟結(jié)束到下一前驅(qū)物開始通入的期間。

本發(fā)明的前驅(qū)物清除方法，除了在此前驅(qū)物清除步驟的時(shí)段中持續(xù)以一抽氣裝置抽除反應(yīng)室中的氣體外，更將一惰性氣體通入至反應(yīng)室中，且通入惰性氣體的時(shí)間的總和少于此前驅(qū)物清除步驟的時(shí)段的時(shí)間，而未通入惰性氣體的空檔則只有進(jìn)行抽氣動作，藉由間歇地通入惰性氣體與停止通入惰性氣體，可有效清除反應(yīng)室中的前驅(qū)物及其副產(chǎn)物。

其中，在前驅(qū)物清除步驟的時(shí)段中可通入一次惰性氣體，并伴隨抽氣將殘留的前驅(qū)物及其副產(chǎn)物移除，且通入惰性氣體的時(shí)間少于前驅(qū)物清除步驟的時(shí)段的時(shí)間，在前驅(qū)物清除步驟的時(shí)段中可具有一次或兩次未通入惰性氣體的空檔，于此空檔持續(xù)進(jìn)行抽氣，其中通入惰性氣體的時(shí)間與未通入惰性氣體的時(shí)間總和可為相等或不相等。

此外，亦可于前驅(qū)物清除步驟的時(shí)段中非連續(xù)地通入多次惰性氣體，并伴隨抽氣將殘留的前驅(qū)物及其副產(chǎn)物移除，通入惰性氣體的時(shí)間的總和少于前驅(qū)物清除步驟的時(shí)段的時(shí)間，并在前驅(qū)物清除步驟的時(shí)段中未通入惰性氣體的空檔持續(xù)進(jìn)行抽氣，藉由間歇的通入惰性氣體與停止通入惰性氣體可有效清除反應(yīng)室中的前驅(qū)物及其副產(chǎn)物。其中，每次通入惰性氣體的時(shí)間可為相等或不相等，每次通入惰性氣體之間隔時(shí)間亦可相等或不相等。

根據(jù)上述，可知本發(fā)明的前驅(qū)物清除方法乃利用間歇通入惰性氣體與停止通入惰性氣體，來有效清除ALD薄膜表面的雜質(zhì)及剩余的前驅(qū)物，藉此可提高前驅(qū)物清除步驟的效率，并得到均勻的薄膜厚度，而提升ALD沉積工藝的沉積速率。

附圖說明

為讓本發(fā)明之上述和其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，所附圖式的詳細(xì)說明如下：

圖1為習(xí)知的原子層沉積工藝步驟示意圖；

圖2是繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的一種原子層沉積工藝的步驟示意圖；

圖3是繪示依照本發(fā)明另一實(shí)施例的一種原子層沉積工藝的步驟示意圖；

圖4是繪示依照本發(fā)明又一實(shí)施例的一種原子層沉積工藝的步驟示意圖。

圖5是繪示依照本發(fā)明再一實(shí)施例的一種原子層沉積工藝的步驟示意圖。

圖6為應(yīng)用圖2所示的清除方法與傳統(tǒng)方法的原子層沉積工藝所制造出的薄膜的雜質(zhì)含量比較圖。

主要元件符號說明

610：波峰????????????????????????????620：波峰

具體實(shí)施方式

依照本發(fā)明實(shí)施例的前驅(qū)物清除方法，是于原子層沉積工藝中欲進(jìn)行清除前驅(qū)物步驟的時(shí)段中，進(jìn)行至少一次通入惰性氣體(例如氬氣)及停止通入惰性氣體的動作。前驅(qū)物清除步驟的時(shí)段是指原子層沉積過程中，每一前驅(qū)物沉積步驟結(jié)束到下一前驅(qū)物開始通入的期間。