[發明專利]用于低溫ALD膜的室底涂層制備方法

在審

• 申請號: 201410686823.4
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104651807A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 康胡;錢俊;阿德里安·拉瓦伊
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/513
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 李獻忠

技術領域

本發明涉及半導體領域，更具體地涉及室底涂層。

背景技術

隨著半導體工業的發展，器件尺寸變得越來越小。這些日漸變小的特征要求極其均勻的沉積過程，因為膜雜質或其它非均勻性的存在往往能夠導致半導體器件的失效。底涂層(undercoat)可幫助改善晶片間的厚度均勻性和晶片內的厚度均勻性。

發明內容

本文的某些實施方式涉及用于在被用于在襯底上沉積膜的反應室內形成底涂層的方法和裝置。在本文的實施方式的一個方面，一種用于在用于處理襯底的反應室的內表面上形成底涂層的方法被提供，包括(a)將氣相的第一反應物的流引入所述反應室中且允許所述第一反應物吸附到所述反應室的所述內表面上；(b)在所述第一反應物吸附到所述反應室的所述內表面上的同時將氣相的第二反應物的流引入所述反應室中；以及(c)當所述第一和第二反應物中的至少一者的流已經停止時，使所述反應室暴露于等離子體，以便驅動所述反應室的所述內表面上的所述第一和第二反應物之間的反應，從而形成所述底涂層，其中所述底涂層共形地(conformally)涂布所述反應室的所述內表面；其中操作(a)-(c)在所述反應室中沒有襯底存在時進行，且其中操作(a)-(c)被重復直至所述底涂層至少約0.1μm厚。

在一些實施方式中，所述反應室中的溫度在操作(a)-(c)過程中變化不超過約2℃。在一些情況下，所述底涂層可以是氧化?物、氮化物、碳化物、或者碳氮化物。所述底涂層還可以是貴金屬、鑭系氧化物、4族金屬氧化物、或者5族金屬氧化物。各種不同的反應物可被使用。在一些情況下，所述第二反應物包括O₂和N₂O。以SLM計量，所述O₂和N₂O可以以基本上相等的流率進行提供。所述底涂層可共形地涂布各種內部室表面，例如，襯底載具。在一些實施方式中，所述底涂層不超過約0.5或0.2μm厚。

所述方法可以繼續(d)在所述反應室中接收襯底；(e)將氣相的第三反應物的流引入所述反應室中且允許所述第三反應物吸附到所述襯底的表面上；(f)在所述第三反應物吸附到所述襯底的所述表面上的同時將氣相的第四反應物的流引入所述反應室中；以及(g)當所述第三和第四反應物中的至少一者的流已經停止時，使所述反應室暴露于等離子體，以便驅動所述第三和第四反應物之間的反應，從而在所述襯底的所述表面上形成第二膜。

在一些實施方式中，所述第一反應物和第二反應物分別與所述第三反應物和第四反應物相同。例如，所述第二和第四反應物可各自都包括O₂和N₂O。其它工藝特性可在底涂層沉積和襯底上的沉積之間保持恒定。在一些實施方式中，反應室壓強、反應室溫度、供給持續時間(dosing?durations)、等離子體暴露持續時間、以及RF功率的值中的一者或一者以上在操作(a)-(c)和操作(e)-(g)之間保持基本上恒定。在某些情況下，所有這些工藝特性在該兩組操作之間保持恒定。

在某些實施方式中，所述反應室中的溫度在操作(a)-(g)過程中變化不超過約2℃。進一步地，在一些情況下，操作(e)可在操作(c)的最后一次迭代之后約5分鐘內開始。在這些情況或者其它情況下，所述反應室可在操作(c)的最后一次迭代和操作(e)的第一次迭代之間不進行清洗。可對多個襯底重復操作(d)-(g)。在一些實施方式中，在操作(a)-(g)中所沉積的膜直至達到約4μm的室累積限額(accumulation?limit)和/或直至通過所述反應室利用操作?(d)-(g)已處理至少約300個襯底才會開始剝落或剝離。在一些情況下，這些限額可以更高，例如剝落/剝離會直至至少約400、或者至少約500、或者至少約600個襯底已被處理才開始。在各實施方式中，這可對應于在剝落/剝離之前在襯底上的至少約7.5μm、或者至少約10μm、或者至少約15μm的總沉積。該測量值涉及清潔操作之間所處理的襯底的數量乘以沉積在所述襯底上的膜的平均厚度。

在所公開的實施方式的另一方面，一種處理用于在襯底上沉積膜的反應室的方法被提供，包括(a)從所述反應室的內表面去除先前沉積的膜以清潔所述反應室；以及(b)通過原子層沉積工藝在所述反應室的已清潔的所述內表面上沉積底涂層；其中操作(b)在所述反應室中沒有襯底存在時進行。在一些實施方式中，所述底涂層被沉積至約0.1-0.5μm之間的厚度。在一些實施方式中，操作(b)可等溫地進行。