[發明專利]一種快速測定時序式ALD制程的ALD-window的方法

有效

• 申請號: 201711222248.2
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107974666B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 王志亮;宋長青;尹海宏;郭興龍
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/52
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳忠輝

1.一種快速測定時序式ALD制程的ALD-window的方法，其特征在于：

通過ALD工藝沉積單獨一個薄膜樣品即可確定所采用工藝的ALD-window；

在所述ALD-window測定過程中，薄膜的ALD沉積溫度T可被控制地改變；

在沉積薄膜樣品所使用的ALD設備中，配置有用于實時監控ALD沉積得到的薄膜的質量m的QCM，在ALD-window測定過程中，薄膜的ALD沉積溫度T從低溫到高溫逐漸升高，通過QCM測量所得到的薄膜在每一個沉積溫度下的指定沉積循環中的質量改變量Δm，最終得到Δm與T的函數關系，分析所述Δm與T的函數關系來確定所采用工藝的ALD-window；

一種快速測定時序式ALD制程的ALD-window的方法，具體包括如下步驟：

A.制備樣品和進樣：

將清洗潔凈的襯底材料用惰性氣體吹干，放置入襯底托盤中；

托盤連同襯底移入真空反應腔，開啟真空泵，對真空反應腔進行抽真空；

B.設定ALD工藝參數：

設定薄膜沉積溫度起始值T_low、沉積溫度遞增步長ΔT、前驅體A溫度、前驅體B溫度、惰性氣體沖洗脈沖時長、前驅體A進氣脈沖時長、前驅體B進氣脈沖時長、沉積內循環次數N、沉積外循環次數M、外循環等待預設時長，為薄膜的ALD沉積及測定ALD-window做好準備；其中N≥1；

C.利用ALD工藝進行薄膜沉積及測定ALD-window：

包括如下過程：

C-a)薄膜的ALD沉積，一個生長周期包括四個脈沖：

(1)向真空反應腔中通入前驅體A的氣體脈沖；

(2)向真空反應腔中通入惰性氣體沖洗脈沖；

(3)向真空反應腔中通入前驅體B的氣體脈沖；

(4)向真空反應腔中通入惰性氣體沖洗脈沖；

上述四個脈沖，循環執行N次；

C-b)利用QCM實時測量薄膜的質量增加量Δm，并將測量結果實時傳輸至計算機或其他顯示設備，按次序記錄質量增加量Δm與相應的ALD沉積溫度；

C-c)執行升溫過程，薄膜沉積溫度T在原來的溫度值上增加ΔT；

C-d)當ALD沉積設備中的溫度傳感器檢測到真空反應腔中的襯底溫度達到設定值時，ALD系統繼續等待一定的時間，等待時間為步驟B中設定的外循環等待預設時長；

然后循環執行步驟C-a)至C-d)M次；

D.關閉ALD系統，取出薄膜樣品；

利用步驟C-b)中得到的歷次薄膜質量增量Δm與薄膜沉積溫度T的函數關系，分析得到ALD-window，具體方法為：

以薄膜沉積溫度T為橫坐標，以薄膜質量增量Δm為縱坐標，將得到的歷次薄膜質量增量Δm及對應的薄膜沉積溫度T在坐標系中畫出Δm-T函數圖像，選擇函數圖像中水平的一段圖像，相應的薄膜沉積溫度T范圍，即為ALD-window；

若Δm-T函數圖像中不存在水平的線段，則輸出結果為該ALD工藝不存在ALD-window；

Δm-T函數圖像可以由操作人員手工在坐標紙上繪制，也可由計算機程序自動地繪圖；在繪圖時，Δm可采用自由單位(a.u.)畫法。

2.如權利要求1所述的一種快速測定時序式ALD制程的ALD-window的方法，其特征在于：

在步驟B中，還包括設定惰性氣體氣流流速、前驅體A進氣脈沖流速、前驅體B進氣脈沖流速。

3.如權利要求1或2所述的一種快速測定時序式ALD制程的ALD-window的方法，其特征在于：

在步驟C-a)中，前驅體A進氣脈沖、前驅體B進氣脈沖均通過惰性氣體輸送至真空反應腔，所述惰性氣體是指：在薄膜的ALD沉積過程中，不與前驅體A、前驅體B發生化學反應的氣體。

4.如權利要求1或2所述的一種快速測定時序式ALD制程的ALD-window的方法，其特征在于：

所述等待預設時長為10秒至3分鐘。

5.如權利要求1或2所述的一種快速測定時序式ALD制程的ALD-window的方法，其特征在于：

在步驟C-b)至C-d)中，持續向真空反應腔中通入惰性氣體。