[發明專利]集成原子級工藝：ALD(原子層沉積)和ALE(原子層蝕刻)

有效

• 申請號: 201810642746.0
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN108807128B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 克倫·雅各布斯·卡納里克;杰弗里·馬克斯;哈梅特·辛格;薩曼莎·坦;亞歷山大·卡班斯凱;楊文斌;特塞翁格·金姆;丹尼斯·M·豪斯曼;索斯藤·利爾
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H01L21/67;H01L21/3213;H01L43/12;H01L21/316
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 樊英如;張靜

本發明涉及集成原子級工藝：ALD(原子層沉積)和ALE(原子層蝕刻)，具體提供了用于通過在同一室或反應器中進行兩個工藝集成原子層蝕刻和原子層沉積的方法。所述方法涉及在蝕刻過程中依次交替原子層蝕刻和原子層沉積工藝以保護特征免受劣化，改善選擇性以及對半導體襯底的敏感層進行封裝。

本申請是申請號為201610017911.4、申請日為2016年1月12日、發明名稱為“集成原子級工藝：ALD(原子層沉積)和ALE(原子層蝕刻)”的申請的分案申請。

技術領域

本發明總體上設計半導體領域，更具體地涉及集成原子級工藝：ALD (原子層沉積)和ALE(原子層蝕刻)。

背景技術

隨著特征尺寸的縮小，對原子級處理例如原子層沉積(ALD)和原子層蝕刻(ALE)的需求日益增加。ALD和ALE工藝通常作為單獨的工藝進行，使得所有的ALD或所有的ALE操作分別在所有ALE或所有ALD 操作之前進行。常規的ALD和ALE工藝使用分開的反應器或室以適應每個相應的工藝的條件、前體化學品和工藝參數。

發明內容

本發明提供集成原子層蝕刻和原子層沉積的方法。一個方面涉及處理襯底的方法，其包括通過在室中進行原子層蝕刻來蝕刻襯底；并通過在室中進行原子層沉積來沉積膜，由此在不破壞真空的情形下進行蝕刻和沉積。

所述蝕刻可以循環進行，其中循環包括：將襯底暴露于蝕刻氣體以使襯底表面改性；以及將襯底暴露于去除氣體以去除至少一些改性的表面。將襯底暴露于蝕刻氣體可進一步包括點燃等離子體。在一些實施方式中，所述方法進一步包括將偏置施加在襯底上。所述蝕刻氣體可以是含氯化合物。在多個實施方式中，一個循環蝕刻約1埃至約50埃的膜。所述室可以暴露之間清掃。

沉積可循環進行，其中所述循環包括：將襯底暴露于沉積前體中以使襯底表面改性；以及將襯底暴露于還原劑中以沉積膜。在一些實施方式中，所述方法進一步包括點燃等離子體。在一些實施方式中，至少一些沉積前體在襯底暴露于沉積前體過程中吸附在襯底表面上?？稍诒┞吨g清掃所述室。

在一些實施方式中，進行蝕刻和沉積以在襯底上沉積材料。在一些實施方式中，進行蝕刻和沉積以在襯底上蝕刻材料。

在多個實施方式中，所述蝕刻進一步包括定向濺射襯底。在一些實施方式中，所述蝕刻和沉積在相同的室中進行。所述蝕刻可以非共形地進行。在一些實施方式中，所述蝕刻或沉積中的至少一個是自限性反應。

另一個方面涉及一種方法，其包括：(a)使容納在室中的襯底暴露于蝕刻氣體和去除氣體的交替脈沖中以逐層蝕刻襯底；(b)將襯底暴露于第一反應物和第二反應物的交替脈沖中以在襯底上沉積膜；和(c)在相同的室中重復(a)和(b)。

所述去除氣體可以是選自由N₂、Ar、He和Ne所組成的組中的載氣。在一些實施方式中，(a)和(b)在相同的室中進行并依次進行。此外，所述室可以在脈沖之間清掃。在多個實施方式中，(a)進一步包括將偏置施加在襯底上。在一些實施方式中，(a)進一步包括定向濺射襯底。

在一些實施方式中，所述方法還包括當將襯底暴露于去除氣體時點燃等離子體。所述方法還可以包括當將襯底暴露于第二反應物時點燃等離子體。

在多個實施方式中，(a)或(b)中的至少一個是自限性反應。在一些實施方式中，重復(a)和(b)以在襯底上沉積材料。在一些實施方式中，重復(a)和(b)以在襯底上蝕刻膜。在多個實施方式中，所述襯底選自金屬和電介質所組成的組。