[發(fā)明專利]抑制噴頭背面寄生等離子體的方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811330813.1
• 申請(qǐng)日: 2015-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN109913852B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿德里安·拉維依;康胡;普魯肖坦·庫(kù)馬爾;尚卡·斯瓦米納坦;錢俊;弗蘭克·L·帕斯夸里;克洛伊·巴爾達(dá)賽羅尼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號(hào): C23C16/455
• 分類號(hào): C23C16/455;C23C16/52
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所 31263
• 代理人: 李獻(xiàn)忠;張華

本文公開的是抑制噴頭背面寄生等離子體的方法和裝置，具體公開了采用次級(jí)清掃的用途在半導(dǎo)體襯底上沉積材料膜的方法。該方法可以包括使膜前體流入處理室并使所述膜前體吸附到所述處理室中的襯底，使得所述前體在襯底上形成吸附受限層。該方法還可以包括通過用初級(jí)清掃氣體清掃處理室從圍繞所吸附的前體的體積去除至少一些未被吸附的膜前體，然后，在次級(jí)清掃氣體流入所述處理室時(shí)使吸附的膜前體反應(yīng)，導(dǎo)致在襯底上形成膜層。次級(jí)清掃氣體可包括具有等于或大于O₂的電離能和/或解離能的電離能和/或解離能的化學(xué)物質(zhì)。還公開了其中實(shí)現(xiàn)前述處理的裝置。

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01510459965.1、申請(qǐng)日為2015年7月30日、發(fā)明名稱為“抑制噴頭背面寄生等離子體的方法和裝置”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體處理領(lǐng)域，更具體地涉及抑制噴頭背面寄生等離子體的方法和裝置。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體行業(yè)中，隨著器件和特征尺寸不斷變小，并且隨著三維器件結(jié)構(gòu)(例如，英特爾公司的三柵極晶體管架構(gòu))在集成電路(IC)設(shè)計(jì)中變得越來越普遍，沉積薄的共形膜(具有與下伏結(jié)構(gòu)的形狀相對(duì)應(yīng)的均勻厚度的材料膜，盡管下伏結(jié)構(gòu)不是平坦的)的能力將繼續(xù)得到重視。原子層沉積(ALD)是非常適合于沉積共形膜的一種膜形成技術(shù)，原因在于以下事實(shí)：?jiǎn)蝹€(gè)循環(huán)ALD僅沉積單一的薄的材料層，其厚度受限于在成膜的化學(xué)反應(yīng)本身之前可吸附到襯底表面上的一種或多種膜前體反應(yīng)物的量(即，形成吸附受限層)。然后可以使用多個(gè)“ALD循環(huán)”來制成期望厚度的膜，由于每一層是薄的且是共形的，因此，所得到的膜與下伏的設(shè)備結(jié)構(gòu)的形狀基本一致。

但是，存在與ALD工藝相關(guān)聯(lián)的許多挑戰(zhàn)。通常這些挑戰(zhàn)必須解決以下事實(shí)：每個(gè)ALD循環(huán)只沉積薄的吸附受限層，所以需要許多的ALD循環(huán)來制成顯著厚度的膜。每個(gè)循環(huán)需要時(shí)間并需要按順序重復(fù)操作用以完成沉積工藝的裝置。因此，尋求用改進(jìn)的方法和裝置來提高晶片處理的速率，并且也改善用于執(zhí)行ALD操作的襯底處理硬件的壽命和維護(hù)要求。

發(fā)明內(nèi)容

公開的是采用次級(jí)清掃的用途在半導(dǎo)體襯底上沉積材料膜的方法。所述方法可以包括使膜前體流入處理室并在所述處理室中使所述膜前體吸附到襯底上，使得所述前體在襯底上形成吸附受限層。所述方法可進(jìn)一步包括通過用初級(jí)清掃氣體清掃所述處理室從圍繞所吸附的前體的體積去除至少一些未被吸附的膜前體；以及然后在次級(jí)清掃氣體流入所述處理室時(shí)使所吸附的膜前體反應(yīng)，導(dǎo)致在所述襯底上形成膜層。所述次級(jí)清掃氣體可以包括具有等于或大于O₂的電離能和/或解離能的電離能和/或解離能的化學(xué)物質(zhì)。

還公開了用于在半導(dǎo)體襯底上沉積材料膜的裝置。所述裝置可包括：處理室；在所述處理室中的襯底支架；噴頭，其用于使膜前體和初級(jí)清掃氣體流入所述處理室；噴頭軸環(huán)，其用于使次級(jí)清掃氣體流入所述處理室；一個(gè)或多個(gè)初級(jí)流量閥，其用于控制通過所述噴頭的膜前體的流以及初級(jí)清掃氣體的流；一個(gè)或多個(gè)次級(jí)流量閥，其用于控制通過所述噴頭軸環(huán)的次級(jí)清掃氣體的流；閥操作式真空源，其用于從所述處理室去除初級(jí)和次級(jí)清掃氣體，以及用于從所述處理室中的圍繞所述襯底的體積去除膜前體；等離子體發(fā)生器，其用于在所述處理室中產(chǎn)生等離子體；以及一個(gè)或多個(gè)控制器，其包括用于操作所述一個(gè)或多個(gè)閥、真空源和等離子體發(fā)生器以在半導(dǎo)體襯底上沉積材料膜的機(jī)器可讀指令。所述控制器的指令可包括：用于操作所述初級(jí)流量閥以使膜前體流入所述處理室的指令；用于控制所述處理室內(nèi)的條件，使得膜前體吸附到在所述處理室中的所述襯底上而形成吸附受限層的指令；用于操作所述初級(jí)流量閥以使初級(jí)清掃氣體流入所述處理室并操作所述閥操作式真空源以抽空它從而從圍繞所吸附的前體的體積去除至少一些未被吸附的膜前體的指令；用于操作所述等離子體發(fā)生器以在所述處理室中形成等離子體，從而所述等離子體激活所吸附的膜前體的反應(yīng)以在所述襯底上形成膜層的指令；以及用于在由等離子體激活所述膜前體的反應(yīng)的同時(shí)，操作所述次級(jí)流量閥以使次級(jí)清掃氣體流入所述處理室的指令，所述次級(jí)清掃氣體包括O₂。

附圖說明

圖1是具有帶有單一處理站的處理室的襯底處理裝置的橫截面示意圖。