[發明專利]一種半導體設備及其射頻加載方法

有效

• 申請號: 201811556619.5
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN111341636B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 丁安邦;史小平;陳鵬;蘭云峰
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;C23C16/455;C23C16/517
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張天舒

本發明提供一種半導體設備及其射頻加載方法，該半導體設備包括：反應腔室、射頻源和匹配器，所述射頻源用于產生射頻功率信號，還包括信號發生器和調制器，其中，所述信號發生器用于產生脈沖信號；所述調制器用于對所述射頻功率信號和所述脈沖信號進行調制，并通過所述匹配器將調制后的射頻功率加載到所述反應腔室，以獲得理想的工藝結果。通過本發明，有利于反應腔室的起輝以及反射功率穩定。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，具體地，涉及一種半導體設備及其射頻加載方法。

背景技術

目前，在半導體行業中，隨著電子器件的幾何尺寸不斷減小以及器件的密集度不斷提高，特征尺寸和高寬比變得越來越有挑戰性。原子層沉積(Atomic?layer?deposition，以下簡稱ALD)就是為了應對這種挑戰而提出的一種新的沉積方法。ALD以其獨特的自限制性生長模式，使其具有薄膜生長厚度精確可控、優異的保形性、成分可控等優點，越來越受到全世界科技工作者的關注。

熱ALD過程是最普通的ALD技術使用熱量使兩種反應物之間產生化學反應。盡管熱ALD過程有效地用于沉積一些材料，但是該過程具有沉積率低的特點。因此，加工產量可能縮到不能接受的水平。沉積率在更高的沉積溫度下可能增加，但是許多化學先驅物，特別是金屬有機化合物，在高溫下會分解。

等離子體增強原子層沉積(Plasma?Enhanced?Atomic?Layer?Deposition，PEALD)是對ALD技術的擴展，通過等離子體的引入，產生大量活性自由基，增強了前驅體物質的反應活性，從而拓展了ALD對前驅源的選擇范圍和應用要求，縮短了反應周期的時間，同時也降低了對樣品沉積溫度的要求，可以實現低溫甚至常溫沉積，特別適合于對溫度敏感材料和柔性材料上的薄膜沉積。另外，等離子體的引入可以進一步的去除薄膜中的雜質，可以獲得更低的電阻率和更高的薄膜致密度等。此外，等離子體還可以對反應腔室進行清洗以及對基片進行表面活化處理等。

但是，等離子體是一把雙刃劍，也會帶來一些不良的效果，如降低三維貼合性，造成等離子體輻射損傷等。高功率下等離子體還會產生能量高達10eV的輻射，如此高的輻射易使薄膜中的電子產生激發輻射，在薄膜中產生較多的缺陷，因此如何恰當的利用等離子體來輔助原子層沉積，又不帶來負面效果是現在急需解決的問題。

典型的PEALD過程一般分為四個步驟：第一步，載氣攜帶前驅體進入反應腔室，前驅體吸附在襯底上；第二步，采用吹掃氣體吹掃腔室及管路，保證多余的前驅體都吹掃干凈；第三步，通入反應氣體，同時開啟射頻電源激發產生等離子體，等離子體中的活性自由基與吸附在襯底上的前驅體發生反應形成生成物；第四步，斷開射頻電源，吹掃氣體吹掃腔室及管路，重復以上四步直到生成物達到預期要求。

傳統的PEALD設備采用的等離子體源的波形為正弦連續波。但在實際的工藝過程中，PEALD四步切換中射頻等離子體的開與關的狀態都是通過射頻電源的開關來控制的，并且在一個循環中等離子體存在的時間一般在0.1s～1s的范圍，甚至更短，這就需要射頻電源非常頻繁的開關。一般情況下射頻電源在開啟加載功率瞬間都存在一定程度的功率過沖現象。現有方案中的這種功率過沖現象是完全不可控的。當加載功率較小時，這種功率過沖的現象反而是有利的，有利于射頻等離子體的順利點火，甚至為了保證等離子體點火的穩定性，通常在開啟時需要一定時長的功率過沖要求。但是當加載功率較大時，這種功率過沖現象反而會帶來等離子體的不穩定性和等離子體誘導損傷等問題的發生。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種半導體設備及其射頻加載方法。

為實現本發明的目的而提供一種半導體設備，包括反應腔室、射頻源和匹配器，所述射頻源用于產生射頻功率信號，還包括信號發生器和調制器，其中，

所述信號發生器用于產生脈沖信號；

所述調制器用于對所述射頻功率信號和所述脈沖信號進行調制，并通過所述匹配器將調制后的射頻功率加載到所述反應腔室，以獲得理想的工藝結果。