[發明專利]形成薄膜的方法和改性薄膜的表面的方法

在審

• 申請號: 202110060635.0
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN113136565A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 吉田嵩志
• 申請（專利權）人: ASMIP私人控股有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/52;C23C16/505;C23C16/40;C23C16/34;C23C16/32;H01J37/32;H01L21/67
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 焦玉恒

本文提供了一種方法，包括：等離子體接觸步驟，該等離子體接觸步驟包括向腔室中供給包含反應物氣體的處理氣體，通過施加高頻功率從處理氣體中包含的反應物組分生成等離子體來活化所述反應物組分，使包含活化的反應物組分的處理氣體與基板的表面接觸，其中在所述等離子體接觸步驟中，通過進行將高頻功率增加至第二功率水平并將處理氣體逐漸降低至第二濃度及將高頻功率逐漸增加至第二功率水平中的至少之一，將第一等離子體生成條件改變為第二等離子體生成條件，并且異常放電得到抑制，其中在第一等離子體生成條件中，在供給第一濃度的處理氣體的同時通過施加第一功率水平的高頻功率來生成穩定的等離子體，在第二等離子體生成條件中獲得期望的薄膜。

技術領域

本發明總的涉及一種通過等離子體增強原子層沉積(PEALD)工藝來形成薄膜的方法，以及一種通過使用經受等離子體生成的氣體來改性薄膜的表面的方法。

背景技術

在半導體器件的制造步驟中，會對基板如半導體晶片進行處理如成膜處理。成膜方法的實例包括等離子體增強原子層沉積(PEALD)工藝，并且在根據PEALD工藝的成膜中，重復循環，其中在加熱腔室中成膜靶的基板的同時向基板上吸附原料氣體組分，吹掃腔室，然后供給反應物氣體或載氣，所述反應物氣體或載氣經受等離子體生成，被活化的反應物組分與吸附在基板上的原料氣體組分反應，由此一層一層地沉積原子層，根據需要通過使用經受等離子體生成的氣體來進行表面改性處理，并因此在基板上形成期望的薄膜。

作為這樣的成膜方法，例如已公開一種在基板上沉積氧化硅膜的方法，其包括一個或多個沉積循環，所述沉積循環包括向反應器供給包含N,N,N',N'-四乙基二氨基硅烷的硅原料氣體的多個脈沖的步驟和向反應器中的基板上供給含氧氣體的步驟(參見專利文件1)。

專利文件1：美國公布的專利申請公開號2009/041952，說明書

發明內容

在原子層沉積(ALD)工藝中，在發生等離子體時施加的高頻功率(RF功率)的功率水平、作為處理氣體供給到腔室中的載氣或反應物氣體的供給條件等是影響將要獲得的薄膜的膜質量的重要參數。特別地，可以通過提高高頻功率的功率水平和優化反應物氣體的供給條件來提高將要獲得的薄膜的質量。但是，在以高功率水平施加這樣的高頻功率的情況下，會發生因異常放電所致的等離子體變化，從而導致膜質量的降低并因此難以獲得期望的薄膜。另外，在通過使用經受等離子體生成的氣體來改性薄膜的表面的工藝中，在發生異常放電的情況下，將難以獲得期望的薄膜。因此，期望生成穩定的等離子體。

本公開的一個方面為一種在基板的表面上形成薄膜的方法，所述方法包括：

等離子體接觸步驟，所述等離子體接觸步驟包括

向腔室中供給包含反應物氣體的處理氣體，

通過施加高頻功率從所述處理氣體中包含的反應物組分生成等離子體來活化所述反應物組分，以及

使包含如此活化的反應物組分的處理氣體與基板的表面接觸以形成薄膜，其中在等離子體接觸步驟中，通過調節處理氣體中包含的反應物組分的濃度和高頻功率的功率水平中的至少之一來將第一等離子體生成條件改變為第二等離子體生成條件，從而抑制異常放電。

根據本公開的此方面，可以提供一種形成薄膜的方法，其中，例如，即使在通過施加具有高功率水平的等離子體而使處理氣體中包含的反應物組分經受等離子體生成的情況下，也可通過抑制異常放電來生成穩定的等離子體并因此可獲得期望的薄膜。

附圖說明

圖1為示意在形成薄膜的方法中使用的作為基板處理裝置的成膜裝置的垂直截面圖；

圖2為示出第一個實施例中待施加的高頻功率(RF前向功率(Fwd))的功率水平、氧(O₂)濃度和自偏壓(Vdc)的一個實例的曲線圖；