本公開(kāi)涉及半導(dǎo)體處理。更具體地，本公開(kāi)涉及通過(guò)原子層沉積(ald)在襯底上形成層的方法，并且涉及包括用于形成層的ald設(shè)備的襯底處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、用于在襯底上形成層的材料沉積仍是半導(dǎo)體器件制造中的重要過(guò)程步驟之一。特別地，原子層沉積提供了形成保形層的優(yōu)勢(shì)，該保形層還可以允許層厚度的受控調(diào)節(jié)。

2、與ald相關(guān)的挑戰(zhàn)之一可能與每循環(huán)的生長(zhǎng)有關(guān)，因?yàn)檫@也可能對(duì)沉積過(guò)程的產(chǎn)量有影響。這可能會(huì)對(duì)制造的循環(huán)時(shí)間以及運(yùn)營(yíng)成本產(chǎn)生負(fù)面影響。

3、此外，使用為批量處理定制的設(shè)備，由此可以一次處理多個(gè)襯底，與ald相關(guān)的即將到來(lái)的挑戰(zhàn)可能涉及厚度均勻性。在沉積過(guò)程中缺乏厚度均勻性可能會(huì)帶來(lái)進(jìn)一步的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)可能與半導(dǎo)體制造中需要進(jìn)行的后續(xù)處理有關(guān)。

4、因此，可能需要改進(jìn)ald進(jìn)程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、提供本
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹一些概念。這些概念在以下本公開(kāi)的示例實(shí)施例的詳細(xì)描述中被進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明內(nèi)容不旨在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護(hù)的主題的范圍。

2、本公開(kāi)的目的是改進(jìn)ald過(guò)程。更具體地，目的是提供優(yōu)化的每循環(huán)生長(zhǎng)速率和優(yōu)化的產(chǎn)量、改善的厚度均勻性和改善的ald形成層的電性能。另一個(gè)目的是提供由ald形成的具有降低的污染水平的層。為了至少部分地實(shí)現(xiàn)這些目的，本公開(kāi)可以提供如在獨(dú)立權(quán)利要求中限定的通過(guò)ald在一個(gè)或多個(gè)襯底上形成層的方法和包括用于形成層的ald設(shè)備的襯底處理系統(tǒng)。從屬權(quán)利要求中提供了進(jìn)一步的實(shí)施例。

3、在第一方面，本公開(kāi)涉及一種通過(guò)原子層沉積(ald)在一個(gè)或多個(gè)襯底上形成材料層的方法。該方法可以包括在處理室中提供一個(gè)或多個(gè)襯底。該方法可以進(jìn)一步包括執(zhí)行多個(gè)沉積循環(huán)，從而在一個(gè)或多個(gè)襯底上形成材料層。每個(gè)沉積循環(huán)可以包括至少兩個(gè)前體脈沖以及介入吹掃脈沖。每個(gè)沉積循環(huán)期間的處理室壓力可以在約0.1托至約10托的范圍內(nèi)。在每個(gè)沉積循環(huán)期間，至少兩個(gè)前體脈沖中的每個(gè)前體脈沖期間的處理室壓力與介入吹掃脈沖期間的處理室壓力的比率可以彼此相等或不同。

4、根據(jù)本公開(kāi)第一方面的實(shí)施例的方法可以允許通過(guò)ald在一個(gè)或多個(gè)襯底上形成材料層。特別地，根據(jù)本公開(kāi)第一方面的實(shí)施例的方法可以允許通過(guò)ald在多個(gè)襯底上形成材料層。

5、第一方面的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是可以獲得層的增加的生長(zhǎng)速率。增加的生長(zhǎng)速率可以進(jìn)一步提高沉積過(guò)程的產(chǎn)量。

6、第一方面的實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以減少襯底的晶片內(nèi)不均勻性。當(dāng)在多個(gè)襯底上形成層時(shí)，這可能更有利。這可以允許提高在其上進(jìn)行層沉積的襯底表面上的層的均勻厚度。這可以有利地幫助提高半導(dǎo)體制造中的后續(xù)過(guò)程的產(chǎn)量，例如進(jìn)一步的層沉積、光刻和蝕刻。

7、第一方面的實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于提高了厚度均勻性，可以提高包括由ald過(guò)程形成層的被制成的半導(dǎo)體器件的可靠性。

8、第一方面的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)還在于可以降低層中的污染水平。這可能有利地涉及例如碳污染或氫污染的減少。

9、第一方面的實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于減少了污染，可以改善包括由ald過(guò)程形成層的被制成的半導(dǎo)體器件的電特性。

10、在第二方面，本公開(kāi)涉及一種襯底處理系統(tǒng)。襯底處理系統(tǒng)可以包括原子層沉積(ald)設(shè)備。該ald設(shè)備可以包括控制器，其可以配置為執(zhí)行存儲(chǔ)在非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的指令，并且使ald設(shè)備根據(jù)根據(jù)本公開(kāi)第一方面的實(shí)施例的方法在一個(gè)或多個(gè)襯底上形成材料層。

11、根據(jù)本公開(kāi)第二方面的實(shí)施例的襯底處理系統(tǒng)可以允許增加沉積過(guò)程的產(chǎn)量。這可能有助于減少沉積過(guò)程的循環(huán)時(shí)間。在半導(dǎo)體行業(yè)，這可能反映為芯片生產(chǎn)循環(huán)時(shí)間的減少。

技術(shù)特征：

1.一種通過(guò)原子層沉積在一個(gè)或多個(gè)襯底上形成材料層的方法，該方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少兩個(gè)前體脈沖中的第一前體脈沖期間的處理室壓力與所述介入吹掃脈沖期間的處理室壓力的第一比率低于至少兩個(gè)前體脈沖中的第二前體脈沖期間的處理室壓力與介入吹掃脈沖期間的處理室壓力的第二比率。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述處理室壓力在所述介入吹掃脈沖期間是相同的，并且低于所述第一前體脈沖期間和所述第二前體脈沖期間的處理室壓力，并且其中第二前體脈沖期間的處理室壓力高于第一前體脈沖期間的處理室壓力。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，所述第二前體脈沖期間的處理室壓力比所述第一前體脈沖期間的處理室壓力高至少兩倍。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第二前體脈沖期間的處理室壓力比所述第一前體脈沖期間的處理室壓力高至少五倍。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第二前體脈沖期間的處理室壓力比所述第一前體脈沖期間的處理室壓力高至少十倍。

7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一前體脈沖包括提供所述材料的前體氣體，并且所述第二前體脈沖包括提供含氧前體氣體或提供含氮前體氣體。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述材料的前體氣體的處理室壓力在約0.1托至約5.0托的范圍內(nèi)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，每個(gè)介入吹掃脈沖的處理室壓力在約0.1托至約1.0托的范圍內(nèi)。

10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一前體脈沖和所述第二前體脈沖中的至少一個(gè)持續(xù)1秒至5分鐘。

11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述材料的前體氣體包括過(guò)渡金屬。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述材料的前體氣體包括過(guò)渡金屬氯化物的蒸氣。

13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中，所述材料的前體氣體包括hfcl4、tacl5、ticl4、mocl5、moo2cl2、vcl4的蒸氣。

14.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述材料的前體氣體包括iii族元素或iv族元素。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述材料的前體氣體包括al(ch3)3或alcl3。

16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述材料的前體氣體包括含si氣體。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述含si氣體是鹵化硅。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述材料的前體氣體包括八氯三硅烷、六氯二硅烷或四氯化硅。

19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述原子層沉積在低于700℃的溫度下進(jìn)行。

20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法還包括，在執(zhí)行所述多個(gè)沉積循環(huán)之后，執(zhí)行原位和異位熱處理過(guò)程中的至少一個(gè)，熱處理過(guò)程在包括o3、o2、h2o和n2中的至少一個(gè)的環(huán)境下執(zhí)行。

21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的方法，其中，所述原子層沉積在200℃至450℃范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行，并且其中，所述材料的前體氣體包括al(ch3)3。

22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述熱處理過(guò)程在450℃至1000℃范圍內(nèi)的溫度和0.1托至10托范圍內(nèi)的處理室壓力下原位進(jìn)行達(dá)15分鐘至5小時(shí)范圍的持續(xù)時(shí)間。

23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述熱處理過(guò)程在約1000℃的溫度下異位進(jìn)行達(dá)1分鐘至5分鐘范圍的持續(xù)時(shí)間。

24.根據(jù)權(quán)利要求20至23中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法還包括重復(fù)執(zhí)行所述多個(gè)沉積循環(huán)以及執(zhí)行所述原位和異位熱處理過(guò)程中的至少一個(gè)。

25.根據(jù)權(quán)利要求1至24中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)襯底是布置在沿縱向方向延伸的襯底載體中的多個(gè)襯底，所述襯底載體可容納在所述處理室中。

26.一種包括原子層沉積設(shè)備的襯底處理系統(tǒng)，其中原子層沉積設(shè)備包括：

27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的襯底處理系統(tǒng)，其中，所述原子層沉積設(shè)備是立式爐批量原子層沉積設(shè)備。

技術(shù)總結(jié)
公開(kāi)了一種通過(guò)ALD在一個(gè)或多個(gè)襯底上形成材料層的方法。目前描述的方法的實(shí)施例包括執(zhí)行多個(gè)沉積循環(huán)，所述沉積循環(huán)包括至少兩個(gè)前體脈沖以及介入吹掃脈沖，以在一個(gè)或多個(gè)襯底上形成材料層。在每個(gè)沉積循環(huán)期間，至少兩個(gè)前體脈沖中的每個(gè)前體脈沖期間的處理室壓力與介入吹掃脈沖期間的處理室壓力的比率彼此相等或不同。

技術(shù)研發(fā)人員：D·皮埃羅,Q·N·N·L·E·特里卡斯,W·科內(nèi)鵬,A·維瓦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：ASM IP私人控股有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2