本發(fā)明屬于半導體材料，具體涉及一種半導體薄膜的原子層沉積方法。

背景技術：

1、隨著半導體制造工藝節(jié)點邁入近原子尺度，制造精度必須處于原子水平，迫切要求具有高膜厚精度、高膜質(zhì)等特性的薄膜。為滿足相應制造上的要求，現(xiàn)有技術廣泛采用連續(xù)空間間隔的原子層沉積(ald)技術，ald的基本原理依賴于兩個或多個前驅(qū)體在反應室中的交替引入，通過化學吸附和反應形成原子級別的薄膜。這一過程具有自限制性，即每次化學吸附會飽和表面，避免過度反應，從而實現(xiàn)對薄膜厚度的精確控制。

2、在實際ald沉積應用過程中，通常包含4個步驟的循環(huán)，即將基體表面交替暴露于互補的化學前驅(qū)體中，根據(jù)需要重復多次以獲得所需的涂層厚度。但在同一個基體上會出現(xiàn)局部過厚與局部過薄的情形；此外，在ald反應過程中，上一個循環(huán)通入前驅(qū)體后留下的副反應產(chǎn)物，如果不能夠完全清除掉，就會導致薄膜中雜質(zhì)的積累，嚴重影響薄膜在半導體器件中應用的效果。提高薄膜厚度均勻性以及減少薄膜中的雜質(zhì)含量仍舊是ald技術中亟需解決的的技術問題。因此，找到一種能夠提高薄膜均勻性、減少薄膜雜質(zhì)含量，進而提高薄膜膜質(zhì)的沉積工藝是非常有必要的。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種半導體薄膜的原子層沉積方法，以解決現(xiàn)有ald技術中薄膜厚度均勻性較差、雜質(zhì)含量較高的問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)：

3、一種半導體薄膜的原子層沉積方法，包括以下步驟：

4、通入前驅(qū)體材料和沉積助劑材料對襯底進行沉積，惰性氣體吹掃后，再通入共反應劑，惰性氣體再次吹掃；循環(huán)若干次，沉積得到半導體薄膜；

5、所述沉積助劑材料包括以下中的至少一種：

6、(1)結(jié)構為r1o-x-or2的醚類物質(zhì)，其中，r1和r2獨立地選自甲基或乙基，x為c2-c5的烷基、苯基、羰基、c2-c6的烯基中的一種或其群組；

7、(2)結(jié)構為y-(ch2)n-cn的腈類物質(zhì)，其中，y為不飽和基團，n為0-5的整數(shù)；

8、(3)芳香醛類物質(zhì)；

9、(4)吡啶及其炔基衍生物。

10、進一步的，所述吡啶及其炔基衍生物的化學結(jié)構式為式1：

11、其中x、y、z中任意一個為-(ch2)n-c≡c，其余為-h，n為≥0的任一整數(shù)；

12、在一種實施方式中，可列舉的吡啶及其炔基衍生物包括但不限于：

13、

14、進一步的，結(jié)構為r1o-x-or2的醚類物質(zhì)中，r1和r2獨立地選自甲基或乙基，x為c2-c5的烷基、苯基中的一種或其群組。

15、在一種實施方式中，可列舉的結(jié)構為r1o-x-or2的醚類物質(zhì)包括但不限于：

16、

17、進一步的，結(jié)構為y-(ch2)n-cn的腈類物質(zhì)中，y包括乙烯基、丙烯基、烯丙基、甲基乙烯基、乙炔基、丙炔基、-cn、-cooh、-cho、-oh中的至少一種，n為0-5的整數(shù)。

18、作為優(yōu)選，結(jié)構為y-(ch2)n-cn的腈類物質(zhì)中y包括甲基乙烯基、丙烯基、烯丙基、-cn中的任意一種，n為0、1、2或3。

19、在一種實施方式中，可列舉的結(jié)構為y-(ch2)n-cn的腈類物質(zhì)包括但不限于：

20、

21、進一步的，芳香醛類物質(zhì)包括苯乙醛、苯甲醛、鄰羥基苯甲醛中的至少一種。

22、進一步的，所述前驅(qū)體材料為硅基前驅(qū)體和/或金屬有機前驅(qū)體；金屬有機前體包括但不限于氨基配體的金屬前驅(qū)體、環(huán)戊二烯基配體的金屬前驅(qū)體、脒配體的金屬前驅(qū)體、β-二酮配體的金屬前驅(qū)體、鹵素金屬前驅(qū)體中的至少一種。

23、進一步的，所述半導體薄膜為含硅薄膜或金屬氧化物薄膜；含硅薄膜包括但不限于sio2薄膜、sin薄膜、sic薄膜、sicn薄膜、sicno薄膜、金屬-si薄膜中的任意一種；金屬氧化物薄膜包括但不限于金屬氧化物薄膜、氮化物薄膜、碳化物薄膜、金屬薄膜中的任意一種。

24、在一種實施方式中，可列舉的半導體薄膜包括但不限于：hfo2(氧化鉿)薄膜、zro2(氧化鋯)薄膜、nb2o5(氧化鈮)薄膜、tio2(氧化鈦)薄膜、sro(氧化鍶)薄膜、bao(氧化鋇)薄膜、w2o3(氧化鎢)薄膜、ta2o5(氧化鉭)薄膜、la2o3(氧化鑭)；tin(氮化鈦)薄膜、tan(氮化鉭)薄膜、wn(氮化鎢)薄膜、nbn(氮化鈮)薄膜；cu(銅)薄膜、co(鈷)薄膜、ni(鎳)薄膜、ru(釕)薄膜、pt(鉑)薄膜、ir(銥)薄膜、w(鎢)薄膜。

25、進一步的，前驅(qū)體材料和沉積助劑材料同時通入進行沉積，

26、或者，按照前驅(qū)體材料在先、沉積助劑材料在后的順序通入進行沉積。

27、進一步的，惰性氣體為氮氣、氬氣、氦氣中的任意一種；

28、和/或，共反應劑為氧化性材料或還原性材料中的任意一種；

29、其中氧化性材料包括o3、h2o2、h2o、o2、n2o。

30、還原性材料包括h2、nh3、肼類及其衍生物。

31、具體的，一種半導體薄膜的原子層沉積方法，包括以下步驟：

32、步驟1、將襯底置于反應腔內(nèi)，加熱至50-500℃；

33、步驟2、以脈沖形式向反應腔中通入前驅(qū)體材料和沉積助劑材料進行沉積；其中，前驅(qū)體材料加熱至80-200℃再進行脈沖，單次脈沖持續(xù)時間為0.05-20s，沉積助劑材料的單次脈沖持續(xù)時間為0.05-20s；

34、步驟3、向反應腔內(nèi)充入惰性氣體進行吹掃，將殘留的前驅(qū)體材料和沉積助劑材料以及反應副產(chǎn)物吹掃干凈；

35、步驟4、以脈沖形式向反應腔內(nèi)通入共反應劑，共反應劑的流量為5-500sccm，脈沖時間為0.1-10s，與襯底表面化學吸附的前驅(qū)體材料進行反應；

36、步驟5、充入惰性氣體再次進行吹掃，將殘留的共反應劑及反應副產(chǎn)物吹掃干凈；

37、步驟2-步驟5作為循環(huán)周期循環(huán)以沉積得到特定厚度的半導體薄膜。

38、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果：

39、1.本發(fā)明提供了一種半導體薄膜的原子層沉積方法，相較于傳統(tǒng)的ald沉積方法，能夠使前驅(qū)體均勻吸附在襯底上，解決薄膜的均勻性問題；也能夠使副反應產(chǎn)物從襯底上解吸附，解決薄膜的雜質(zhì)含量問題。

40、2.本發(fā)明在可實現(xiàn)的一種情況下，將前驅(qū)體材料和沉積助劑材料同時通入反應腔中進行反應，其中的沉積助劑材料可以快速攜帶前驅(qū)體分子到達晶圓的各個位置，防止前驅(qū)體在局部區(qū)域的聚集，在一定程度上能夠改善薄膜厚度的均勻性，同時沉積助劑材料可以幫助副反應產(chǎn)物迅速從襯底上脫離出來，減少薄膜中的雜質(zhì)，改善薄膜的膜質(zhì)。

41、3.本發(fā)明在可實現(xiàn)的另一種情況下，將前驅(qū)體材料和沉積助劑材料按照前驅(qū)體材料在先、沉積助劑材料在后的順序先后通入反應腔中反應，沉積助劑材料可以重新分配前驅(qū)體在襯底上的位置分布，并且抑制前驅(qū)體在襯底上發(fā)生聚合反應導致部分區(qū)域雜質(zhì)含量高，厚度不均勻的現(xiàn)象。