等離子體活化保形電介質(zhì)膜沉積的制作方法
【專利摘要】在襯底表面上沉積膜的方法，其包括表面介導(dǎo)反應(yīng)，在該反應(yīng)中經(jīng)過反應(yīng)物的吸附和反應(yīng)的一個或多個循環(huán)所述膜進(jìn)行生長。在一個方面中，該方法的特征在于，在吸附和反應(yīng)的循環(huán)之間，間歇性輸送摻雜劑物質(zhì)到膜。
【專利說明】等離子體活化保形電介質(zhì)膜沉積
相關(guān)申請的交叉引用
[0001]根據(jù)35U.S.C.§ 120，本申請作為2011年4月11日提交的美國專利申請N0.13/084, 399的部分繼續(xù)申請要求優(yōu)先權(quán)，美國專利申請N0.13/084, 399主張于2010年4月15日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/324710、于2010年8月10日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/372，367、于2010年9月1日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/379，081、以及于2010年11月29日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/417,807的利益。上述專利申請中的每一個其全部內(nèi)容通過引用并入本申請，并用于所有目的。本申請也是于2011年4月11日提交的美國專利申請N0.13/084，305申請的部分繼續(xù)申請，其全部內(nèi)容通過引用并入本申請，并用于所有目的。
【背景技術(shù)】
[0002]用于半導(dǎo)體器件的各種薄膜層可利用原子層沉積(ALD)工藝沉積。但是，現(xiàn)有的ALD工藝可能不適合用于沉積高度保形的電介質(zhì)膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本文所公開的各個方面涉及用于在襯底表面上沉積膜的方法和裝置。在某些實(shí)施方案中，所述方法包括通過表面介導(dǎo)反應(yīng)沉積膜，在所述反應(yīng)中經(jīng)過反應(yīng)物的吸附和反應(yīng)的一個或多個循環(huán)使膜生長。在一個方面，該方法的特征在于，在吸附和反應(yīng)的循環(huán)之間間歇輸送摻雜物質(zhì)到膜。在某些時候，該摻雜劑物質(zhì)可被驅(qū)動跨越襯底表面到所述襯底的摻雜區(qū)域。
[0004]在一個方面，公開的方法在反應(yīng)室中在襯底表面上沉積膜。所述方法的特征在于以下操作:(a)在允許第一反應(yīng)物吸附到所述襯底表面的條件下將所述第一反應(yīng)物引入所述反應(yīng)室；(b)在所述第一反應(yīng)物被吸附在所述襯底表面上的同時，將第二反應(yīng)物引入所述反應(yīng)室；(C)將所述襯底表面暴露于等離子體以驅(qū)動所述襯底表面上的所述第一和所述第二反應(yīng)物之間的反應(yīng)以形成所述膜的一部分；(d)重復(fù)(a) - (c)至少一次；(e)在允許包含摻雜劑的材料接觸所述膜的暴露表面的條件下，將所述包含摻雜劑的材料引入所述反應(yīng)室，而在(a)_ (d)中不引入；以及(f)將摻雜劑從所述包含摻雜劑的材料引入所述膜。將所述摻雜劑引入所述膜可涉及將所述包含摻雜劑的材料暴露于等離子體。
[0005]在各種實(shí)施方式中，所述方法另外包括從所述膜驅(qū)動所述摻雜劑到所述膜駐留的所述襯底表面的特征中。從所述膜驅(qū)動所述摻雜劑可通過對所述膜進(jìn)行退火處理來實(shí)現(xiàn)。在一些應(yīng)用中，所述膜駐留在所述襯底表面的三維特征上，并且驅(qū)動來自所述膜的摻雜劑使所述摻雜劑保形擴(kuò)散到所述特征中。在特定應(yīng)用中，所述特征具有不大于約40納米的寬度。
[0006]在某些實(shí)施方式中，膜是電介質(zhì)膜。在一些情況下，總的膜厚度介于約10-100埃之間。在各種實(shí)施方式中，在膜中的摻雜劑濃度為介于按重量計(jì)約0.01%至10%之間。
[0007]在某些實(shí)施方式中，方法的該方面另外包括在(e)或(f)之后重復(fù)(a)_ (C)。在某些實(shí)施方式中，本方法的該方面另外包括重復(fù)(a) - (e)。在一些實(shí)施方式中，在(a) - (c)中沉積的膜的量為介于約0.5至I埃之間。
[0008]在某些實(shí)施方式中，所述方法另外包括在將所述襯底表面暴露于等離子體之前從所述反應(yīng)室清除所述第二反應(yīng)物。所述清除可以通過使含有氧化劑的氣體流入所述反應(yīng)室來實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施方式中，所述第一和第二反應(yīng)物以氣相共存于所述反應(yīng)室中，并且在所述反應(yīng)室中所述第一和第二反應(yīng)物直至在(C)中暴露于等離子體中才會明顯相互反應(yīng)。
[0009]在某些實(shí)施方式中，第一反應(yīng)物是氧化劑，例如，一氧化二氮。在某些實(shí)施方式中，第二反應(yīng)物是電介質(zhì)前體，例如(i )烷氨基硅烷(SiHx (NR2)4_X)中，其中x=l-3，并且R包括烷基，或(ii )鹵代硅烷(SiHxY4_x)，其中X=l-3，以及Y包括Cl、Br和I。在一個【具體實(shí)施方式】中，第二反應(yīng)物是BTBAS。在某些實(shí)施方式中，所述包含摻雜劑的材料選自膦、砷化氫、烷基砸、燒基嫁燒、燒基勝、齒化憐、齒化神、齒化嫁、齒化砸、燒基砸，和乙砸燒。
[0010]在另一個方面，一種公開的方法在反應(yīng)室中在襯底表面上沉積膜。所述方法的特征在于以下操作:Ca)在允許第一反應(yīng)物吸附到所述襯底表面上的條件下使氧化劑流入所述反應(yīng)室；(b)在所述氧化劑繼續(xù)流入所述反應(yīng)室的同時，將電介質(zhì)前體引入所述反應(yīng)室；(c )將所述襯底表面暴露于等離子體以驅(qū)動在所述襯底表面上的所述電介質(zhì)前體和氧化劑反應(yīng)，以形成所述電介質(zhì)膜的一部分；(d)在允許包含摻雜劑的材料接觸所述膜的暴露表面的條件下，將所述包含摻雜劑的材料引入所述反應(yīng)室，而在(a)_ (c)中不引入；和&)造成來自所述包含材料的摻雜劑結(jié)合入所述電介質(zhì)膜。在一個實(shí)施方式中，所述電介質(zhì)前體是BTBAS或在先前方面中確定的其他的前體。
[0011]此外，該方法可以要求重復(fù)操作(a)- (C)—次或多次。在一個具體的例子中，當(dāng)最初執(zhí)行(a)時，所述氧化劑包含第一比率的氧比氮，而當(dāng)隨后執(zhí)行(a)時，所述氧化劑包含第二比率的氧比氮。所述第二比率小于所述第一比率。例如，當(dāng)最初執(zhí)行(a)時，所述氧化劑可包括元素氧，而當(dāng)重復(fù)(a)時，所述氧化劑包括一氧化二氮。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)最初執(zhí)行(C)時，所述襯底在第一溫度，而當(dāng)重復(fù)(C)時，所述襯底在第二溫度，所述第二溫度高于所述第一溫度。
[0012]在某些情況下，該方法還包括將摻雜劑從電介質(zhì)膜驅(qū)動進(jìn)入所述襯底。在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括在(a)之前將所述襯底表面與所述包含摻雜劑的材料接觸。
[0013]在另一方面，本發(fā)明所公開的方法根據(jù)以下操作在反應(yīng)室中在襯底表面上沉積電介質(zhì)膜:(a)在允許電介質(zhì)前體吸附到所述襯底表面的條件下將所述前體引入所述反應(yīng)室；(b)此后在所述前體保持吸附在所述襯底表面上的同時，將所述電介質(zhì)前體從所述反應(yīng)室清除；(C)將所述襯底表面暴露于等離子體以驅(qū)動所述襯底表面上的所述電介質(zhì)前體的反應(yīng)以形成所述電介質(zhì)膜的一部分；以及(d)在允許摻雜劑前體接觸所述電介質(zhì)膜的條件下，將所述摻雜劑前體引入所述反應(yīng)室，而在(a)_ (c)中不引入。在一些實(shí)施方式中，所述方法另外包括在(a)_ (c)之前和期間使氧化劑流入所述反應(yīng)室。在一些情況下，所述方法還包括使所述摻雜劑前體反應(yīng)以將摻雜劑引入到膜中。
[0014]本發(fā)明的又一個方面涉及用于在襯底表面上沉積摻雜膜的裝置。所述裝置的特征在于以下特征:反應(yīng)室，其包括用于在所述摻雜的電介質(zhì)膜的沉積過程中容納所述襯底的設(shè)備；一個或多個工藝氣體進(jìn)口，其耦合到所述反應(yīng)室；和控制器。所述控制器被設(shè)計(jì)或配置成使所述裝置執(zhí)行以下操作:Ca)在允許第一反應(yīng)物吸附到所述襯底表面的條件下將所述第一反應(yīng)物引入所述反應(yīng)室；(b)在所述第一反應(yīng)物被吸附在所述襯底表面上的同時，將第二反應(yīng)物引入所述反應(yīng)室；(C)將所述襯底表面暴露于等離子體以驅(qū)動所述襯底表面上的所述第一和所述第二反應(yīng)物之間的反應(yīng)以形成所述膜的一部分；(d)重復(fù)(a)- (C)至少一次；(e)在允許包含摻雜劑的材料接觸所述膜的暴露表面的條件下，將所述包含摻雜劑的材料引入所述反應(yīng)室，在(a) - (d)中不引入jP(f)將摻雜劑從所述包含摻雜劑的材料引入所述膜。所述控制器可以被設(shè)計(jì)或配置成管理諸如根據(jù)其它方面討論的方法等其他的方法的性能。
[0015]在某些實(shí)施方式中，所述控制器進(jìn)一步被設(shè)計(jì)或配置成造成所述裝置在(a) - ( d)之前和期間使氧化劑流入所述反應(yīng)室。在某些實(shí)施方式中，所述控制器進(jìn)一步被設(shè)計(jì)或配置成在(e)或(f)之后重復(fù)(a)_ (C)。在某些實(shí)施方式中，所述控制器進(jìn)一步被設(shè)計(jì)或配置成造成將所述摻雜劑從所述膜驅(qū)動到所述膜所在的所述襯底表面的特征中。將所述摻雜劑從所述膜驅(qū)動可通過對所述膜進(jìn)行退火處理來實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施方式中，所述控制器進(jìn)一步被設(shè)計(jì)或配置成造成(e)在(a)_ (d)的一次或更多次重復(fù)之間的間隔執(zhí)行，其中在沉積所述膜的過程中所述間隔是變化的。
[0016]在各種實(shí)施方式中，所述控制器進(jìn)一步被設(shè)計(jì)或配置成造成在將所述襯底表面暴露于等離子體之前將所述第二反應(yīng)物從所述反應(yīng)室清除。在一個示例中，所述清除通過使含有氧化劑的氣體在所述控制器的指引下流入所述反應(yīng)室來實(shí)現(xiàn)。
[0017]這些以及其他的特征將參照相關(guān)的附圖在下文進(jìn)行詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1根據(jù)本公開的實(shí)施方式示意性示出了示例的保形膜沉積(CFD)工藝的時序圖。
[0019]圖2根據(jù)本公開的實(shí)施方式示意性示出了另一示例的CFD工藝的時序圖。
[0020]圖3根據(jù)本公開的實(shí)施方式示意性示出了另一示例的CFD工藝的時序圖。
[0021]圖4根據(jù)本公開的實(shí)施方式示意性示出了一示例的包括等離子體處理循環(huán)的CFD工藝的時序圖。
[0022]圖5根據(jù)本公開的實(shí)施方式示出了所沉積的膜的濕法蝕刻速率比和沉積溫度之間的示例的相關(guān)性。
[0023]圖6根據(jù)本公開的實(shí)施方式示出了所沉積的膜的濕法蝕刻速率比和應(yīng)力之間的示例的相關(guān)性。
[0024]圖7根據(jù)本公開的實(shí)施方式示出了所沉積的膜的膜污染物濃度和沉積溫度之間的示例的相關(guān)性。
[0025]圖8示意性地示出了包含多個空隙的非平坦的襯底的示例的橫截面。
[0026]圖9根據(jù)本公開的實(shí)施方式示意性地示出了包括到PECVD工藝的過渡的示例的CFD工藝的時序圖。
[0027]圖10示意性地示出了包含鎖孔空穴的間隙填充的示例的橫截面。
[0028]圖11根據(jù)本公開的實(shí)施方式示意性地示出了包括原位蝕刻的示例的CFD工藝的時序圖。
[0029]圖12A示意性地示出了重入(re-entrant)的間隙填充輪廓的示例的橫截面。[0030]圖12B根據(jù)本公開的實(shí)施方式示意性地示出了在原位蝕刻過程中圖12A的重入的間隙填充輪廓的示例的橫截面。
[0031]圖12C根據(jù)本公開的實(shí)施方式示意性地示出了在原位蝕刻過程中圖12B的間隙填充輪廓的示例的橫截面。
[0032]圖13根據(jù)本公開的實(shí)施方式示意性地示出了示例的處理站。
[0033]圖14根據(jù)本公開的實(shí)施方式示意性地示出了包括多個處理站和控制器的示例性
處理工具。
[0034]圖15根據(jù)本公開的實(shí)施方式示意性地示出了在包括原位蝕刻的CFD工藝過程中的硅通孔的示例的橫截面圖。
[0035]圖16示出了具有三維柵結(jié)構(gòu)的晶體管，其中，源極和漏極形成在難以通過傳統(tǒng)的離子注入技術(shù)摻雜的薄垂直結(jié)構(gòu)中。
[0036]圖17呈現(xiàn)了隨著時間沿X軸推進(jìn)從左到右的基準(zhǔn)CFD操作順序。
[0037]圖18和19描繪了其中摻雜劑沉積在下伏襯底的界面處，隨后CFD循環(huán)與摻雜劑輸送穿插，且任選地用未摻雜的保護(hù)性“加蓋(capping)”層可以是CFD氧化膜結(jié)束的實(shí)施方式。
[0038]圖20顯示了用于合成CFD BSG/PSG膜的典型沉積框圖。
[0039]圖21顯示了在致密和隔離的結(jié)構(gòu)上CFD膜的階梯覆蓋性計(jì)算為_100 %。
[0040]圖22呈現(xiàn)了 SMS數(shù)據(jù)，其示出了在CFD膜中平均硼濃度可在約0.5-3.5重量％硼的范圍中調(diào)節(jié)。
【具體實(shí)施方式】
[0041]半導(dǎo)體器件的制造通常涉及在集成制造工藝中在非平坦的襯底上沉積一個或多個薄膜。在集成工藝的一些方面，沉積與襯底形貌共形的薄膜可能是有用的。例如，氮化硅膜可以沉積在增高的柵極堆疊(elevated gate stack)的頂部作為間隔層以保護(hù)輕摻雜的源極和漏極區(qū)域免受隨后的離子注入工藝的損壞。
[0042]在間隔層沉積工藝中，化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝可用于在非平坦的襯底上形成氮化硅膜，然后對其各向異性蝕刻以形成間隔結(jié)構(gòu)。然而，隨著柵堆疊之間的距離減小，CVD氣相反應(yīng)的物質(zhì)運(yùn)輸限制可能會導(dǎo)致“面包塊”(“bread-loafing”)沉積效應(yīng)。這些效應(yīng)通常導(dǎo)致在柵堆疊的頂面出現(xiàn)較厚的沉積物并且在柵堆疊的底部角落出現(xiàn)較薄的沉積物。此夕卜，由于一些管芯(die)可以有不同器件密度的區(qū)域，因此在整個晶片表面的物質(zhì)運(yùn)輸效應(yīng)可能會導(dǎo)致在管芯內(nèi)和晶片內(nèi)的膜厚度的變化。這些厚度的變化可能導(dǎo)致在一些區(qū)域的過蝕刻和在其他區(qū)域的蝕刻不足。這會降低器件的性能和/或管芯產(chǎn)量。
[0043]解決這些問題的一些方法包括原子層沉積(ALD)。相比于使用熱激活氣相反應(yīng)以沉積膜的CVD工藝，ALD工藝使用表面介導(dǎo)沉積反應(yīng)以逐層沉積薄膜。在一個示例的ALD工藝中，包括多個表面活性位點(diǎn)的襯底表面被暴露于氣相分布的第一膜前體(PD。Pl的一些分子可以在襯底表面頂部形成凝聚相，其包括Pl的化學(xué)吸附類物和物理吸附分子。然后將反應(yīng)器抽空，以除去氣相和物理吸附的P1，以便只有化學(xué)吸附類物留下。然后引入第二膜前體(P2)到反應(yīng)器中，使得一些P2的分子吸附到襯底表面?？梢栽俅纬榭赵摲磻?yīng)器，這時去除未被約束的P2。接著，提供于襯底的熱能激活Pl和P2的吸附分子之間的表面反應(yīng)，形成膜層。最后，將該反應(yīng)器抽空，以去除反應(yīng)副產(chǎn)物和可能未反應(yīng)的Pl和P2，結(jié)束ALD循環(huán)?？梢园ㄆ渌鸄LD循環(huán)以增加膜的厚度。
[0044]在一個示例中，根據(jù)投配步驟前體的暴露時間和前體的粘著系數(shù)，每個ALD循環(huán)可以沉積厚度在0.5和3埃之間的膜層。因此，當(dāng)沉積超過幾納米厚的膜時，ALD工藝可能是耗時的。此外，一些前體可以具有長的暴露時間，以沉積保形膜，從而也可以降低晶片吞吐的時間。
[0045]保形膜也可以沉積在平坦的襯底上。例如，由包含不同類型膜的平坦堆疊層可以形成光刻圖案化應(yīng)用中的抗反射層。這樣的抗反射層厚度可介于約100至1000埃之間，使得ALD工藝的吸引力不及CVD工藝。然而，相比于許多CVD工藝可能提供的晶片內(nèi)厚度變化的容差，這樣的抗反射層還可以具有晶片內(nèi)厚度變化的較低的容差。例如，600埃厚的抗反射層可以有小于3埃的厚度范圍的容差。
[0046]相應(yīng)地，本發(fā)明提供了用于在非平坦的和平坦的襯底上提供等離子體激活的保形膜沉積(CFD)的工藝和設(shè)備的多個示例。這些示例包括在一些但不是在所有的CFD工藝中采用的多種特征。在這些特征中有:(1)消除或減少從反應(yīng)室中“清掃”一種或兩種反應(yīng)物所需的時間，(2)提供至少一種反應(yīng)物的連續(xù)流，同時讓不同的反應(yīng)物斷續(xù)地流入到反應(yīng)室中，(3)當(dāng)反應(yīng)物中的一種以氣相存在時，而不是當(dāng)所有的反應(yīng)物被清除出反應(yīng)室時，點(diǎn)燃等離子體，(4)用等離子體處理沉積的CFD膜以修改膜的性能，(5)通過CFD沉積膜的第一部分后，通常在相同的反應(yīng)室中，通過PECVD沉積膜的一部分，(6)在CFD的階段之間蝕刻部分地沉積的膜，以及(7)通過僅對膜的沉積的循環(huán)插入雜質(zhì)輸送循環(huán)，對CFD膜摻雜。當(dāng)然，上面所羅列的并不詳盡。研究本說明書的其余部分，各種其它CFD特征將是顯而易見的。
[0047]CFD “循環(huán)”的構(gòu)思與這里所討論的各種示例有關(guān)。一般來說，循環(huán)是執(zhí)行一次表面沉積反應(yīng)所需的最小組的操作。一個循環(huán)的結(jié)果是在襯底表面上產(chǎn)生至少部分膜層。通常情況下，CFD循環(huán)將只包括那些將每種反應(yīng)物輸送并吸附到襯底表面，且接著使這些吸附的反應(yīng)物形成部分膜層所必需的步驟。當(dāng)然，循環(huán)可包括若干輔助步驟，如清掃反應(yīng)物或副產(chǎn)物中的一種，和/或處理所沉積的部分膜。一般情況下，循環(huán)包含僅僅一種情形的獨(dú)特操作序列。作為示例，一個循環(huán)可以包括以下操作:(i)輸送/吸附反應(yīng)物A，(ii)輸送/吸附反應(yīng)物B，(iii)將B清掃出反應(yīng)腔室，以及(iv)施加等離子體以驅(qū)動A和B的表面反應(yīng)，從而在表面上形成部分膜層。
[0048]上述7種特征現(xiàn)在將作進(jìn)一步討論。在下面的描述中，考慮CFD反應(yīng)，在該CFD反應(yīng)中，一種或多種反應(yīng)物吸附到襯底表面，然后通過與等離子體的相互作用，發(fā)生反應(yīng)，從而在該表面上形成膜。
[0049]特征I (反應(yīng)物的連續(xù)流)一當(dāng)反應(yīng)物A在傳統(tǒng)的ALD中正常不會流動時,讓反應(yīng)物A在CFD循環(huán)的一個或多個部分的過程中連續(xù)流到反應(yīng)室。在傳統(tǒng)的ALD中，反應(yīng)物A流動只為了讓該反應(yīng)物吸附在襯底表面。在ALD循環(huán)的其他階段，反應(yīng)物A不流動。然而，根據(jù)本發(fā)明所描述的某些CFD示例，反應(yīng)物A不僅在與其吸附有關(guān)的階段期間流動，而且在執(zhí)行吸附A的操作之外的CFD循環(huán)的階段流動。例如，在許多示例中，在反應(yīng)物A流動到反應(yīng)器中的同時，裝置正投配第二反應(yīng)物(本文稱作反應(yīng)物B)。因此，在CFD循環(huán)的至少一部分的期間，反應(yīng)物A和B以氣相共存。另外，反應(yīng)物A可以流動，同時施加等離子體以驅(qū)動在襯底表面的反應(yīng)。注意,可結(jié)合載氣一如氬氣將連續(xù)流動的反應(yīng)物輸送到反應(yīng)室。[0050]連續(xù)流的示例的一個優(yōu)點(diǎn)是，所形成的流避免了由與開啟流與關(guān)閉流相關(guān)的使流瞬態(tài)啟動并穩(wěn)定而導(dǎo)致的延遲以及流的變化。
[0051]作為具體的示例，可通過保形膜沉積工藝，使用主要反應(yīng)物(有時也被稱為“固體組分”前體，或在本示例中，簡單稱作“反應(yīng)物B”)沉積氧化膜。雙(叔-丁基氨基)硅烷(BTBAS)是一種這樣的主要反應(yīng)物。在此示例中，氧化物沉積工藝涉及氧化劑的輸送，如氧或一氧化二氮，其在不同的暴露階段，在主要反應(yīng)物的輸送過程中，初始地并且連續(xù)地流動。在不同的等離子體暴露階段，氧化劑也連續(xù)流動。參見例如圖1中所示的序列。相比而言，在傳統(tǒng)的ALD工藝中，當(dāng)固體組分前體輸送到反應(yīng)器中時，氧化劑的流將停止。例如，當(dāng)輸送反應(yīng)物B時，反應(yīng)物A的流將停止。
[0052]在一些具體的示例中，連續(xù)流動的反應(yīng)物是“輔助”的反應(yīng)物。如本文所用，“輔助”的反應(yīng)物是任何并非主要反應(yīng)物的反應(yīng)物。正如上文所述，主要反應(yīng)物包含在室溫下是固體的元素，該元素用于由CFD形成的膜。這樣的元素的示例是金屬(例如，鋁和鈦)、半導(dǎo)體(例如,硅和鍺)、和非金屬或類金屬(例如,硼)。輔助的反應(yīng)物的示例包括氧氣、臭氧、氫、一氧化碳、一氧化二氮、氨、烷基胺、和其他類似物。
[0053]連續(xù)流動的反應(yīng)物可以以恒定的流率或以變動但可控的流率提供。在后者的情況下，作為示例，在輸送主要反應(yīng)物的暴露階段期間，輔助反應(yīng)物的流率可能下降。例如，在氧化物沉積過程中，氧化劑(例如，氧或一氧化二氮)在整個沉積序列可以連續(xù)流動，但是在輸送主要反應(yīng)物(例如，BTBAS)時，其流率可能下降。這在BTBAS的投配期間，會增加其局部壓強(qiáng)，從而減少布滿襯底表面所需要的暴露時間。點(diǎn)燃等離子體之前不久，氧化劑的流量可以增加，以減少等離子體暴露階段期間BTBAS存在的可能性。在一些實(shí)施方式中，連續(xù)流動的反應(yīng)物在兩個或兩個以上的沉積循環(huán)的過程中以變動的流率流動。例如，反應(yīng)物可以在第一 CFD循環(huán)以第一流率流動，而在第二 CFD循環(huán)以第二流率流動。
[0054]當(dāng)采用多個反應(yīng)物且其中之一的流動是連續(xù)的時，在CFD循環(huán)的一部分的過程中，其中的至少兩者將以氣相共存。同樣，在輸送第一反應(yīng)物后沒有執(zhí)行清除步驟時，兩種反應(yīng)物將共同存在。因此，使用在沒有施加激活能量的氣相中不會彼此明顯發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)物可能是重要的。通常情況下，反應(yīng)物應(yīng)當(dāng)直到其出現(xiàn)在襯底表面上并暴露于等離子體或另一合適的非熱激活條件時才反應(yīng)。選擇這樣的反應(yīng)物涉及考慮至少(I)所希望的反應(yīng)的熱力學(xué)適宜度(吉布斯自由能〈0)，和(2)反應(yīng)的激活能量，其應(yīng)該是足夠大，以便在所需的沉積溫度的反應(yīng)可以忽略不計(jì)。
[0055]特征2 (減少或消除清掃步驟)一在某些實(shí)施方式中，該工藝省去或減少與清掃步驟相關(guān)聯(lián)的時間，清掃步驟在傳統(tǒng)的ALD中通常會執(zhí)行。在傳統(tǒng)的ALD中，在每種反應(yīng)物輸送并吸附到襯底表面后，進(jìn)行單獨(dú)的清掃步驟。在傳統(tǒng)的ALD清掃步驟中，很少或沒有吸附或反應(yīng)發(fā)生。在CFD循環(huán)中，在輸送至少一種反應(yīng)物后，減少或消除該清掃步驟。圖1示出了去除了清掃步驟的處理序列的示例。沒有執(zhí)行從反應(yīng)室清掃反應(yīng)物A的清掃步驟。在某些情況下，在CFD循環(huán)輸送第一反應(yīng)物后，沒有進(jìn)行清掃步驟，但是在輸送第二反應(yīng)物或者最后輸送的反應(yīng)物輸送后，可以選擇地進(jìn)行清掃步驟。
[0056]CFD的“清掃”步驟或階段的構(gòu)思出現(xiàn)在本發(fā)明的各種實(shí)施方式的討論中。一般來說，清掃階段從反應(yīng)室去除或清除氣相反應(yīng)物中的一種，并且通常僅在該反應(yīng)物的輸送完成后進(jìn)行。換言之，該反應(yīng)物在清掃階段不再輸送到反應(yīng)室。然而，在清掃階段期間，該反應(yīng)物保持吸附在襯底表面上。通常情況下，清掃用于在襯底表面吸附該反應(yīng)物至所需的水平后去除室中的任何殘留的氣相反應(yīng)物。清掃階段也可以從所述襯底表面去除弱吸附的物質(zhì)(例如，某些前體配位體或反應(yīng)副產(chǎn)物)。在ALD中，清掃階段對于防止兩種反應(yīng)物的氣相反應(yīng)或者防止一種反應(yīng)物與熱的、等離子體的相互作用或者用于表面反應(yīng)的其他的驅(qū)動力的相互作用而言，被視為是必要的。在一般情況下，并且除非另有規(guī)定，否則，清掃階段可通過以下步驟完成:(i )將反應(yīng)室抽空，和/或(ii)使不包含將被清掃出的物質(zhì)的氣體流動通過該反應(yīng)室。在情形(ii)中，這樣的氣體可以是，例如，惰性氣體或輔助反應(yīng)物，如連續(xù)流動的輔助反應(yīng)物。
[0057]消除清掃階段可以在有或無其它反應(yīng)物的連續(xù)流的情況下完成。在圖1中所示的實(shí)施方式中，反應(yīng)物A在其到襯底表面上的吸附完成后，沒有被清掃掉，而是繼續(xù)流入(圖中由標(biāo)號130示出)。
[0058]在使用兩個或兩個以上的反應(yīng)物的各種實(shí)施方式中，其清掃步驟被消除或減少的反應(yīng)物是輔助反應(yīng)物。作為示例，輔助反應(yīng)物是氧化劑或氮源，而主要反應(yīng)物是含娃、硼、或鍺的前體。當(dāng)然，主要反應(yīng)物的清掃也可以被減少或消除。在一些實(shí)施方式中，在輔助反應(yīng)物輸送之后，不執(zhí)行清掃步驟，但在主要反應(yīng)物輸送之后，可選地執(zhí)行清掃步驟。
[0059]如所提及的，清掃階段不必完全消除，而只是相比于傳統(tǒng)的ALD工藝清掃階段減少持續(xù)時間。例如，在CFD循環(huán)過程中，諸如輔助反應(yīng)物之類的反應(yīng)物的清掃階段可進(jìn)行約0.2秒或更短，例如，介于約0.001至0.1秒之間。
[0060]特征3 (當(dāng)反應(yīng)物中的一種以氣相存在時點(diǎn)燃等離子體)一對于該特征，點(diǎn)燃等離子體，然后將所有的反應(yīng)物從反應(yīng)室中清除。這與傳統(tǒng)的ALD工藝相反，在傳統(tǒng)的ALD工藝中，只有氣相反應(yīng)物不再存在于反應(yīng)室中后，才激活等離子體或進(jìn)行其他反應(yīng)驅(qū)動操作。注意，在如圖1所描繪的CFD循環(huán)的等離子體部分的期間反應(yīng)物A連續(xù)流動時，這樣的特征必然會發(fā)生。然而，本公開的實(shí)施方式并不限于這種方式。一種或多種反應(yīng)物可以在CFD循環(huán)的等離子體階段流動，但不必在CFD循環(huán)過程中連續(xù)流動。此外，在等離子體激活過程中處于氣相的反應(yīng)物可以是主要反應(yīng)物或輔助反應(yīng)物(當(dāng)在CFD循環(huán)中采用兩種反應(yīng)物時)。
[0061]例如，序列可以是:(i)引入反應(yīng)物A，(ii)清除A，(iii)引入反應(yīng)物B并且當(dāng)B正在流動時激勵等離子體，及(iv)清除。在這樣的實(shí)施方式中，該工藝采用來源于氣相的等離子體激活反應(yīng)物。這是一個一般的示例，其中CFD不限于序列步驟的序列。
[0062]如果在向反應(yīng)器供應(yīng)固體組分前體(主要反應(yīng)物)的時間階段提供激活等離子體，則階梯覆蓋性(step coverage)可能變得不那么保形，但沉積速率通常會增大。但是，如果只有在輸送一種輔助反應(yīng)物的過程中進(jìn)行等離子體激活，情況并不一定是如此。等離子體可以激活氣相輔助成分以使其更易反應(yīng)，從而增加其在保形膜沉積反應(yīng)中的反應(yīng)性。在某些實(shí)施方式中，該特征在沉積含硅膜(例如氧化物、氮化物或碳化物)時采用。
[0063]特征4 (沉積CFD膜的等離子體處理)-在這些實(shí)施方式中，等離子體在保形膜沉積過程中可起到兩種或兩種以上的作用。其作用之一是，在每個CFD循環(huán)中激活或驅(qū)動膜形成反應(yīng)。其另一個作用是，在經(jīng)過一個或多個CFD循環(huán)的CFD膜部分或完全沉積之后，處理膜。等離子體處理的目的是改變膜的一種或多種屬性。通常情況下，但并不一定，進(jìn)行等離子體處理階段的條件與那些用于激活膜形成反應(yīng)(即，驅(qū)動膜形成反應(yīng))而采用的條件是不同的。作為一個例子，等離子體處理也可以在還原或氧化環(huán)境存在時進(jìn)行(例如，在氫或氧存在時)，而這在CFD循環(huán)的激活期間是不必要的。
[0064]可以在CFD工藝的每個循環(huán)期間、每隔一個循環(huán)期間、或在更少頻率的基礎(chǔ)上，執(zhí)行等離子體處理操作。該處理可以是定期進(jìn)行的、與固定的CFD循環(huán)數(shù)相結(jié)合的，或者其可以可變地(例如，在CFD循環(huán)的不同的間隔)或者甚至是隨機(jī)地執(zhí)行。在一個典型的例子中，進(jìn)行幾個CFD循環(huán)的膜沉積，以達(dá)到適當(dāng)?shù)哪ず穸?，然后采用等離子體處理。此后，再次進(jìn)行沒有等離子體處理的幾個CFD循環(huán)的膜沉積，然后再次進(jìn)行等離子體處理。這種X次CFD循環(huán)的超序列及緊接著的等離子體處理(膜改性)，可以重復(fù)進(jìn)行，直到膜通過CFD完全形成。
[0065]在某些實(shí)施方式中，所述等離子體處理可在CFD循環(huán)開始之前進(jìn)行，以改變沉積CFD膜的表面的一種或多種屬性。在各種實(shí)施方式中,表面是由娃(摻雜的或不摻雜的)或含硅物質(zhì)形成的。改變后的表面能夠更好地產(chǎn)生與隨后沉積的CFD膜之間的高品質(zhì)界面。該界面可通過諸如減少故障而提供例如良好的附著力、可靠的電氣性能等。
[0066]襯底在CFD之前的預(yù)處理，并不限于任何特定的等離子體處理。在某些實(shí)施方式中，預(yù)處理涉及，在氦、氫、氬、氮、氫/氮形成氣體、和/或氨的存在下，暴露于氫等離子體、氮等離子體、氮/氫等離子體、氨等離子體、氬等離子體、氦等離子體、氦退火、氫退火、氨退火、和UV-固化。等離子體處理可以用各種等離子體發(fā)生器實(shí)現(xiàn)，包括但不限于，用微波、ICP-遠(yuǎn)程、ICP-直接(direct)和本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他手段來實(shí)現(xiàn)。
[0067]總體而言，該處理可發(fā)生在CFD循環(huán)之前、期間和之后。當(dāng)在CFD循環(huán)期間發(fā)生時，可以根據(jù)適當(dāng)?shù)某练e條件選擇處理頻率。通常情況下，處理發(fā)生的頻率每個循環(huán)不超過一次。
[0068]作為一個例子，考慮從存在有一些碳的前體形成氮化硅的工藝。這類前體的示例包括BTBAS。作為前體中存在有碳的后果，所沉積的氮化物膜包括一些碳雜質(zhì)，這可能會降低氮化物的電性能。為了克服這種問題，在使用含碳前體的幾個CFD循環(huán)后，部分沉積的膜在等離子體的存在下暴露于氫，以減少并最終去除碳雜質(zhì)。
[0069]可以選擇用于修改膜表面的等離子體條件，以實(shí)現(xiàn)膜性質(zhì)和/或組成物的所希望的改變。在各個等離子體條件中，對于所需修改，可以選擇和/或修整的是:氧化條件、還原條件、蝕刻條件、用于產(chǎn)生等離子體的功率、用于產(chǎn)生等離子體的頻率、用于產(chǎn)生等離子體的兩種或更多的頻率的使用、等離子體密度、等離子體和襯底之間的距離，等等。CFD膜可以通過等離子體處理進(jìn)行修改的性能的示例包括:內(nèi)部膜應(yīng)力、耐蝕刻性、密度、硬度、光學(xué)性質(zhì)(折射率、反射率、光密度、等等)、介電常數(shù)、碳含量、電性能(Vfb擴(kuò)散等)、及類似物。
[0070]在一些實(shí)施方式中，使用除等離子體處理以外的處理，以修改沉積膜的屬性。這樣的處理包括電磁輻射處理、熱處理(例如，退火或高溫脈沖)、及類似處理。任何這些處理可以單獨(dú)進(jìn)行，或者與包括等離子體處理的另一種處理組合進(jìn)行。任何這樣的處理可以用來替代任何上述等離子體處理。在一個特定的實(shí)施方式中，該處理涉及把該膜暴露于紫外線輻射。正如下面所描述的，在一個特定的實(shí)施方式中，該方法涉及對CFD膜氧化物在原位(即，在形成膜的過程中)應(yīng)用UV-輻射或?qū)Τ练e后的氧化物應(yīng)用UV-輻射。這樣的處理可以用來減少或消除結(jié)構(gòu)缺陷，并提供改進(jìn)的電性能。
[0071]在某些特定的實(shí)施方式中，UV處理可以和等離子體處理結(jié)合使用。這兩種操作可以同時執(zhí)行或順序執(zhí)行。在順序執(zhí)行選項(xiàng)中，可選地，UV操作首先發(fā)生。在同時執(zhí)行的選項(xiàng)中，這兩個處理可以配置不同的源(例如，RF功率源用于等離子體，燈用于UV)，或配置單一的源，例如氦等離子體，其產(chǎn)生紫外線輻射副產(chǎn)物。
[0072]特征5 (通過CFD并且接著過渡到PECVD進(jìn)行沉積)-在這樣的實(shí)施方式中，已完成的膜中部分由CFD產(chǎn)生，且部分由諸如PECVD等CVD工藝產(chǎn)生。通常情況下，沉積工藝的CFD部分首先進(jìn)行，PECVD部分其次進(jìn)行，但這并不是必然的。與僅用CVD相比，混合CFD/CVD工藝可以改善階梯覆蓋性(step coverage )，與僅用CFD相比，混合CFD/CVD工藝還額外地提高了沉積速率。在某些情況下，當(dāng)CFD反應(yīng)物正在流動時，施用等離子體或其他激勵，以產(chǎn)生寄生CVD操作，從而實(shí)現(xiàn)較高的沉積速率、不同級別的膜，等等。
[0073]在某些實(shí)施方式中，可以采用兩個或更多的CFD階段，和/或可以采用兩個或更多的CVD階段。例如，膜的初始部分可通過CFD沉積，隨后膜的中間部分通過CVD沉積，且膜的最后部分通過CFD沉積。在這樣的實(shí)施方式中，在通過CFD沉積膜的后面的部分之前，諸如通過等離子體處理或蝕刻修改膜的CVD部分，可能是需要的。
[0074]在CFD階段和CVD階段之間可以采用過渡階段。在這樣的過渡階段中采用的條件，與在CFD階段或CVD階段所采用的條件不同。通常情況下，雖然并不一定，該條件同時允許CFD表面反應(yīng)和CVD類型氣相反應(yīng)。過渡階段通常涉及暴露在等離子體中，其例如可以是脈沖的。另外，在過渡階段，可以涉及以低流率(即，速率明顯低于該工藝中相應(yīng)的CFD階段所采用的速率)輸送一種或多種反應(yīng)物。
[0075]特征6(通過CFD沉積，蝕刻，然后進(jìn)一步通過CFD沉積)-在這樣的實(shí)施方式中，進(jìn)行一個或多個循環(huán)(通常是多個循環(huán))的CFD沉積，然后將得到的膜進(jìn)行蝕刻以去除，例如，在凹部入口(尖端)處或附近的一些多余的膜，然后進(jìn)一步進(jìn)行CFD的沉積循環(huán)。沉積膜中結(jié)構(gòu)特征的其他實(shí)施例，可以以類似方式蝕刻。用于該工藝的蝕刻劑的選擇將取決于被蝕刻材料。在某些情況下，可以用含氟蝕刻劑(例如，NF3)或氫進(jìn)行蝕刻操作。
[0076]在某些實(shí)施方式中，用遠(yuǎn)程等離子體來產(chǎn)生蝕刻劑。一般來說，相較于直接等離子體，遠(yuǎn)程等離子體蝕刻具有更好的各向同性。遠(yuǎn)程等離子體通常對襯底提供相對較高比例的自由基。這些自由基的反應(yīng)性可以隨在凹部內(nèi)的垂直位置的變化而變化。在特征的頂部，自由基較為集中，因而會以較高的速率蝕刻，而朝凹部進(jìn)一步向下及在底部，部分自由基已丟失，因此，它們以較低的速率蝕刻。當(dāng)然，這是一種理想的反應(yīng)性分布，用于解決發(fā)生在凹部開口處太多沉積的問題。在蝕刻中使用遠(yuǎn)程等離子體的額外好處是等離子體相對和緩，因此不可能損壞襯底層。當(dāng)下伏的襯底層對氧化或其他損壞敏感時，這是特別有益的。
[0077]特征7 (用額外的反應(yīng)物修整膜的成分)_本文提出的許多實(shí)施方式涉及采用一種或兩種反應(yīng)物的CFD工藝。另外，許多示例在每一個CFD循環(huán)中采用相同的反應(yīng)物。然而，這并不是必然的。首先，許多CFD工藝可使用3種或更多的反應(yīng)物。示例包括(i)使用乙硼烷、六氟化鎢、和氫作為反應(yīng)物的鎢CFD jP(ii)使用乙硼烷、BTBAS、和氧作為反應(yīng)物的硅氧化物CFD。乙硼烷可以從生長中的膜中除去，或，如果合適的話，它可以被并入膜中。
[0078]此外，一些示例可以僅僅在某些CFD循環(huán)中采用額外的反應(yīng)物。在這樣的示例中，基本的CFD工藝循環(huán)僅僅采用創(chuàng)建基膜組合物的反應(yīng)物(例如，氧化硅或碳化硅)。在所有或幾乎所有的CFD循環(huán)中進(jìn)行這個基本方法。然而，一些CFD循環(huán)作為不同的循環(huán)進(jìn)行，且它們使用不同于正常沉積循環(huán)的條件。例如，它們可以采用一種或更多的額外反應(yīng)物。這些不同的循環(huán)也可以采用與基本CFD工藝中所用的反應(yīng)物相同的反應(yīng)物，盡管這并不是必然的。
[0079]這樣的CFD工藝對于制備摻雜的氧化物或其他摻雜的物質(zhì)作為CFD膜是特別有益的。在一些實(shí)施方式中，摻雜劑前體僅僅在一小部分CFD循環(huán)中被包括作為“額外”的反應(yīng)物。添加摻雜劑的頻率取決于所期望的摻雜劑濃度。例如，在每10個基本物質(zhì)沉積循環(huán)中可以有一個循環(huán)包含摻雜劑前體。
[0080]不同于許多其他的沉積工藝，尤其是那些需要熱激活的工藝，CFD工藝可在相對較低的溫度下進(jìn)行。一般來說，CFD的溫度在約20至400°C之間?？梢赃x擇這樣的溫度，以允許在溫度敏感工藝的背景下沉積(例如在光致抗蝕劑的芯(core)的沉積)。在一個特定的實(shí)施方式中，約20至100°C之間的溫度被用于雙重圖案化應(yīng)用(使用，例如，光致抗蝕劑的芯)。在另一個實(shí)施方式中，約200至350°C之間的溫度用于存儲器制造處理(memoryfabrication processing)。
[0081]如上文所述，CFD非常適合于在先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)沉積膜。因此，例如，CFD工藝可以集成于在32納米節(jié)點(diǎn)、22納米節(jié)點(diǎn)、16納米節(jié)點(diǎn)、11納米節(jié)點(diǎn)、和超過這些的工藝中。這些節(jié)點(diǎn)描述在半導(dǎo)體國際技術(shù)路線圖(ITRS)中，業(yè)內(nèi)人士多年來對微電子技術(shù)要求達(dá)成了共識。一般來說，它們引用存儲單元的半節(jié)距。在一個特定的示例中，CFD工藝被應(yīng)用到“2X”設(shè)備(具有在20-29nm范圍內(nèi)的特征的設(shè)備)和更精細(xì)的設(shè)備。
[0082]雖然本文提供的CFD膜的例子大多數(shù)涉及硅基微電子器件，但該些膜也可以用于其他領(lǐng)域。使用非硅半導(dǎo)體(例如GaAs和其它II1-V族半導(dǎo)體，以及I1-VI族材料(例如HgCdTe))的微電子或光電子，可以得益于本文所公開的CFD工藝。保形介電膜在太陽能領(lǐng)域(例如光電器件)、電致變色領(lǐng)域、和其他領(lǐng)域的應(yīng)用是可能的。
[0083]圖1示意性地顯示了等離子體激活CFD工藝的示例性實(shí)施方式的時序圖100。描述了兩個完整的CFD循環(huán)。如圖所示，每一個都包括暴露于反應(yīng)物A階段120，緊接著暴露于反應(yīng)物B階段140，清掃反應(yīng)物B階段160，和最后等離子體激活階段180。在等離子體激活階段180A和180B期間提供的等離子體能量激活表面吸附的反應(yīng)物A和B之間的反應(yīng)。在所描述的實(shí)施方式中，一種反應(yīng)物(反應(yīng)物A)被傳送之后不進(jìn)行清掃階段。事實(shí)上，這種反應(yīng)物在膜沉積處理期間連續(xù)地流動。從而，當(dāng)反應(yīng)物A處于氣相時，點(diǎn)燃等離子體。上述特征1-3體現(xiàn)在圖1的例子中。
[0084]在所示實(shí)施方式中，反應(yīng)物氣體A和B可以在氣相中共存而不相互反應(yīng)。因此，在ALD工藝中描述的一個或多個處理步驟可以在這個示例的CFD工藝中縮短或消除。例如，可以消除A暴露階段120A和120B之后的清掃步驟。
[0085]CFD工藝可以用于沉積任何數(shù)量的不同類型的膜。雖然本文提出的大多數(shù)示例涉及介電材料，但所公開的CFD工藝也可用于形成導(dǎo)電性材料膜和半導(dǎo)體材料膜。氮化物和氧化物是特征性的介電材料，但也可以形成碳化物、氮氧化物、碳摻雜的氧化物、硼化物等等。氧化物包括的材料范圍很廣，包括未摻雜的硅酸鹽玻璃(USG)、摻雜的硅酸鹽玻璃。摻雜的玻璃的示例包括摻硼硅酸鹽玻璃(BSG)、磷摻雜的硅酸鹽玻璃(PSG)、硼磷摻雜的硅酸鹽玻璃(BPSG)。
[0086]在一些實(shí)施方式中，硅氮化物膜可以通過含硅反應(yīng)物與一種或更多的含氮反應(yīng)物和/或含氮反應(yīng)物的混合物之間的反應(yīng)形成。含硅反應(yīng)物的實(shí)施例包括，但不限于，雙(叔丁基氨基)硅烷(SiH2 (NHC (CH3) 3) 2 或 BTBAS)，二氯甲硅烷(SiH2Cl2),和氯硅烷(SiH3Cl )。含氮反應(yīng)物的示例包括，但不限于，氨、氮、和叔丁基胺((CH3)3CNH2或叔丁基胺)。含氮反應(yīng)物混合物的示例包括，但不限于，氮和氫的混合物。
[0087]可根據(jù)各種膜和/或硬件條件選擇一種或多種反應(yīng)物。例如，在一些實(shí)施方式中，硅氮化物膜可以由二氯硅烷和等離子體激活氮反應(yīng)形成。把二氯硅烷化學(xué)吸附至硅氮化物表面可創(chuàng)設(shè)出硅-氫封端的表面，釋放出氯化氫(HC1)。該化學(xué)吸附反應(yīng)的示例示意性地描述在反應(yīng)I中。
[0088]反應(yīng)I
【權(quán)利要求】
1.一種在反應(yīng)室中在襯底表面上沉積膜的方法，所述方法包括: (a)在允許第一反應(yīng)物吸附到所述襯底表面的條件下將所述第一反應(yīng)物引入所述反應(yīng)室; (b)在所述第一反應(yīng)物被吸附在所述襯底表面上的同時，將第二反應(yīng)物引入所述反應(yīng)室； (C)將所述襯底表面暴露于等離子體以驅(qū)動所述襯底表面上的所述第一和所述第二反應(yīng)物之間的反應(yīng)以形成所述膜的一部分； (d)重復(fù)(a)- (c)至少一次； (e)在允許包含摻雜劑的材料接觸所述膜的暴露表面的條件下，將所述包含摻雜劑的材料引入所述反應(yīng)室，而在(a)_ (d)中不引入，以及 (f)將摻雜劑從所述包含摻雜劑的材料引入所述膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括: (g)在(e)或(f)之后重復(fù)(a)_(C)。`
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括 (g)重復(fù)(a)- (e)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在(a)_(c)中沉積的膜的量為介于約0.5至I埃之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括從所述膜驅(qū)動所述摻雜劑到所述膜駐留的所述襯底表面的特征中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，從所述膜驅(qū)動所述摻雜劑包括對所述膜進(jìn)行退火處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述膜駐留在所述襯底表面的三維特征上，并且其中，從所述膜驅(qū)動所述摻雜劑使所述摻雜劑保形擴(kuò)散到所述特征中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述特征具有不大于約40納米的寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括在將所述襯底表面暴露于等離子體之前從所述反應(yīng)室清除所述第二反應(yīng)物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述清除包括使含有氧化劑的氣體流入所述反應(yīng)室。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一和第二反應(yīng)物以氣相共存于所述反應(yīng)室中，并且其中在所述反應(yīng)室中所述第一和第二反應(yīng)物直至在(C)中暴露于等離子體中才會明顯相互反應(yīng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述摻雜劑引入所述膜，包括將所述含有摻雜劑的材料暴露在等離子體中。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一反應(yīng)物是氧化劑。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述氧化劑是一氧化二氮。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二反應(yīng)物選自:烷氨基硅烷(SiHx(NR2)4-x)中，其中x=l_3，并且R包括烷基，和 鹵代硅烷(SiHxY4_x)，其中x=l-3,以及Y包括Cl、Br和I。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二反應(yīng)物是BTBAS。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述包含摻雜劑的材料選自膦、砷化氫、烷基硼、烷基嫁燒、烷基勝、鹵化憐、鹵化神、鹵化嫁、鹵化砸、烷基砸、和乙砸燒。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述膜是電介質(zhì)膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述膜總厚度為介于約10-100埃之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，摻雜劑在所述膜中的濃度按重量計(jì)為介于約0.01%至10%之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括: 將光致抗蝕劑施加到所述襯底表面上； 將所述光致抗蝕劑暴露于光； 圖案化該抗蝕劑并轉(zhuǎn)印圖案到所述襯底表面；和 選擇性地從所述襯底表面去除所述光致抗蝕劑。
22.—種在反應(yīng)室中在襯底表面上沉積電介質(zhì)膜的方法,所述方法包括: (a)在允許所述第一反應(yīng)物吸附到所述襯底表面上的條件下使氧化劑流入所述反應(yīng)室; (b)在所述氧化劑繼續(xù)流入所述反應(yīng)室的同時，將電介質(zhì)前體引入所述反應(yīng)室； (c )將所述 襯底表面暴露于等離子體以驅(qū)動在所述襯底表面上的所述電介質(zhì)前體和氧化劑反應(yīng)，以形成所述電介質(zhì)膜的一部分； (d)在允許包含摻雜劑的材料接觸所述膜的暴露表面的條件下，將所述包含摻雜劑的材料引入所述反應(yīng)室，而在(a)_ (c)中不引入；和 (e )造成來自所述包含材料的摻雜劑結(jié)合入所述電介質(zhì)膜。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述電介質(zhì)前體是BTBAS。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其還包括將所述摻雜劑從所述電介質(zhì)膜引入所述襯
。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，重復(fù)操作(a)- (C)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，當(dāng)最初執(zhí)行(a)時，所述氧化劑包含第一比率的氧比氮，并且其中，當(dāng)重復(fù)(a)時，所述氧化劑包含第二比率的氧比氮，所述第二比率小于所述第一比率。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，當(dāng)最初執(zhí)行(a)時，所述氧化劑包括元素氧，并且其中，當(dāng)重復(fù)(a)時，所述氧化劑包括一氧化二氮。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，當(dāng)最初執(zhí)行(c)時，所述襯底在第一溫度，并且其中，當(dāng)重復(fù)(c)時，所述襯底在第二溫度，所述第二溫度高于所述第一溫度。
29.如權(quán)利要求22所述的方法，其進(jìn)一步包括在(a)之前使所述襯底表面與所述包含摻雜劑的材料接觸。
30.一種在反應(yīng)室中在襯底表面上沉積電介質(zhì)膜的方法,所述方法包括: Ca)在允許前體吸附到所述襯底表面的條件下將所述電介質(zhì)前體引入所述反應(yīng)室； (b )此后，在所述前體保持吸附在所述襯底表面上的同時，將所述電介質(zhì)前體從所述反應(yīng)室清除； (C)將所述襯底表面暴露于等離子體以驅(qū)動所述襯底表面上的所述電介質(zhì)前體的反應(yīng)以形成所述電介質(zhì)膜的一部分；以及(d)在允許摻雜劑前體接觸所述電介質(zhì)膜的所述一部分的條件下，將所述摻雜劑前體引入所述反應(yīng)室，在(a)- (c)中不引入。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其還包括在(a)_(c)之前和期間使氧化劑流入所述反應(yīng)室。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其還包括(e)使所述摻雜劑前體反應(yīng)以將摻雜劑引入到所述膜。
33.一種用于在襯底表面上沉積摻雜膜的裝置，所述裝置包括: 反應(yīng)室，其包括用于在所述摻雜的電介質(zhì)膜的沉積過程中容納所述襯底的設(shè)備； 一個或多個工藝氣體進(jìn)口，其耦合到所述反應(yīng)室；和 控制器，其設(shè)計(jì)或配置成使所述裝置執(zhí)行以下操作: (a)在允許第一反應(yīng)物吸附到所述襯底表面的條件下將所述第一反應(yīng)物引入所述反應(yīng)室; (b)在所述第一反應(yīng)物被吸附在所述襯底表面上的同時，將第二反應(yīng)物引入所述反應(yīng)室； (C)將所述襯底表面暴露于等離子體以驅(qū)動所述襯底表面上的所述第一和所述第二反應(yīng)物之間的反應(yīng)以形成所述膜的一部分； (d)重復(fù)(a)- (c)至少一次； (e)在允許包含摻雜劑的材料接觸所述膜的暴露表面的條件下，將所述包含摻雜劑的材料引入所述反應(yīng)室，在(a)_ (d)中不引入；以及 (f)將摻雜劑從所述包含摻雜劑的材料引入所述膜。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中，所述控制器被進(jìn)一步設(shè)計(jì)或配置成造成所述裝置在(a) - (d)之前和期間使氧化劑流入所述反應(yīng)室。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中，所述控制器被進(jìn)一步設(shè)計(jì)或配置成造成(g)在(e)或(f)之后重復(fù)(a) - (C)。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中，所述控制器被進(jìn)一步設(shè)計(jì)或配置成造成(g)將所述摻雜劑從所述膜驅(qū)動到所述膜所在的所述襯底表面的特征中。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中，將所述摻雜劑從所述膜驅(qū)動包括對所述膜進(jìn)行退火處理。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中，所述控制器被進(jìn)一步設(shè)計(jì)或配置成造成在將所述襯底表面暴露于等離子體之前將所述第二反應(yīng)物從所述反應(yīng)室清除。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中，所述清除包括使含有氧化劑的氣體流入所述反應(yīng)室。
40.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中，所述控制器被進(jìn)一步設(shè)計(jì)或配置成造成(e)在(a)- (d)的一次或更多次重復(fù)之間的間隔執(zhí)行，其中在沉積所述膜的過程中所述間隔是變化的。
41.一種系統(tǒng)，其包括根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置和步進(jìn)曝光機(jī)。
【文檔編號】H01L21/205GK103890910SQ201280046487
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月23日
【發(fā)明者】尚卡爾·斯娃米納森, 喬恩·亨利, 丹尼斯·M·豪斯曼, 普拉莫德·蘇布拉莫尼姆, 曼迪亞姆·西里拉姆, 維什瓦納坦·蘭加拉詹, 基里斯·K·卡特提格, 巴特·J·范施拉芬迪克, 安德魯·J·麥克羅 申請人:諾發(fā)系統(tǒng)公司