[发明专利]进行等离子体增强原子层沉积的方法和系统

权利要求书

1.一种在气相沉积系统中在衬底上形成薄膜的方法，包括：

将衬底放置在所述气相沉积系统的处理室中的衬底支架上，所述处理 室具有所述衬底上方限定的第一处理空间，所述第一处理空间具有第一体 积；

使用等离子体增强原子层沉积(PEALD)工艺在所述衬底上沉积薄 膜，所述等离子体增强原子层沉积工艺包括：

通过下述步骤将气态膜前驱体引入到所述衬底的表面：

调整所述处理室处理体积从而形成第二处理空间，所述第二处 理空间包含在所述处理室内，并包括所述第一处理空间的一部分，且 所述第二处理空间具有小于所述第一体积的第二体积；

在第一时间段内将包括所述气态膜前驱体的第一处理材料引入 到所述第二处理空间内；和

在所述第一时间段内在所述第二处理空间内将所述衬底暴露于 所述第一处理材料；

通过下述步骤使所述衬底的所述表面上的所述气态膜前驱体与等离子 体反应形成薄膜：

调整所述处理室处理体积从而重新形成所述第一处理空间；

将第二处理材料引入到所述第一处理空间内；

在所述第一处理空间内从所述第二处理材料形成所述等离子 体，和

在所述第一时间段之后将所述衬底暴露于所述第二处理材料持 续第二时间段。

2.如权利要求1的方法，还包括：

利用多次沉积循环重复进行将所述气态膜前驱体引入到所述衬底和使 所述衬底上的所述气态膜前驱体与等离子体反应，从而形成具有预定厚度 的所述薄膜。

3.如权利要求1的方法，其中调整所述处理室处理体积从而重新形成 所述第一处理空间包括：

将所述衬底支架移动至提高所述等离子体的均匀度的位置。

4.如权利要求3的方法，其中所述移动包括：

将所述衬底支架设定在可使等离子体均匀度在整个衬底直径上优于 2％的位置上。

5.如权利要求4的方法，其中所述移动包括：

将所述衬底支架设定在可使等离子体均匀度在整个衬底直径上优于 1％的位置上。

6.如权利要求1的方法，其还包括：

沉积钽膜、氮化钽膜或碳氮化钽膜中的至少一种。

7.如权利要求1的方法，其还包括：

沉积金属膜、金属氧化物膜、金属氮化物膜、金属硅化物膜或金属碳 氮化物膜中的至少一种或这些膜的任意组合。

8.如权利要求1的方法，还包括：

沉积Cu膜、Al膜、氧化锆膜、氧化铪膜、氧化硅膜、氮化硅膜、氮 化钛膜或GaN膜中的至少一种或这些膜的任意组合。

9.如权利要求1的方法，其中所述引入气态膜前驱体包括：

将所述气态膜前驱体引入被护罩包围的衬底上方区域。

10.如权利要求9的方法，还包括：

通过用泵抽吸所述气态膜前驱体穿过所述护罩上的孔，将所述膜前驱 体从所述衬底上方区域排空。

11.如权利要求1的方法，其中形成所述等离子体包括：

施加频率为0.1-100MHz的RF能量。

12.如权利要求11的方法，其中形成所述等离子体包括：

生成功率密度小于10W/cm²的还原等离子体。

13.如权利要求11的方法，其中形成所述等离子体包括：

生成功率密度小于1W/cm²的还原等离子体。

14.如权利要求11的方法，还包括：

维持所述等离子体的时间小于20s。

15.如权利要求11的方法，还包括：

维持所述等离子体的时间小于5s。

16.如权利要求1的方法，还包括：

在引入气态膜前驱体之后引入净化气体。