[发明专利]进行等离子体增强原子层沉积的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请与下列专利文献相关，并通过引用将其全部内容结合在本申请 中：

US 11/090255，代理人档案号No.267366US，客户参考号No.TTCA 19，名称为“A PLASMA ENHANCED ATOMIC LAYER DEPOSITION SYSTEM”，现为美国专利申请公开号No.2004VVVVVVVVVV；

US 11/084176，代理人档案号No.265595US，客户参考号No.TTCA 24，名称为“A DEPOSITION SYSTEM AND METHOD”，现为美国专利 申请公开号No.2004VVVVVVVVVV；

US XX/XXXXXX，客户参考号No.TTCA 27，名称为“A PLASMA ENHANCED ATOMIC LAYER DEPOSITION SYSTEM HAVING REDUCED CONTAMINATION”，现为美国专利申请公开号No. 2004VVVVVVVVVV；

US XX/XXXXXX，代理人档案号No.2274020US，客户参考号No. TTCA 54，名称为“METHOD AND SYSTEM FOR PERFORMING DIFFERENT DEPOSITION PROCESSES WITHIN A SINGLE CHAMBER”，现为美国专利申请公开号No.2006VVVVVVVVVV。

技术领域

本发明涉及一种沉积系统及其操作方法，更具体地涉及一种用于原子 层沉积的沉积系统。

背景技术

一般来说，在材料处理期间，当制作复合材料结构时采用等离子体来 促进材料膜的添加和去除。例如，在半导体处理中，干法等离子体刻蚀工 艺常被用于沿在硅衬底上图案化的精细的线或在过孔或触点内去除或刻蚀 材料。或者，例如，气相沉积工艺被用于沿精细的线或在硅衬底上的过孔 或触点内沉积材料。在后者中，气相沉积工艺包括化学气相沉积(CVD) 和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。

在PECVD中，等离子体被用于改变或增强膜沉积机制。例如，等离 子体激发通常允许在明显低于通过热CVD工艺制造类似的膜一般所需的 温度的温度下进行膜形成反应，该热CVD工艺将处理气体(无等离子体 激发)加热至接近或高于工艺气体的解离温度。另外，等离子体激发可以 活化在热CVD中在能量或动力学方面并不有利的膜形成化学反应。因 而，PECVD膜的化学和物理性质可以通过调节工艺参数在相对较宽的范 围内变化。

近年来，原子层沉积(ALD)和等离子体增强ALD(PEALD)已经 作为用于在生产线前端(FEOL)操作中的超薄栅极膜形成以及用于生产 线后端(BEOL)操作中的金属化的超薄阻挡层和种子层形成的候选工 艺。在ALD中，两种或更多种处理气体(例如膜前驱体和还原气体)在 加热的同时被交替且顺序地引入，以便按一次一单层的方式形成材料膜。 在PEALD中，引入还原气体时形成等离子体以形成还原等离子体。目 前，ALD和PEALD工艺已被证明能提供在层厚度方面改善的均匀性，以 及与其上沉积层的特征的保形性，尽管这些工艺与对应的CVD和PECVD 工艺相比较为缓慢。

发明内容

本发明的一个目的涉及解决半导体加工在线宽越来越小而保形性、粘 附性和纯度成为影响所得半导体器件的越来越重要的因素的条件下产生的 各种问题。

本发明的另一个目的是减少后续沉积的材料层界面间的污染问题。

本发明的另一个目的是在同一系统中提供一种与原子层沉积和等离子 体增强还原相容的配置。

本发明的上述和/或其它目的的变化通过本发明的特定实施方式提供。

本发明的一种实施方式提供了一种处理衬底的方法，该方法包括：将 衬底放置在气相沉积系统中，所述气相沉积系统具有在所述衬底上方限定 的处理空间；将气态膜前驱体引入所述处理空间；将所述处理空间的体积 从第一体积增加至第二体积，形成增大的处理空间；将还原气体引入所述 增大的处理空间；由所述还原气体形成还原等离子体。