[发明专利]组合的等离子体增强的沉积技术

说明书

相关申请的交叉引用

本文档要求通过引用并入本文的于2008年5月2日递交的名称为“Combinatorial Plasma Enhanced Deposition Techniques”的第61/050,159号美国临时申请以及通过引用并入本文的于2009年4月30日递交的名称为“Combinatorial Plasma Enhanced Deposition Techniques”的第12/433,842号美国实用专利申请的利益。

本申请涉及通过引用并入本文的于2008年1月14日递交的名称为“Vapor Based Combinatorial Processing”序列号12/013,729的美国专利申请。

发明领域

本发明一般涉及半导体加工。更具体地，描述了用于组合的等离子体增强的沉积技术的技术。

发明背景

化学汽相沉积(CVD)是用于沉积薄膜以用于半导体制造的工艺。CVD一般包括将一种或多种反应物(例如，前体)引入到加工室中的基底上。反应物反应和/或分解以沉积成膜。CVD加工时间较长(即，较长的暴露于反应物)一般会增加层的厚度。等离子体增强的CVD(PECVD)使用加工室中的等离子体来增加反应物的反应速度并可允许在较低的温度下沉积。等离子体类还可用于修改所得到的膜的属性。

原子层沉积(ALD)是用于在各种半导体加工操作期间中以原子尺度厚度控制来沉积共形层的工艺。ALD可用于沉积阻隔层、粘接层、种子层、绝缘层、导电层等。ALD是包括至少两种反应物的多步骤自限制工艺。一般地，第一种反应物(其可被称为前体)被引入到包含基底的加工室中并吸附在基底的表面上。过量的前体被清洗掉和/或被抽走。第二种反应物(例如，水蒸气、臭氧或等离子体)即被引入到室中并与被吸附的层反应以通过沉积反应形成沉积层。沉积反应是自限制的，因为一旦初始吸附的层与第二种反应物完全反应则反应终止。过量的第二种反应物即被清洗掉和/或被抽走。前述的步骤构成了一个沉积或ALD“循环”。该工艺被重复以形成下一层，循环的次数确定了被沉积的膜的总厚度。等离子体增强的ALD(PEALD)是使用等离子体作为第二种反应物的变化形式，其中等离子体构成了来自于进料气体成分的离子、自由基和中性粒子的准静态平衡。

CVD和ALD可使用包括基底上方的喷头的加工室来执行。反应物通过喷头被引入到基底上。对于等离子体增强工艺，等离子体可使用室中的两个电极之间的射频(RF)或直流(DC)放电来产生。放电用于点燃室内的反应气体。

半导体的研究和开发一般通过使用生产工具来执行。因此，为了探索新的CVD和ALD技术或评定使用CVD或ALD沉积的材料，必须在整个晶片上沉积层。用这种方式研究半导体工艺和材料的过程可能是漫长和昂贵的。

因此，需要对使用组合的等离子体增强沉积技术的半导体开发进行改进。

附图的简要描述

本发明的各种实施方式在以下的详细描述及附图中被公开：

图1A示出了具有多个区域的基底；

图1B是示出了组合的加工和评定的实现方式的示意图；

图2A-2E示出了依照本发明的一个实施方式的基底加工系统及其部件；

图3是示出了能够在不同的条件下使用等离子体增强CVD(PEVCD)或等离子体增强ALD(PEALD)在多个区域中沉积不同的材料的加工系统的简化图；

图4A是用于沉积系统的喷头的下面的视图；

图4B示出了具有多个区域并在该多个区域上沉积了不同材料的基底；

图5示出了包括用于执行组合的材料沉积的可选喷头的组合加工系统；

图6是示出了在基底的一个区域上点燃且不在其他区域点燃的电等效电路；

图7是描述了用于在基底的多个区域上改变等离子体以组合地加工基底的工艺的流程图；以及

图8-11是用于执行组合的等离子体增强的ALD加工的计时图。

详细描述

以下提供了一个或多个实施方式的详细描述以及附图。详细描述结合这样的实施方式被提供，但不限于任何特定的例子。范围仅由权利要求限制，且包括大量的可选方式、修改以及等效形式。大量的具体的细节在以下的描述中被阐述以便提供全面的理解。这些细节被提供的目的是举例，且所描述的技术可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下根据权利要求来实行。为了清楚的目的，在与实施方式有关的技术领域内已知的技术材料未被详细描述，以避免使本描述被不必要地模糊。