[发明专利]集成原子级工艺:ALD(原子层沉积)和ALE(原子层蚀刻)有效

专利信息
申请号: 201810642746.0 申请日: 2016-01-12
公开(公告)号: CN108807128B 公开(公告)日: 2020-11-24
发明(设计)人: 克伦·雅各布斯·卡纳里克;杰弗里·马克斯;哈梅特·辛格;萨曼莎·坦;亚历山大·卡班斯凯;杨文斌;特塞翁格·金姆;丹尼斯·M·豪斯曼;索斯藤·利尔 申请(专利权)人: 朗姆研究公司
主分类号: H01J37/32 分类号: H01J37/32;H01L21/67;H01L21/3213;H01L43/12;H01L21/316
代理公司: 上海胜康律师事务所 31263 代理人: 樊英如;张静
地址: 美国加利*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 集成 原子 工艺 ald 沉积 ale 蚀刻
【说明书】:

发明涉及集成原子级工艺:ALD(原子层沉积)和ALE(原子层蚀刻),具体提供了用于通过在同一室或反应器中进行两个工艺集成原子层蚀刻和原子层沉积的方法。所述方法涉及在蚀刻过程中依次交替原子层蚀刻和原子层沉积工艺以保护特征免受劣化,改善选择性以及对半导体衬底的敏感层进行封装。

本申请是申请号为201610017911.4、申请日为2016年1月12日、发明名称为“集成原子级工艺:ALD(原子层沉积)和ALE(原子层蚀刻)”的申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上设计半导体领域,更具体地涉及集成原子级工艺:ALD (原子层沉积)和ALE(原子层蚀刻)。

背景技术

随着特征尺寸的缩小,对原子级处理例如原子层沉积(ALD)和原子层蚀刻(ALE)的需求日益增加。ALD和ALE工艺通常作为单独的工艺进行,使得所有的ALD或所有的ALE操作分别在所有ALE或所有ALD 操作之前进行。常规的ALD和ALE工艺使用分开的反应器或室以适应每个相应的工艺的条件、前体化学品和工艺参数。

发明内容

本发明提供集成原子层蚀刻和原子层沉积的方法。一个方面涉及处理衬底的方法,其包括通过在室中进行原子层蚀刻来蚀刻衬底;并通过在室中进行原子层沉积来沉积膜,由此在不破坏真空的情形下进行蚀刻和沉积。

所述蚀刻可以循环进行,其中循环包括:将衬底暴露于蚀刻气体以使衬底表面改性;以及将衬底暴露于去除气体以去除至少一些改性的表面。将衬底暴露于蚀刻气体可进一步包括点燃等离子体。在一些实施方式中,所述方法进一步包括将偏置施加在衬底上。所述蚀刻气体可以是含氯化合物。在多个实施方式中,一个循环蚀刻约1埃至约50埃的膜。所述室可以暴露之间清扫。

沉积可循环进行,其中所述循环包括:将衬底暴露于沉积前体中以使衬底表面改性;以及将衬底暴露于还原剂中以沉积膜。在一些实施方式中,所述方法进一步包括点燃等离子体。在一些实施方式中,至少一些沉积前体在衬底暴露于沉积前体过程中吸附在衬底表面上。可在暴露之间清扫所述室。

在一些实施方式中,进行蚀刻和沉积以在衬底上沉积材料。在一些实施方式中,进行蚀刻和沉积以在衬底上蚀刻材料。

在多个实施方式中,所述蚀刻进一步包括定向溅射衬底。在一些实施方式中,所述蚀刻和沉积在相同的室中进行。所述蚀刻可以非共形地进行。在一些实施方式中,所述蚀刻或沉积中的至少一个是自限性反应。

另一个方面涉及一种方法,其包括:(a)使容纳在室中的衬底暴露于蚀刻气体和去除气体的交替脉冲中以逐层蚀刻衬底;(b)将衬底暴露于第一反应物和第二反应物的交替脉冲中以在衬底上沉积膜;和(c)在相同的室中重复(a)和(b)。

所述去除气体可以是选自由N2、Ar、He和Ne所组成的组中的载气。在一些实施方式中,(a)和(b)在相同的室中进行并依次进行。此外,所述室可以在脉冲之间清扫。在多个实施方式中,(a)进一步包括将偏置施加在衬底上。在一些实施方式中,(a)进一步包括定向溅射衬底。

在一些实施方式中,所述方法还包括当将衬底暴露于去除气体时点燃等离子体。所述方法还可以包括当将衬底暴露于第二反应物时点燃等离子体。

在多个实施方式中,(a)或(b)中的至少一个是自限性反应。在一些实施方式中,重复(a)和(b)以在衬底上沉积材料。在一些实施方式中,重复(a)和(b)以在衬底上蚀刻膜。在多个实施方式中,所述衬底选自金属和电介质所组成的组。

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