[发明专利]一种快速测定时序式ALD制程的ALD-window的方法

摘要

本发明揭示了一种快速测定时序式ALD制程的ALD‑window的方法，通过时序式ALD工艺沉积单独一个薄膜样品即可确定所采用工艺的ALD‑window；在所述ALD‑window测定过程中，薄膜的ALD沉积温度T可被控制地改变；在沉积薄膜样品所使用的ALD设备中，配置有用于实时监控ALD沉积得到的薄膜的质量m的QCM，在ALD‑window测定过程中，薄膜的ALD沉积温度T从低温到高温逐渐升高，通过QCM测量所得到的薄膜在每一个沉积温度下的指定沉积循环中的质量改变量Δm，最终得到Δm与T的函数关系，分析所述Δm与T的函数关系来确定所采用工艺的ALD‑window。

主权项

1.一种快速测定时序式ALD制程的ALD‑window的方法，其特征在于：通过ALD工艺沉积单独一个薄膜样品即可确定所采用工艺的ALD‑window；在所述ALD‑window测定过程中，薄膜的ALD沉积温度T可被控制地改变；在沉积薄膜样品所使用的ALD设备中，配置有用于实时监控ALD沉积得到的薄膜的质量m的QCM，在ALD‑window测定过程中，薄膜的ALD沉积温度T从低温到高温逐渐升高，通过QCM测量所得到的薄膜在每一个沉积温度下的指定沉积循环中的质量改变量Δm，最终得到Δm与T的函数关系，分析所述Δm与T的函数关系来确定所采用工艺的ALD‑window；一种快速测定时序式ALD制程的ALD‑window的方法，具体包括如下步骤：A.制备样品和进样：将清洗洁净的衬底材料用惰性气体吹干，放置入衬底托盘中；托盘连同衬底移入真空反应腔，开启真空泵，对真空反应腔进行抽真空；B.设定ALD工艺参数：设定薄膜沉积温度起始值T_low、沉积温度递增步长ΔT、前驱体A温度、前驱体B温度、惰性气体冲洗脉冲时长、前驱体A进气脉冲时长、前驱体B进气脉冲时长、沉积内循环次数N、沉积外循环次数M、外循环等待预设时长，为薄膜的ALD沉积及测定ALD‑window做好准备；其中N≥1；C.利用ALD工艺进行薄膜沉积及测定ALD‑window：包括如下过程：C‑a)薄膜的ALD沉积，一个生长周期包括四个脉冲：(1)向真空反应腔中通入前驱体A的气体脉冲；(2)向真空反应腔中通入惰性气体冲洗脉冲；(3)向真空反应腔中通入前驱体B的气体脉冲；(4)向真空反应腔中通入惰性气体冲洗脉冲；上述四个脉冲，循环执行N次；C‑b)利用QCM实时测量薄膜的质量增加量Δm，并将测量结果实时传输至计算机或其他显示设备，按次序记录质量增加量Δm与相应的ALD沉积温度；C‑c)执行升温过程，薄膜沉积温度T在原来的温度值上增加ΔT；C‑d)当ALD沉积设备中的温度传感器检测到真空反应腔中的衬底温度达到设定值时，ALD系统继续等待一定的时间，等待时间为步骤B中设定的外循环等待预设时长；然后循环执行步骤C‑a)至C‑d)M次；D.关闭ALD系统，取出薄膜样品；利用步骤C‑b)中得到的历次薄膜质量增量Δm与薄膜沉积温度T的函数关系，分析得到ALD‑window，具体方法为：以薄膜沉积温度T为横坐标，以薄膜质量增量Δm为纵坐标，将得到的历次薄膜质量增量Δm及对应的薄膜沉积温度T在坐标系中画出Δm‑T函数图像，选择函数图像中水平的一段图像，相应的薄膜沉积温度T范围，即为ALD‑window；若Δm‑T函数图像中不存在水平的线段，则输出结果为该ALD工艺不存在ALD‑window；Δm‑T函数图像可以由操作人员手工在坐标纸上绘制，也可由计算机程序自动地绘图；在绘图时，Δm可采用自由单位(a.u.)画法。