[发明专利]用于保形氮化铝的高增长速率的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及半导体处理领域，具体涉及处理半导体衬底的方法和装置。

背景技术

半导体器件的各种薄膜层可利用原子层沉积(ALD)工艺沉积。但是，现有的ALD工艺可能不适合用于高度保形的电介质膜沉积。例如，许多现有的ALD工艺不能同时提供高产率(快速沉积)和高保形性。

发明内容

本发明提供了在半导体衬底上沉积保形氮化铝和例如其它金属氮化物和金属氧化物等其它材料的方法。

一方面涉及一种在反应室中处理具有特征的半导体衬底的方法。该方法包括：(a)将衬底暴露于含铝前体持续足以使其基本上吸附到所述衬底的表面上的时间；(b)从所述反应室清扫所述含铝前体持续不足以从气相基本上去除所有的所述含铝前体的时间；(c)将衬底暴露于含氮前体持续足以驱动热介导的反应以在所述衬底的表面上形成氮化铝层的时间，使得所述氮化铝层对于所述衬底基本上是保形的并具有约或更大的厚度；(d)从所述反应室清扫气相中的所述含氮前体；以及(e)重复(a)至(d)。在一些实施方式中，在(a)至(d)的循环期间沉积的氮化铝的量为至少约在一些实施方式中，在(a)至(d)的循环期间沉积的氮化铝的量为至少约在一些实施方式中，所述氮化铝层具有至少约80％的台阶覆盖率。在多种实施方式中，在介于约250℃和约450℃之间的工艺温度下处理所述衬底。可以在介于约0.01乇至约10乇之间的压强下处理所述衬底。

在许多实施方式中，所述含铝前体是三甲基铝(TMA)。在许多实施方式中，所述含氮前体是氨(NH₃)。在一些实施方式中，使氮气(N₂)流动以清扫所述含铝前体，并使氮气(N₂)流动以清扫所述含氮前体。在许多实施方式中，所述含铝前体被清扫持续约2秒。在许多实施方式中，衬底暴露于所述含铝前体持续约7.5秒至约30秒。在多种实施方式中，所述衬底暴露于所述含铝前体的时间比清扫所述含铝前体的时间的比率介于约3.75:1至约15:1之间。

在一些实施方式中，所述衬底的所述特征具有至少约2:1的深宽比。在一些实施方式中，所述衬底的所述特征具有小于约100nm的开口。在多种实施方式中，处理显示实质上无图案加载。

另一方面涉及一种用于在衬底表面上沉积膜的装置，该装置包括：反应室，其包括用于保持所述衬底的基座；用于耦合到真空的至少一个出口；耦合到两个或更多个前体源的一个或多个工艺气体入口；和控制器，其用于控制所述装置中的操作。所述控制器包括用于下述操作的机器可读指令：(a)将第一前体引入所述反应室持续足以使所述第一前体基本上吸附到所述衬底的所述表面上的时间；(b)清扫所述反应室持续不足以从气相基本上去除所有的所述第一前体的时间；(c)将第二前体引入所述反应室持续足以在所述衬底表面上形成层的时间，使得所述层对于所述衬底基本上是保形的并具有约或更大的厚度；(d)清扫所述反应室持续足以从气相去除所述第二前体的时间；以及(e)重复(a)至(d)。

在一些实施方式中，所述控制器还包括用于执行(a)持续的时间比用于执行(b)持续的时间长约3.75至约15倍的指令。在多种实施方式中，用于引入所述第一前体的指令包括将所述第一前体从所述第一前体的贮存器的顶部空间抽吸到所述室。在一些实施方式中，用于引入所述第一前体的指令还包括使带有所述第一前体的载气在对所述顶部空间的所述第一前体的抽吸的下游以及在所述反应室的上游流动。

这些方面以及其它方面在下面参照附图进一步描述。

附图说明

图1是根据所公开的实施方式的沉积氮化铝的方法的工艺流程图。

图2是根据所公开的实施方式的脉冲的时序图。

图3A和图3B是用于实施各种实施方式的室的实施例的示意图。

图4是用于实施各种实施方式的装置的实施例的示意图。

图5、图6A、图6B、和图7是根据所公开的实施方式的实验示出的所沉积的膜的图像。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对提出的实施方式的透彻理解。所公开的实施方式可以在没有这些具体细节的一些或所有的情况下实施。在其它情况下，未详细描述公知的方法操作以便不会不必要地模糊所公开的实施方式。尽管将会结合具体实施方式描述所公开的实施方式，但是应当理解，这些实施方式并不旨在限制所公开的实施方式。