[发明专利]利用窄间距电容耦合电极的亚大气压力等离子体增强ALD方法

说明书

一种利用等离子体增强亚大气压力原子层沉积(亚大气压力PEALD)来沉积膜的方法，所述方法使用间距为1mm～5mm的电容耦合平行板电极来进行，其中，亚大气压力PEALD的一个循环包括：以脉冲方式向反应腔室供给前体；向反应腔室持续供给反应物；向反应腔室持续供给惰性气体；将反应腔室的压力持续控制在15kPa～80kPa的范围内；以及以脉冲方式向平行板电极中的一个施加用于辉光放电的RF功率。

技术领域

本发明总体上涉及一种等离子体增强原子层沉积(PEALD)方法，更具体而言，涉及一种使用窄间距电容耦合电极的亚大气压力PEALD。

背景技术

通常，在等离子体增强原子层沉积(PEALD)中，等离子体在相距约1～5cm的两块平行板电极之间在低压(1～10毫托)下由气体源产生(Stephan Heil著《金属氧化物和氮化物的等离子体辅助原子层沉积》(Plasma-Assisted Atomic Layer Deposition of MetalOxides and Nitrides)，埃因霍芬理工大学，2007年，第6页)。由于PEALD使用自限制吸附反应法，利用PEALD沉积的薄膜的共形性较高。然而，随着装置的日益小型化，PEALD面临以下问题：由于等离子体的不均匀离子轰击，侧壁上的离子轰击弱于平坦表面上的离子轰击，沉积在细沟槽侧壁上的膜的诸如耐化学性和耐干蚀刻性这样的膜性质比沉积在平坦表面上的膜性质差。

本文中包括的与背景技术相关的任何问题和方案的讨论仅用于为本发明提供背景的目的，不应视为对发明本发明时已知的任何或所有讨论的认同。

发明内容

在本发明的一些实施方式中，使用常规的或任意合适的电容耦合等离子体(CCP)设备在亚大气压力下通过PEALD来生成热等离子体，其中，显著增大工艺压力，并且使两个平行板电极之间的间距大幅缩小至5mm或更小。在一些实施方式中，可使用亚大气压力PEALD来有效地沉积硅基绝缘膜或金属基绝缘膜，其中，沉积于沟槽或其它图案化凹部的侧壁上的膜的性质得到明显改善，且例如，出人意料的是，可使侧壁膜的湿法蚀刻速率(WER)与顶部(覆盖)膜的湿法蚀刻速率大致相同。在一些实施方式中，可通过亚大气压力PEALD来沉积即使使用ALD模式也因侧壁处不充分的离子轰击而通常展现出差共形性的碳基膜，其中，沉积的碳基膜的共形性可得到显著改善。

出于总结本发明各方面和相对于背景技术所取得的益处的目的，在本文中描述本发明的某些目标和益处。当然，应理解本发明的任意具体实施方式不必然能实现所有的这些目的或优点。因此，例如本领域普通技术人员将理解可以下述方式实施或进行本发明：取得或优化本文所教导的一种或更多种优点，而不必然取得本文所可能教导或暗示的其它目的或优点。

本发明的其它方面、特征和优点会在以下详细说明中变得显而易见。

附图说明

现结合优选的实施方式的附图说明本发明的这些特征及其它特征，这旨在说明本发明而不是限制本发明。为了说明目的，附图被大大简化并且不一定按比例绘制。

图1A是可用于本发明的一种实施方式中的用于沉积介电膜的PEALD(等离子体增强原子层沉积)设备的示意图。

图1B图示了可用于本发明的一种实施方式中的使用流动-通过系统(FPS)的前体供给系统的示意图。

图2显示了在根据本发明的一种实施方式的一个循环中的亚大气压力PEALD的一种示意性工艺流程，其使用一个前体，其中，灰色的单元格代表开启状态，而白色的单元格代表关闭状态，且各单元格的宽度不代表各工艺的时长。

图3显示了在根据本发明的一种实施方式的一个循环中的亚大气压力PEALD的一种示意性工艺流程，其使用两个前体，其中，灰色的单元格代表开启状态，而白色的单元格代表关闭状态，且各单元格的宽度不代表各工艺的时长。