[发明专利]通过热ALD和PEALD沉积氧化物膜的方法

说明书

一种用于通过热ALD和PEALD将氧化物膜沉积于衬底上的方法，其包括：在反应室中提供衬底；通过热ALD在所述反应室中将第一氧化物膜沉积于所述衬底上；和在不中断真空的情况下，通过PEALD在所述反应室中将第二氧化物膜连续沉积于所述第一氧化物膜上。

技术领域

本发明大体上涉及一种通过热原子层沉积(热ALD)和等离子体增强原子层沉积(PEALD)来沉积氧化物膜的方法。

背景技术

随着半导体装置微型化的发展，在半导体制造工艺期间引起的对凹槽图案或底层的损坏变得更加难以解决。这是因为当使装置微型化时，由凹槽图案或底层的受损所引起的尺寸变化更大程度地影响图案化精密性，导致功能下降。常规地，SiO膜用于图案化或用作通过PEALD沉积的功能膜；然而，使用直接等离子体即电容耦合等离子体(CCP)的PEALD导致凹槽图案或底层受损，并且损坏程度往往取决于等离子体功率，并且因此，已使用低RF功率用于构造微型化半导体装置。确切地说，由于基于碳的底层对氧化的耐性较低，因此通常施加低RF功率以便使对底层的损坏降到最低。当损坏通过膜的收缩率表现时，常规地，底膜通常显示约2％到5％的收缩率。然而，在微型化装置中越来越需要较小的膜收缩率。

对与相关技术相关的问题和解决方案的任何论述已仅出于向本发明提供背景的目的包括于本公开中，并且不应被视为承认论述中的任一项或全部在创作本发明时是已知的。

发明内容

在一些实施例中，使用连续两步法形成氧化物膜，所述方法包含热ALD作为第一步骤和PEALD作为第二步骤，以避免将衬底的底层暴露于等离子体，从而抑制底层的尺寸降级和/或氧化。在一些实施例中，第一步骤和第二步骤在同一反应室中连续进行。在一些实施例中，由于用于热ALD的反应物和前体的反应性高于用于PEALD的反应物和前体的反应性，即使当其处于非激发态时也如此，因此将反应物以针对热ALD与针对PEALD的流动路径不同的流动路径供应到反应室。用于热ALD的前体可以与用于PEALD的前体不同或相同。

出于概述本发明的方面和优于相关技术而实现的优势的目的，本发明的某些目标和优势描述于本公开中。当然，应理解，未必所有这类目标或优势可以根据本发明的任何特定实施例来实现。因此，举例来说，所属领域的技术人员将认识到本发明可以按实现或优化如本文中教示的一种优势或一组优势的方式实施或进行，而不必须获得如本文中可以教示或表明的其它目标或优势。

本发明的其它方面、特征和优势将从之后的实施方式变得显而易见。

附图说明

现将参考优选实施例的图式来描述本发明的这些和其它特征，所述优选实施例在于说明并且不限制本发明。所述图式出于说明性目的被大大简化并且未必按比例。

图1A是可用于本发明的一个实施例的用于热ALD和等离子体增强ALD(PEALD)沉积氧化物膜的ALD(原子层沉积)设备的示意性图示。

图1B说明可用于本发明的一个实施例的使用流通系统(FPS)的前体供应系统的示意性图示，其中(a)表示运载气体流过瓶以从那里携带前体的状态，并且(b)表示运载气体绕过瓶的状态。

图2显示根据本发明的一个实施例的一个循环的热ALD的示意性过程顺序，其中灰色单元表示开启状态而白色单元表示断开状态，并且每栏的宽度不表示每一过程的持续时间。

图3显示根据本发明的一个实施例的与一个循环的PEALD的示意性过程顺序组合的一个循环的热ALD的示意性过程顺序，其中灰色单元表示开启状态而白色单元表示断开状态，并且每栏的宽度不表示每一过程的持续时间。

图4显示根据本发明的一个实施例的一个循环的PEALD的示意性过程顺序，其中灰色单元表示开启状态而白色单元表示断开状态，并且每栏的宽度不表示每一过程的持续时间。