技術領域

本發明涉及沉積方法和沉積設備。在特定方面，本發明涉及原子層沉積方法和設備且/或涉及化學氣相沉積方法和設備。

背景技術

ALD和CVD的某些背景技術可幫助讀者理解本揭示內容。通常認為ALD包括前驅物以自我限制方式在暴露表面處交替反應的工藝，其中除了對暴露表面以外沒有直接交互作用。通常認為CVD包括一種或一種以上前驅物在表面上方反應以形成最終以連續沉積或非自我限制方式沉積在所述表面上方的材料的工藝。然而，ALD與CVD工藝之間的區別通常在實際應用中混淆，使得主要由ALD進行的工藝可能仍然具有某些CVD型作用。

通常，ALD包括將初始襯底暴露到第一化學物種，以實現將所述物種化學吸附到所述襯底上。理論上，化學吸附在整個暴露的初始襯底上形成一律為一個原子或分子厚的單層。換句話說，飽和單層。實際上，如下文進一步描述，可能不會在襯底的所有部分上發生化學吸附。然而，在本文獻的上下文中，此類不完美單層仍然是單層。在許多應用中，只要是大致飽和的單層可能就是合適的。大致飽和的單層是仍然將產生展現此類層所需要的質量和/或性質的沉積層的層。

從第一襯底上方清除第一物種，且提供第二化學物種以化學吸附到第一物種的第一單層上。接著清除第二物種，且通過將第二物種單層暴露到第一物種而重復所述步驟。在一些情況中，所述兩個單層可能具有相同物種。而且，可如同剛才針對第一和第二物種描述那樣連續化學吸附和清除第三物種或更多。請注意，可將第一、第二和第三物種中的一者或一者以上與惰性氣體混合以加速反應腔室內的壓力飽和。

清除可能涉及各種技術，包括但不限于將襯底和/或單層與運載氣體接觸和/或將壓力降低到沉積壓力以下以降低接觸襯底和/或化學吸附物種的物種的濃度。運載氣體的實例包括N₂、Ar、He、Ne、Kr、Xe等。清除可改為包括在引進另一物種之前將襯底和/或單層與任何允許脫附化學吸附副產物并降低物種濃度的物質接觸。可用實驗方法確定合適量的清除，如所屬領域的技術人員已知的。可連續將清除時間降低到產生膜生長速率增加的清除時間。膜生長速率增加可能指示對非ALD工藝方式的改變，且可用于建立清除時間限制。

ALD通常被描述為自我限制工藝，因為在襯底上存在第一物種向其形成化學接合的有限數目的位置。第二物種可能僅接合到第一物種，且因此也可以是自我限制的。一旦襯底上的所有有限數目的位置與第一物種接合，第一物種便通常將不會接合到已經與襯底接合的第一物種的其它部分。然而，工藝條件可在ALD中變化以促進此類接合，且使得ALD成為非自我限制的。因此，ALD還可包含通過堆疊物種同時形成除一個單層以外的層、形成一個以上原子或分子厚的層的物種。本文所描述的本發明的各個方面可應用于任何可能需要ALD的環境。請進一步注意，可在ALD期間發生局部化學反應(舉例來說，傳入的反應物分子可將分子從現有表面處轉移而并非在表面上方形成單層)。在發生此類化學反應的方面來說，其通常被限制在表面的最上單層內。

可在溫度和壓力的頻繁使用范圍內且根據所建立的清除標準發生傳統的ALD來以一次形成一個單層的方式實現全部ALD層的所需形成。即使這樣，ALD條件也可依據特定前驅物、層的成分、沉積設備和根據所屬領域的技術人員已知的標準的其它因素而在很大程度上變化。維持溫度、壓力和清除的傳統條件將可能影響所得全部ALD層的單層形成和質量的不良反應減到最少。因此，在傳統溫度和壓力范圍外部進行操作可能具有形成有缺陷的單層的風險。

化學氣相沉積(CVD)的一般技術包括各種較具體的工藝，包括但不限于等離子體增強的CVD和其它工藝。CVD通常用于非選擇性地在襯底上形成完整的沉積材料。CVD的一個特征是在沉積腔室中同時存在反應以形成沉積材料的多個物種。此類條件與傳統ALD的清除標準形成對比，其中襯底與化學吸附到襯底或先前沉積物種的單個沉積物種接觸。ALD工藝方式可提供同時接觸的多個物種，所述物種具有使得發生ALD化學吸附而并非CVD反應的類型或在所述條件下。所述物種不是一起反應，而是可化學吸附到襯底或先前沉積物種，從而提供后續物種可接下來化學吸附到上面以形成完整的所需材料層的表面。

通常在半導體裝置制作期間利用例如原子層沉積(ALD)和化學氣相沉積(CVD)方法的沉積方法來形成材料。可進行所述沉積方法來一次處理單個半導體晶圓片或一次處理多個半導體晶圓片。可能需要處理一批多個半導體晶圓片，以便增加制作過程的處理量，然而，這也可導致難以在半導體晶圓片上形成均勻厚度的材料。