利用相控陣微波激發的沉積方法和沉積設備的製作方法
2023-06-09 15:03:51 3
專利名稱：利用相控陣微波激發的沉積方法和沉積設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及利用微波激發的沉積方法，且在特定應用中涉及化學氣相沉積(CVD)方法和原子層沉積(ALD)方法。本發明還涉及可用於所述沉積方法的設備。
背景技術：
在集成電路製造中的半導體加工過程涉及在半導體襯底上沉積層。典型工藝包括化學氣相沉積(CVD)和原子層沉積(ALD)。可在將單個襯底保持在晶片保持器或襯託器上的腔室或反應器內進行CVD和ALD。通常提供一種或多種前驅氣體至所述腔室內的噴淋頭處，所述噴淋頭旨在將反應氣體大體均勻地提供到所述晶片的外表面上。所述前驅物發生反應或者出現在所述襯底頂上的適當層的沉積過程中。可使用或者也可不使用等離子體增強技術。若使用了等離子體增強技術，那麼可以要麼直接在所述腔室內，要麼遠離所述腔室產生和保持等離子體。
在一些沉積工藝中，包括CVD和ALD，所希望的是在反應腔室內提供活化物質。所述活化物質可通過將非活化組分暴露於所述組分能夠吸收的能量中而由所述非活化組分形成。在吸收這些能量後，所述組分的能態可被提高，使得所述組分受到能量激發，並由此變成活化物質。
在反應腔室內提供活化物質的一種方法是遠離所述腔室產生所述物質並且隨後使所述物質流入所述腔室。遠距離生成能夠允許設置特定設備用於產生所述活化物質，其可比在反應腔室內產生活化物質更簡單。然而，遠距離生成所存在的問題在於活化物質有可能在其所生成的設備到反應腔室的輸送路徑中被減活化和/或發生再結合。因此所希望的是開發一種用於在反應腔室內提供活性物質的新方法，以及開發適用於所述方法的設備。
本發明基於解決上述缺點，儘管本發明不局限於這一點。本發明對說明書或附圖沒有強制性或其它限制標準，並根據等效原則僅受所附權利要求字面上的限制。
發明內容
在一個方面，本發明包括一種沉積方法，所述沉積方法包括在將材料沉積到反應腔室內的襯底上的過程中，微波激發反應腔室內的組分。
在一個方面，本發明包括一種沉積方法，其中提供一種設備，所述設備包括反應腔室和在所述腔室外部的微波源。所述反應腔室包括窗口，微波射線可通過所述窗口。襯底被放置於所述反應腔室內，並且一種或多種微波可誘發成分流入所述反應腔室。同時一種或多種前驅物流入所述反應腔室。雖然所述襯底和所述一種或多種微波可誘發成分在所述反應腔室內，藉助微波射線至少一種微波可誘發成分被活化，以形成至少一種活化物質(這種活化可包括分子破碎)。所述一種或多種前驅物的至少一種與活化物質反應，且所述多種前驅物中的至少一種的至少一個組分沉積到所述襯底上。
在一個方面，本發明包括一種沉積設備，所述沉積設備包括反應腔室和在所述腔室外部的微波源。所述微波源被構造用以引導微波射線朝向所述腔室。所述腔室包括窗口，來自微波源的微波射線可通過所述窗口進入所述腔室。
以下，結合附圖來詳細描述本發明的優選實施例，其中圖1是可用於本發明特定方面的設備的圖解剖視圖；圖2是示出了在本發明的一個特定方面中的微波源相對於襯底的典型相互關係的圖解頂視圖；圖3是根據本發明的一個特定方面的經過微波射線處理的襯底的圖解側視圖，且圖中示出了微波波束的典型傳播方向；圖4是圖3所示結構的頂視圖，且圖中進一步示出了根據本發明的一個典型方面的微波波束的傳播方向；和圖5是根據本發明的一個方面所述經過處理的襯底的頂視圖，且圖中示出了根據本發明的一個方面的微波射線波束的另一個典型傳播方向。
具體實施例方式
在特定方面中，本申請涉及原子層沉積(ALD)技術。ALD技術通常涉及在襯底上形成連續原子層。這種層中例如可含有外延生長的多晶和/或非晶態材料。ALD還可被稱作原子層外延，原子層工藝等。
在此，對在一個或多個半導體襯底上的材料形成過程中的沉積方法進行描述。在本文中，定義術語「半導體襯底」或「半導電襯底」意思是任何包括半導電材料的結構，所述半導電材料包括，但不限於，大體積半導電材料，例如半導電晶片(或是以單獨形式存在，或是以組件形式存在，所述組件上包含其它材料)，以及半導電材料層(或是以單獨形式存在，或是以組件形式存在，所述組件中包含其它材料)。術語「襯底」是指任何支承結構，包括，但不限於，上述半導電襯底。同樣在本文中，「金屬」或「金屬元素」是指元素周期表第IA，IIA，和IB-VIIIB族中的元素連同在周期表中指定為金屬的部分IIIA-VIA族元素，即Al，Ga，In，Tl，Ge，Sn，Pb，Sb，Bi和Po。鑭系元素和錒系元素作為在IIIB族元素中的一部分被包括在其中。「非金屬」是指周期表中的其餘元素。
總地來說，ALD包括將初始襯底暴露於第一化學物質中，以完成所述物質在襯底上的化學吸附。理論上，化學吸附在裸露的整個初始襯底上形成具有一個原子或分子厚度的單層。換句話說，即飽和單層。實際上，如下進一步所述，化學吸附可能不發生在襯底的所有部分上。儘管如此，這種有缺陷的單層在本文中依然作為單層。在許多應用中，僅僅大致飽和的單層可為適合的。大致飽和的單層是一種依然產生具有這種層所需的質量和/或性質的沉積層的單層。
從所述襯底上清洗掉第一物質並提供第二化學物質以化學吸附到第一物質的第一單層上。然後，清洗第二物質並重複所述步驟，將第二物質單層暴露於第一物質中。在一些情況下，所述兩個單層中可具有相同的物質。同時，第三物質或更多物質可如第一物質和第二物質一樣連續被化學吸附並被清洗。應注意的是，所述第一、第二和第三物質中的一種或多種可與惰性氣體混合，以加速反應腔室內壓力達到飽和。
清洗可涉及多種技術，包括，但不限於，使襯底和/或單層與載氣接觸，和/或將壓力降低至沉積壓力之下，以減小接觸襯底的物質和/或化學吸附物質的濃度。載氣例如可包括N2，Ar，He，Ne，Kr，Xe等。代替的是，清洗可包括使襯底和/或單層與在引入另一物質之前允許化學吸附副產物脫附並且減小物質濃度的任何實物相接觸。本領域的技術人員可用已公知的實驗方法確定適當的清洗量。清洗時間可連續減少至能增大膜的生長速度的清洗時間。膜的生長速度的增大是非ALD工藝制度發生變化的表示並且可被用以設置清洗時限。
ALD常常被描述成一種受自身限制的工藝，原因在於在襯底上存在有限數量的部位，在這些部位處第一物質可形成化學鍵。第二物質僅可結合到第一物質上並且因此也可以是受自身限制的。一旦襯底上全部有限數量的部位都結合有第一物質，那麼所述第一物質通常不與已與所述襯底結合的其它第一物質相結合。然而，可改變ALD工藝條件以促進這種結合併使ALD不受自身的限制。因此，ALD還可包括通過物質層積一次形成不同於一個單層，形成多於一個原子或分子厚度的層的物質。在此所述的本發明的多種方面適用於所需ALD的任何環境。還應注意到，在ALD過程中可發生局部化學反應(例如引入的反應物分子可從現有表面中置換出分子，而不是在所述表面上形成單層)。在達到發生這種化學反應的程度時，它們通常被限制在表面的最上面的單層內。
根據已設立的清洗標準且在經常使用的溫度和壓力範圍內可進行傳統的ALD，以實現所需一次一個單層地形成整個ALD層。即使如此，ALD條件可根據本領域技術人員所公知的標準根據特定的前驅物、層中組成，沉積設備和其它因素發生較大地改變。維持傳統溫度、壓力、和清洗條件將有可能影響單層形成和所得到的整個ALD層質量的所不希望的反應減至最少。因此，在傳統的溫度和壓力範圍之外進行操作可能存在形成有缺陷的單層的風險。
化學氣相沉積(CVD)的一般技術包括多種更具體的工藝，包括，但不限於，等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)和其它。化學氣相沉積法通常被用於在襯底上非選擇性地形成一層完整的沉積材料。化學氣相沉積法的一個特徵是在沉積腔室中同時存在多種物質，所述物質反應生成沉積材料。這種條件與傳統ALD的清洗標準相對比，在傳統ALD中襯底與化學吸附到襯底或在前的沉積物質上的單一沉積物質相接觸。ALD工藝制度可提供多種同時接觸的物質或者在該條件下發生ALD化學吸附而不是發生化學氣相沉積反應。只要後來物質可緊接著化學吸附到其上的表面形成完整的所需材料層，所述物質可化學吸附到襯底或在前沉積的物質上，而不是在一起反應。
在絕大多數化學氣相沉積條件下，產生沉積大體上與在下面襯底的組成或表面性質無關。相反，在ALD過程中的化學吸附速率有可能受到襯底或被化學吸附物質的組成、晶體結構以及其他性質的影響。其他工藝條件，例如壓力和溫度也可影響化學吸附速率。
在特定方面，本發明包括在CVD或ALD工藝過程中將微波激發傳遞給在反應腔室內的部件的方法。圖1中示出了可在這種工藝方法中使用的設備10。
設備10包括反應腔室12和微波源14。微波源被構造用以引導微波(圖中僅標識出一些微波，如波狀線16所示)朝向反應腔室12。微波被理解為具有約10釐米至0.1釐米波長的射線。
微波源14可包括例如相控陣天線，或被構造用以發射微波射線的相控陣的其他構造。微波源14可產生微波，或可被用以引導遠離源14已產生的微波。
所示微波源14通過互連裝置20與微波發生器和/或功率控制器18電連接。微波發生器和/或功率控制器18可被用以調節沿源14寬度的不同部分所產生的微波的相位。例如，在源14寬度的一個部分處的微波可被調節不同於沿所述寬度的另一部分的微波，以產生微波射線的掃描波。此外和/或另一種選擇是，控制器和/或發生器18可被用以從源14發射微波射線時控脈衝。
反應腔室12包括圍繞反應腔室大部分周邊延伸的壁22。壁22可由例如適當的金屬形成。反應腔室12還包括在反應腔室靠近微波源14的那部分上延伸的窗口24。窗口24包括對於微波射線至少部分透明的材料，並且在特定應用中可包括，基本構成為，或構成為石英、雲母和一些塑料中的一種或多種。操作中，微波射線16自源14處通過窗口24進入反應腔室12。
襯底保持器26被設置在腔室12內，並由此將襯底28保持在所述腔室內。襯底28可包括例如半導體晶片襯底。在所示實施例中，襯底28在引導進入腔室12內的微波射線16的路徑內。
襯底保持器26一般可被安裝在腔室12內，其具有多個支承結構以將保持器26保持在腔室22的所需位置。為了簡化說明，在示意1中未示出所述支承結構。
襯底保持器26可被構造用以調節由保持器26所保持的襯底28的溫度。因此，襯底保持器26可包括用於加熱被保持的襯底的加熱器。此外和/或另一種選擇是，保持器26可與冷卻設備相連接並被用於冷卻由此保持的襯底。還有可能的是除晶片保持器26外又設置溫度調節機構，且保持器26可被用於在襯底28和溫度調節機構之間進行熱傳導。
在所示應用中，窗口24位於所述腔室12的頂部並且襯底保持器26被設置在所述窗口的下面。還應理解本發明可包括其他應用，其中所述窗口此外和/或另一種選擇是，沿所述腔室12的一側或底部進行設置，且其中此外和/或另一種選擇是，微波源沿所述反應腔室12的一側或底部進行設置。然而，所示本發明的應用可為優選應用，原因在於，襯底28可被設置在引導進入腔室12內的微波射線的路徑內，並且可通過重力保持在保持器26上。
可能有利的是，基於窗口24相對於側壁22在熱膨脹上存在差異，通過彈性體材料30將窗口24連接到側壁22上。所述彈性體材料優選與在腔室12內所使用的工藝化學品相適合，並且可包括例如矽氧烷基材料。
設備10包括延伸穿過微波源14，同時也穿過窗口14的入口32。入口32可包含例如石英。入口32中止於窗口24下面的開口34，並且與將要流入腔室12中的一種或多種材料源37流體連接。應該理解儘管在圖1中的設備10內僅示出了一個入口和一個源，但是也可以設置多個入口，並且所述多個入口可與多於一個材料源相連接。
反應腔室12具有延伸於其中的出口42，並且在操作中材料從入口32流入腔室12中，且隨後通過出口42流出所述腔室。相對於出口42可設置泵，以有助於將材料從腔室12中排出，這在ALD應用中特別有用，其中一種或多種材料受脈衝作用進入並排出腔室12。從腔室12排出的材料如箭頭44所示。儘管僅示出了一個出口，但是應該理解可設置其他出口。
氣體分散板36(或擴散器)被設置在入口32下面。所述板36具有多個延伸貫通的開口，以允許氣態材料(圖中僅標識出一種氣態材料，如箭頭38所示)流動通過所述氣體分散板。因此，通過入口32進入腔室22的氣態材料流動橫過和穿過氣體分散板36。所述氣體分散板優選由對於微波射線至少部分透明的材料製成，並且在特定應用中可包括，基本構成為，或構成為石英、雲母或塑料。氣體分散板36可利用多種支承結構(未示出)以所需取向被保持在腔室12內。
射頻(RF)屏蔽(或罩)40在微波源14之上且圍繞微波源14設置，以減少或防止雜散微波射線散射進入靠近設備10的環境中。在所示實施例中，源37在罩40的外部，並且因此材料自源37流動通過罩40並進入腔室12內。本發明可包含源37設置在射頻屏蔽下面的其他應用。
操作中，流入腔室12的材料優選包括至少一種可使用微波射線激發的組分。可使用微波射線激發的組分可被稱作微波可誘發成分。典型的微波可誘發成分包括O、H和N。這些成分可作為雙原子物質(具體而言O2、H2和N2)，或者作為其他物質而流入腔室12中。經微波誘發的成分流動通過來自源14的微波射線16，並且由此可被活化以形成至少一種微波激發組分(其還可被稱作活化物質)。在特定應用中，所述活化物質可限定出由微波射線所產生的等離子體。在其他應用中，所述活化物質可以是非等離子體物質。在任何情況下，各種組分的微波激發能夠增強所述組分的反應性。
受到微波激發的組分可沉積到襯底28上，以在所述襯底上形成層。例如，若氧是在腔室12內受到微波活化的組分，那麼活化的氧可與襯底28上的材料相互作用形成氧化物。在典型應用中，襯底28可包括含有金屬的表面(例如含鈦表面)，活化的氧可與這種表面反應形成金屬氧化物(例如氧化鈦)。在其他應用中，受到微波激發的組分可包括氮，這種組分可與襯底28上表面的材料(例如金屬，典型金屬為鈦)反應以在整個上表面上形成氮化物(例如金屬的氮化物，典型金屬的氮化物為氮化鈦)。
在受到微波激發的組分直接與襯底28的表面發生反應的應用中，在所述組分受到微波激發時，所述組分可在所述襯底表面上或者要不然所述組分可與所述襯底表面相締合。這在受到微波激發的組分具有非常短的壽命的應用中可能是有利的。
在特定的應用中，除微波可誘發成分外，不同的前驅物可流入反應腔室12中。所述前驅物可與微波可誘發成分中的受到微波激發的組分反應以形成最終沉積到襯底28的表面上的材料。
所述前驅物可包括例如金屬有機材料，並且可與受到微波激發的組分反應以生成最終沉積到襯底28的表面上的金屬。若所述前驅物包括金屬有機前驅物，那麼所述前驅物在與受到微波激發的組分反應前可結合到襯底28的表面上和/或所述前驅物可與受到微波激發的組分反應以形成此後累積到襯底28上的金屬材料。
在典型應用中，所述受到微波激發的組分可包括O，其可與金屬有機前驅物反應以氧化所述前驅物中的有機組分並且從此後累積到襯底28表面上的金屬組分中分解出所述有機組分。另一種選擇是，所述金屬有機前驅物在與O反應前可結合到襯底28的上表面上，且此後O可分解所述前驅物中的有機組分以將金屬作為沉積物留在襯底28的表面上。在本發明的另一個方面中，在有機物材料分解過程中或之後，氧可與金屬反應，以形成最終作為沉積物累積到襯底28的表面上的金屬氧化物。相似地，若受到微波激發的組分為N，可在襯底28的表面上形成金屬氮化物。若受到微波激發的組分為H，這樣可還原前驅物的各種組分，以留下最終沉積到襯底28表面之上的所述前驅物的組分。
若受到微波激發的組分為等離子體的一部分，其可用於與等離子體增強化學氣相沉積相結合，或者可用於與襯底28相締合的各種材料的幹刻蝕。
應注意的是，可提供受到微波激發的組分作為包括除受到微波激發的組分以外的其他原子的化合物的一部分。由於在反應腔室內與前驅物發生反應，所述組分可從所述化合物中分離出來，並且此後可結合到襯底28表面上的沉積物中。因此，在襯底28上的沉積材料可包括一種產物，所述產物包括在腔室12內形成的受到微波激發的組分的至少一部分。
在活化物質是通過微波激發成分而形成的並且所述活化物質與一種或多種前驅物反應以形成一種或多種沉積到襯底28表面上的組分的應用中，與所述前驅物的反應可在所述組分在襯底28表面上沉積之前、之後，或在所述組分在襯底28表面上沉積的過程中進行。
所述活化物質與所述前驅物的反應可使所述前驅物斷開，以形成最終沉積到襯底28上的所述前驅物的碎片(例如可將金屬有機物前驅物斷開形成最終沉積到襯底28上的含有金屬的碎片)。因此，在特定應用中，沉積到襯底28上的材料包括前驅物的碎片，而不是整個前驅物。此外，例如在受到微波激發的組分包括氧或氮的應用中，受到微波激發的組分可與所述碎片反應以形成沉積到襯底28上的新物質，並且受到微波激發的組分與含有金屬的前驅物反應以形成最終沉積到襯底28上的金屬氧化物或金屬氮化物。
在此所述的方法可被用在例如CVD或ALD應用中。若在ALD應用中使用該方法，特定的反應順序可包括將第一組分脈衝送入反應腔室並在襯底上由所述第一組分形成單層。然後從反應腔室中清洗出所述第一組分，此後將第二組分脈衝送入反應腔室，以在由所述第一組分形成的單層上形成第二單層。隨後，從反應腔室中清洗出所述第二組分，此後再次將第一組分脈衝送入反應腔室，以在由所述第二組分形成的單層上形成另一單層。因此，所述第一組分和第二組分可順序脈衝送入和清洗出反應腔室。
受到微波活化的物質在將所述組分脈衝送入反應腔室中的過程中可由所述第一組分和第二組分中的一種或兩種形成，或者可在除將所述第一組分和第二組分中的一種或兩種脈衝送入反應腔室中時形成。在任一種情況下，在ALD工藝中所使用的微波脈衝與將組分送入所述反應腔室中的順序脈衝大致一樣快速是有利的。換句話說，若將組分送入所述反應腔室中的脈衝約為2秒，那麼微波脈衝也為約2秒是有利的，使得所述微波射現的脈衝大體上與組分脈衝一致(所用術語「大體上」一致表示所述兩種脈衝在檢測誤差範圍內一致)。若僅有一個與ALD工藝相關的脈衝為微波誘發的而另一個脈衝不是微波誘發的，那麼這是非常有利的。在這些應用中，所需的是採用具有非常快的響應時間的脈衝。合適的微波源例如是帶有適當的微波發生器和控制器的相控陣天線。
在本發明的不同方面中所使用的微波源14可以是在整個襯底28上延伸的天線。例如，圖2示出了疊合在典型襯底28(其周部使用虛線示出)上的一個典型的源14(其周部使用實線示出)。微波源14在襯底28的整個表面上延伸，並且因此可同時引導來自源14的微波射線穿過整個襯底28。雖然所示微波源14具有矩形形狀，但是應該理解所述微波源可具有其他形狀，例如圓形。
從源14發射出的微波射線可衝擊襯底28的表面，且在通過微波射線形成具有相對較短壽命的活化物質且所述物質被用於CVD或ALD工藝中的應用中這是有用的。若相控陣天線被用作微波源，那麼可以控制微波射線相對於襯底28的取向。如圖3所示，其中圖中示出了襯底28的剖視圖，同時還示出了微波射線16的射束50(用虛線框示意性地示出)。微波射線16的射束如箭頭52所示線性掃過整個襯底28。這可通過對由用作微波源(圖1中標號14)的相控陣天線發射出的微波射線進行相位控制而實現。
圖4示出了圖3所示結構的頂視圖，以進一步示出射束50在襯底28上的線性傳播，以及示出射束50可橫向延伸通過襯底28的全寬(換句話說，可延伸通過所示圓形襯底的外徑)。
圖3和圖4示出被發射進入反應腔室中的微波射線可沿第一軸線(射線16的軸線)進行發射，並沿第二軸線(軸線52)進行掃描，其中所示實施例中的第二軸線大體上垂直於引導射線的軸線。所用術語「大體上垂直於」表示射線進行掃描所沿的軸線在測量誤差範圍內垂直於引導射線的軸線。
在源14(圖1)包括相控陣天線的應用中，來自所述源的微波射線採用如圖4所示的方法可掃過襯底28的整個表面。另一種選擇是，通過簡單地將襯底的整個表面同時暴露於微波射線中，可引導所述射線朝向襯底28的整個表面。
在襯底28的整個表面上引導微波射線的另一種方法如圖5所示。具體而言，所述輻射射束50從圓形襯底的中心徑向延伸至邊緣，並沿旋轉軸線54進行掃描以覆蓋整個襯底。
使射束掃過襯底(如圖3，4和5中的典型實施例所示)的優點在於，能夠增強在CVD或ALD過程中的在襯底上沉積的材料的均勻性。
將微波激髮結合到CVD或ALD工藝中可使反應腔室小於現有反應腔室。較小的反應腔室在減小所述反應腔室內的體積方面是有利的，其在更快速地清洗反應腔室方面有助於ALD工藝。
權利要求
1.一種沉積方法，包括在將材料沉積到反應腔室內的襯底上的過程中，微波激發反應腔室內的組分；所述激發過程由進入所述反應腔室內的相控陣微波引起。
2.根據權利要求1所述的方法，進一步包括使前驅物流入反應腔室；以及使所述前驅物與受到微波激發的組分發生反應以形成所述材料。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述前驅物結合到所述襯底上並在此後與受到微波激發的組分發生反應以形成沉積到所述襯底上的材料。
4.根據權利要求2所述的方法，其中所述前驅物與受到微波激發的組分發生反應以形成隨後累積到所述襯底上的所述材料。
5.根據權利要求1所述的方法，其中在微波激發過程中所述組分與所述襯底表面相締合。
6.根據權利要求1所述的方法，其中在微波激發過程中所述組分不在所述襯底表面上。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述受到微波激發的組分是所述反應腔室內等離子體的一部分。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述受到微波激發的組分從由H，O和N組成的物質組中進行選擇。
9.根據權利要求1所述的方法，其中沉積到所述襯底上的所述材料包括一種產物，所述產物包括受到微波激發的組分的至少一部分。
10.根據權利要求1所述的方法，其中沉積到所述襯底上的所述材料不包含所述受到微波激發的組分。
11.根據權利要求1所述的方法，其中所述沉積方法是化學氣相沉積方法。
12.根據權利要求1所述的方法，其中所述沉積方法是原子層沉積方法。
13.根據權利要求1所述的方法，其中所述沉積方法是原子層沉積方法，所述方法進一步包括將所述第一組分和第二組分順序脈衝送入所述反應腔室並在順序脈衝之間將所述組分清洗出反應腔室；所述受到微波激發的組分為所述第一組分和第二組分中的至少一種；和所述微波激發由進入所述腔室內的微波射線脈衝引起；所述微波射線脈衝與進入所述腔室內的所述第一組分和第二組分中的一個或兩個的脈衝相一致。
14.一種沉積方法，包括提供一種設備，所述設備包括反應腔室和在所述腔室外部的微波源；所述反應腔室包括窗口，微波射線可通過所述窗口；來自所述源的微波通過所述窗口進入所述腔室；將襯底放置於所述反應腔室內；使一種或多種材料在所述反應腔室流動並通過微波；以及將所述一種或多種材料的至少一種組分沉積到所述襯底上。
15.根據權利要求14所述的方法，其中所述微波射線與沿第一軸線發射進入所述腔室並且在所述腔室沿第二軸線掃過的射束相關。
16.根據權利要求14所述的方法，其中所述微波射線與沿第一軸線發射進入所述腔室並且在所述腔室沿第二軸線掃過的射束相關，所述第二軸線為線性軸線。
17.根據權利要求14所述的方法，其中所述微波射線與沿第一軸線發射進入所述腔室並且在所述腔室沿第二軸線掃過的射束相關，所述第二軸線為旋轉軸線。
18.根據權利要求14所述的方法，其中所述窗口含有石英、雲母或塑料。
19.根據權利要求14所述的方法，其中所述微波源傳遞微波相控陣通過所述窗口並進入所述腔室中。
20.根據權利要求14所述的方法，其中所述襯底為半導體襯底。
21.根據權利要求14所述的方法，其中所述沉積方法包括化學氣相沉積。
22.根據權利要求14所述的方法，其中所述沉積方法包括原子層沉積。
23.根據權利要求14所述的方法，其中流動通過所述微波的所述材料包括含有金屬的材料和氧，且其中所述沉積方法在所述襯底上形成金屬的氧化物。
24.根據權利要求14所述的方法，其中流動通過所述微波的所述材料包括含有金屬的材料和氮，且其中所述沉積方法在所述襯底上形成金屬的氮化物。
25.根據權利要求14所述的方法，其中流動通過所述微波的所述材料包括含有金屬的材料和氫，且其中所述沉積方法在所述襯底上形成一層包括含有金屬的材料中的金屬的膜。
26.根據權利要求14所述的方法，其中流動通過所述微波的所述材料包括含有鈦的材料和氧，且其中所述沉積方法在所述襯底上形成鈦的氧化物。
27.根據權利要求14所述的方法，其中流動通過所述微波的所述材料包括含有鈦的材料和氮，且其中所述沉積方法在所述襯底上形成鈦的氮化物。
28.一種沉積方法，包括提供一種設備，所述設備包括反應腔室和在所述腔室外部的微波源；所述反應腔室包括窗口，微波射線可通過所述窗口；將襯底放置於所述反應腔室內；使一種或多種微波可誘發成分流入所述反應腔室；使一種或多種前驅物流入所述反應腔室；當所述襯底和所述一種或多種微波可誘發成分在所述反應腔室內時，藉助微波射線活化至少一種微波可誘發成分，以形成至少一種活化物質；將所述一種或多種前驅物的至少一種的至少一個組分沉積到所述襯底上；以及使所述一種或多種前驅物的至少一種與活化物質反應，所述反應發生在沉積之前、之後和沉積過程中的一個或多個時刻。
29.根據權利要求28所述的方法，其中所述反應發生在沉積之前。
30.根據權利要求28所述的方法，其中所述反應發生在沉積之後。
31.根據權利要求28所述的方法，其中所述反應發生在沉積過程中。
32.根據權利要求28所述的方法，其中所述窗口含有石英、雲母或塑料。
33.根據權利要求28所述的方法，其中所述微波源包括相控陣微波天線。
34.根據權利要求28所述的方法，其中所述微波可誘發成分從由O，H和N組成的物質組中進行選擇。
35.根據權利要求28所述的方法，其中所述至少一種活化物質是由微波射線所產生的等離子體的一部分。
36.根據權利要求28所述的方法，其中所述微波可誘發成分從由O，H和N組成的物質組中進行選擇；所述沉積組分包括前驅物的碎片，而不是所述前驅物的整體；和當所述至少一種活化物質與所述至少一種前驅物反應時，形成所述碎片。
37.根據權利要求28所述的方法，其中所述微波源在寬闊的區域上延伸並沿所述寬闊的區域產生微波，有選擇地相對於沿所述寬闊的區域不同部分的微波對沿所述寬闊的區域一部分的微波進行調節。
38.根據權利要求28所述的方法，其中所述微波源在寬闊的區域上延伸並沿所述寬闊的區域產生微波，有選擇地相對於沿所述寬闊的區域不同部分的微波對沿所述寬闊的區域一部分的微波進行調節；且其中所述經過調節的微波形成輻射帶，所述輻射帶在沉積過程中掃過所述襯底表面。
39.一種沉積方法，包括提供一種設備，所述設備包括反應腔室；在所述腔室外部的微波源和延伸穿過所述微波源並進入所述反應腔室的入口；所述反應腔室包括窗口，微波射線可通過所述窗口；且所述入口延伸穿過所述窗口並終止於所述窗口下面的開口處；所述設備還包括在所述開口下面的氣體分散板；來自所述源的微波通過所述窗口，通過所述氣體分散板，進入所述腔室；將襯底放置於所述反應腔室內且在所述分散板下面；使一種或多種材料流動通過所述入口；橫過和通過所述分散板並進入所述反應腔室；在所述反應腔室中所述一種或多種材料受到微波的作用；以及將所述一種或多種材料的至少一種組分沉積到所述襯底上。
40.根據權利要求39所述的沉積方法，其中所述窗口含有石英、雲母或塑料。
41.根據權利要求39所述的沉積方法，其中所述窗口主要由石英構成。
42.根據權利要求39所述的沉積方法，其中所述氣體分散板含有石英、雲母或塑料；且具有多個延伸於其中的開口。
43.根據權利要求39所述的沉積方法，其中所述氣體分散板主要由石英構成且具有多個延伸於其中的開口。
44.根據權利要求39所述的沉積方法，其中所述窗口和氣體分散板主要由石英構成。
45.根據權利要求39所述的沉積方法，其中所述微波源包括相控陣天線。
46.根據權利要求39所述的沉積方法，其中所述微波源在寬闊的區域上延伸並沿所述寬闊的區域產生微波，有選擇地相對於沿所述寬闊的區域不同部分的微波對沿所述寬闊的區域一部分的微波進行調節。
47.根據權利要求39所述的沉積方法，其中所述微波源在寬闊的區域上延伸並沿所述寬闊的區域產生微波，有選擇地相對於沿所述寬闊的區域不同部分的微波對沿所述寬闊的區域一部分的微波進行調節；且其中所述經過調解的微波形成輻射帶，所述輻射帶在沉積過程中掃過所述襯底表面。
48.一種沉積設備，包括反應腔室；在所述腔室外部並且被構造用以引導微波射線朝向所述腔室的微波源；和在所述反應腔室一側的窗口，來自微波源的微波射線可通過所述窗口進入所述腔室。
49.根據權利要求48所述的設備，進一步包括在所述腔室內的襯底保持器。
50.根據權利要求49所述的設備，其中所述襯底保持器處於射線路徑中。
51.根據權利要求49所述的設備，其中所述襯底保持器被構造用以調節由此所保持的襯底的溫度。
52.根據權利要求49所述的設備，其中所述襯底保持器包括用於加熱由此所保持的襯底的加熱器。
53.根據權利要求49所述的設備，其中所述襯底保持器被構造用以將半導電性材料晶片保持在所述反應腔室內，且其中所述微波源被構造用以發射微波射線的相控陣進入所述腔室並橫過保持在所述反應腔室內的半導電性材料晶片的整個表面。
54.根據權利要求49所述的設備，其中所述襯底保持器被構造用以將半導電性材料晶片保持在所述反應腔室內，且其中所述微波源為在保持在所述反應腔室內的整個半導電性材料晶片上面進行延伸的相控陣天線。
55.根據權利要求48所述的設備，其中所述窗口含有石英、雲母或塑料。
56.根據權利要求48所述的設備，其中所述窗口主要由石英構成。
57.根據權利要求48所述的設備，其中所述微波源被構造用以發射微波射線的相控陣進入所述腔室中。
58.一種沉積設備，包括包括窗口的反應腔室；在所述腔室外部並且被構造用以發射微波射線通過所述窗口進入所述反應腔室中的微波源；和延伸通過所述微波源並進入所述反應腔室中的入口；所述入口延伸通過所述窗口並中止於所述窗口之下的開口；在所述反應腔室內且在所述入口的開口下面的氣體分散板；和在所述腔室內且在所述氣體分散板下面的襯底保持器。
59.根據權利要求58所述的設備，其中所述襯底保持器被構造用以調節由此所保持的襯底的溫度。
60.根據權利要求58所述的設備，其中所述襯底保持器包括用於加熱由此所保持的襯底的加熱器。
61.根據權利要求58所述的設備，其中所述窗口含有石英、雲母或塑料。
62.根據權利要求58所述的設備，其中所述窗口主要由石英構成。
63.根據權利要求58所述的設備，其中所述氣體分散板含有石英、雲母或塑料；且具有多個延伸於其中的開口。
64.根據權利要求58所述的設備，其中所述氣體分散板主要由石英構成且具有多個延伸於其中的開口。
65.根據權利要求58所述的設備，其中所述窗口和氣體分散板主要由石英構成。
66.根據權利要求58所述的設備，其中所述微波源被構造用以發射微波射線的相控陣進入所述腔室中。
67.根據權利要求58所述的設備，其中所述襯底保持器被構造用以將半導電性材料晶片保持在所述反應腔室內，且其中所述微波源被構造用以發射微波射線的相控陣進入所述腔室中並橫過保持在所述反應腔室內的半導電性材料晶片的整個表面。
68.根據權利要求58所述的設備，其中所述襯底保持器被構造用以將半導電性材料晶片保持在所述反應腔室內，且其中所述微波源為在保持在所述反應腔室內的整個半導電性材料晶片上面進行延伸的相控陣天線。
全文摘要
本發明包括一種沉積設備，所述沉積設備具有反應腔室和在所述腔室外部的微波源。所述微波源被構造用以引導微波射線朝向所述腔室。所述腔室包括窗口，來自微波源的微波射線可通過所述窗口進入所述腔室。本發明還包括沉積方法(例如化學氣相沉積(CVD)方法或原子層沉積(ALD)方法)，其中微波射線被用以在將材料沉積到反應腔室內的襯底上的過程中活化反應腔室內的至少一種組分。
文檔編號C30B25/10GK1659309SQ03813690
公開日2005年8月24日 申請日期2003年3月31日 優先權日2002年4月11日
發明者C·M·卡彭特, R·S·丹多, P·H·坎貝裡 申請人:微米技術有限公司