[发明专利]对电感耦合的等离子体沉积反应器的工艺气管理

说明书

背景技术

一些半导体制造工艺具有低热预算。例如，用于在第一金属互连层成形之后沉积薄膜的一些工艺可在低温下沉积以避免金属的电迁徙和对器件可能的损害。因此，一些沉积反应的热活化在这些情况下是困难的。一些之前的方法已尝试利用容易分解的分子作为薄膜成形的开始点。然而，这些化学剂难以处理并可能仍然遭受低的沉积速率。已尝试其它使用等离子能量的方法来加速沉积。然而，一些器件在这些条件下可能对等离子损害是敏感的，并且一些分子当暴露于等离子能量时可能经历不合需的反应。

发明内容

本文披露了多个实施例，这些实施例关联于加工半导体衬底的硬件和方法。在一个实施例中，包括电感耦合的等离子(ICP)的薄膜沉积反应器包括工艺气分配器，该工艺气分配器包括被定位以将等离子气提供给薄膜沉积反应器中的等离子发生区的等离子气馈给进口以及被定位以在等离子发生区的下游提供薄膜前体气的前体气馈给进口。示例性薄膜沉积反应器也包括：绝缘的密闭容器，其配置成在薄膜沉积反应器中将等离子发生区维持在减小的压力下；以及ICP线圈，其设置在绝缘的密闭容器的一部分侧壁周围并使侧壁将等离子发生区与ICP线圈隔开。该示例性薄膜沉积反应器进一步包括基座，其配置成支承半导体衬底以使半导体衬底的薄膜沉积表面暴露于被形成在工艺气分配器下游的反应区。

提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中所提及的任何或所有缺点的实现。

附图简述

图1示意地示出根据本公开的实施例的示例性薄膜沉积工艺反应器。

图2示意地示出根据本公开的实施例的示例性工艺气分配器组件的横截面。

图3示意地示出包含在图2所示的工艺气分配器中的示例性前体气分配器的立体图。

图4示意地示出根据本公开的实施例的另一示例性前体气分配器组件的横截面。

图5示意地示出图4所示的示例性前体气分配器的立体图。

图6示意地示出根据本公开的实施例的另一示例性前体气分配器的横截面。

图7示意地示出图6所示的示例性前体气分配器的立体图。

图8示意地示出根据本公开的实施例具有带层流外形的侧壁的绝缘的密闭容器的一个例子。

图9示意地示出根据本公开的实施例具有带层流外形的侧壁的绝缘的密闭容器的另一例子。

图10示出根据本公开的实施例的加工半导体衬底的示例性方法的流程图。

图11示意地示出根据本公开的实施例的包括一个或多个薄膜沉积工艺反应器的半导体加工工具的一个例子。

具体实施方式

半导体器件可包括通过各种沉积技术形成的薄膜。化学汽相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)工艺有时被用来沉积在半导体器件制造工艺中使用的薄膜。在一些设置中，热预算考量因素可能影响薄膜成形条件。例如，视将要使用沉积工艺的某个制造阶段的情况而定，提供适于在CVD或ALD工艺中活化某些分子分解过程的热能可能会改变器件性能。

作为对策，一些沉积工艺使用等离子活化。例如，由适宜等离子气形成的游离基可与已化学吸附在半导体衬底上的物种反应，或者游离基物种本身可化学吸附至衬底。然而，等离子活化可能对一些工艺提出挑战。例如，被吸附至反应器内其它表面的反应分子可通过游离基活化。这种活化可能导致在器件和/或加工工具内引起缺陷的那些表面上的薄膜积聚和/或微粒形成。

因此，所披露的实施例关联于加工半导体衬底的硬件和方法。在一个实施例中，包括电感耦合的等离子(ICP)的薄膜沉积反应器包括工艺气分配器，该工艺气分配器包括被定位以将等离子气提供给薄膜沉积反应器中的等离子发生区的等离子气馈给进口以及被定位以在等离子发生区的下游提供薄膜前体气的前体气馈给进口。示例性薄膜沉积反应器也包括：绝缘的密闭容器，其配置成在薄膜沉积反应器中将等离子发生区维持在减小的压力下；以及ICP线圈，其设置在绝缘的密闭容器的一部分侧壁周围并使侧壁将等离子发生区与ICP线圈隔开。该示例性薄膜沉积反应器进一步包括基座，其配置成支承半导体衬底以使半导体衬底的薄膜沉积表面暴露于被形成在工艺气分配器下游的反应区。