[发明专利]形成薄膜的方法和改性薄膜的表面的方法

说明书

本文提供了一种方法，包括：等离子体接触步骤，该等离子体接触步骤包括向腔室中供给包含反应物气体的处理气体，通过施加高频功率从处理气体中包含的反应物组分生成等离子体来活化所述反应物组分，使包含活化的反应物组分的处理气体与基板的表面接触，其中在所述等离子体接触步骤中，通过进行将高频功率增加至第二功率水平并将处理气体逐渐降低至第二浓度及将高频功率逐渐增加至第二功率水平中的至少之一，将第一等离子体生成条件改变为第二等离子体生成条件，并且异常放电得到抑制，其中在第一等离子体生成条件中，在供给第一浓度的处理气体的同时通过施加第一功率水平的高频功率来生成稳定的等离子体，在第二等离子体生成条件中获得期望的薄膜。

技术领域

本发明总的涉及一种通过等离子体增强原子层沉积(PEALD)工艺来形成薄膜的方法，以及一种通过使用经受等离子体生成的气体来改性薄膜的表面的方法。

背景技术

在半导体器件的制造步骤中，会对基板如半导体晶片进行处理如成膜处理。成膜方法的实例包括等离子体增强原子层沉积(PEALD)工艺，并且在根据PEALD工艺的成膜中，重复循环，其中在加热腔室中成膜靶的基板的同时向基板上吸附原料气体组分，吹扫腔室，然后供给反应物气体或载气，所述反应物气体或载气经受等离子体生成，被活化的反应物组分与吸附在基板上的原料气体组分反应，由此一层一层地沉积原子层，根据需要通过使用经受等离子体生成的气体来进行表面改性处理，并因此在基板上形成期望的薄膜。

作为这样的成膜方法，例如已公开一种在基板上沉积氧化硅膜的方法，其包括一个或多个沉积循环，所述沉积循环包括向反应器供给包含N,N,N',N'-四乙基二氨基硅烷的硅原料气体的多个脉冲的步骤和向反应器中的基板上供给含氧气体的步骤(参见专利文件1)。

专利文件1：美国公布的专利申请公开号2009/041952，说明书

发明内容

在原子层沉积(ALD)工艺中，在发生等离子体时施加的高频功率(RF功率)的功率水平、作为处理气体供给到腔室中的载气或反应物气体的供给条件等是影响将要获得的薄膜的膜质量的重要参数。特别地，可以通过提高高频功率的功率水平和优化反应物气体的供给条件来提高将要获得的薄膜的质量。但是，在以高功率水平施加这样的高频功率的情况下，会发生因异常放电所致的等离子体变化，从而导致膜质量的降低并因此难以获得期望的薄膜。另外，在通过使用经受等离子体生成的气体来改性薄膜的表面的工艺中，在发生异常放电的情况下，将难以获得期望的薄膜。因此，期望生成稳定的等离子体。

本公开的一个方面为一种在基板的表面上形成薄膜的方法，所述方法包括：

等离子体接触步骤，所述等离子体接触步骤包括

向腔室中供给包含反应物气体的处理气体，

通过施加高频功率从所述处理气体中包含的反应物组分生成等离子体来活化所述反应物组分，以及

使包含如此活化的反应物组分的处理气体与基板的表面接触以形成薄膜，其中在等离子体接触步骤中，通过调节处理气体中包含的反应物组分的浓度和高频功率的功率水平中的至少之一来将第一等离子体生成条件改变为第二等离子体生成条件，从而抑制异常放电。

根据本公开的此方面，可以提供一种形成薄膜的方法，其中，例如，即使在通过施加具有高功率水平的等离子体而使处理气体中包含的反应物组分经受等离子体生成的情况下，也可通过抑制异常放电来生成稳定的等离子体并因此可获得期望的薄膜。

附图说明

图1为示意在形成薄膜的方法中使用的作为基板处理装置的成膜装置的垂直截面图；

图2为示出第一个实施例中待施加的高频功率(RF前向功率(Fwd))的功率水平、氧(O₂)浓度和自偏压(Vdc)的一个实例的曲线图；