[发明专利]用于钒前体的直接液体注射的系统和方法

说明书

公开了直接液体注射系统和包括直接液体注射系统的气相沉积系统。示例性的直接液体注射系统和相关的气相沉积系统可以配置用于通过循环沉积过程在衬底上形成含钒层。

技术领域

本公开总体涉及钒前体的直接液体注射。

背景技术

薄金属和金属化合物层可以通过循环沉积过程比如化学气相沉积或原子层沉积形成在衬底和其它结构上。例如，在出于各种目的的半导体处理中，比如对于导电扩散阻挡层，这种层是合乎需要的。一些金属前体难以提供高蒸气通量和低分解速率。因此，需要能够在高蒸气通量下提供金属前体同时避免分解速率的系统和方法。

附图说明

图1A-B示出了用于将钒(V)前体引入反应室的各种系统。

图2A-B示出了用于将钒(V)前体引入反应室的系统。

图3示出了用于在衬底上形成含钒层的气相沉积系统。

图4A-B示出了用于形成氮化钒层的示例性过程。

提供附图是为了说明本文描述的示例性实施例，并且不旨在限制本公开的范围。

具体实施方式

本公开总体涉及适于在衬底表面上形成层的方法和系统以及包括该层的结构。更具体地，本公开涉及使用直接液体注射(DLI)技术来形成包括钒比如氮化钒的层的方法和系统。

氮化钒层可以通过循环沉积过程在衬底和其它结构上形成。术语“循环的沉积过程”或“循环沉积过程”可以指将前体(和/或反应物)顺序引入反应室以在衬底或结构上沉积层。循环沉积过程可以包括处理技术，比如原子层沉积(ALD)、循环化学气相沉积(循环CVD)、包括ALD成分和循环CVD成分的混合循环沉积过程、ALD变型(例如等离子体增强原子层沉积)、CVD变型(例如等离子体增强化学气相沉积)等。

术语“原子层沉积”可以指气相沉积过程，其中沉积循环通常是多个连续的沉积循环在反应室中进行。如本文所用，术语原子层沉积也意味着包括由相关术语指定的过程，比如化学气相原子层沉积，当用前体/反应性气体和吹扫气体(例如惰性载气)的交替脉冲进行时，比如通过在提供前体之间吹扫或抽空反应室，或者在区域之间移动衬底。

一般来说，对于ALD过程，提供了在气相中分离相互反应的前体的机制，使得反应主要或专门是表面反应。在空间分隔的ALD中，衬底可以移动以循环通过提供有不同反应物的不同区域。在时分ALD中，在每个循环期间，在一个阶段中，反应物(前体)被引入到反应室中，并被化学吸附在沉积表面(例如可以包括来自先前ALD循环的先前沉积的材料或其他材料的衬底表面)上，形成约单层或亚单层材料。可以选择前体和条件，使得吸附层不会继续与室中的前体反应，并且吸附是自限制的。例如，化学吸附物质可以代表前体或其片段，包括在化学吸附物质覆盖衬底表面后阻止进一步反应的配体。此后，在一些情况下，可以随后将另一反应物(例如另一前体或其它反应物，比如用于剥离配体的还原剂)引入反应室，用于将化学吸附物质转化为沉积表面上的所需材料(例如通过从化学吸附物质中剥离或替换配体)。循环可以包括以选定顺序的2、3、4或任何数量的不同反应物，任何循环不需要相同。例如，一种反应物可以每X个循环向生长的膜提供特定的元素，其中选择X向生长的膜提供一定原子比例的元素。在不同反应物之间，将室中的现有反应物排空，比如将室抽空一段时间或用惰性气体(通常为氮气或稀有气体)吹扫，以从反应室中除去任何过量的前体和/或从反应室中除去任何过量的反应物和/或反应副产物。以这种方式分离反应物最小化或避免气相或类似CVD的反应，并且将反应限制为衬底上的表面反应，以更好地控制生长膜并实现出色的台阶覆盖，尽管在实际过程中通常会残留一些来自先前反应物脉冲的有限残留气体。

在CVD中，通常同时向反应室提供多种反应物，在反应室中，衬底保持足够热，以使反应物反应并沉积所需的材料。