相反应来沉积膜，ALD工艺 使用表面介导的沉积反应以逐层地沉积膜。例如，在一类ALD工艺中，第一膜前体（P1)被 以气相引入处理室中，被暴露于衬底，以及被允许吸附在衬底的表面（通常在成群的表面 活性位点处）上。P1的一些分子可以在衬底表面上形成稠相，稠相包括P1的化学吸附物质 和物理吸附分子。然后，可以排空围绕衬底表面的体积以除去气相和物理吸附的P1，使得 只有化学吸附物质存在。随后可将第二膜前体（P2)引入到处理室中，使得P2的一些分子 吸附到衬底表面。在处理室中围绕衬底的体积可再次抽空，这一次是除去未结合的P2。接 着，提供到衬底的能量（例如，热能或等离子体能量）活化P1和P2的吸附分子之间的表面 反应，从而形成膜层。最后，围绕衬底的体积被再次抽空以除去未反应的P1和/或P2和/ 或反应副产物（如果存在的话），结束ALD的单个循环。
[0048] 在下述文献中详细描述了用于沉积具有多种化学物质（及在ALD工艺序列中的 许多变体）的共形膜的ALD技术：于2011年4月11日提交的、名称为"PLASMA ACTIVATED CONFORMAL FILM DEPOSITION" 的美国专利申请 No. 13/084, 399 (律师档案号 N0VLP405); 于 2011 年 9 月 23 日提交的、名称为 "PLASMA ACTIVATED CONFORMAL DIELECTRIC FILM DEPOSITION"的美国专利申请No. 13/242, 084,现在的美国专利No. 8, 637, 411 (律师档案号 N0VLP427);于2011 年9月 1 日提交的、名称为"PLASMA ACTIVATED CONFORMAL DIELECTRIC FILM DEPOSITION"的美国专利申请No. 13/224, 240(律师档案号N0VLP428);以及于2012 年9 月 7 日提交的、名称为 "CONFORMAL DOPING VIA PLASMA ACTIVATED ATOMIC LAYER DEPOSITION AND CONFORMAL FILM DEPOSITION" 的美国专利申请 No. 13/607, 386(律师档 案号N0VLP488);其中的每一个其全部内容出于所有目的通过引用并入本文。如在这些现 有申请中所描述的，用于在衬底上沉积单层材料的基本的ALD循环可以包括：（i)将膜前体 吸附在衬底上使得其形成吸附受限层，（ii)从围绕被吸附的前体的体积去除未被吸附的前 体，（iii)使被吸附的前体反应以在衬底上形成膜层，以及（iv)从围绕形成在衬底上的膜 层的体积去除解吸后的膜前体和/或反应副产物。操作（ii)和（iv)中的去除可以经由将 围绕衬底的体积清扫、抽排、抽空到基础压强（"抽排至基压"）等来完成。应注意的是，操 作（i)到（iv)的这种基本的ALD序列不必要在上述的实施例中那样涉及两种化学吸附反 应物质P1和P2,甚至也不会必然涉及第二反应物质，但这种可能性/选项都可以使用，具体 取决于所涉及的所需沉积化学物质。
[0049] 但是，由于ALD的吸附限定性质，因此单个ALD循环只沉积薄的材料膜，并且常常 只沉积单个的单层材料。例如，根据膜前体投配操作的暴露时间和膜前体（对衬底表面） 的粘着系数的不同，每个ALD循环可沉积仅约0. 5-3埃厚的膜层。因此，典型的ALD循环中 的操作序列（刚才所描述的操作（i)到（iv))通常被重复多次以形成所需厚度的共形膜。 因此，在一些实施方式中，操作（i)到（iv)连续重复至少1次，或至少2次，或至少3次，或 至少5次，或至少7次，或至少10次。ALD膜可以以以下速率沉积：每ALD循环大约0. 1埃 和2. 5埃或介于0. 1埃和2. 5埃之间的厚度；或每ALD循环大约0. 2埃和2. 0埃或介于0. 2 埃和2. 0埃之间的厚度；或每ALD循环大约0. 3埃和1. 8埃或介于0. 3埃和1. 8埃之间的 厚度；或每ALD循环大约0. 5埃和1. 5埃或介于0. 5埃和1. 5埃之间的厚度；或每ALD循环 大约0. 1埃和1. 5埃或介于0. 1埃和1. 5埃之间的厚度；或每ALD循环大约0. 2埃和1. 0 埃或介于〇. 2埃和1. 0埃之间的厚度；或每ALD循环大约0. 3埃和1. 0埃或介于0. 3埃和 1. 0埃之间的厚度；或每ALD循环大约0. 5埃和1. 0埃或介于0. 5埃和1. 0埃之间的厚度。
[0050] 在一些成膜化学物质中，除了使用被称为"膜前体"的物质外，还可使用辅助反应 剂或共反应剂。在某些这样的实施方式中，在步骤（i)至（iv)的子步骤期间或者遍及步 骤（i)至（iv)中的每一个步骤期间，辅助反应剂或共反应剂可以在重复这些步骤时连续流 动。在一些实施方式中，这种其它活性化学物质（辅助反应剂、共反应剂等）可以在其与膜 前体反应之前与膜前体被吸附到衬底的表面上（如在上述的涉及前体P1和P2的实施例中 所示的），然而，在其它实施方式中，辅助反应剂或共反应剂在没有事先吸附到衬底表面上 的情况下、在与被吸附的膜前体接触时本身与被吸附的膜前体发生反应。此外，在一些实 施方式中，使被吸附的膜前体反应的操作（iii)可以涉及使被吸附的膜前体与等离子体接 触。等离子体可提供能量以在衬底表面上驱动成膜反应。在某些这样的实施方式中，等离 子体可以是在反应室中通过应用合适的RF功率所产生的氧化性等离子体（但在一些实施 方式中，其可以远程产生）。在其他实施方式中，不是使用氧化性等离子体，而是可以使用 惰性等离子体。氧化性等离子体可以由一种或多种氧化剂（如〇2、N20、或C02)形成，并且可 以任选地包括如Ar、N2S He之类的一种或多种稀释剂。在一个实施方式中，氧化性等离子 体由〇2和Ar形成。合适的惰性等离子体可以由一种或多种惰性气体（如He或Ar)形成。 在ALD工艺过程中的进一步的变体在刚刚所引述的现有的专利申请（并且其通过引用并入 本发明）中进行了详细描述。
[0051] 因此，图5中的流程图示意性地示出了经由ALD工艺在衬底上形成材料膜层的基 本操作序列。如图中所示，用于在衬底上形成单层膜的ALD工艺可开始于操作511，在操作 511，将膜前体吸附到衬底上，使得所述前体在衬底上形成吸附受限层，随后进行操作512， 在操作512,从围绕被吸附的前体的体积去除至少一些未被吸附的膜前体。此后，在操作 513中，被吸附的膜前体反应从而在衬底上形成膜层。最后，在一些实施方式中（如在图5 中的虚线画的框所指示的）并且根据成膜反应的化学过程的不同，操作513之后可以进行 操作514,在操作514,在使被吸附的前体于操作513中反应后，从围绕膜层的体积去除存在 的解吸后的膜前体和/或反应副产物。
[0052] 前面的操作序列511至514代表单个ALD循环，单个ALD循环导致形成单个膜层。 然而，由于经由ALD形成的单个膜层通常非常薄-通常仅单个分子的厚度，因此按顺序重复 多个ALD循环以制成预期厚度的膜。因此，再次参照图5,如果要沉积N层的膜（或，等同 地，N层膜），则按顺序重复多个ALD循环（操作511至515)合乎期望，在操作514结束每 个ALD循环后，在操作515中，判定是否已执行N个ALD循环。然后，如果已经执行N个循 环，则成膜操作结束，而如果还没有执行N个循环，则处理程序返回到操作511，以开始另一 个ALD循环。
[0053] 在一些实施方式中，所沉积的多层膜可以包括通过例如下述方式形成的交替组合 物的区域/部分：共形地按顺序沉积具有一种组合物的多个层，接着共形地按顺序沉积具 有另一种组合物的多个层，然后可以重复和交替这两个顺序。所沉积的ALD膜的这些方 面中的一些例如描述在2012年9月7日提交的、名称为"CONFORMAL DOPING VIA PLASMA ACTIVATED ATOMIC LAYER DEPOSITION AND CONFORMAL FILM DEPOSITION" 的美国专利 申请No. 13/607, 386(律师档案号No. N0VLP488)中，该专利申请其全部内容基于所有目 的通过引用并入本文。具有交替组合物的部分的共形膜（包括用于对下伏的目标1C结 构或衬底区域进行掺杂的膜）的另外的实例以及形成这些膜的方法详细描述于下述文献 中：于 2011 年 4 月 11 日提交的、名称"PLASMA ACTIVATED CONFORMAL FILM DEPOSITION" 的美国专利申请No. 13/084,399 (律师档案号N0VLP405);于2011年9月23日提交的、 名称为"PLASMA ACTIVATED CONFORMAL DIELECTRIC FILM DEPOSITION" 的美国专利申请 No. 13/242, 084,现在的美国专利No. 8, 637, 411 (律师档案号N0VLP427);于2011年9月 1 日提交的、名称为 "PLASMA ACTIVATED CONFORMAL DIELECTRIC FILM DEPOSITION" 的美 国专利申请No. 13/224,240(律师档案号N0VLP428);于2012年9月7日提交的、名称为αCONFORMAL DOPING VIA PLASMA ACTIVATED ATOMIC LAYER DEPOSITION AND CONFORMAL FILM DEPOSITION"的美国专利申请No. 13/607, 386(律师档案号N0VLP488);以及于2014年 2 月 28 日提交的、名称为 "CAPPED ALD FILMS FOR DOPING FIN-SHAPED CHANNEL REGIONS OF 3-D IC TRANSISTORS"的美国专利申请No. 14/194, 549;这些专利文献中的每一个其全 部内容基于所有目的通过引用并入本文。
[0054] 正如在以上引用的说明书中所详细描述的，ALD工艺常常用于沉积共形氧化硅 膜（Si0x)，但是ALD工艺也可用于沉积其它化学物质的共形电介质膜，如在前述并入的 说明书中所公开的。ALD形成的电介质膜在一些实施方式中可以包含碳化硅（SiC)材料、 氮化硅（SiN)材料、硅碳氮化物（SiCN)材料、或它们的组合。在一些实施方式中，硅-碳 氧化物和硅-碳-氧氮化物以及硅-碳-氮化物也可以形成ALD形成的膜。用于沉积这 些类型的膜的方法、技术和操作在下述专利文献中进行了详细描述：于2012年6月12日 提交的、名称为"REMOTE PLASMA BASED DEPOSITION OF SiOC CLASS OF FILMS" 的美国 专利申请 No. 13/494, 836，（律师档案号 N0VLP466/NVLS003722);于 2013 年 5 月 31 日提 交的、名称为"METHOD TO OBTAIN SiC CLASS OF FILMS OF DESIRED COMPO SITION AND FILM PROPERTIES" 的美国专利申请 No. 13/907, 699(律师档案号 LAMRP046/3149);名称 为"GROUND STATE HYDROGEN RADICAL SOURCES FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION OF SILICON-CARBON-CONTAINING FILMS"的美国专利申请 No. 14/062, 648 ;以及于 2014 年 2 月 28 日提交的、名称为 "CAPPED ALD FILMS FOR DOPING FIN-SHAPED CHANNEL REGIONS OF 3-D IC TRANSISTORS"的美国专利申请No. 14/194, 549;这些专利文献中的每一个其全部内 容基于所有目的通过引用并入本文。
[0055] 通过ALD沉积膜的其它实施例包括用于沉积含掺杂剂膜的化学物质，如上面 通过引用所列出和并入的专利申请（美国专利申请No. 13/084,399、No. 13/242,084、 No. 13/224, 240、以及No. 14/194,549)中描述的。如其中所述，各种含掺杂剂的膜前体可 用于形成含有掺杂剂的膜，例如硼掺杂的硅酸盐玻璃（BSG)膜、磷掺杂的硅酸盐玻璃（PSG) 膜、硼磷掺杂的硅酸盐玻璃（BPSG)膜、砷（As)