专利名称：利用相控阵微波激发的沉积方法和沉积设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用微波激发的沉积方法，且在特定应用中涉及化学气相沉积(CVD)方法和原子层沉积(ALD)方法。本发明还涉及可用于所述沉积方法的设备。
背景技术：
在集成电路制造中的半导体加工过程涉及在半导体衬底上沉积层。典型工艺包括化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)。可在将单个衬底保持在晶片保持器或衬托器上的腔室或反应器内进行CVD和ALD。通常提供一种或多种前驱气体至所述腔室内的喷淋头处，所述喷淋头旨在将反应气体大体均匀地提供到所述晶片的外表面上。所述前驱物发生反应或者出现在所述衬底顶上的适当层的沉积过程中。可使用或者也可不使用等离子体增强技术。若使用了等离子体增强技术，那么可以要么直接在所述腔室内，要么远离所述腔室产生和保持等离子体。
在一些沉积工艺中，包括CVD和ALD，所希望的是在反应腔室内提供活化物质。所述活化物质可通过将非活化组分暴露于所述组分能够吸收的能量中而由所述非活化组分形成。在吸收这些能量后，所述组分的能态可被提高，使得所述组分受到能量激发，并由此变成活化物质。
在反应腔室内提供活化物质的一种方法是远离所述腔室产生所述物质并且随后使所述物质流入所述腔室。远距离生成能够允许设置特定设备用于产生所述活化物质，其可比在反应腔室内产生活化物质更简单。然而，远距离生成所存在的问题在于活化物质有可能在其所生成的设备到反应腔室的输送路径中被减活化和/或发生再结合。因此所希望的是开发一种用于在反应腔室内提供活性物质的新方法，以及开发适用于所述方法的设备。
本发明基于解决上述缺点，尽管本发明不局限于这一点。本发明对说明书或附图没有强制性或其它限制标准，并根据等效原则仅受所附权利要求字面上的限制。
发明内容
在一个方面，本发明包括一种沉积方法，所述沉积方法包括在将材料沉积到反应腔室内的衬底上的过程中，微波激发反应腔室内的组分。
在一个方面，本发明包括一种沉积方法，其中提供一种设备，所述设备包括反应腔室和在所述腔室外部的微波源。所述反应腔室包括窗口，微波射线可通过所述窗口。衬底被放置于所述反应腔室内，并且一种或多种微波可诱发成分流入所述反应腔室。同时一种或多种前驱物流入所述反应腔室。虽然所述衬底和所述一种或多种微波可诱发成分在所述反应腔室内，借助微波射线至少一种微波可诱发成分被活化，以形成至少一种活化物质(这种活化可包括分子破碎)。所述一种或多种前驱物的至少一种与活化物质反应，且所述多种前驱物中的至少一种的至少一个组分沉积到所述衬底上。
在一个方面，本发明包括一种沉积设备，所述沉积设备包括反应腔室和在所述腔室外部的微波源。所述微波源被构造用以引导微波射线朝向所述腔室。所述腔室包括窗口，来自微波源的微波射线可通过所述窗口进入所述腔室。
以下，结合附图来详细描述本发明的优选实施例，其中图1是可用于本发明特定方面的设备的图解剖视图；图2是示出了在本发明的一个特定方面中的微波源相对于衬底的典型相互关系的图解顶视图；图3是根据本发明的一个特定方面的经过微波射线处理的衬底的图解侧视图，且图中示出了微波波束的典型传播方向；图4是图3所示结构的顶视图，且图中进一步示出了根据本发明的一个典型方面的微波波束的传播方向；和图5是根据本发明的一个方面所述经过处理的衬底的顶视图，且图中示出了根据本发明的一个方面的微波射线波束的另一个典型传播方向。
具体实施例方式
在特定方面中，本申请涉及原子层沉积(ALD)技术。ALD技术通常涉及在衬底上形成连续原子层。这种层中例如可含有外延生长的多晶和/或非晶态材料。ALD还可被称作原子层外延，原子层工艺等。
在此，对在一个或多个半导体衬底上的材料形成过程中的沉积方法进行描述。在本文中，定义术语“半导体衬底”或“半导电衬底”意思是任何包括半导电材料的结构，所述半导电材料包括，但不限于，大体积半导电材料，例如半导电晶片(或是以单独形式存在，或是以组件形式存在，所述组件上包含其它材料)，以及半导电材料层(或是以单独形式存在，或是以组件形式存在，所述组件中包含其它材料)。术语“衬底”是指任何支承结构，包括，但不限于，上述半导电衬底。同样在本文中，“金属”或“金属元素”是指元素周期表第IA，IIA，和IB-VIIIB族中的元素连同在周期表中指定为金属的部分IIIA-VIA族元素，即Al，Ga，In，Tl，Ge，Sn，Pb，Sb，Bi和Po。镧系元素和锕系元素作为在IIIB族元素中的一部分被包括在其中。“非金属”是指周期表中的其余元素。
总地来说，ALD包括将初始衬底暴露于第一化学物质中，以完成所述物质在衬底上的化学吸附。理论上，化学吸附在裸露的整个初始衬底上形成具有一个原子或分子厚度的单层。换句话说，即饱和单层。实际上，如下进一步所述，化学吸附可能不发生在衬底的所有部分上。尽管如此，这种有缺陷的单层在本文中依然作为单层。在许多应用中，仅仅大致饱和的单层可为适合的。大致饱和的单层是一种依然产生具有这种层所需的质量和/或性质的沉积层的单层。
从所述衬底上清洗掉第一物质并提供第二化学物质以化学吸附到第一物质的第一单层上。然后，清洗第二物质并重复所述步骤，将第二物质单层暴露于第一物质中。在一些情况下，所述两个单层中可具有相同的物质。同时，第三物质或更多物质可如第一物质和第二物质一样连续被化学吸附并被清洗。应注意的是，所述第一、第二和第三物质中的一种或多种可与惰性气体混合，以加速反应腔室内压力达到饱和。
清洗可涉及多种技术，包括，但不限于，使衬底和/或单层与载气接触，和/或将压力降低至沉积压力之下，以减小接触衬底的物质和/或化学吸附物质的浓度。载气例如可包括N2，Ar，He，Ne，Kr，Xe等。代替的是，清洗可包括使衬底和/或单层与在引入另一物质之前允许化学吸附副产物脱附并且减小物质浓度的任何实物相接触。本领域的技术人员可用已公知的实验方法确定适当的清洗量。清洗时间可连续减少至能增大膜的生长速度的清洗时间。膜的生长速度的增大是非ALD工艺制度发生变化的表示并且可被用以设置清洗时限。
ALD常常被描述成一种受自身限制的工艺，原因在于在衬底上存在有限数量的部位，在这些部位处第一物质可形成化学键。第二物质仅可结合到第一物质上并且因此也可以是受自身限制的。一旦衬底上全部有限数量的部位都结合有第一物质，那么所述第一物质通常不与已与所述衬底结合的其它第一物质相结合。然而，可改变ALD工艺条件以促进这种结合并使ALD不受自身的限制。因此，ALD还可包括通过物质层积一次形成不同于一个单层，形成多于一个原子或分子厚度的层的物质。在此所述的本发明的多种方面适用于所需ALD的任何环境。还应注意到，在ALD过程中可发生局部化学反应(例如引入的反应物分子可从现有表面中置换出分子，而不是在所述表面上形成单层)。在达到发生这种化学反应的程度时，它们通常被限制在表面的最上面的单层内。
根据已设立的清洗标准且在经常使用的温度和压力范围内可进行传统的ALD，以实现所需一次一个单层地形成整个ALD层。即使如此，ALD条件可根据本领域技术人员所公知的标准根据特定的前驱物、层中组成，沉积设备和其它因素发生较大地改变。维持传统温度、压力、和清洗条件将有可能影响单层形成和所得到的整个ALD层质量的所不希望的反应减至最少。因此，在传统的温度和压力范围之外进行操作可能存在形成有缺陷的单层的风险。
化学气相沉积(CVD)的一般技术包括多种更具体的工艺，包括，但不限于，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和其它。化学气相沉积法通常被用于在衬底上非选择性地形成一层完整的沉积材料。化学气相沉积法的一个特征是在沉积腔室中同时存在多种物质，所述物质反应生成沉积材料。这种条件与传统ALD的清洗标准相对比，在传统ALD中衬底与化学吸附到衬底或在前的沉积物质上的单一沉积物质相接触。ALD工艺制度可提供多种同时接触的物质或者在该条件下发生ALD化学吸附而不是发生化学气相沉积反应。只要后来物质可紧接着化学吸附到其上的表面形成完整的所需材料层，所述物质可化学吸附到衬底或在前沉积的物质上，而不是在一起反应。
在绝大多数化学气相沉积条件下，产生沉积大体上与在下面衬底的组成或表面性质无关。相反，在ALD过程中的化学吸附速率有可能受到衬底或被化学吸附物质的组成、晶体结构以及其他性质的影响。其他工艺条件，例如压力和温度也可影响化学吸附速率。
在特定方面，本发明包括在CVD或ALD工艺过程中将微波激发传递给在反应腔室内的部件的方法。图1中示出了可在这种工艺方法中使用的设备10。
设备10包括反应腔室12和微波源14。微波源被构造用以引导微波(图中仅标识出一些微波，如波状线16所示)朝向反应腔室12。微波被理解为具有约10厘米至0.1厘米波长的射线。
微波源14可包括例如相控阵天线，或被构造用以发射微波射线的相控阵的其他构造。微波源14可产生微波，或可被用以引导远离源14已产生的微波。
所示微波源14通过互连装置20与微波发生器和/或功率控制器18电连接。微波发生器和/或功率控制器18可被用以调节沿源14宽度的不同部分所产生的微波的相位。例如，在源14宽度的一个部分处的微波可被调节不同于沿所述宽度的另一部分的微波，以产生微波射线的扫描波。此外和/或另一种选择是，控制器和/或发生器18可被用以从源14发射微波射线时控脉冲。
反应腔室12包括围绕反应腔室大部分周边延伸的壁22。壁22可由例如适当的金属形成。反应腔室12还包括在反应腔室靠近微波源14的那部分上延伸的窗口24。窗口24包括对于微波射线至少部分透明的材料，并且在特定应用中可包括，基本构成为，或构成为石英、云母和一些塑料中的一种或多种。操作中，微波射线16自源14处通过窗口24进入反应腔室12。
衬底保持器26被设置在腔室12内，并由此将衬底28保持在所述腔室内。衬底28可包括例如半导体晶片衬底。在所示实施例中，衬底28在引导进入腔室12内的微波射线16的路径内。
衬底保持器26一般可被安装在腔室12内，其具有多个支承结构以将保持器26保持在腔室22的所需位置。为了简化说明，在示意1中未示出所述支承结构。
衬底保持器26可被构造用以调节由保持器26所保持的衬底28的温度。因此，衬底保持器26可包括用于加热被保持的衬底的加热器。此外和/或另一种选择是，保持器26可与冷却设备相连接并被用于冷却由此保持的衬底。还有可能的是除晶片保持器26外又设置温度调节机构，且保持器26可被用于在衬底28和温度调节机构之间进行热传导。
在所示应用中，窗口24位于所述腔室12的顶部并且衬底保持器26被设置在所述窗口的下面。还应理解本发明可包括其他应用，其中所述窗口此外和/或另一种选择是，沿所述腔室12的一侧或底部进行设置，且其中此外和/或另一种选择是，微波源沿所述反应腔室12的一侧或底部进行设置。然而，所示本发明的应用可为优选应用，原因在于，衬底28可被设置在引导进入腔室12内的微波射线的路径内，并且可通过重力保持在保持器26上。
可能有利的是，基于窗口24相对于侧壁22在热膨胀上存在差异，通过弹性体材料30将窗口24连接到侧壁22上。所述弹性体材料优选与在腔室12内所使用的工艺化学品相适合，并且可包括例如硅氧烷基材料。
设备10包括延伸穿过微波源14，同时也穿过窗口14的入口32。入口32可包含例如石英。入口32中止于窗口24下面的开口34，并且与将要流入腔室12中的一种或多种材料源37流体连接。应该理解尽管在图1中的设备10内仅示出了一个入口和一个源，但是也可以设置多个入口，并且所述多个入口可与多于一个材料源相连接。
反应腔室12具有延伸于其中的出口42，并且在操作中材料从入口32流入腔室12中，且随后通过出口42流出所述腔室。相对于出口42可设置泵，以有助于将材料从腔室12中排出，这在ALD应用中特别有用，其中一种或多种材料受脉冲作用进入并排出腔室12。从腔室12排出的材料如箭头44所示。尽管仅示出了一个出口，但是应该理解可设置其他出口。
气体分散板36(或扩散器)被设置在入口32下面。所述板36具有多个延伸贯通的开口，以允许气态材料(图中仅标识出一种气态材料，如箭头38所示)流动通过所述气体分散板。因此，通过入口32进入腔室22的气态材料流动横过和穿过气体分散板36。所述气体分散板优选由对于微波射线至少部分透明的材料制成，并且在特定应用中可包括，基本构成为，或构成为石英、云母或塑料。气体分散板36可利用多种支承结构(未示出)以所需取向被保持在腔室12内。
射频(RF)屏蔽(或罩)40在微波源14之上且围绕微波源14设置，以减少或防止杂散微波射线散射进入靠近设备10的环境中。在所示实施例中，源37在罩40的外部，并且因此材料自源37流动通过罩40并进入腔室12内。本发明可包含源37设置在射频屏蔽下面的其他应用。
操作中，流入腔室12的材料优选包括至少一种可使用微波射线激发的组分。可使用微波射线激发的组分可被称作微波可诱发成分。典型的微波可诱发成分包括O、H和N。这些成分可作为双原子物质(具体而言O2、H2和N2)，或者作为其他物质而流入腔室12中。经微波诱发的成分流动通过来自源14的微波射线16，并且由此可被活化以形成至少一种微波激发组分(其还可被称作活化物质)。在特定应用中，所述活化物质可限定出由微波射线所产生的等离子体。在其他应用中，所述活化物质可以是非等离子体物质。在任何情况下，各种组分的微波激发能够增强所述组分的反应性。
受到微波激发的组分可沉积到衬底28上，以在所述衬底上形成层。例如，若氧是在腔室12内受到微波活化的组分，那么活化的氧可与衬底28上的材料相互作用形成氧化物。在典型应用中，衬底28可包括含有金属的表面(例如含钛表面)，活化的氧可与这种表面反应形成金属氧化物(例如氧化钛)。在其他应用中，受到微波激发的组分可包括氮，这种组分可与衬底28上表面的材料(例如金属，典型金属为钛)反应以在整个上表面上形成氮化物(例如金属的氮化物，典型金属的氮化物为氮化钛)。
在受到微波激发的组分直接与衬底28的表面发生反应的应用中，在所述组分受到微波激发时，所述组分可在所述衬底表面上或者要不然所述组分可与所述衬底表面相缔合。这在受到微波激发的组分具有非常短的寿命的应用中可能是有利的。
在特定的应用中，除微波可诱发成分外，不同的前驱物可流入反应腔室12中。所述前驱物可与微波可诱发成分中的受到微波激发的组分反应以形成最终沉积到衬底28的表面上的材料。
所述前驱物可包括例如金属有机材料，并且可与受到微波激发的组分反应以生成最终沉积到衬底28的表面上的金属。若所述前驱物包括金属有机前驱物，那么所述前驱物在与受到微波激发的组分反应前可结合到衬底28的表面上和/或所述前驱物可与受到微波激发的组分反应以形成此后累积到衬底28上的金属材料。
在典型应用中，所述受到微波激发的组分可包括O，其可与金属有机前驱物反应以氧化所述前驱物中的有机组分并且从此后累积到衬底28表面上的金属组分中分解出所述有机组分。另一种选择是，所述金属有机前驱物在与O反应前可结合到衬底28的上表面上，且此后O可分解所述前驱物中的有机组分以将金属作为沉积物留在衬底28的表面上。在本发明的另一个方面中，在有机物材料分解过程中或之后，氧可与金属反应，以形成最终作为沉积物累积到衬底28的表面上的金属氧化物。相似地，若受到微波激发的组分为N，可在衬底28的表面上形成金属氮化物。若受到微波激发的组分为H，这样可还原前驱物的各种组分，以留下最终沉积到衬底28表面之上的所述前驱物的组分。
若受到微波激发的组分为等离子体的一部分，其可用于与等离子体增强化学气相沉积相结合，或者可用于与衬底28相缔合的各种材料的干刻蚀。
应注意的是，可提供受到微波激发的组分作为包括除受到微波激发的组分以外的其他原子的化合物的一部分。由于在反应腔室内与前驱物发生反应，所述组分可从所述化合物中分离出来，并且此后可结合到衬底28表面上的沉积物中。因此，在衬底28上的沉积材料可包括一种产物，所述产物包括在腔室12内形成的受到微波激发的组分的至少一部分。
在活化物质是通过微波激发成分而形成的并且所述活化物质与一种或多种前驱物反应以形成一种或多种沉积到衬底28表面上的组分的应用中，与所述前驱物的反应可在所述组分在衬底28表面上沉积之前、之后，或在所述组分在衬底28表面上沉积的过程中进行。
所述活化物质与所述前驱物的反应可使所述前驱物断开，以形成最终沉积到衬底28上的所述前驱物的碎片(例如可将金属有机物前驱物断开形成最终沉积到衬底28上的含有金属的碎片)。因此，在特定应用中，沉积到衬底28上的材料包括前驱物的碎片，而不是整个前驱物。此外，例如在受到微波激发的组分包括氧或氮的应用中，受到微波激发的组分可与所述碎片反应以形成沉积到衬底28上的新物质，并且受到微波激发的组分与含有金属的前驱物反应以形成最终沉积到衬底28上的金属氧化物或金属氮化物。
在此所述的方法可被用在例如CVD或ALD应用中。若在ALD应用中使用该方法，特定的反应顺序可包括将第一组分脉冲送入反应腔室并在衬底上由所述第一组分形成单层。然后从反应腔室中清洗出所述第一组分，此后将第二组分脉冲送入反应腔室，以在由所述第一组分形成的单层上形成第二单层。随后，从反应腔室中清洗出所述第二组分，此后再次将第一组分脉冲送入反应腔室，以在由所述第二组分形成的单层上形成另一单层。因此，所述第一组分和第二组分可顺序脉冲送入和清洗出反应腔室。
受到微波活化的物质在将所述组分脉冲送入反应腔室中的过程中可由所述第一组分和第二组分中的一种或两种形成，或者可在除将所述第一组分和第二组分中的一种或两种脉冲送入反应腔室中时形成。在任一种情况下，在ALD工艺中所使用的微波脉冲与将组分送入所述反应腔室中的顺序脉冲大致一样快速是有利的。换句话说，若将组分送入所述反应腔室中的脉冲约为2秒，那么微波脉冲也为约2秒是有利的，使得所述微波射现的脉冲大体上与组分脉冲一致(所用术语“大体上”一致表示所述两种脉冲在检测误差范围内一致)。若仅有一个与ALD工艺相关的脉冲为微波诱发的而另一个脉冲不是微波诱发的，那么这是非常有利的。在这些应用中，所需的是采用具有非常快的响应时间的脉冲。合适的微波源例如是带有适当的微波发生器和控制器的相控阵天线。
在本发明的不同方面中所使用的微波源14可以是在整个衬底28上延伸的天线。例如，图2示出了叠合在典型衬底28(其周部使用虚线示出)上的一个典型的源14(其周部使用实线示出)。微波源14在衬底28的整个表面上延伸，并且因此可同时引导来自源14的微波射线穿过整个衬底28。虽然所示微波源14具有矩形形状，但是应该理解所述微波源可具有其他形状，例如圆形。
从源14发射出的微波射线可冲击衬底28的表面，且在通过微波射线形成具有相对较短寿命的活化物质且所述物质被用于CVD或ALD工艺中的应用中这是有用的。若相控阵天线被用作微波源，那么可以控制微波射线相对于衬底28的取向。如图3所示，其中图中示出了衬底28的剖视图，同时还示出了微波射线16的射束50(用虚线框示意性地示出)。微波射线16的射束如箭头52所示线性扫过整个衬底28。这可通过对由用作微波源(图1中标号14)的相控阵天线发射出的微波射线进行相位控制而实现。
图4示出了图3所示结构的顶视图，以进一步示出射束50在衬底28上的线性传播，以及示出射束50可横向延伸通过衬底28的全宽(换句话说，可延伸通过所示圆形衬底的外径)。
图3和图4示出被发射进入反应腔室中的微波射线可沿第一轴线(射线16的轴线)进行发射，并沿第二轴线(轴线52)进行扫描，其中所示实施例中的第二轴线大体上垂直于引导射线的轴线。所用术语“大体上垂直于”表示射线进行扫描所沿的轴线在测量误差范围内垂直于引导射线的轴线。
在源14(图1)包括相控阵天线的应用中，来自所述源的微波射线采用如图4所示的方法可扫过衬底28的整个表面。另一种选择是，通过简单地将衬底的整个表面同时暴露于微波射线中，可引导所述射线朝向衬底28的整个表面。
在衬底28的整个表面上引导微波射线的另一种方法如图5所示。具体而言，所述辐射射束50从圆形衬底的中心径向延伸至边缘，并沿旋转轴线54进行扫描以覆盖整个衬底。
使射束扫过衬底(如图3，4和5中的典型实施例所示)的优点在于，能够增强在CVD或ALD过程中的在衬底上沉积的材料的均匀性。
将微波激发结合到CVD或ALD工艺中可使反应腔室小于现有反应腔室。较小的反应腔室在减小所述反应腔室内的体积方面是有利的，其在更快速地清洗反应腔室方面有助于ALD工艺。
权利要求
1.一种沉积方法，包括在将材料沉积到反应腔室内的衬底上的过程中，微波激发反应腔室内的组分；所述激发过程由进入所述反应腔室内的相控阵微波引起。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使前驱物流入反应腔室；以及使所述前驱物与受到微波激发的组分发生反应以形成所述材料。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述前驱物结合到所述衬底上并在此后与受到微波激发的组分发生反应以形成沉积到所述衬底上的材料。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述前驱物与受到微波激发的组分发生反应以形成随后累积到所述衬底上的所述材料。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在微波激发过程中所述组分与所述衬底表面相缔合。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在微波激发过程中所述组分不在所述衬底表面上。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述受到微波激发的组分是所述反应腔室内等离子体的一部分。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述受到微波激发的组分从由H，O和N组成的物质组中进行选择。
9.根据权利要求1所述的方法，其中沉积到所述衬底上的所述材料包括一种产物，所述产物包括受到微波激发的组分的至少一部分。
10.根据权利要求1所述的方法，其中沉积到所述衬底上的所述材料不包含所述受到微波激发的组分。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积方法是化学气相沉积方法。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积方法是原子层沉积方法。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积方法是原子层沉积方法，所述方法进一步包括将所述第一组分和第二组分顺序脉冲送入所述反应腔室并在顺序脉冲之间将所述组分清洗出反应腔室；所述受到微波激发的组分为所述第一组分和第二组分中的至少一种；和所述微波激发由进入所述腔室内的微波射线脉冲引起；所述微波射线脉冲与进入所述腔室内的所述第一组分和第二组分中的一个或两个的脉冲相一致。
14.一种沉积方法，包括提供一种设备，所述设备包括反应腔室和在所述腔室外部的微波源；所述反应腔室包括窗口，微波射线可通过所述窗口；来自所述源的微波通过所述窗口进入所述腔室；将衬底放置于所述反应腔室内；使一种或多种材料在所述反应腔室流动并通过微波；以及将所述一种或多种材料的至少一种组分沉积到所述衬底上。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述微波射线与沿第一轴线发射进入所述腔室并且在所述腔室沿第二轴线扫过的射束相关。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述微波射线与沿第一轴线发射进入所述腔室并且在所述腔室沿第二轴线扫过的射束相关，所述第二轴线为线性轴线。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述微波射线与沿第一轴线发射进入所述腔室并且在所述腔室沿第二轴线扫过的射束相关，所述第二轴线为旋转轴线。
18.根据权利要求14所述的方法，其中所述窗口含有石英、云母或塑料。
19.根据权利要求14所述的方法，其中所述微波源传递微波相控阵通过所述窗口并进入所述腔室中。
20.根据权利要求14所述的方法，其中所述衬底为半导体衬底。
21.根据权利要求14所述的方法，其中所述沉积方法包括化学气相沉积。
22.根据权利要求14所述的方法，其中所述沉积方法包括原子层沉积。
23.根据权利要求14所述的方法，其中流动通过所述微波的所述材料包括含有金属的材料和氧，且其中所述沉积方法在所述衬底上形成金属的氧化物。
24.根据权利要求14所述的方法，其中流动通过所述微波的所述材料包括含有金属的材料和氮，且其中所述沉积方法在所述衬底上形成金属的氮化物。
25.根据权利要求14所述的方法，其中流动通过所述微波的所述材料包括含有金属的材料和氢，且其中所述沉积方法在所述衬底上形成一层包括含有金属的材料中的金属的膜。
26.根据权利要求14所述的方法，其中流动通过所述微波的所述材料包括含有钛的材料和氧，且其中所述沉积方法在所述衬底上形成钛的氧化物。
27.根据权利要求14所述的方法，其中流动通过所述微波的所述材料包括含有钛的材料和氮，且其中所述沉积方法在所述衬底上形成钛的氮化物。
28.一种沉积方法，包括提供一种设备，所述设备包括反应腔室和在所述腔室外部的微波源；所述反应腔室包括窗口，微波射线可通过所述窗口；将衬底放置于所述反应腔室内；使一种或多种微波可诱发成分流入所述反应腔室；使一种或多种前驱物流入所述反应腔室；当所述衬底和所述一种或多种微波可诱发成分在所述反应腔室内时，借助微波射线活化至少一种微波可诱发成分，以形成至少一种活化物质；将所述一种或多种前驱物的至少一种的至少一个组分沉积到所述衬底上；以及使所述一种或多种前驱物的至少一种与活化物质反应，所述反应发生在沉积之前、之后和沉积过程中的一个或多个时刻。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述反应发生在沉积之前。
30.根据权利要求28所述的方法，其中所述反应发生在沉积之后。
31.根据权利要求28所述的方法，其中所述反应发生在沉积过程中。
32.根据权利要求28所述的方法，其中所述窗口含有石英、云母或塑料。
33.根据权利要求28所述的方法，其中所述微波源包括相控阵微波天线。
34.根据权利要求28所述的方法，其中所述微波可诱发成分从由O，H和N组成的物质组中进行选择。
35.根据权利要求28所述的方法，其中所述至少一种活化物质是由微波射线所产生的等离子体的一部分。
36.根据权利要求28所述的方法，其中所述微波可诱发成分从由O，H和N组成的物质组中进行选择；所述沉积组分包括前驱物的碎片，而不是所述前驱物的整体；和当所述至少一种活化物质与所述至少一种前驱物反应时，形成所述碎片。
37.根据权利要求28所述的方法，其中所述微波源在宽阔的区域上延伸并沿所述宽阔的区域产生微波，有选择地相对于沿所述宽阔的区域不同部分的微波对沿所述宽阔的区域一部分的微波进行调节。
38.根据权利要求28所述的方法，其中所述微波源在宽阔的区域上延伸并沿所述宽阔的区域产生微波，有选择地相对于沿所述宽阔的区域不同部分的微波对沿所述宽阔的区域一部分的微波进行调节；且其中所述经过调节的微波形成辐射带，所述辐射带在沉积过程中扫过所述衬底表面。
39.一种沉积方法，包括提供一种设备，所述设备包括反应腔室；在所述腔室外部的微波源和延伸穿过所述微波源并进入所述反应腔室的入口；所述反应腔室包括窗口，微波射线可通过所述窗口；且所述入口延伸穿过所述窗口并终止于所述窗口下面的开口处；所述设备还包括在所述开口下面的气体分散板；来自所述源的微波通过所述窗口，通过所述气体分散板，进入所述腔室；将衬底放置于所述反应腔室内且在所述分散板下面；使一种或多种材料流动通过所述入口；横过和通过所述分散板并进入所述反应腔室；在所述反应腔室中所述一种或多种材料受到微波的作用；以及将所述一种或多种材料的至少一种组分沉积到所述衬底上。
40.根据权利要求39所述的沉积方法，其中所述窗口含有石英、云母或塑料。
41.根据权利要求39所述的沉积方法，其中所述窗口主要由石英构成。
42.根据权利要求39所述的沉积方法，其中所述气体分散板含有石英、云母或塑料；且具有多个延伸于其中的开口。
43.根据权利要求39所述的沉积方法，其中所述气体分散板主要由石英构成且具有多个延伸于其中的开口。
44.根据权利要求39所述的沉积方法，其中所述窗口和气体分散板主要由石英构成。
45.根据权利要求39所述的沉积方法，其中所述微波源包括相控阵天线。
46.根据权利要求39所述的沉积方法，其中所述微波源在宽阔的区域上延伸并沿所述宽阔的区域产生微波，有选择地相对于沿所述宽阔的区域不同部分的微波对沿所述宽阔的区域一部分的微波进行调节。
47.根据权利要求39所述的沉积方法，其中所述微波源在宽阔的区域上延伸并沿所述宽阔的区域产生微波，有选择地相对于沿所述宽阔的区域不同部分的微波对沿所述宽阔的区域一部分的微波进行调节；且其中所述经过调解的微波形成辐射带，所述辐射带在沉积过程中扫过所述衬底表面。
48.一种沉积设备，包括反应腔室；在所述腔室外部并且被构造用以引导微波射线朝向所述腔室的微波源；和在所述反应腔室一侧的窗口，来自微波源的微波射线可通过所述窗口进入所述腔室。
49.根据权利要求48所述的设备，进一步包括在所述腔室内的衬底保持器。
50.根据权利要求49所述的设备，其中所述衬底保持器处于射线路径中。
51.根据权利要求49所述的设备，其中所述衬底保持器被构造用以调节由此所保持的衬底的温度。
52.根据权利要求49所述的设备，其中所述衬底保持器包括用于加热由此所保持的衬底的加热器。
53.根据权利要求49所述的设备，其中所述衬底保持器被构造用以将半导电性材料晶片保持在所述反应腔室内，且其中所述微波源被构造用以发射微波射线的相控阵进入所述腔室并横过保持在所述反应腔室内的半导电性材料晶片的整个表面。
54.根据权利要求49所述的设备，其中所述衬底保持器被构造用以将半导电性材料晶片保持在所述反应腔室内，且其中所述微波源为在保持在所述反应腔室内的整个半导电性材料晶片上面进行延伸的相控阵天线。
55.根据权利要求48所述的设备，其中所述窗口含有石英、云母或塑料。
56.根据权利要求48所述的设备，其中所述窗口主要由石英构成。
57.根据权利要求48所述的设备，其中所述微波源被构造用以发射微波射线的相控阵进入所述腔室中。
58.一种沉积设备，包括包括窗口的反应腔室；在所述腔室外部并且被构造用以发射微波射线通过所述窗口进入所述反应腔室中的微波源；和延伸通过所述微波源并进入所述反应腔室中的入口；所述入口延伸通过所述窗口并中止于所述窗口之下的开口；在所述反应腔室内且在所述入口的开口下面的气体分散板；和在所述腔室内且在所述气体分散板下面的衬底保持器。
59.根据权利要求58所述的设备，其中所述衬底保持器被构造用以调节由此所保持的衬底的温度。
60.根据权利要求58所述的设备，其中所述衬底保持器包括用于加热由此所保持的衬底的加热器。
61.根据权利要求58所述的设备，其中所述窗口含有石英、云母或塑料。
62.根据权利要求58所述的设备，其中所述窗口主要由石英构成。
63.根据权利要求58所述的设备，其中所述气体分散板含有石英、云母或塑料；且具有多个延伸于其中的开口。
64.根据权利要求58所述的设备，其中所述气体分散板主要由石英构成且具有多个延伸于其中的开口。
65.根据权利要求58所述的设备，其中所述窗口和气体分散板主要由石英构成。
66.根据权利要求58所述的设备，其中所述微波源被构造用以发射微波射线的相控阵进入所述腔室中。
67.根据权利要求58所述的设备，其中所述衬底保持器被构造用以将半导电性材料晶片保持在所述反应腔室内，且其中所述微波源被构造用以发射微波射线的相控阵进入所述腔室中并横过保持在所述反应腔室内的半导电性材料晶片的整个表面。
68.根据权利要求58所述的设备，其中所述衬底保持器被构造用以将半导电性材料晶片保持在所述反应腔室内，且其中所述微波源为在保持在所述反应腔室内的整个半导电性材料晶片上面进行延伸的相控阵天线。
全文摘要
本发明包括一种沉积设备，所述沉积设备具有反应腔室和在所述腔室外部的微波源。所述微波源被构造用以引导微波射线朝向所述腔室。所述腔室包括窗口，来自微波源的微波射线可通过所述窗口进入所述腔室。本发明还包括沉积方法(例如化学气相沉积(CVD)方法或原子层沉积(ALD)方法)，其中微波射线被用以在将材料沉积到反应腔室内的衬底上的过程中活化反应腔室内的至少一种组分。
文档编号C30B25/10GK1659309SQ03813690
公开日2005年8月24日 申请日期2003年3月31日 优先权日2002年4月11日
发明者C·M·卡彭特, R·S·丹多, P·H·坎贝里 申请人:微米技术有限公司