用于形成包含铟镓锌氧化物的层的反应器系统和方法与流程

1.本公开总体涉及气相反应器和系统。更具体地，本公开涉及包括多个反应室的反应器系统以及使用该反应器系统的方法。


背景技术：

2.诸如化学气相沉积(cvd)、等离子体增强cvd(pecvd)、原子层沉积(ald)、等离子体增强ald(peald)、原子层蚀刻(ale)等气相过程通常用于将材料沉积到衬底表面上，从衬底表面蚀刻材料，和/或清洁或处理衬底表面。例如，气相过程可用于在衬底上沉积或蚀刻层，以形成半导体器件、平板显示器件、光伏器件、微机电系统(mems)和其他电子器件。
3.通常，使用多种气相过程来形成这种器件。通常，每个过程在其自己的反应器系统或模块中进行，并转移到另一个反应器系统或模块进行后续处理。将反应器系统或模块专用于每个过程是期望的，以防止或减轻所使用的反应物或在反应器内形成的产物的交叉污染。然而，使用专用的反应器系统或模块需要大量的资金成本，并且增加了与制造器件相关的操作成本。此外，在不同的反应器系统和模块中处理衬底通常需要真空和/或空气中断，以从一个反应器系统或模块中取出衬底，并将衬底放置在另一个反应器系统或模块中。
4.最近，人们对沉积包括铟镓锌氧化物的层越来越感兴趣。铟镓锌氧化物层可用于形成各种器件，包括例如使用非晶铟镓锌氧化物形成的显示器中的薄膜晶体管。通常，铟镓锌氧化物通过从铟镓锌氧化物的靶溅射材料来沉积。虽然这种技术在一些应用中工作良好，但通常希望以更可控和/或更保形的方式沉积铟镓锌氧化物。此外，对使用具有改进性能的非晶或结晶铟镓锌氧化物开发其他器件比如其他晶体管和存储器件的兴趣也在增长。因此，需要适于沉积铟镓锌氧化物的改进的反应器系统和方法。
5.相关技术中涉及的问题和解决方案的任何讨论已经包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景，并且不应被认为是承认在做出本发明时任何或所有的讨论是已知的。


技术实现要素：

6.本公开的各种实施例涉及反应器系统和使用反应器系统的方法。虽然本公开的反应器系统和方法解决现有反应器系统和方法的缺点的方式在下面更详细地描述，但通常，根据本公开的示例性反应器系统和方法包括一个或多个处理模块，其中一个或多个处理模块包括多个反应室。如下文更详细阐述，模块内的两个或更多个反应室可用于沉积氧化铟、氧化镓、氧化锌等中的一种或多种。模块内和/或另一模块内的其他反应室可用于在沉积包含铟镓锌氧化物的层之前处理衬底表面和/或处理包含铟镓锌氧化物的沉积层。
7.根据本公开的示例性实施例，反应器系统包括多个处理模块，其中至少一个处理模块包括第一反应室、第二反应室和第三反应室；衬底处理室，用于向多个处理模块中的两个或更多个提供衬底；以及控制器。根据这些实施例的示例，第一反应室配置为在衬底表面上沉积包含ino的层，第二反应室配置为在衬底表面上沉积包含zno的层，第三反应室配置为在衬底表面上沉积包含gao的层，并且第一反应室、第二反应室和第三反应室用于形成包
含铟镓锌氧化物的层。根据本公开的进一步示例，反应器系统包括第四反应室，其配置为执行衬底表面上的预沉积处理和包含铟镓锌氧化物的层的后沉积处理中的一个或多个。预沉积处理可以包括远程等离子体过程和直接等离子体过程中的一种或多种。类似地，后沉积处理可以包括远程等离子体过程和直接等离子体过程中的一种或多种。另外或可替代地，第一反应室、第二反应室、第三反应室和第四反应室中的一个或多个可以进一步配置为执行衬底表面上的预沉积处理和包含铟镓锌氧化物的层的后沉积处理中的一个或多个。除非另有说明，第一、第二、第三和第四反应室可以任何顺序使用。
8.根据本公开的附加实施例，提供了一种形成包含铟镓锌氧化物的层的方法。示例性方法包括以下步骤：提供包括第一反应室、第二反应室和第三反应室的处理模块；在第一反应室内的衬底表面上形成包含ino的层，在第二反应室内的衬底表面上形成包含gao的层，以及在第三反应室内的衬底表面上形成包含zno的层。除非另有说明，这里描述的步骤可以任何合适顺序执行。包含ino的层、包含gao的层和包含zno的层形成包含铟镓锌氧化物的层。根据这些实施例的方面，该方法可以包括在第四反应室内形成附加金属氧化物的步骤。根据进一步方面，该方法可以包括在第四反应室内执行在衬底表面上的预沉积处理和包含铟镓锌氧化物的层的后沉积处理中的一个或多个的步骤。后沉积处理可以包括将包含铟镓锌氧化物的层暴露于活性物质，例如臭氧。在臭氧的情况下，用于形成臭氧的含氮气体的量可以在暴露该层的步骤期间变化。另外或可替代地，低频等离子体过程和远程等离子体过程的组合可用于在后沉积处理步骤期间处理表面。预沉积处理可以包括将衬底暴露于还原气体，其可以用于形成受激物质。
9.根据本公开的又一示例，提供了另一种方法。该方法包括提供包括多个反应室的处理模块，向第一处理模块内的第一反应室提供两种或更多种金属前体，其中金属前体选自铟前体、镓前体、锌前体和铝前体，以及向第一反应室提供氧化剂以形成包括in,ga,zn和al中的至少两种的氧化物。该方法还可以包括使用剂量控制以向反应室提供一种或多种前体的步骤。
10.根据本公开的另外示例，提供了一种形成包含铟镓锌氧化物的层的方法。该方法包括通过向反应室提供铟反应物和第一氧化剂来形成氧化铟层，通过提供镓反应物和第二氧化剂来形成氧化镓层，以及通过提供锌反应物和第三氧化剂来形成氧化锌层，其中第一氧化剂、第二氧化剂和第三氧化剂中的至少两种不同。根据这些实施例的进一步示例，形成氧化铟层、形成氧化镓层和形成氧化锌层的步骤中的至少两个在处理模块的不同反应室内进行。
11.通过参考附图对某些实施例的以下详细描述，这些和其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见；本发明不限于所公开的任何特定实施例。此外，前面的概述和下面的详细描述都仅仅是示例性和解释性的，而不是对本公开或所要求保护的发明的限制。
附图说明
12.当结合以下说明性附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求，可以获得对本公开的示例性实施例的更完整的理解。
13.图1示出了根据本公开的各种实施例的示例性反应器系统。
14.图2示出了根据本公开的各种实施例的反应器系统的示例性处理模块。
15.图3示出了根据本公开的各种实施例的反应器。
16.应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。例如，图中一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以帮助提高对本公开的所示实施例的理解。
具体实施方式
17.下面提供的示例性实施例的描述仅仅是示例性的，并且仅仅是为了说明的目的；以下描述不旨在限制本公开或权利要求的范围。此外，对具有所述特征的多个实施例的叙述并不旨在排除具有附加特征的其他实施例或者结合了所述特征的不同组合的其他实施例。
18.如下文更详细阐述，本公开的各种实施例涉及用于形成包含铟镓锌氧化物的层的反应器系统和方法。示例性方法和系统允许精确控制包括铟镓锌氧化物的层的构成和厚度，在沉积层内和跨越沉积在多个衬底上的层。如下面进一步阐述，示例性系统和方法还可以包括预沉积处理和/或后沉积处理设备或步骤。
19.在本公开中，“气体”可以包括在常温常压(ntp)下为气体的材料、蒸发的固体和/或蒸发的液体，并且可以根据情况由单一气体或气体混合物构成。除了处理气体之外的气体，即不经过气体分配组件、其他气体分配装置等引入的气体，可以用于例如密封反应空间，并且可以包括密封气体，比如稀有气体。根据情况，气体可以包括单一气体或气体混合物。
20.术语“前体”可以指参与产生另一种化合物的化学反应的化合物。术语“反应物”可以与术语前体互换使用。术语“惰性气体”可以指不参与化学反应和/或在可感知的程度上不成为层的一部分的气体。示例性惰性气体包括氦气和氩气及其任意组合。在某些情况下，分子氮和/或氢可以是惰性气体。载气可以是或包括惰性气体。
21.如本文所用，术语“衬底”可以指可用于形成或可在其上形成器件、电路或膜的任何一种或多种底层材料。衬底可以包括块体材料，比如硅(例如单晶硅)、其他iv族材料，比如锗，或者化合物半导体材料，比如gaas，并且可以包括覆盖或位于体材料下面的一个或多个层。此外，衬底可以包括各种拓扑结构，比如形成在衬底层的至少一部分内或上的凹槽、线条等。
22.术语“循环沉积过程”或“循环的沉积过程”可以指将前体(和/或反应物)顺序引入反应室以在衬底上沉积层，并且包括处理技术，比如原子层沉积(ald)、循环化学气相沉积(循环cvd)以及包括ald分量和循环cvd分量的混合循环沉积过程。该过程可以包括引入前体/反应物之间的吹扫步骤。
23.术语“原子层沉积”可以指在处理室中进行沉积循环(通常是多个连续的沉积循环)的气相沉积过程。这里使用的术语“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)气的交替脉冲执行时。
24.如本文所用，术语“等离子体增强原子层沉积”(peald)可以指一种或多种前体、反应物和/或其他气体暴露于等离子体以形成受激物质的ald过程。
25.如本文所用，包含ino的层可以包括氧化铟和可选的附加元素。在一些情况下，ino
层可以基本由ino构成(例如包含少于5原子％的其他材料)。包含ino的层可以是非晶的或结晶的，并且可以是或不是化学计量的。
26.如本文所用，包含gao的层可以包括氧化镓和可选的附加元素。在一些情况下，gao层可以基本由gao构成(例如包含少于5原子％的其他材料)。包含gao的层可以是非晶的或结晶的，并且可以是或不是化学计量的。
27.如本文所用，包含zno的层可以包括氧化锌和可选的附加元素。在一些情况下，zno层可以基本由zno构成(例如包含少于5原子％的其他材料)。包含zno的层可以是非晶的或结晶的，并且可以是或不是化学计量的。
28.如本文所用，包含alo的层可以包括氧化铝和可选的附加元素。在一些情况下，alo层可以基本由alo构成(例如包含少于5原子％的其他材料)。包含alo的层可以是非晶的或结晶的，并且可以是或不是化学计量的。
29.包含铟镓锌氧化物的层可以包括铟、镓、锌、氧以及可选的其他元素，比如铝、锡、锗或钛。在一些情况下，包含铟、镓、锌、氧的层可以基本由铟、镓、锌和氧构成(例如包含少于5原子％的其他材料)。包含铟、镓、锌和氧的层可以是非晶的或结晶的，并且可以是或不是化学计量的。
30.此外，在本公开中，变量的任何两个数字可以构成该变量的可行范围，并且所指示的任何范围可以包括或不包括端点。此外，所指示的变量的任何值(不管它们是否用“约”表示)可以指精确值或近似值，并且包括等同物，并且可以指平均值、中间值、代表性值、多数值等。此外，在本公开中，术语“包括”、“由...构成”和“具有”在一些实施例中可以独立地指“通常或广义地包括”、“包含”、“基本由...构成”或“由...构成”。在本公开中，在一些实施例中，任何定义的含义不一定排除普通和习惯的含义。
31.现在转到附图，图1示出了根据本公开实施例的示例性反应器系统100。反应器系统100包括多个处理模块102-108、衬底处理室110、控制器112、负载锁定室114和设备前端模块116。
32.在图示的示例中，每个处理模块102-108包括四个反应室rc1-rc4。除非另有说明，rc1-rc4可以任何合适顺序。此外，根据本公开示例的处理模块可以包括任何合适数量的反应室。此外，反应系统内的各种处理模块可以相同或不同地配置。
33.根据本公开的示例，至少一个处理模块包括第一反应室rc1、第二反应室rc2、第三反应室rc3以及可选的第四反应室rc4。根据进一步示例，两个或更多个(例如2、3或4个)处理模块102-108包括第一反应室rc1、第二反应室rc2、第三反应室rc3以及可选的第四反应室rc4。
34.根据本公开的示例，至少一个处理模块102-108包括配置为在衬底表面上沉积包含ino的层的第一反应室rc1、配置为在衬底表面上沉积包含zno的层的第二反应室rc2以及配置为在衬底表面上沉积包含gao的层的第三反应室rc3。因此，第一反应室rc1、第二反应室rc2和第三反应室rc3可以用于在单个处理模块中形成包含铟镓锌氧化物的层。在一些情况下，两个或更多个(例如2、3或4个)处理模块被类似地配置。可替代地，处理模块内的两个或更多个(例如所有)反应室可以执行相同的反应(例如相同氧化物的沉积、预沉积处理和/或后沉积处理)。根据又一示例，同一反应室可以执行预沉积处理和后沉积处理过程。另外或可替代地，用于沉积层的一个或多个反应室rc1-rc4也可以用于预沉积处理和/或后沉积
处理。下文结合图3更详细地讨论示例性反应室。
35.衬底处理室110联接到每个处理模块102-108。举例来说，衬底处理室110可以通过闸阀118-132联接到每个处理模块102-108。根据本公开的示例，处理模块102-108可以联接到衬底处理室110和从衬底处理室110分离。
36.衬底处理室110可用于在负载锁定室114和一个或多个处理模块102-108之间和/或在处理模块102-108之间移动衬底。衬底处理室110可以包括后端机器人134。后端机器人134可以从负载锁定室114(例如其中的平台140、142)和任何反应室内的任何一个基座传送衬底。后端机器人134可以是或包括例如多关节机器人。举例来说，后端机器人134可以使用静电力或真空力取回并移动要传送的衬底。后端机器人134可以是例如末端执行器。
37.控制器112可以配置成执行这里描述的一个或多个步骤或功能。控制器112包括电子电路和软件，以选择性地操作包括在反应器系统100中的阀、歧管、加热器、泵和其他部件。这种电路和部件操作成提供气体、调节温度等，从而提供反应器系统100的正确操作。控制器112可以包括执行特定任务的模块，例如软件和/或硬件部件。模块可以配置为驻留在控制系统的可寻址存储介质上，并且配置为执行一个或多个过程，例如这里描述的方法。
38.负载锁定室114通过例如闸阀136、138连接到衬底处理室110，并连接到设备前端模块116。负载锁定室114可以包括一个或多个例如两个平台140、142，用于在设备前端模块116和衬底处理室110之间暂存衬底。
39.设备前端模块116经由开口144联接至负载锁定室114。前端模块116可以适当地包括一个或多个负载端口146。可以提供负载端口146来容纳衬底载体，例如前开口统一箱(foup)148。设置在设备前端模块116中的机器人150可以在foup148和负载锁定室114内的平台140、142之间传送一个或多个(例如一次两个)衬底。
40.图2更详细地示出了示例性处理模块102的俯视剖视图。在图示的示例中，处理模块102包括第一反应室rc1、第二反应室rc2、第三反应室rc3和第四反应室rc4。第一反应室rc1和第二反应室rc2可以位于比第三反应室rc3和第四反应室rc4更靠近衬底处理室110的位置。一个或多个rc1-rc4反应室可以使用一个或多个气幕(gc)和一个或多个物理屏障彼此分开，所述物理屏障具有允许衬底通过的区域或开口(其可以是可密封的)。另外或可替代地，可以配置产品和处理气体流，使得期望的反应发生在并且基本仅发生在每个反应室内。根据本公开的示例，衬底处理室110可以直接或经由闸阀(例如闸阀118、120)与rc1和rc2连通。
41.在图示的示例中，处理模块102包括转移臂202，以在处理模块102内的反应室rc1-rc4之间移动衬底。转移臂202可以包括用于每个反应室的第一至第n臂。例如，转移臂202可以包括第一臂202a、第二臂202b、第三臂202c、第四臂202d和轴202e。第一臂202a、第二臂202b、第三臂202c和第四臂202d由轴202e支撑，并通过轴202e的旋转而旋转。根据轴202e的旋转状态，臂202a-202d位于反应室之间或特定反应室内。转移臂202可用于将衬底提供到反应室内的基座上，并取出基座上的衬底。转移臂202可以用作旋转臂，用于将第一至第四反应室rc1-rc4之一中的衬底移动到另一个反应室中。这种旋转臂例如逆时针旋转360度/反应室数量。如图2所示，处理模块104-108可以配置为具有与处理模块102相同或相似的配置。
42.根据本公开的进一步示例，如图2所示，后端机器人134可以将衬底204、206转移到
rc1和rc2或从其转移出。一个或多个传感器208-214可以设置在衬底处理室110和处理模块102之间的区域中。例如，两个传感器208、210可以设置在第一反应室rc1的前面，两个传感器212、214可以设置在第二反应室rc2的前面。一个或多个传感器208-214可以包括彼此重叠(例如在竖直方向上)的发光元件和光感测元件。发光元件可以在正或负方向上发射光(例如激光)，并且光感测元件检测光(例如激光)。可以基于光接收元件对光的接收或未接收来检测发光元件和光感测元件之间是否存在衬底。例如，当光接收元件感测到阈值光量时，它可以输出高电平信号，而当它没有接收到或接收到低于阈值光量时，它输出低电平信号。光感测元件可以提供对应于衬底的通过条件的波形输出。
43.处理模块102还可以包括自动衬底感测单元，用于在后端机器人134将衬底从衬底处理室110转移到第一反应室rc1或第二反应室rc2时，确定衬底是否已经通过预定位置。自动晶片感测单元可以包括例如前述的传感器208-214和连接到传感器208-214的转移模块控制器(tmc)216。tmc216可以位于例如衬底处理室110的下方。tmc216可以将一个或多个传感器208-214的检测结果与预定波形进行比较，以确定衬底是否已经通过预定位置。以这种方式，当衬底在从衬底处理室110到第一反应室rc1或第二反应室rc2的方向上转移时，或者当衬底在相反方向上转移时，可以通过自动晶片感测单元执行异常转移的检测。异常转移可能由衬底相对于后端机器人134的未对准、衬底破裂等引起。根据一示例，当检测到异常转移时，tmc216可以实现用于校正转移目的地的校正功能。
44.适用于处理模块102-108的示例性处理模块和示例性系统的更详细描述被提供在以下中：2020年9月15日授权的kazuhiro nishiwaki的美国专利号10777445；2019年6月25日授权的taku omori的美国专利号10332767；以及2021年2月6日提交的名称为“具有多方向反应室的反应器系统”的美国申请序列号17/169440，它们的内容在此引入作为参考。
45.一种或多种前体源和一种或多种氧化剂源可以联接到每个反应室rc1-rc4。在所示示例中，第一前体源(例如包括铟前体)218和第一氧化剂源220流体联接到rc1；第二前体源(例如包括锌前体)222和第二氧化剂源224流体联接到rc2；第三前体源(例如包括镓前体)226和第三氧化剂源228流体联接到rc3；并且第四前体源(例如包括铝或其他金属前体)228和第四氧化剂源230流体联接到rc4。在某些情况下，rc4可能不包括前体源。在这种情况下，rc4可用于本文所述的预沉积处理和/或后沉积处理，反应物源230可包括用于本文所述处理(例如形成等离子体)的气体。
46.现在转到图3，示出了适于用作一个或多个反应室rc1-rc4的示例性反应室300。反应室300示出为peald反应器。然而，反应室300可替代地配置为热或气相反应器。本文所述的各种反应室可用于cvd、循环沉积(例如ald)，其可以是热(即不形成等离子体或活性物质)或等离子体或活性物质辅助的。
47.如图3所示，通过在反应室300的内部11(反应区)中提供可以平行配置并彼此面对的一对导电平板电极2、4，从电源25向一侧施加rf功率(例如13.56mhz和/或27mhz)，并将另一侧12电接地，可以在电极2、4之间产生等离子体。温度调节器可以设置在下平台2中，即下电极中。衬底1可被放置在其上，并且衬底温度可被控制在期望的温度。上电极4可以用作气体分配装置，比如喷淋板，以及各种气体，比如等离子体气体、反应物气体和/或稀释气体(如果有的话)，以及气体混合物可以通过气体管线21和气体管线22并通过喷淋板4引入到反应室300中。例如，前体或气体混合物(例如包括两种或更多种前体)可以通过管线22提供
给气体注射端口26，来自反应物源27的反应物(例如氧化剂)可以通过管线21提供给气体注射端口26。在一些情况下，远程等离子体单元304可用于向反应区11提供活性物质。
48.在反应室300中，可以提供具有排气管线17的导管13，反应室300的内部11中的气体可以通过该导管排出。气体密封管线24可用于将密封气体引入反应室300的内部11，其中提供了分隔板14。该图中省略了开口，比如闸阀，通过该开口可以将衬底转移到反应室300中。吹扫区域16也可以设置有排气管线6。在图示的示例中，反应室300包括外壳302，以将反应室与环境和/或另一个反应室隔离。另外或可替代地，如上所述，可以使用气幕来促进一个反应室与一个或多个其他反应室的隔离。
49.如上所述，根据本公开的各种实施例，可以配置处理模块比如处理模块102，使得第一反应室配置为在衬底表面上沉积包含ino的层，第二反应室配置为在衬底表面上沉积包含zno的层，第三反应室配置为在衬底表面上沉积包含gao的层，其中第一反应室、第二反应室和第三反应室用于形成包含铟镓锌氧化物的层。如图1和2所示，处理模块可以另外包括第四反应室。第四反应室可经配置执行在衬底表面上的预沉积处理、包含铟镓锌氧化物的层的后沉积处理或另一层(比如另一金属(例如al)氧化物)的沉积中的一个或多个。
50.包含ino、zno和/或gao的层可以使用热或等离子体辅助过程形成。热或等离子体过程可以包括向反应(例如不同的)反应室提供金属前体(例如in、zn和ga中的一种或多种)和氧化剂。
51.根据本公开的示例适用的示例性铟前体包括以下至少一种：tei；tmi；3-(二甲基氨基)丙基]二甲基铟(dadi)；环戊二烯基(i)；in(acac)3；in(dmamp)2(oipr)；in(dmamp)3；in(dpguan)3；in(etcp)；incp；in(ipramd)3；in(iprfmd)3；in(n(sime3)2)et2；in(prnme2)me2；in(thd)3；incl3；inme2(edpa)；inme3(meo(ch2)2nhtbu)；inme3或inet3。根据本公开的示例适用的示例性锌前体包括以下至少一种：dez,dmz；[etzn(damp)]2；zn(dmp)2；zn(eeki)2；zn(oac)2；zncl2；znet2；znme2或znme(oipr)。根据本公开的示例适用的示例性镓前体包括以下至少一种：tdmaga；tmga；tega；gacl3；gaet2cl；(game2nh2)3；ga(acac)3；ga(cpme5)；ga(thd)；ga2(nme2)6；game2(oipr)；game2nh2或game3(ch3och2ch2nhtbu)。示例性氧化剂包括例如水、臭氧、醇、过氧化物、h2o2、氧等离子体、氢等离子体或原位-oh自由基。根据本公开的示例，可以基于例如期望的厚度/沉积循环来选择氧化剂。因此，包含铟镓锌氧化物的层的构成可以通过选择用于沉积一种或多种氧化物的氧化剂来控制。根据本公开的示例，向处理模块内的一个或多个反应室提供至少两种不同的氧化剂，使得与铟前体反应形成氧化铟的第一氧化剂、与锌前体反应形成氧化锌的第二氧化剂和与镓前体反应形成氧化镓的第三氧化剂中的至少两种不同。在其他情况下，第一、第二和/或第三氧化剂可以是相同的氧化剂。另外或可替代地，在沉积循环期间可以使用抑制剂，比如烷基醇(例如甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙醇、叔丁醇等)、羧酸、酮、醛和/或β-二酮，以获得一种或多种氧化物的期望厚度/循环。另外或可替代地，可以控制反应室或基座温度，以获得各种氧化物层的期望沉积速率/循环和/或构成。
[0052]
根据一些示例，特别是对于热沉积过程(例如使用臭氧作为反应物)，沉积层的步骤的顺序可以依次为：gao、zno和ino。这种沉积顺序显示出铟镓锌氧化物覆盖特征(例如具有下述纵横比的特征)的阶梯覆盖率的显著改善。例如，与gao、ino和zno的沉积顺序相比，使用gao、zno和ino的沉积顺序，观察到热沉积铟镓锌氧化物的约80％至约95％的阶梯覆盖
率的改善。除了改善阶梯覆盖率之外，gao、zno和ino的沉积顺序被认为改善在特征内形成的铟镓锌氧化物层的成分均匀性。特征(例如沟槽)的示例性纵横比大于10、20、25、30或50；纵横比可以另外或可替代地小于200或小于100或小于75或小于50。
[0053]
根据本公开的进一步示例，处理模块102-108内的反应室(例如rc4)配置为执行预沉积处理。预沉积处理可以包括远程等离子体过程和直接等离子体过程中的一种或多种。在这些情况下，可以使用气体形成等离子体，比如h2,o2、形成气体(n2和h2)、臭氧、uv技术气体、nh、肼、肼衍生物。另外或可替代地，反应室(例如rc4)可以配置为执行后沉积处理。后沉积处理包括远程等离子体过程和直接等离子体过程中的一种或多种。在这些情况下，可以使用气体形成等离子体，比如退火气体、等离子体致密化气体、氧化或还原气体或者氮化气体。另外或可替代地，如上所述，处理模块102-108的第一反应室rc1、第二反应室rc2和第三反应室rc3中的一个或多个可以进一步配置为执行在衬底表面上的预沉积处理和包括铟镓锌氧化物的层的后沉积处理中的一个或多个，例如使用如上所述的技术。
[0054]
根据本公开的进一步示例，至少一个处理模块102-108包括第四反应室rc4，其配置为沉积包含另一种金属或金属氧化物的层，比如氧化铝、氧化锡或氧化钛。
[0055]
根据本公开的进一步示例，处理模块内的每个反应室rc1-rc4—例如每个模块内的基座—可被独立控制，例如使用控制器112。例如，第一反应室内的温度可以在100℃和400℃之间，第二反应室内的温度可以在75℃和450℃之间，第三反应室内的温度可以在50℃和500℃之间。通过控制温度，可以控制每个反应室内每个循环的生长速率。
[0056]
根据本公开的附加示例，提供了一种形成包含铟镓锌氧化物的层的方法。示例性方法包括提供处理模块(例如处理模块102)，在处理模块的第一反应室内的衬底表面上形成包含ino的层，在处理模块的第二反应室内的衬底表面上形成包含gao的层，以及在处理模块的第三反应室内的衬底表面上形成包含zno的层。包含ino的层、包含gao的层和包含zno的层可以形成包含铟镓锌氧化物的层。示例性方法可以进一步包括在处理模块的第四反应室内形成附加金属氧化物的步骤。附加金属氧化物可以包括例如氧化铝、氧化锡或氧化钛中的一种或多种。在一些情况下，形成层的步骤的顺序可以如上所述，即gao、zno，然后是ino。
[0057]
根据进一步的示例，该方法可以包括在处理模块的(例如第四)反应室内执行在衬底表面上的预沉积处理和包含铟镓锌氧化物的层的后沉积处理中的一个或多个的步骤。
[0058]
预沉积处理步骤可用于例如从衬底表面去除污染物，比如碳。预沉积处理步骤可以包括热和/或等离子体处理。根据本公开的示例，预沉积处理包括将衬底暴露于还原气体。示例性还原气体包括氢、氨、肼或肼衍生物。在一些情况下，使用还原气体形成反应性物质，例如使用直接和/或远程等离子体。
[0059]
后沉积处理可用于例如调整包含铟镓锌氧化物的层的性质。示例性后沉积处理步骤包括对包含铟镓锌氧化物的层进行等离子体处理。等离子体可以包括直接等离子体和/或远程等离子体。在一些情况下，后沉积处理包括低频(例如约700hz)(例如直接)等离子体过程和远程等离子体过程。用于形成直接和/或远程等离子体的气体包括氧、氮、氢、氨、肼或肼衍生物。举例来说，后沉积处理可包括将包含铟镓锌氧化物的层暴露于使用一种或多种含氮气体(例如氮、氨、肼或肼衍生物)和/或一种或多种含氧气体(例如水、臭氧、醇、过氧化物、h2o2、氧等离子体、氢等离子体或原位-oh自由基)形成的臭氧。在这种情况下，在将包
含铟镓锌氧化物的层暴露于臭氧的步骤期间，可以控制用于形成臭氧的含氮气体的量。
[0060]
根据本公开的另外示例，一种方法可以包括不对称地或非均匀地向衬底表面提供一种或多种前体。例如，该方法可以包括在一个或多个反应室(例如rc1-rc4)内从衬底的中心到衬底的边缘不均匀地提供包含in的第一前体、包含ga的第二前体和包含zn的第三前体中的一种或多种。
[0061]
根据本公开的进一步示例，可以在单个反应室内形成两个或更多个(例如in、ga、zn、al)氧化物层或包含两个或更多个这种氧化物的层。在这些情况下，方法可以包括提供包括多个反应室的处理模块，向第一处理模块内的第一反应室提供两种或更多种前体(例如in、ga、zn、al),其中金属前体选自铟前体、镓前体、锌前体和铝前体，以及向第一反应室提供氧化剂以形成包括in、ga、zn和al中的至少两种的氧化物。
[0062]
本文描述的示例性方法可以包括在前体进入第一反应室之前对一种或多种前体进行剂量控制的步骤。可以使用例如快速开关阀来控制脉冲时间和浓度，从而进行剂量控制。
[0063]
尽管本文阐述了本公开的示例性实施例，但应当理解，本公开不限于此。例如，尽管反应器、反应器系统和方法是结合各种具体配置来描述的，但本公开不一定限于这些示例。事实上，除非另有说明，本文描述的各种反应器、系统和方法的特征和部件可以互换。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本文阐述的反应器、系统和方法进行各种修改、变化和增强。
[0064]
本公开的主题包括各种系统、组件、反应器、部件和配置的所有新颖和非显而易见的组合和子组合，及本文公开的其他特征、功能、动作和/或性质，以及其任何和所有等同物。