用于向反应室提供前体混合物的方法与流程

本公开总体涉及适于向反应室提供前体混合物的方法和系统。所得的前体混合物可用于例如通过等离子体辅助沉积过程等在间隙、沟槽等中形成可流动材料。

背景技术：

1、可流动材料或间隙填充流体通常用于填充半导体器件处理中的小间隙或凹槽。然而，使用现有技术的基于流体的间隙填充过程只能形成有限量的材料。此外，很难控制所形成的材料的成分。特别地，间隙填充流体的元素构成通常非常类似于在相应过程中使用的前体的元素构成。

2、前体的混合物可用于成分调整，并产生大约介于混合物中构成前体的成分之间的成分。这种方法在美国临时申请号63/295990中有所描述。当使用多种前体时，希望将那些前体均匀地提供给衬底。因此，需要用于向衬底均匀提供多种前体的方法和装置。

3、此外，需要用于在将前体混合物提供给反应室之前均匀混合前体混合物的方法和装置。

4、本部分中阐述的任何讨论，包括对问题和解决方案的讨论，已经包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景。这种讨论不应被认为是承认本发明的任何或全部是先前已知的或构成现有技术。

技术实现思路

1、本公开的各种实施例涉及混合前体的方法、使用这种方法形成的结构和器件以及用于执行该方法和/或用于形成该结构和/或器件的装置。下面更详细地讨论本公开的各种实施例解决现有方法和系统的缺点的方式。

2、特别地，本文描述了一种混合第一前体和第二前体的方法。该方法包括提供前体模块，该前体模块包括包含第一前体的第一前体容器、包含第二前体的第二前体容器和混合室。该方法还包括将第一前体容器中的第一前体保持在第一前体温度。该方法还包括将第二前体容器中的第二前体保持在第二前体温度。该方法还包括在第一前体容器和混合室之间提供第一流体连接。该方法还包括在第二前体容器和混合室之间提供第二流体连接。该方法还包括向混合室提供第一前体和第二前体。该方法还包括通过控制器控制第一前体温度和第二前体温度。因此，第一预定量的第一前体被提供给混合室，第二预定量的第二前体被提供给混合室。

3、在一些实施例中，第一前体具有第一蒸气压，第二前体具有第二蒸气压，第二蒸气压高于第一蒸气压，并且向混合室提供第一前体和第二前体包括首先向混合室提供第一前体，随后向混合室提供第二前体。

4、在一些实施例中，第一质量控制器设置在第一前体源和混合室之间。第一质量控制器被构造和布置成调节提供给混合室的第一前体的量。

5、在一些实施例中，第二质量控制器设置在第二前体源和混合室之间。第二质量控制器被构造和布置成调节提供给混合室的第二前体的量。

6、本文还描述了一种混合第一前体和第二前体的方法。该方法包括提供前体模块，该前体模块包括包含第一前体的第一前体容器、包含第二前体的第二前体容器和混合室。该方法还包括在第一前体容器和混合室之间提供第一流体连接。第一流体连接设置有第一液体流动调节器。该方法还包括在第二前体容器和混合室之间提供第二流体连接。第二流体连接设置有第二液体流动调节器。该方法还包括向混合室提供液体形式的第一前体。该方法还包括向混合室提供液体形式的第二前体。该方法还包括通过控制器控制第一液体流动调节器，以向混合室提供第一前体的预定第一流量。该方法还包括通过控制器控制第二液体流动调节器，以向混合室提供第二前体的预定第二流量。

7、在一些实施例中，该方法还包括向混合室提供载气的步骤。

8、本文还描述了一种向反应室提供前体混合物的方法。该方法包括根据这里描述的方法混合第一前体和第二前体。因此，形成了前体混合物。将如此形成的前体混合物提供给反应室。

9、在一些实施例中，前体混合物被连续提供给反应室。

10、本文还描述了一种向反应室提供前体混合物的方法。该方法包括执行一个或多个混合循环。混合循环包括根据本文所述的方法混合第一前体和第二前体，从而形成前体混合物；并且打开混合阀，该混合阀设置在混合室的下游和反应室的上游；从而从混合室向反应室提供前体混合物。

11、在一些实施例中，混合阀设置在混合室的排气端口上。

12、在一些实施例中，混合阀设置在前体混合物管线上，前体混合物管线被构造和布置成当混合阀处于打开位置时向反应室提供前体混合物。

13、本文还描述了一种填充间隙的方法。该方法包括将衬底引入反应室。衬底设置有间隙。该方法还包括通过本文所述的方法将前体混合物引入反应室。该方法还包括在反应室中产生等离子体，从而形成至少部分填充间隙的间隙填充流体。前体混合物包括第一前体和第二前体，第一前体和第二前体是不同的，并且各自具有至少50g/mol的摩尔质量。

14、本文还描述了一种填充间隙的方法。该方法包括将衬底引入反应室。衬底设置有间隙。该方法还包括通过本文所述的方法将前体混合物引入反应室。该方法还包括在反应室中产生等离子体。因此，形成至少部分填充间隙的间隙填充流体。前体混合物包括第一前体和第二前体，第一前体和第二前体是不同的，并且各自包括碱金属、碱土金属、卤素、硼(b)、铝(al)、碳(c)和硅(si)中的至少一种。

15、在一些实施例中，第一前体包括第一元素，第二前体包括第二元素，第一元素和第二元素是不同的，并且第一元素和第二元素被结合到间隙填充流体中。

16、在一些实施例中，第一前体和第二前体中的至少一种选自烃、胺、酰胺、酰亚胺、硅烷、烷基硅烷、硅氧烷和硼烷。

17、在一些实施例中，第一前体和第二前体中的至少一种包含c；si；si和c；si、c和o；si、c和n；si和n；si；b和n；或者c、o和n。

18、在一些实施例中，第一前体和第二前体中的至少一种包括金属前体。金属前体包括金属。

19、在一些实施例中，金属选自碱金属、碱土金属、过渡金属、镧系元素和后过渡金属。

20、在一些实施例中，金属前体选自金属卤化物、金属烷基、金属烯基、金属芳基、金属β-二酮酸盐、金属醇盐和金属芳基氧化物。

21、本文还描述了一种包括前体模块的系统，该前体模块又包括包含第一前体的第一前体容器、包含第二前体的第二前体容器和混合室。该系统还包括第一前体容器和混合室之间的第一流体连接；第二前体容器和混合室之间的第二流体连接；反应室；前体混合物管线；以及控制器。第一前体不同于第二前体。第一前体容器包括第一前体加热元件，其被构造和布置用于将第一前体容器中的第一前体保持在第一前体温度。第二前体容器包括第二前体加热元件，其被构造和布置用于将第二前体容器中的第二前体保持在第二前体温度，第一前体温度和第二前体温度不同。控制器被构造和布置用于通过第一前体加热元件将第一前体容器保持在第一前体温度。控制器还被构造和布置用于通过第二前体加热元件将第二前体容器保持在第二前体温度。前体混合物管线被构造和布置用于从混合室向反应室提供前体混合物。

22、还描述了一种包括前体模块的系统。前体模块包括包含第一前体的第一前体容器、包含第二前体的第二前体容器和混合室。该系统还包括在第一前体容器和混合室之间的第一流体连接，该第一流体连接设置有第一液体流动调节器，其被构造和布置成用于向混合室提供液体形式的第一前体。该系统还包括在第二前体容器和混合室之间的第二流体连接，该第二流体连接设置有第二液体流动调节器，其被构造和布置用于向混合室提供液体形式的第二前体。该系统还包括反应室；混合室和反应室之间的前体混合物管线；以及控制器。第一前体不同于第二前体。控制器被构造和布置用于使第一液体流动调节器向混合室提供第一前体的预定第一流量。控制器还被构造和布置成用于使第二液体流动调节器向混合室提供第二前体的预定第二流量。前体混合物管线被构造和布置用于从混合室向反应室提供前体混合物。

23、在一些实施例中，控制器还被构造和布置成使系统执行本文描述的方法。

24、在一些实施例中，系统还包括与混合室流体连接的载气源。载气源设置有载气质量流量控制器。

25、在一些实施例中，混合室包括包含螺旋图案的混合室壁。

26、在一些实施例中，混合室包括压电控制阀，控制器被构造和布置用于致动压电控制阀，以调节进入混合室的载气流、第一前体流和第二前体流中的至少一种。

27、在一些实施例中，反应室包括平行于衬底支撑件定位的喷淋头注射器。喷淋头注射器进一步可操作地连接到前体混合物管线。喷淋头注射器被构造和布置用于向反应室提供前体混合物。

28、在一些实施例中，系统还包括rf功率源。rf功率源电连接到喷淋头注射器和衬底支撑件之一。rf功率源被构造和布置用于在喷头注射器和衬底支撑件之间产生等离子体。

29、在一些实施例中，系统还包括位于反应室外部的等离子体产生单元。

30、在一些实施例中，等离子体产生单元位于反应室附近。

31、在一些实施例中，等离子体产生单元远离反应室定位。

32、在一些实施例中，混合室还包括两个或更多个混合隔间，包括第一混合隔间和第二混合隔间。第一混合隔间通过第一流体连接与第一前体源连接。第二混合隔间通过第二流体连接与第二混合隔间流体连接。隔间阀设置在第一混合隔间和第二混合隔间之间。

33、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。