本发明涉及化学气相沉积(cvd)过程，特别涉及一种操作cvd过程的方法，以便实现改善涂层在平坦表面上的分布和/或以便涂覆或填充高纵横比(high aspect ratio)特征，例如基板中的沟槽或底孔。
背景技术：
1、化学气相沉积(cvd)过程在例如半导体产品的制造中具有许多应用。所产生的沉积层的质量对于实现适用于预期目的的良好材料特性是必要的。
2、除了在基板上提供均匀涂层的一般挑战之外，在cvd过程中存在的特别挑战是在多孔结构上和在高纵横比特征(例如沟槽和底孔)上提供涂层。
3、涂层可以以不同的方式在基板上生长，并且通过计算沉积层的阶梯覆盖率(step-coverage)，可以确定已经进行的生长方式。将沟槽或孔洞底部的沉积层厚度除以沟槽或孔洞顶部的沉积层厚度以计算阶梯覆盖率。阶梯覆盖率小于1表明发生了亚共形生长(sub-conformal growth)。理想的是沉积层的共形生长(conformal growth)，这由等于1的阶梯覆盖率所指示。
4、然而，对于一些应用，期望用沉积的材料完全填充基板中的沟槽或孔洞。对于亚共形生长，这将很可能导致在沟槽或孔洞底部形成空腔，这是因为顶部的沉积层的生长速度比底部材料的生长速度快，并且因此关闭了沉积材料能够到达底部的入口。对于共形生长也可能发生相同的情况。
5、完全填充具有高纵横比的沟槽或底孔尤其具有挑战性。因此，希望发生一种具有超共形生长(super-conformal growth)的沉积，也就是其阶梯覆盖率大于1。当生长超共形层时，材料层厚度在沟槽或孔洞的底部增加得更快，导致产生作为中间产物的v形层。当通过超共形生长填充结构时，v形的最低部分将随着层的生长而向上移动，直到该结构被完全填充。
6、然而，超共形生长可能是具有挑战性的，因为在典型的cvd过程中，由于沿着沟槽深度前驱气体分压下降，难以在高纵横比特征上保持均匀的入射通量。为了克服这个问题，cvd过程在降低的温度下进行，以降低反应可能性，从而促进更多的气相扩散并获得更好的薄膜保形性。然而，降低温度会损害沉积层的材料密度的结果。
7、因此，具有更好材料特性的材料层的生长方法是非常有意义的。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种方法，该方法提供用于沉积具有良好材料特性和表面覆盖的保护层的过程。
2、本发明是由所附的独立权利要求限定，实施方式在所附的从属权利要求、下面的描述和附图中阐述。
3、根据第一方面，提供了一种操作化学气相沉积(cvd)过程的方法，包括在反应室的反应区中提供基板，提供至少一种前驱气体流至所述反应室，所述前驱气体包含前驱分子，将所述反应室加热至高于所述前驱分子的反应起始温度的温度，以及提供至少一种惰性扩散添加剂气体进入所述反应室，所述惰性扩散添加剂包含惰性扩散添加剂分子，其中，所述惰性扩散添加剂分子具有比所述前驱分子更大的分子量，并且其中所述惰性扩散添加剂气体的分压大于所述前驱气体的分压。
4、所述惰性扩散添加剂气体具有比所述前驱气体更高的分压，并且由于其分子具有更大的分子量，因此与所述前驱气体相比具有更低的扩散速率，因而将促进所述前驱气体的更多气体扩散，导致所述基板产生更好的表面覆盖。因此，提供了一种改进的化学气相沉积过程。
5、所述cvd过程可以是一种连续过程。
6、所述cvd过程可以是一种热cvd过程。
7、所述cvd过程可以是一种等离子体(plasma)cvd过程。
8、前驱气体可以包括金属，特别是硼。
9、前驱气体可以是三乙基硼(triethyl boron,b(c2h5)3)或者三氯化硼(borontrichloride,bcl3)。
10、惰性扩散添加气体可以是稀有气体，优选为氙(xe)。
11、惰性扩散添加气体可以优选是具有比前驱气体更高分子量的元素。
12、惰性扩散添加剂气体可以在反应区上游优选在气体歧管(gas manifold)中与前驱气体合并。
13、该方法可进一步包括提供至少一种载气，其中，所述载气在反应区上游优选在气体歧管中与惰性扩散添加剂气体和前驱气体合并。
14、所述载气可以是氢气(h2)或氩气(ar)。
15、反应室被加热到的温度可以大于约400℃，优选地，约400℃至410℃，或者约410至420℃，或者约420℃至430℃，或者约430℃至440℃，或者约440℃至450℃，或者约450℃至460℃，或者约460℃至470℃，或者约470℃至480℃，或者约480℃至490℃，或者约490℃至500℃，或者约500℃至510℃，或者约510℃至520℃，或者约520℃至530℃，或者约530℃至540℃，或者约540℃至550℃，或者约550℃至560℃，或者约560℃至570℃，或者约570℃至580℃，或者约580℃至590℃，或者约590℃至600℃，或者约600℃至610℃，或者约610℃至620℃，或者约620℃至630℃，或者约630℃至640℃，或者约640℃至650℃，或者约650℃至660℃，或者约660℃至670℃，或者约670℃至680℃，或者约680℃至690℃，或者约690℃至700℃。
16、所述基板可以是平坦的或基本上平坦的。
17、所述基板可以是晶片(wafer)。晶片的材料可以是半导体生产中使用的任何类型的材料，例如但不限于硅(si)。所述基板可以具有至少一个高纵横比特征。
18、所述基板可以高纵横比特征，所述高纵横比特征为基板中的结构。当形成基板时，例如通过烧结，可以将所述结构与所述基板一体形成。或者，可以在稍后的阶段，例如通过蚀刻基板，在所述基板中制造基板中的结构。作为另一选择，具有高纵横比特征的结构可通过在基板上沉积一种或一种以上材料来形成。由高纵横比特征形成的图案可以是规则图案，其可以是具有特定尺寸和特定距离的孔洞或沟槽或通道的形式，以便形成所述图案。
19、高纵横比特征可以是孔洞、凹陷、沟槽或通道。
20、具有比前驱气体更高分压的惰性扩散添加剂气体将导致在高纵横比特征的顶部处具有更高浓度的惰性气体。高纵横比特征底部处的前驱气体的浓度会高于顶部处的前驱气体的浓度。扩散添加剂气体的较重分子推动较轻前驱分子进入基板的凹部与孔隙中，以促进超共形沉积，其中，所述前驱分子的表面层沉积于高纵横比特征的表面上，并且其中，表面层在高纵横比特征的底部的生长速率高于在高纵横比特征的开口部分的生长速率。
21、至少一个所述高纵横比特征的纵横比可以是至少约5:1，至少约10:1，至少约20:1或至少约40:1。
22、通道的纵横比定义为通道的深度和通道的宽度之间的比率。孔洞的纵横比定义为孔洞的深度与孔洞的直径之间的比率。
23、所述基板可以是多孔材料体。
24、所述多孔材料体可以具有由材料中的孔隙构成的高纵横比特征。例如，多孔基板可以是织物、非织造材料、纤维材料或具有细胞状结构的材料，其可以通过发泡剂或通过烧结过程形成。
25、所述基板可以是块状材料。
26、块状材料可以包括一些颗粒或微粒(granules)，这些颗粒或微粒可以布置在载体上或者可以被促使流过反应室。高纵横比特征可以通过颗粒或微粒之间的空隙和/或凹部形成，或者以颗粒或微粒中的凹部或通孔的形式形成。
27、根据第二方面，提供了一种具有根据上述方法生长的涂层的产品。