底的表面产生用于对基底的表面进行等离子体软蚀刻的等离子体并产生无天然氧化物的调整的表面。然后，将基底传送至处理站12。
[0034]处理站12包括例如铝靶的靶和针对铝靶的脉冲DC电源，从而能够利用DC溅射来沉积铝膜。图2更详细地示出处理站12。
[0035]处理站12包括真空室20、支撑铝靶22的靶支持件21以及位于具有调整的表面25的基底24下方的加热器23。处理站12还包括氮气源26和氩气源27，处理气体可以从氮气源26和氩气源27流入到真空室20中。加热器23包括加热器元件28和与基底24的后侧31隔开预定距离30的基底面对表面29。基底24可以通过高度可调节的基底支持件32保持在预定距离30，其中，基底支持件32具有用于支撑基底24的后侧31的边缘的环33。基底24设置为与靶22直接相对。靶22结合到DC电源34。
[0036]为了向基底24上沉积铝膜，将真空室20抽空，通过加热器23将基底24加热至诸如770°C的处理温度。在加热基底24的过程中，可以使氩处理气体流入到真空室20中并向靶22施加DC电源，使得铝从靶22溅射以在基底24的调整的表面25上形成铝膜。
[0037]为了向铝膜上沉积氮化铝层，将真空室20抽空。在此之后，使氮和氩处理气体流入到真空室20中并向靶22施加DC电源，使得铝从靶22溅射并与氮处理气体反应，从而在基底24的调整的表面25上形成氮化铝层。
[0038]一个示例性方法包括在独立的处理室中对6英寸的〈111〉硅基底进行单个基底处理。将〈111〉硅基底引入到半导体制造工具中并传送至被构造为执行蚀刻步骤的处理站。对处理环境进行抽吸以去除不期望的气体和先前处理步骤的残余物(例如，持续10s)，同时将基底的温度调节为温度T2，例如，T2可以为大约50°C。引入氩气并使压力和气体流量稳定，例如，在5X 10_4mbar的室压力下。使用RF等离子体的Ar离子对基底表面进行软蚀亥IJ。可以使用大约50W进行10s-30s的条件。可选择地，可以在将基底从蚀刻处理站去除之前对室进行抽吸，以清除所使用的气体。
[0039]将具有通过软蚀刻调整的表面的基底传送至被构造为执行AlN沉积步骤的处理站。处理室可以为配备有Al靶(直径300mm)和脉冲DC电源的PVD/溅射室。对处理环境进行抽吸以去除不期望的气体和先前处理步骤的残余物(例如，持续10s)。将基底加热至温度T1，其中，温度T1可以在6500C -800°C的范围内，例如，为770 V。加热的持续时间取决于加热器功率和时间以使基底温度稳定，并且可以为100s-600s。可选择地，使清洁的且被加热的表面暴露于含有氢的气体，例如，氨。可选择地，在加热的过程中可以使用例如15sccm的Ar气流量。引入Ar并使其稳定，例如持续大约5s。在控制Ar的流量的同时，沉积薄铝膜。可以使用例如100W的DC功率来执行溅射达4s，这对于厚度为0.9nm左右的薄层而言会是足够的。
[0040]然后，对处理环境进行抽吸以去除不想要的气体和该处理步骤的残余物(例如，持续60s) ο
[0041]引入处理气体(Ar和N2)并使其稳定，例如持续大约10s。在控制Ar和N2的流量的同时沉积AlN层。N2的流量可以是60sccm，并且Ar的流量可以是30sccm。可以使用例如1.25KW的DC功率执行溅射达470s，这对于厚度为10nm的层而言会是足够的。因此，在该实施例中，沉积速率为大约0.2nm/so
[0042]可选择地，可以对处理室进行抽吸以清除剩余的处理气体。使基底冷却例如10s-300s的时间段，以避免基底的过热应力，从半导体制造工具去除处理后的基底和对操作装备的限制。
[0043]可选择地，可以在将基底从处理环境去除之前在例如冷却站中执行主动冷却。可以调节温度的下降，以避免对基底的过热应力。
[0044]可以以其他方式或不同方式来执行操作和传送步骤。此外，加热时间和冷却时间部分地取决于所使用的硬件。在不偏离基本的基底处理和沉积处理的情况下，它们可以根据各自的能力允许不同的加热时间和冷却时间。
[0045]可以通过RF溅射来执行AlN层的沉积，并且可以通过具有各种RF功率的RF溅射来形成AlN层的沉积。
[0046]一些氮化方法利用MOCVD和MBE沉积系统，这些系统需要在非常高的温度下使用氮等离子体蚀刻或氨暴露，这通常不适合磁控溅射。然而，氮等离子蚀刻可以通过硅基底内的离子轰击来促进氮的加入和/或促进非晶氧氮化物的形成。用于磁控溅射的借助氨的氮化处理的一个限制会在于:其由于附加的步骤而将沉积工艺复杂化。
【主权项】
1.一种用于在硅基底上沉积氮化铝层的方法，所述方法包括: 提供娃基底； 将基底放置在真空室中； 通过蚀刻对基底的表面进行调整，并提供调整的表面； 将基底加热到温度T1; 在氩的气氛下通过溅射法向基底的调整的表面上沉积铝膜；以及 在氮和氩的气氛下通过溅射法在铝膜上沉积外延的氮化铝层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对基底的表面进行调整的步骤包括:在真空下对表面进行等离子体软蚀刻。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，等离子体软蚀刻的步骤包括:将基底加热到温度T2;向真空室中引入氩气；以及使基底的表面经受等离子体。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，T2为35°C至70°C。
5.根据权利要求2至4中的一项权利要求所述的方法，其中，利用包括Ar+离子的RF等离子体在2X 10_4mbar至8X 10_4mbar的压力下执行等离子体软蚀刻。
6.根据权利要求2至5中的一项权利要求所述的方法，其中，T2< T 10
7.根据权利要求2至6中的一项权利要求所述的方法，其中，提供硅基底的步骤包括:提供〈111〉硅基底。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，对基底的表面进行调整的步骤包括:对表面进行化学蚀刻。
9.根据权利要求1至8中的一项权利要求所述的方法，其中，蚀刻步骤包括:从基底优先地去除化学键合的氧。
10.根据权利要求1至9中的一项权利要求所述的方法，其中，在沉积铝膜之后，表面主要是Al封端的。
11.根据权利要求1至10中的一项权利要求所述的方法，所述方法还包括:在调整之后，使调整的表面在真空室中经受包含氢的气体流。
12.根据权利要求1至8中的一项权利要求所述的方法，其中，T1在650°C至800°C的范围内。
13.根据权利要求1至12中的一项权利要求所述的方法，所述方法还包括:在将基底加热到温度T1的同时，使氩气在基底上方流动。
14.根据权利要求1至13中的一项权利要求所述的方法，其中，在第一真空室中执行调整，在第二真空室中执行沉积。
15.根据权利要求1至14中的一项权利要求所述的方法，所述方法还包括:在调整之后，降低真空室中的压力。
16.根据权利要求1至15中的一项权利要求所述的方法，其中，通过反应溅射向基底的调整的表面上沉积氮化铝膜。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，使用大约100W的DC功率向调整的表面上溅射铝膜。
18.根据权利要求1至17中的一项权利要求所述的方法，其中，通过反应溅射向铝膜上沉积氮化铝层。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，使用大约1.0kff至3kW的DC功率向铝膜上溅射氮化铝层。
20.根据权利要求1至19中的一项权利要求所述的方法，所述方法还包括:在沉积氮化铝层之后，主动冷却基底。
【专利摘要】提供一种用于在基底上沉积氮化铝层的方法，所述方法包括：提供硅基底；将基底放置在真空室中；通过蚀刻对基底的表面进行调整，并提供调整的表面；在氩的气氛下通过溅射法向基底的调整的表面上沉积铝膜；以及在氮和氩的气氛下通过溅射法在铝膜上沉积外延的氮化铝层。
【IPC分类】H01L21-02, C30B23-02, C30B29-40
【公开号】CN104583468
【申请号】CN201380045033
【发明人】洛伦佐·卡斯塔尔迪, 马丁·克拉策, 海因茨·费尔泽, 小罗伯特·马马扎, 贝恩德·亨氏
【申请人】欧瑞康高级技术股份公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年8月29日
【公告号】EP2890835A1, US20150179430, WO2014033649A1