CN101680087A

CN101680087A - 原子层沉积技术

Info

Publication number: CN101680087A
Application number: CN200780052552A
Authority: CN
Inventors: 维克拉姆·辛; 哈勒德·M·波辛; 艾德蒙德·J·温德; 杰弗里·A·后普沃德; 安东尼·雷诺
Original assignee: Northeastern University China; Varian Semiconductor Equipment Associates Inc
Current assignee: Northeastern University China; Varian Semiconductor Equipment Associates Inc
Priority date: 2007-03-06
Filing date: 2007-03-06
Publication date: 2010-03-24
Also published as: JP2010520638A; KR20100019414A; WO2008108754A1

Abstract

揭示一种原子层沉积技术。在一个特定例示性实施例中，可通过用于原子层沉积的装置来实现此技术。所述装置可包括一处理腔室，其具有一用以固持至少一个基板的基板平台。所述装置亦可包括一前驱物质的供应源，其中前驱物质包括至少一种第一种类的原子以及至少一种第二种类的原子，且其中供应源提供前驱物质以使至少一个基板的表面饱和。所述装置可还包括至少一种第三种类的介稳态原子的等离子源，其中介稳态原子能够自至少一个基板的饱和表面脱附至少一种第二种类的原子以形成至少一种第一种类的一个或多个原子层。

Description

原子层沉积技术

技术领域

本揭示内容大体是关于半导体制造，且尤其是关于原子层沉积技术。

背景技术

现代半导体制造已建立起对高品质薄膜结构的精确原子级沉积的需要。回应于此需要，近年来已开发出共同称为“原子层沉积(atomic layerdeposition)”(ALD)或“原子层外延(atomic layer epitaxy)”(ALE)的大量膜生长技术。ALD技术能够沉积具有原子层精度的均一且保形膜。典型ALD过程使用连续自限表面反应来达成单层厚度状态中的膜生长的控制。归因于其用于膜一致性以及均一性的优良潜力，ALD已成为用于高级应用的选择技术，诸如高介电常数(高k)闸氧化物、储存电容器介电体以及微电子设备中的铜扩散障壁。实际上，ALD技术可能对于自纳米(nm)或次纳米标度上的薄膜结构的精确控制获益的任何高级应用是有用的。

然而，迄今为止，大多数现有沉积技术遭遇固有的缺陷且尚未可靠地应用于半导体工业中的大量生产。举例而言，称为“分子束外延(molecular beamepitaxy)”(MBE)的沉积技术使用挡板控制的个别泻流室来将不同种类的原子导向至一基板表面，此等原子在此表面上相互反应以形成一所要单层。在一固体源MBE过程中，需将泻流室(effusion cell)加热至相当高的温度以用于成份原子的热离子发射。此外，须保持极高真空以确保在成份原子到达基板表面之前在其之间不发生碰撞。即使不考虑高温以及高真空要求，MBE薄膜生长速率对于大量生产的目的是相当低的。

另一ALD技术称为温度调节原子层外延(ALE)。为根据此技术生长硅膜，重复以下步骤。首先，在180℃与400℃之间的相对低温下在一基板表面上沉积硅烷(SiH₄)单层。随后，将基板温度匀速提升至大致550℃以脱附氢原子，留下硅单层。虽然此技术未达成受控的逐层膜生长，但对于重复的温度峰值的要求使得难以保持较大晶圆上的均一性以及层与层之间的可重复性。此外，将基板加热至高温可能损害或毁坏先前处理步骤中形成于基板上的精细结构。

一种现有ALD技术使用离子轰击来脱附过多的氢原子。根据此技术，可使用二硅烷(Si₂H₆)气体在基板表面上形成二硅烷单层。随后以氦离子或氩离子轰击基板表面以自二硅烷单层脱附过多氢原子用以形成硅单层。或许归因于过度的高能离子轰击(～50eV离子能量)，膜生长速率相当低(小于每周期0.15单层)，且高能离子流实质上是视线过程(line-of-sightprocess)，其因此可包括用于高度保形沉积的原子层沉积潜力。此外，高能离子亦可导致可能需要沉积后退火的结晶缺陷。

此外，用于经ALD沉积的薄膜的保形掺杂(conformal doping)(尤其在3-D结构中(例如FinFET))对于制程工程师而言仍是一个挑战。现有离子注入技术对于将掺杂物引入3-D保形覆盖结构而言是不当的，不仅因为其难以达成掺杂物分布的均一性，也是归因于可能由注入后退火所引起的潜在损害。

鉴于前述内容，将需要提供一种克服上述不适用性以及缺点的原子层沉积解决方法。

发明内容

本发明揭示一种原子层沉积技术。在一个特定例示性实施例中，可通过用于原子层沉积的装置来实现此技术。所述装置可包括一处理腔室，其具有一用以固持至少一个基板的基板平台。所述装置亦可包括一前驱物质的供应源，其中前驱物质包括至少一种第一种类的原子以及至少一种第二种类的原子，且其中供应源提供前驱物质以使至少一个基板的表面饱和。所述装置可还包括至少一种第三种类的介稳态原子的等离子源，其中介稳态原子能够自至少一个基板的饱和表面脱附至少一种第二种类的原子以形成至少一种第一种类的一个或多个原子层。

在另一特定例示性实施例中，此技术可经实现为用于原子层沉积的方法。所述方法可包括用具有至少一种第一种类的原子以及至少一种第二种类的原子的前驱物质来使一基板表面饱和，藉此在基板表面上形成前驱物质的一单层。所述方法亦可包括将基板表面暴露于第三种类的等离子产生的介稳态原子，其中介稳态原子自基板表面脱附至少一种第二种类的原子以形成至少一种第一种类的原子层。原子层沉积方法可包括多个沉积周期以形成第一种类的多个原子层，其中每一沉积周期重复上文所述的步骤以形成第一种类的一个原子层。

在又一特定例示性实施例中，可通过用于原子层沉积的装置来实现此技术。所述装置可包括一处理腔室，其具有一用以固持至少一个基板的基板平台。所述装置亦可包括二硅烷(Si₂H₆)供应源(其中供应源用以供应足量的二硅烷以使至少一个基板的表面饱和)、氦供应源。所述装置可还包括一耦接至处理腔室的等离子腔室，等离子腔室用以自由氦供应源供应的氦产生氦介稳态原子。介稳态原子可能够自至少一个基板的饱和表面脱附氢原子，藉此形成一个或多个硅原子层。

在另一特定例示性实施例中，此技术可经实现为保形掺杂方法。所述方法可包括在一或多个沉积周期中在一基板表面上形成一薄膜，其中，在一个或多个沉积周期的每一沉积周期中，供应具有至少一种第一种类的原子以及至少一种第二种类的原子的前驱物质以使基板表面饱和，且随后自饱和基板表面脱附至少一种第二种类的原子以形成至少一种第一种类的一个或多个原子层。所述方法亦可包括在多个沉积周期的一或多者中以掺杂物前驱体替代前驱物质的供应源的至少一部分，藉此掺杂至少一种第一种类的一个或多个原子层。

现将参考如附图中所示的本揭示内容的例示性实施例来较详细描述本揭示内容。虽然下文参考例示性实施例描述本揭示内容，但应了解本揭示内容并不限于此。可理解本文的启示的本领域技术人员将认识到在本文所述的本揭示内容的范畴内的额外建构、修改以及实施例，以及其他使用领域，且就其而言本揭示内容可能具有显著效用。

附图说明

为促进对本揭示内容的较充分理解，现将参看附图，其中以相同数字来指代相同元件。此等图式不应被解释为限制本揭示内容，而意欲仅用于例示性目的。

图1展示说明根据本揭示内容的一实施例的例示性原子层沉积周期的方块图。

图2展示说明根据本揭示内容的一实施例的例示性原子层沉积周期的方块图。

图3展示说明根据本揭示内容的一实施例的用于原子层沉积的例示性系统的方块图。

图4展示说明根据本揭示内容的一实施例的用于原子层沉积的例示性方法的流程图。

具体实施方式

为解决前述与现有原子层沉积技术相关的问题，本揭示内容的实施例引入一种ALD以及原位掺杂(in situ doping)技术。可使用介稳态原子(metastable atom)以脱附(desorb)过多原子。介稳态原子可产生于(例如)等离子腔室中。为起到说明的目的，以下描述将集中于用于使用氦介稳态原子来沉积经掺杂或未经掺杂的硅的方法以及装置。应了解，通过相同或类似技术，亦可使用氦或其他介稳态原子来生长其他种类的薄膜。

参看图1，其展示说明根据本揭示内容的一实施例的例示性原子层沉积周期100的方块图。例示性原子层沉积周期100可包括两个阶段：饱和阶段10以及脱附阶段12。

在饱和阶段10中，基板102可暴露于二硅烷(Si₂H₆)气体。对于硅膜生长而言，基板表面可包括(例如)硅、绝缘物上硅(SOI)及/或二氧化硅。二硅烷气体充当硅前驱体，且以足够高的剂量供应以使基板表面饱和，使其上形成二硅烷单层104。然而，在本揭示内容全文中，使用字“饱和”并不排除基板表面仅被用以使得此表面“饱和”的物质部分覆盖的情况。基板102以及处理环境可保持在一仔细选定的温度下以防止前驱气体在基板表面上冷凝或分解。在此实施例中，将基板102加热至且维持在180℃与400℃之间的温度，然而在本揭示内容的范畴内，也可将基板102加热且维持在其他温度范围内。

在脱附阶段12中，基板102可暴露于具有足够能量的介稳态原子用以自前驱单层脱附过多原子。根据此实施例，氦介稳态原子可用以自形成于饱和阶段10中的二硅烷单层104部分地或完全地脱附过多氢原子。可由(例如)感应耦合等离子中的氦气来建立氦介稳态原子。每一氦介稳态原子可具有大致20eV的内能，其可用以破坏硅原子与氢原子之间的键结。根据一些实施例，惰性气体(氦、氩等)的介稳态以及其他激发态趋于发射亦可在基板表面间接地驱动脱附反应的光子。在已移除过多氢原子之后，硅单层106可形成于基板表面上。根据一些实施例，并非可移除所有过多氢原子。因此，在脱附阶段12的末端，硅单层106的表面可为悬空键与氢终止硅原子(hydrogen-terminated siliconatom)的混合物。

在饱和阶段10与脱附阶段12之间，可使用一或多种惰性气体(例如氦或氩)净化基板表面以去除过多反应气体以及副产物(例如氢)。经过饱和阶段10以及脱附阶段12的完整周期(包括两种阶段之间的“净化”(purge)步骤)可称为一个“沉积周期”。可重复沉积周期100以同时形成一纯硅薄膜(例如，结晶类型、多晶类型、非晶类型等)、一个单层(或部分单层)。

根据本揭示内容的实施例，使用介稳态原子而非离子自经前驱物质饱和的基板表面脱附过多原子是有利的。若在一等离子中产生介稳态原子用于脱附目的，则可能需要防止等离子中产生的带电粒子(例如电子以及离子)到达基板表面，以使得可将归因于此等带电粒子的各向异性膜特性减少或最小化。可采取许多措施来防止带电粒子影响形成于基板表面上的ALD膜。举例而言，可在等离子源与基板之间插入一或多个设备(例如挡板(baffle)或屏幕(screen))。此等设备可经进一步经偏压以滤出非所要的带电粒子。或者，可建立电磁场以偏转带电粒子。根据其他实施例，可调整基板表面的定向以将带电粒子的入射流入最小化。举例而言，可将基板平台倒置或相反将其自等离子源的视线中移开。或者，等离子源可经定位于距基板一距离处，以致于导致带电粒子的相当大的部分归因于散射或碰撞而未能到达基板表面。

参看图2，其展示说明根据本揭示内容的另一实施例的例示性原子层沉积周期200的方块图。根据本实施例，如上文图1中所说明的ALD过程可不仅用以沉积单种类薄膜，且亦可用以将杂质引入薄膜或用以形成多种类及/或交替层膜，其均以良好控制的方式来进行。举例而言，除未经掺杂的硅膜之外，掺杂硅膜亦可基于经略微修改的ALD过程而生长。根据此修改的ALD过程，可用一或多个沉积周期200来替换一或多个沉积周期100。

在沉积周期200的饱和阶段20中，可替代硅前驱气体或与其同时存在而提供掺杂物前驱气体。在图2中所说明的例示性实施例中，掺杂物前驱体是二硼烷(B₂H₆)，其可吸附(或“化学吸附”(chemisorb))至基板102的表面以形成二硼烷单层204。在此情况下，下伏表面可包括一在先前沉积周期100中沉积的硅单层。二硼烷单层204可部分地或完全地覆盖下伏表面。

在沉积周期200的脱附阶段22中，基板102可如上文所述暴露于氦介稳态原子。氦介稳态原子可自二硼烷单层204脱附过多氢原子，留下部分或完整硼单层206。

通过控制待被沉积周期200替换的沉积周期100的数目，且通过控制饱和阶段20中供应的二硼烷气体的剂量，可达成硅膜中的所要硼掺杂物密度分布。由于此原位掺杂技术依赖于掺杂物原子的保形沉积而非离子注入，故其可在诸如FinFET的3-D结构的复杂表面上达成均一的掺杂物分布。此外，不需要如离子注入掺杂物原子所要求的沉积后高温扩散过程。实情为，不需要退火或仅需要低温退火，其导致掺杂物种类的扩散减少且因此导致极突然(或“盒形”)的掺杂物分布。同样，可在低于500℃的温度下实施本揭示内容的实施例，其在半导体工业的“热预算(thermal budget)”内是良好的。

根据本揭示内容的实施例的原子层沉积可为取决于基板表面组合物的选择性过程。举例而言，图1中所说明的过程可将硅单层沉积于硅表面或SOI表面上而非二氧化硅(SiO₂)表面上。因此，可将二氧化硅用作遮蔽层以屏蔽基板表面的选定部分。

应了解，虽然在上述实例中仅使用了氦介稳态原子，但亦可选择其他种类的原子用于脱附过程。此等种类的选择可基于其介稳态或激发态的寿命以及能量来进行。表1提供候选种类的清单，所述种类的介稳态原子可用于ALD过程的脱附阶段中。

表1

种类	寿命(s)	能量(eV)
种类	寿命(s)	能量(eV)	He	8000	19.8

Ne	24	17
Ne	24	17	Ar	40	12
Kr	30	10	Ar	40	12
Kr	30	10	Xe	43	8.4

亦应了解，除二硼烷气体之外，亦可使用其他掺杂物前驱体以将所要掺杂物原子引入ALD形成的薄膜。用于引入诸如硼(B)、砷(As)、磷(P)、铟(In)以及锑(Sb)的掺杂物原子的适当掺杂物前驱体可包括(但不限于)以下化合物类别：卤化物(例如BF₃)、烷醇盐(例如B(OCH₃)₃)、烷基(例如In(CH₃)₃)、氢化物(例如AsH₃、PH₃)、环戊二烯基、烷基酰亚胺(alkylimide)、烷基酰胺(例如P[N(CH₃)₂]₃)以及脒基(amidinate)。

此外，通过类ALD过程来沉积含掺杂物的单层的原位掺杂技术并不限于等离子加强型ALD过程。此原位掺杂技术亦不需要使用介稳态原子。举例而言，热ALD过程亦可用以形成含掺杂物单层。实际上，此原位掺杂概念适用于任何ALD过程，其中可用一或多个沉积含掺杂物的单层的沉积周期来替换一或多个沉积待掺杂的薄膜单层的沉积周期，或其中待掺杂的薄膜可在与含掺杂物的单层实质上相同的时间中沉积。

图3展示说明根据本揭示内容的一实施例的用于原子层沉积的例示性系统300的方块图。

系统300可包括一处理腔室302，其通常能够使用(例如)涡轮泵306、机械泵308以及其他必要的真空密封部件来获得高真空基础压力(例如10^-7-10^-6托(torr))。在处理腔室302内，可能存在用以固持至少一个基板30的基板平台310。基板平台310可装备一或多个温度管理设备用以调整且维持基板30的温度。亦可调节基板平台30的倾斜或旋转。处理腔室302可进一步装备一或多个膜生长监视设备，诸如石英晶体微量天平及/或RHEED(反射高能电子绕射(reflection high energyelectron diffraction))仪器。

系统300亦可包括一等离子腔室304，其可耦接至处理腔室302或为处理腔室302的一部分。可使用射频(RF)电源312在等离子腔室304内产生感应耦合等离子32。举例而言，可通过RF功率来激发以适当压力供应的氦气以产生氦等离子，此氦等离子又产生氦介稳态原子。

系统300可还包括许多气体供应源，诸如二硅烷供应源314、二硼烷供应源316、氩供应源318以及氦供应源320。每一气体供应源可包括一流量控制阀用以根据需要设定个别流动速率。或者，可通过将(例如)一阀门、一固定体积的小腔室以及一第二阀门串联连接来使气体计量进入系统中。通过打开第一阀门，首先将小腔室填充至所要压力。在关闭第一阀门之后，通过打开第二阀门将固定体积的气体释放入腔室中。二硅烷供应源314以及二硼烷供应源316可经由第一入口322耦接至处理腔室302，且可分别供应足量的硅前驱气体以及硼前驱气体以使得基板30饱和。氩供应源318以及氦供应源320可经由第二入口324耦接至等离子腔室304。氩供应源318可提供氩(或其他惰性气体)以净化系统300。氦供应源320可供应氦气用于氦介稳态原子的等离子产生。视需要，等离子腔室304与处理腔室302之间可能存在屏幕或挡板设备326。屏幕或挡板设备326(经偏压或未经偏压)可用以防止等离子腔室304中产生的带电粒子的至少一部分到达基板30。

在步骤402中，可将诸如图3中所示的沉积系统抽空至高真空(HV)状态。可使用现在已知或在以后开发的任何真空技术来达成真空条件。真空设备可包括(例如)机械泵、涡轮泵以及低温泵(cryo pump)中之一或多个。真空度较佳为至少10^-7-10^-6托，虽然在本揭示内容的范畴内将真空度维持在其他压力处。举例而言，若要求较高的膜纯度，则可能需要甚至较高的基础真空。对于低纯度膜而言，较低真空可能是可接受的。

在步骤404中，可将基板预加热至一所要温度。可基于基板类型、ALD反应物、所要生长速率等来判定基板温度。

在步骤406中，诸如二硅烷的硅前驱气体(以及其运载气体，若存在)可流入基板所在的处理腔室中。可在足以使得基板表面饱和的流动速率或压力下供应硅前驱气体。二硅烷的流动可持续(例如)数秒或多达数十秒。二硅烷的单层可部分地或完全地覆盖基板表面。

在步骤408中，在表面饱和之后，可将硅前驱体断开，且可用一或多种惰性气体来净化沉积系统以移除过多硅前驱体。

在步骤410中，可接入氦等离子。亦即，氦气可自等离子腔室流动至处理腔室。氦等离子可为感应耦合等离子(ICP)或许多其他等离子类型中的任一种，其向氦原子提供足够激发以产生氦介稳态原子。处理腔室中的基板可暴露于氦介稳态原子以使得其可与基板上所吸附的硅前驱体反应以脱附非硅原子。举例而言，对于二硅烷单层而言，氦介稳态原子可帮助移除过多氢原子以形成所要的硅单层。基板表面向介稳态原子的暴露可持续(例如)数秒或多达数十秒。

在步骤412中，可断开(turn off)氦等离子，且可用一或多种惰性气体再次净化沉积系统。

在步骤414中，可判定是否要求硅模的任何掺杂。若要求掺杂且引入掺杂物的时间是适当的，则过程可转移至步骤416。否则，过程可返回至步骤406以开始沉积硅的下一单层及/或结束沉积硅的一部分单层。

在步骤416中，诸如二硼烷的掺杂物前驱气体(以及其运载气体，若存在)可流入处理腔室。可在足以使基板表面饱和的流动速率或压力下供应掺杂物前驱气体。二硼烷的流动可持续(例如)数秒或多达数十秒。二硼烷的单层可部分地或完全地覆盖基板表面。

在步骤418中，在表面饱和之后，可将掺杂物前驱体断开，且可用一或多种惰性气体来净化沉积系统以移除过多掺杂物前驱体。

在步骤420中，可接入氦等离子以产生氦介稳态原子。处理腔室中的基板可再次暴露于氦介稳态原子以使得其可与基板上所吸附的掺杂物前驱体反应以脱附非掺杂物原子。举例而言，对于二硼烷单层而言，氦介稳态原子可帮助移除过多氢原子以形成所要的部分或完整硼单层。基板表面向介稳态原子的暴露可持续(例如)数秒或多达数十秒。

在步骤422中，可断开氦等离子，且可用一或多种惰性气体再次净化沉积系统。

可重复上述过程步骤406至412及/或过程步骤416至422，直至获得具有一或多个单层(其具有所要掺杂物分布)的所要硅膜。

应了解，虽然上述实施例仅描述硅膜的沉积及/或掺杂，但本揭示内容的实施例可易于用以积或掺杂其他材料或种类的薄膜。举例而言，亦可沉积或掺杂包括以下种类的ALD薄膜：锗(Ge)、碳(C)、镓(Ga)、砷(As)、铟(In)、铝(Al)或磷(P)。所得薄膜可包括诸如碳或锗的单种类，或诸如III-V族化合物的化合物(例如GaAs、InAlP)。为此，可利用包括相应种类之前驱物质。用于前驱物质的候选者可包括但不限于：氢化物(例如SiH₄、Si₂H₆、GeH₄)或卤化氢化物(例如SiHCl₃)、卤化碳氢化合物(诸如CHF₃)、烷基(例如三甲基铝Al(CH₃)₃或二甲基乙基铝CH₃CH₂-Al(CH₃)₂)，或卤化物(诸如CCl₄或CCl₂F₂)。

本揭示内容的范畴不受本文所述的特定实施例限制。事实上，除本文所述的内容外，本领域技术人员将自前述描述以及附图而显而易见本揭示内容的其他各种实施例以及修改。因此，其他实施例以及修改将属于本揭示内容的范畴。此外，虽然本文已在用于特定目的的特定环境中的特定建构的情形中描述本揭示内容，但普通本领域技术人员将认识到其效用不限于此且本揭示内容可在用于许多目的的许多环境中有益地实施。因此，应鉴于本文所述的本揭示内容的充分外延以及精神来解释本文陈述的权利要求。

Claims

1、一种用于原子层沉积的装置，所述装置包括：

处理腔室，其具有用以固持至少一个基板的基板平台；

前驱物质的供应源，其中所述前驱物质包括至少一种第一种类的原子以及至少一种第二种类的原子，且其中所述供应源提供所述前驱物质以使所述至少一个基板的表面饱和；以及

至少一种第三种类的介稳态原子的等离子源，其中所述介稳态原子能够自所述至少一个基板的所述饱和表面脱附所述至少一种第二种类的所述原子以形成所述至少一种第一种类的一个或多个原子层。

2、根据权利要求1所述的装置，其还包括用于防止所述等离子源中产生的带电粒子的至少一部分到达所述基板表面的一个或多个设备。

3、根据权利要求1所述的装置，其中所述基板平台经如此定向以防止所述等离子源中产生的带电粒子的至少一部分到达所述基板表面。

4、根据权利要求1所述的装置，其还包括掺杂物前驱体的供应源，其中所述掺杂物前驱体的所述供应源经组态以在一或多个沉积周期中替代所述前驱物质的所述供应源，藉此掺杂所述至少一种第一种类的所述一个或多个原子层。

5、根据权利要求1所述的装置，其还包括掺杂物前驱体的供应源，其中在一个或多个沉积周期中，当所述前驱物质的所述供应源供应所述前驱物质时，所述掺杂物前驱体的所述供应源经组态以在实质上同一时间供应所述掺杂物前驱体，藉此掺杂所述至少一种第一种类的所述一个或多个原子层。

6、根据权利要求1所述的装置，其中介稳态原子的所述等离子源还包括耦接至所述处理腔室的等离子腔室，所述等离子腔室用以产生所述至少一种第三种类的所述介稳态原子。

7、根据权利要求6所述的装置，其中所述等离子腔室自感应耦合等离子产生所述至少一种第三种类的所述介稳态原子。

8、根据权利要求1所述的装置，其中所述前驱物质包括选自由：

硅；

碳；

锗；

镓；

砷；

铟；

铝；以及

磷

所组成的族群的一种或多种种类。

9、根据权利要求1所述的装置，其中所述基板表面包括选自由：

硅；

绝缘物上硅(SOI)；

二氧化硅；

金刚石；

硅锗；

碳化硅；

III-V族化合物；

平板材料；

聚合物；以及

可挠性基板材料

所组成的族群的一种或多种材料。

10、根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一种第三种类包括选自由：

氦(He)；

氖(Ne)；

氩(Ar)；

氪(Kr)；

氡(Rn)；以及

氙(Xe)

所组成的族群的一种或多种种类。

11、根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个基板保持在低于500℃的温度。

12、一种用于原子层沉积的方法，所述方法包括以下步骤：

用具有至少一种第一种类的原子以及至少一种第二种类的原子的前驱物质来使基板表面饱和，藉此在所述基板表面上形成所述前驱物质的单层；以及

将所述基板表面暴露于第三种类的等离子产生的介稳态原子，其中所述介稳态原子自所述基板表面脱附所述至少一种第二种类的所述原子以形成所述至少一种第一种类的原子层。

13、一种原子层沉积方法，其包括多个沉积周期以形成所述第一种类的多个原子层，其中每一沉积周期重复根据权利要求12中所述的步骤以形成所述第一种类的一个原子层。

14、根据权利要求13所述的方法，其还包括：

在所述沉积周期中的一或多个中，与所述前驱物质的供应同时向所述基板表面供应掺杂物前驱体以掺杂所述至少一种第一种类的所述多个原子层。

15、根据权利要求13所述的方法，其还包括：

在所述多个沉积周期中的一或多个中以掺杂物前驱体替代所述前驱物质以掺杂所述至少一种第一种类的所述多个原子层。

16、根据权利要求13所述的方法，其还包括：

防止介稳态原子的等离子源中产生的带电粒子的至少一部分到达所述基板表面。

17、根据权利要求13所述的方法，其还包括：

在低于500℃的温度下退火所述基板表面。

18、根据权利要求13所述的方法，其中：

所述前驱物质包括二硅烷(Si₂H₆)；

所述至少一种第一种类包括硅；

所述至少一种第二种类包括氢；以及

所述第三种类包括氦。

19、根据权利要求18所述的方法，其还包括：

用二氧化硅(SiO₂)遮蔽所述基板表面的一或多个选定部分。

20、根据权利要求13所述的方法，其中所述前驱物质包括选自由：

硅；

碳；

锗；

镓；

砷；

铟；

铝；以及

磷

所组成的族群的一种或多种种类。

21、根据权利要求13所述的方法，其中所述基板表面包括选自由：

硅；

绝缘物上硅(SOI)；

二氧化硅；

金刚石；

硅锗；

碳化硅；

III-V族化合物；

平板材料；

聚合物；以及

可挠性基板材料

所组成的族群的一种或多种材料。

22、根据权利要求13所述的方法，其中所述至少一种第三种类包括选自由：

氦(He)；

氖(Ne)；

氩(Ar)；

氪(Kr)；

氡(Rn)；以及

氙(Xe)

所组成的族群的一种或多种种类。

23、一种用于原子层沉积的装置，所述装置包括：

处理腔室，其具有用以固持至少一个基板的基板平台；

二硅烷(Si₂H₆)供应源，其中所述供应源用以供应足量的二硅烷以使所述至少一个基板的表面饱和；

氦供应源；以及

耦接至所述处理腔室的等离子腔室，所述等离子腔室用以自由所述氦供应源供应的氦而产生氦介稳态原子；

其中所述介稳态原子能够自所述至少一个基板的所述饱和表面脱附氢原子，藉此形成一个或多个硅原子层。

24、根据权利要求23所述的装置，其还包括二硼烷(B₂H₆)供应源，其中所述二硼烷供应源经组态以在一个或多个沉积周期中替代所述二硅烷供应源的至少一部分，藉此将硼原子引入至所述一个或多个硅原子层。

25、一种保形掺杂方法，其包括：

在一个或多个沉积周期中在基板表面上形成薄膜，其中，在所述一个或多个沉积周期中的每一沉积周期中，供应具有至少一种第一种类的原子以及至少一种第二种类的原子的前驱物质以使所述基板表面饱和，且随后自所述饱和基板表面脱附所述至少一种第二种类的所述原子以形成所述至少一种第一种类的一个或多个原子层；以及

在所述多个沉积周期的一个或多个中用掺杂物前驱体替代所述前驱物质的所述供应源的至少一部分，藉此掺杂所述至少一种第一种类的所述一个或多个原子层。

26、根据权利要求25所述的方法，其中用至少一种第三种类的介稳态原子来脱附所述至少一种第二种类的所述原子。

27、根据权利要求25所述的方法，其中用等离子产生所述至少一种第三种类的所述介稳态原子。

28、根据权利要求27所述的方法，其中防止带电粒子的至少一部分到达所述基板表面。

29、根据权利要求27所述的方法，其中所述至少一种第三种类包括选自由：

氦(He)；

氖(Ne)；

氩(Ar)；

氪(Kr)；

氡(Rn)；以及

氙(Xe)

所组成的族群的一种或多种种类。

30、根据权利要求25所述的方法，其中所述前驱物质包括选自由：

硅；

碳；

锗；

镓；

砷；

铟；

铝；以及

磷

所组成的族群的一种或多种种类。

31、根据权利要求25所述的方法，其中所述基板表面包括选自由：

硅；

绝缘物上硅(SOI)；

二氧化硅；

金刚石；

硅锗；

碳化硅；

III-V族化合物；

平板材料；

聚合物；以及

可挠性基板材料

所组成的族群的一种或多种材料。

32、根据权利要求25所述的方法，其中将所述基板表面保持在低于500℃的温度。

33、根据权利要求25所述的方法，其中所述基板表面不经受重新分配所述掺杂物前驱体的原子的进一步热处理。

34、根据权利要求25所述的方法，其中所述基板表面具有三维拓扑，且其上保形地形成且保形地掺杂所述薄膜。

35、根据权利要求34所述的方法，其中所述薄膜是FinFET结构的部分。