[go: up one dir, main page]

JP2010520638A - Atomic layer deposition technology - Google Patents

Atomic layer deposition technology Download PDF

Info

Publication number
JP2010520638A
JP2010520638A JP2009552644A JP2009552644A JP2010520638A JP 2010520638 A JP2010520638 A JP 2010520638A JP 2009552644 A JP2009552644 A JP 2009552644A JP 2009552644 A JP2009552644 A JP 2009552644A JP 2010520638 A JP2010520638 A JP 2010520638A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
species
precursor
source
silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP2009552644A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
シング ヴィクラム
エム パーシング ハロルド
ジェイ ワインダー エドモンド
エイ ホップウッド ジュフリー
ルノー アンソニー
Original Assignee
ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド
ノースイースタン ユニヴァーシティ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド, ノースイースタン ユニヴァーシティ filed Critical ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド
Publication of JP2010520638A publication Critical patent/JP2010520638A/en
Abandoned legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525Atomic layer deposition [ALD]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/24Deposition of silicon only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/452Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • C23C16/4554Plasma being used non-continuously in between ALD reactions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

原子層堆積の技法を開示する。1つの特定の例示的な実施形態において、この技法は、原子層堆積のための装置によって実現することができる。この装置は、少なくとも1つの基板を保持するための基板プラットフォームを有するプロセスチャンバを備えることができる。この装置はまた、少なくとも1つの第1の種の原子と少なくとも1つの第2の種の原子とを含む前駆物質の供給源を備えることができ、その供給源は前駆物質を供給して少なくとも1つの基板の表面を飽和させる。この装置は、少なくとも1つの第3の種の準安定原子のプラズマ源をさらに備えることができ、その準安定原子は、少なくとも1つの第2の種の原子を、少なくとも1つの基板の飽和した表面から脱着させて、少なくとも1つの第1の種の1つ以上の原子層を形成する。A technique for atomic layer deposition is disclosed. In one particular exemplary embodiment, this technique can be realized by an apparatus for atomic layer deposition. The apparatus can comprise a process chamber having a substrate platform for holding at least one substrate. The apparatus can also comprise a source of precursor comprising at least one first species of atom and at least one second species of atom, the source providing the precursor to provide at least one Saturate the surfaces of two substrates. The apparatus can further comprise a plasma source of at least one third species metastable atom, the metastable atom comprising at least one second species atom on a saturated surface of at least one substrate. To form one or more atomic layers of at least one first species.

Description

本開示は、一般に半導体製造に関し、特に原子層堆積の技術に関する。   The present disclosure relates generally to semiconductor manufacturing, and more particularly to atomic layer deposition techniques.

現代の半導体製造は、高品質薄膜構造の正確な原子レベルの堆積の必要性を創出した。この必要性に応じて、「原子層堆積」(ALD)、又は「原子層エピタキシ」(ALE)として総じて既知の多くの薄膜成長技術が、近年開発されている。ALD技術は、均一で共形の(conformal)膜を原子層の精度で堆積することができる。典型的なALDプロセスは、一連の自己制御式の表面反応を用いて、薄膜成長の制御を単分子層の厚さ単位で達成する。
膜の共形性及び均一性に対するその優れた可能性のために、ALDは、例えばマイクロエレクトロニクスデバイスにおける高誘電率(高−k)のゲート酸化物、蓄積容量誘電体、及び銅の拡散バリヤなどの高度な用途用に選択される技術になった。事実、ALD技術は、ナノメートル(nm)、又はサブナノメートル尺度の薄膜構造の正確な制御からの恩恵を受ける、任意の高度な用途に役立てることができる。
Modern semiconductor manufacturing has created a need for accurate atomic level deposition of high quality thin film structures. In response to this need, many thin film growth techniques, generally known as “atomic layer deposition” (ALD) or “atomic layer epitaxy” (ALE), have been developed in recent years. ALD technology can deposit uniform and conformal films with atomic layer accuracy. A typical ALD process uses a series of self-controlled surface reactions to achieve control of thin film growth in monolayer thickness units.
Because of its excellent potential for film conformality and uniformity, ALD has been used for example in high-dielectric constant (high-k) gate oxides, storage capacitor dielectrics, and copper diffusion barriers in microelectronic devices. Became the technology of choice for advanced applications. In fact, ALD technology can be used for any advanced application that benefits from precise control of thin film structures on the nanometer (nm) or sub-nanometer scale.

しかしながら、現在まで、ほとんどの既存の堆積技術は、固有の欠点に悩まされ、半導体産業における大量生産には、信頼されて適用されなかった。例えば、「分子線エピタキシ」(MBE)として既知の堆積技術は、シャッタ制御される個々の噴出セルを用いて、異なる種類の原子を基板の表面に向かわせ、その基板の表面上で、これらの原子は、互いに反応して所望の単分子層を形成する。固体ソースのMBEプロセスでは、噴出セルを成分原子の熱電子放出のためにかなり高い温度にまで加熱しなければならない。加えて、成分原子が基板の表面に達する前に、成分原子間で衝突がないようにするために、極めて高い真空状態を維持しなければならない。高温及び高い真空状態を要求するにもかかわらず、MBE膜の成長速度は、量産目的としてはかなり低い。   To date, however, most existing deposition techniques suffer from inherent drawbacks and have not been reliably applied to mass production in the semiconductor industry. For example, a deposition technique known as “molecular beam epitaxy” (MBE) uses individual jet cells that are shutter controlled to direct different types of atoms to the surface of the substrate, and on these surfaces, these The atoms react with each other to form the desired monolayer. In the solid source MBE process, the ejection cell must be heated to a fairly high temperature for thermionic emission of the constituent atoms. In addition, a very high vacuum must be maintained before the component atoms reach the surface of the substrate so that there are no collisions between the component atoms. Despite demanding high temperatures and high vacuum conditions, the growth rate of MBE films is quite low for mass production purposes.

他のALD技術は、温度変調原子層エピタキシ(ALE)として既知である。この技術に従ってシリコン膜を成長させるために、次の工程が繰り返される。最初に、シラン(SiH4)の単分子層を、180℃から400℃までの間の比較的低い温度で、基板の表面に堆積する。それから、基板の温度を、約550℃に上げ、水素原子を脱着して、シリコンの単分子層を残す。この技術は、層ごとに膜成長を制御するのではあるが、繰り返される温度のスパイクに対する要求が、大きいウェーハ全体にわたる均一性、及び層から層への再現性を維持することを困難にしている。加えて、基板を高温度にまで加熱することによって、前の処理ステップにおいて基板上に形成された繊細な構造を損傷するか、又は破壊し得る。 Another ALD technique is known as temperature modulated atomic layer epitaxy (ALE). In order to grow a silicon film according to this technique, the following steps are repeated. First, a monolayer of silane (SiH 4 ) is deposited on the surface of the substrate at a relatively low temperature between 180 ° C. and 400 ° C. The substrate temperature is then raised to about 550 ° C. and the hydrogen atoms are desorbed, leaving a silicon monolayer. While this technique controls film growth from layer to layer, the requirement for repeated temperature spikes makes it difficult to maintain large wafer-wide uniformity and layer-to-layer reproducibility. . In addition, heating the substrate to a high temperature can damage or destroy delicate structures formed on the substrate in previous processing steps.

1つの既存のALD技術は、イオン衝撃を用いて過剰な水素原子を脱着する。この技術によれば、ジシラン(Si2H6)ガスを用いて、ジシランの単分子層を基板の表面上に形成することができる。それから、基板の表面をヘリウム又はアルゴンのイオンで衝撃して、ジシランの単分子層から過剰な水素原子を脱着して、シリコンの単分子層を形成する。おそらく、過度なエネルギーイオン衝撃(〜50 eVイオンエネルギー)のために、膜成長速度がかなり低くなり(1サイクルにつき0.15未満の単分子層)、エネルギーイオン束は本来ライン・オブ・サイト(line-of-sight)プロセスであるため、高度に共形の堆積を行うための原子層堆積の可能性を危うくし得る。さらに、エネルギーイオンは、堆積後のアニーリングを余儀なくさせる結晶欠陥を生じさせることもあり得る。 One existing ALD technique uses ion bombardment to desorb excess hydrogen atoms. According to this technique, a monomolecular layer of disilane can be formed on the surface of the substrate by using disilane (Si 2 H 6 ) gas. Then, the surface of the substrate is bombarded with helium or argon ions to desorb excess hydrogen atoms from the disilane monolayer to form a silicon monolayer. Perhaps due to excessive energy ion bombardment (~ 50 eV ion energy), the film growth rate will be much lower (less than 0.15 monolayer per cycle) and the energy ion flux is inherently line-of-sight of-sight) process can jeopardize the possibility of atomic layer deposition for highly conformal deposition. In addition, energetic ions can cause crystal defects that necessitate post-deposition annealing.

さらに、ALD堆積した、特に三次元構造(例えばFinFETs)の薄膜に対する共形ドーピングは、プロセスエンジニアにとっていまだ課題のままである。既存のイオン注入技術は、ドーパント分布を均一にし難いためだけでなく、注入後のアニール処理に起因する潜在的な損傷のためからも、ドーパントを三次元の共形的に覆われた構造に導入するのは望ましくない。   Furthermore, conformal doping of ALD deposited, especially thin films of three-dimensional structures (eg, FinFETs) remains a challenge for process engineers. Existing ion implantation techniques introduce dopants into a three-dimensional conformally covered structure, not only because it is difficult to make the dopant distribution uniform, but also because of potential damage due to post-anneal annealing. It is not desirable to do so.

前述の観点から、上述の不備及び欠点を克服する原子層堆積の解決策を提供することが望まれる。   In view of the foregoing, it would be desirable to provide an atomic layer deposition solution that overcomes the deficiencies and drawbacks described above.

原子層堆積の技術を開示する。1つの特定の例示的な実施形態において、この技術は、原子層堆積のための装置によって実現することができる。この装置は、少なくとも1つの基板を保持する、基板プラットフォームを有するプロセスチャンバを備えることができる。この装置はまた、前駆物質の供給源を備えることができ、前駆物質は、少なくとも1つの第1の種の原子と少なくとも1つの第2の種の原子とを含み、供給源は、前駆物質を供給して、少なくとも1つの基板の表面を飽和させる。本装置は、少なくとも1つの第3の種の準安定原子のプラズマ源をさらに備えることができ、準安定原子は、少なくとも1つの基板の飽和した表面から少なくとも1つの第2の種の原子を脱着して、少なくとも1つの第1の種の1つ以上の原子層を形成する。   A technique for atomic layer deposition is disclosed. In one particular exemplary embodiment, this technique can be implemented by an apparatus for atomic layer deposition. The apparatus can comprise a process chamber having a substrate platform that holds at least one substrate. The apparatus can also include a source of the precursor, the precursor including at least one first species atom and at least one second species atom, the source comprising the precursor Supply to saturate the surface of at least one substrate. The apparatus can further comprise a plasma source of at least one third species metastable atom, wherein the metastable atom desorbs at least one second species atom from a saturated surface of at least one substrate. Thus, one or more atomic layers of at least one first species are formed.

他の特定の例示的な実施形態において、本技術は、原子層堆積のための方法として実現することができる。本方法は、少なくとも1つの第1の種の原子と、少なくとも1つの第2の種の原子とを有する前駆物質で基板の表面を飽和させるステップを備えることができ、これにより、前駆物質の単分子層を基板の表面上に形成する。本方法はまた、基板の表面を、プラズマ生成される第3の種の準安定原子にさらすステップを備えることができ、準安定原子は、基板の表面から少なくとも1つの第2の種の原子を脱着して、少なくとも1つの第1の種の原子層を形成する。原子層堆積方法は、第1の種の複数の原子層を形成するための多数の堆積サイクルを含むことができ、各堆積サイクルは、上述したようなステップを繰り返して、第1の種の1つの原子層を形成する。   In other specific exemplary embodiments, the technology can be implemented as a method for atomic layer deposition. The method may comprise the step of saturating the surface of the substrate with a precursor having at least one first species atom and at least one second species atom, thereby providing a single precursor. A molecular layer is formed on the surface of the substrate. The method may also include exposing the surface of the substrate to a plasma-generated third species of metastable atoms, the metastable atoms exposing at least one second species of atoms from the substrate surface. Desorb to form at least one first species atomic layer. The atomic layer deposition method can include multiple deposition cycles to form a plurality of atomic layers of a first species, each deposition cycle repeating steps such as those described above to produce a first species of 1 Two atomic layers are formed.

さらにもう1つの特定の例示的な実施形態において、本技術は、原子層堆積のための装置によって実現することができる。本装置は、少なくとも1つの基板を保持するための基板プラットフォームを有するプロセスチャンバを備えることができる。本装置はまた、少なくとも1つの基板の表面を飽和させるのに、十分な量のジシランを供給するように構成される、ジシラン(Si2H6)の供給源、ヘリウムの供給源を備えることができる。本装置は、プロセスチャンバに連結されるプラズマチャンバをさらに備えることができ、プラズマチャンバは、ヘリウムの供給源によって供給されるヘリウムからヘリウム準安定原子を生成するように構成される。準安定原子は、少なくとも1つの基板の飽和した表面から水素原子を脱着して、これにより1つ以上のシリコンの原子層を形成することができる。 In yet another specific exemplary embodiment, the technology can be implemented by an apparatus for atomic layer deposition. The apparatus can comprise a process chamber having a substrate platform for holding at least one substrate. The apparatus may also include a disilane (Si 2 H 6 ) source, a helium source, configured to supply a sufficient amount of disilane to saturate the surface of at least one substrate. it can. The apparatus can further comprise a plasma chamber coupled to the process chamber, wherein the plasma chamber is configured to generate helium metastable atoms from helium supplied by a helium source. Metastable atoms can desorb hydrogen atoms from a saturated surface of at least one substrate, thereby forming one or more atomic layers of silicon.

さらに別の特定の例示的な実施形態において、本技術は、共形ドーピングの方法として実現することができる。本方法は、1つ以上の堆積サイクルにて、基板の表面上に薄膜を形成するステップを備えることができ、1つ以上の各堆積サイクルでは、少なくとも1つの第1の種の原子と、少なくとも1つの第2の種の原子とを有する前駆物質を供給して、基板の表面を飽和させ、それから、少なくとも1つの第2の種の原子を、飽和した基板の表面から脱着させて、少なくとも1つの第1の種の1つ以上の原子層を形成する。本方法はまた、多数の堆積サイクルの1つ以上において、前駆物質の供給の少なくとも一部をドーパント前駆体と置き換え、これにより、少なくとも1つの第1の種の1つ以上の原子層をドーピングするステップを備えることができる。   In yet another specific exemplary embodiment, the technology can be implemented as a method of conformal doping. The method can comprise forming a thin film on the surface of the substrate in one or more deposition cycles, wherein each of the one or more deposition cycles includes at least one first type atom and at least Supplying a precursor having one second species of atom to saturate the surface of the substrate and then desorbing at least one second species of atom from the surface of the saturated substrate to at least 1 One or more atomic layers of one first species are formed. The method also replaces at least a portion of the precursor supply with a dopant precursor in one or more of a number of deposition cycles, thereby doping one or more atomic layers of at least one first species. Steps may be provided.

本開示は、添付の図面に示すように、その例示的な実施形態を参照して更に詳細に説明する。本開示は、例示的な実施形態を参照して、以下に説明するが、本開示は、それに限定されないと理解すべきである。当業者は、本願における教示にアクセスすることで、本願明細書において記載されている本開示の範囲内、及び本開示がかなり役に立つ追加的な実施態様、変更例、及び実施例を他の分野での利用と同様に認識されよう。   The present disclosure will be described in further detail with reference to exemplary embodiments thereof as shown in the accompanying drawings. The present disclosure is described below with reference to exemplary embodiments, but it should be understood that the present disclosure is not limited thereto. Those skilled in the art will have access to the teachings herein to provide additional embodiments, modifications, and examples in other fields within the scope of the present disclosure as described herein and to which the present disclosure may be significantly useful. It will be recognized in the same way as the use of.

本開示のより完全な理解を容易にするために、同様の番号が同様の構成要素を示す、添付図面を参照する。これらの図面は、本開示を制限するものとして解釈されてはならず、例示のみを目的とする。   To facilitate a more complete understanding of the present disclosure, reference is made to the accompanying drawings, in which like numerals indicate like components. These drawings should not be construed as limiting the present disclosure, but are intended to be exemplary only.

本開示の実施形態による例示的な原子層堆積サイクルを図解するブロック図である。2 is a block diagram illustrating an exemplary atomic layer deposition cycle according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 本開示の実施形態による例示的な原子層堆積サイクルを図解するブロック図である。2 is a block diagram illustrating an exemplary atomic layer deposition cycle according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 本開示の実施形態による例示的な原子層堆積システムを図解するブロック図である。1 is a block diagram illustrating an exemplary atomic layer deposition system according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 本開示の実施形態による例示的な原子層堆積の方法を図解するフローチャートである。2 is a flowchart illustrating an exemplary atomic layer deposition method according to an embodiment of the present disclosure.

既存の原子層堆積技術に関連する上述した課題を解決するために、本開示の実施形態は、ALD及びインサイチュ・ドーピング技術を導入する。準安定原子を用いて、過剰原子を脱着することができる。準安定原子は、例えば、プラズマチャンバ内で生成することができる。説明の便宜上、以下の説明は、ヘリウム準安定原子を使用してドーピングするか、又はドーピングしないシリコンを堆積させるための方法と装置に焦点をあてる。同一、あるいは類似の技術によって、ヘリウム又は他の準安定原子を使用して他の種の薄膜を成長させることもできることは明らかである。   In order to solve the above-described problems associated with existing atomic layer deposition techniques, embodiments of the present disclosure introduce ALD and in situ doping techniques. Metastable atoms can be used to desorb excess atoms. Metastable atoms can be generated, for example, in a plasma chamber. For convenience of explanation, the following description focuses on methods and apparatus for depositing silicon doped or undoped using helium metastable atoms. Obviously, other types of thin films can be grown using helium or other metastable atoms by the same or similar techniques.

図1を参照するに、ここには本開示の実施形態による、例示的な原子層堆積サイクル100を図解するブロック図を示してある。この例示的な原子層堆積サイクル100は、2つの段階としての飽和段階10と脱着段階12とを含むことができる。   Referring now to FIG. 1, a block diagram illustrating an exemplary atomic layer deposition cycle 100 according to an embodiment of the present disclosure is shown. This exemplary atomic layer deposition cycle 100 can include a saturation stage 10 and a desorption stage 12 as two stages.

飽和段階10においては、基板102を、ジシラン(Si2H6)ガスにさらすことができる。シリコン膜の成長のために、基板の表面は、例えば、シリコン、シリコン−オン−インシュレータ(SOI)、及び/又は二酸化シリコンを含むことができる。ジシランガスは、シリコン前駆体としての役目をし、十分な高ドーズ量で供給されて、基板の表面を飽和させ、基板上にジシランの単分子層104を形成する。しかしながら、この開示の全体にわたって、「飽和する」とは、基板の表面を「飽和させる」ために使用する物質によって、このような基板の表面が部分的に覆われるだけであるというシナリオを排除しない。基板102は、プロセス環境と同様に、慎重に選定した温度に保って、前駆体ガスが基板の表面上で凝縮するか、又は分解するのを防ぐことができる。本実施形態において、基板102は、180℃から400℃の間の温度に加熱して維持するが、他の温度範囲内に基板102を加熱して維持することも本開示の範囲内である。 In the saturation stage 10, the substrate 102 can be exposed to disilane (Si 2 H 6 ) gas. For the growth of silicon films, the surface of the substrate can comprise, for example, silicon, silicon-on-insulator (SOI), and / or silicon dioxide. Disilane gas serves as a silicon precursor and is supplied at a sufficiently high dose to saturate the surface of the substrate and form a monolayer 104 of disilane on the substrate. However, throughout this disclosure, “saturate” does not exclude the scenario that the surface of such a substrate is only partially covered by the material used to “saturate” the surface of the substrate. . The substrate 102 can be kept at a carefully selected temperature, similar to the process environment, to prevent the precursor gas from condensing or decomposing on the surface of the substrate. In the present embodiment, the substrate 102 is heated and maintained at a temperature between 180 ° C. and 400 ° C., but it is within the scope of the present disclosure to heat and maintain the substrate 102 within other temperature ranges.

脱着段階12においては、基板102を十分なエネルギーを有する準安定原子にさらし、前駆体の単分子層から過剰な原子を脱着させることができる。この実施形態によれば、ヘリウムの準安定原子を用いて、飽和段階10において形成されたジシランの単分子層104から過剰な水素原子を部分的に、あるいは完全に脱着させることができる。ヘリウムの準安定原子は、例えば、誘導結合プラズマ中のヘリウムガスからつくることができる。各々のヘリウム準安定原子は、約20eVの内部エネルギーを有することができ、シリコン原子と水素原子との間の結合を破るために用いることができる。いくつかの実施形態によれば、不活性ガス(ヘリウム、アルゴン等)の準安定状態、及び他の励起状態は、基板の表面に脱着反応を間接的に駆り立てることもある光子を放出する傾向がある。過剰な水素原子を除去した後、シリコンの単分子層106を、基板の表面上に形成することができる。いくつかの実施形態によれば、過剰な水素原子の全てを除去できるというわけでない。したがって、脱着段階12の終了時に、シリコンの単分子層106の表面は、ダングリングボンドと水素終端シリコン原子との混成であってもよい。   In the desorption step 12, the substrate 102 can be exposed to metastable atoms with sufficient energy to desorb excess atoms from the precursor monolayer. According to this embodiment, excess hydrogen atoms can be partially or completely desorbed from the monolayer 104 of disilane formed in the saturation stage 10 using metastable atoms of helium. The metastable atoms of helium can be made, for example, from helium gas in inductively coupled plasma. Each helium metastable atom can have an internal energy of about 20 eV and can be used to break the bond between silicon and hydrogen atoms. According to some embodiments, metastable states of inert gases (helium, argon, etc.), and other excited states, tend to emit photons that can indirectly drive the desorption reaction to the surface of the substrate. is there. After removing excess hydrogen atoms, a monolayer of silicon 106 can be formed on the surface of the substrate. According to some embodiments, not all of the excess hydrogen atoms can be removed. Thus, at the end of the desorption step 12, the surface of the silicon monolayer 106 may be a hybrid of dangling bonds and hydrogen-terminated silicon atoms.

飽和段階10と脱着段階12との間で、基板の表面は、1つ以上の不活性ガス(例えばヘリウム、又はアルゴン)でパージして、副産物(例えば水素)と同様に過剰な反応ガスを除去することができる。2つの段階間の「パージ」ステップを含む、飽和段階10と脱着段階12とによる完全なサイクルは、1つの「堆積サイクル」と称することができる。堆積サイクル100を繰り返して、純粋なシリコンの薄膜(例えば結晶、多結晶、アモルファスタイプ等)、すなわち、1つの単分子層(又は部分単分子層)を一度に形成することができる。   Between the saturation stage 10 and the desorption stage 12, the surface of the substrate is purged with one or more inert gases (eg helium or argon) to remove excess reactive gases as well as by-products (eg hydrogen). can do. A complete cycle with a saturation phase 10 and a desorption phase 12 including a “purge” step between two phases can be referred to as one “deposition cycle”. The deposition cycle 100 can be repeated to form a pure silicon thin film (eg, crystalline, polycrystalline, amorphous type, etc.), ie, a single monolayer (or partial monolayer) at a time.

本開示の実施形態によれば、前駆物質で飽和した基板の表面から過剰な原子を脱着するのに、準安定原子を使用することは、イオンを使用するより有利である。準安定原子を脱着目的のためにプラズマ中で生成する場合には、プラズマ中で生成された荷電粒子(例えば電子及びイオン)が基板の表面に達して、これらの荷電粒子が原因で、異方性膜の特性が低下するか、又は最小化するのを阻止するのが望ましい。荷電粒子が基板の表面上に形成されるALD膜に影響を及ぼさないようにするために、多くの手段を講じることができる。例えば、一つ以上のデバイス(例えばバッフル、又はスクリーン)を、プラズマ源と基板との間に介在させることができる。これらのデバイスはさらに、不所望な荷電粒子を除去するようにバイアスをかけることができる。あるいは、荷電粒子を偏向させるために電磁界を設定することができる。他の実施形態によれば、基板表面の配向は、荷電粒子の入射流入を最小化するように調整することができる。例えば、基板プラットフォームを逆さにするか、あるいはそうでなければプラズマ源のライン・オブ・サイトからそらすようにすることができる。あるいは、プラズマ源を基板から少し離して位置させて、荷電粒子の大部分が散乱又は衝突によって基板の表面に達しないようにすることができる。   According to embodiments of the present disclosure, the use of metastable atoms is more advantageous than the use of ions to desorb excess atoms from the surface of a substrate saturated with precursors. When metastable atoms are generated in a plasma for desorption purposes, charged particles (eg electrons and ions) generated in the plasma reach the surface of the substrate and are anisotropic due to these charged particles. It is desirable to prevent the properties of the conductive film from being degraded or minimized. Many measures can be taken to prevent charged particles from affecting the ALD film formed on the surface of the substrate. For example, one or more devices (eg, baffles or screens) can be interposed between the plasma source and the substrate. These devices can be further biased to remove unwanted charged particles. Alternatively, an electromagnetic field can be set to deflect charged particles. According to other embodiments, the orientation of the substrate surface can be adjusted to minimize incident inflow of charged particles. For example, the substrate platform may be inverted or otherwise diverted from the plasma source line of sight. Alternatively, the plasma source can be positioned slightly away from the substrate so that most of the charged particles do not reach the surface of the substrate due to scattering or impact.

図2を参照するに、ここには本開示の他の実施形態による例示的な原子層堆積サイクル200を図解するブロック図を示してある。この実施形態によれば、上述の図1に図示したALDプロセスは、単一種の薄膜を堆積するだけでなく、いずれも良好に制御される方法で、薄膜に不純物を導入するか、又は多数種の薄膜、及び/又は交互層化の薄膜を形成するために利用することができる。例えば、非ドープのシリコン膜は別として、ドープされるシリコン膜は、わずかに変更したALDプロセスに基づいて成長させることもできる。この変更ALDプロセスによれば、1つ以上の堆積サイクル100を1つ以上の堆積サイクル200と置換することができる。   Referring now to FIG. 2, a block diagram illustrating an exemplary atomic layer deposition cycle 200 according to another embodiment of the present disclosure is shown. According to this embodiment, the ALD process illustrated in FIG. 1 described above not only deposits a single type of thin film, but also introduces impurities into the thin film in a well controlled manner, or multiple types. Can be used to form thin films of and / or alternating layers. For example, apart from undoped silicon films, doped silicon films can be grown based on a slightly modified ALD process. With this modified ALD process, one or more deposition cycles 100 can be replaced with one or more deposition cycles 200.

堆積サイクル200の飽和段階20においては、ドーパント前駆体ガスをシリコン前駆体ガスの代わりに、又はそれと同時に供給することができる。図2に示した例示的実施形態において、ドーパント前駆体は、ジボラン(B2H6)であり、これは基板102の表面に吸着して(又は、「化学吸着して」)、ジボランの単分子層204を形成することができる。この場合、下にある表面は、前の堆積サイクル100で堆積されたシリコンの単分子層を含むことができる。ジボランの単分子層204は、下にある表面を部分的に、又は完全に覆うことができる。 In the saturation phase 20 of the deposition cycle 200, the dopant precursor gas can be supplied in place of or simultaneously with the silicon precursor gas. In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the dopant precursor is diborane (B 2 H 6 ), which is adsorbed (or “chemisorbed”) on the surface of the substrate 102, A molecular layer 204 can be formed. In this case, the underlying surface can include a monolayer of silicon deposited in the previous deposition cycle 100. The diborane monolayer 204 may partially or completely cover the underlying surface.

堆積サイクル200の脱着段階22においては、基板102を、上述のように、ヘリウムの準安定原子にさらすことができる。ヘリウムの準安定原子は、ジボランの単分子層204から過剰な水素原子を脱着して、部分的又は完全な、ホウ素の単分子層206を残すことができる。   In the desorption phase 22 of the deposition cycle 200, the substrate 102 can be exposed to helium metastable atoms as described above. The metastable atoms of helium can desorb excess hydrogen atoms from the diborane monolayer 204, leaving a partial or complete boron monolayer 206.

堆積サイクル100を堆積サイクル200と置換する回数を制御すると共に、飽和段階20において供給するジボランガスのドーズ量を制御することによって、シリコン膜におけるホウ素のドーパント密度プロファイルを所望なものとすることができる。このインサイチュ・ドーピング技術は、イオン注入よりむしろドーパント原子の共形堆積に依存するため、例えばFinFETのような三次元構造の複雑な表面の上に、均一なドーパント分布を達成することができる。更に、イオン注入ドーパント原子に必要とされるような、堆積後の高温拡散プロセスの必要性がない。その代わりに、アニーリングを必要としないか、又は低温アニーリングを必要とするだけであるため、ドーパント種の拡散が低減されることになり、したがって、非常に急激な(又は「ボックス状」の)ドーパントプロファイルとなる。このように、本開示の実施形態は、半導体産業の「熱予算」内に首尾良く収まる、500°C以下の温度で実装することができる。   By controlling the number of times the deposition cycle 100 is replaced with the deposition cycle 200 and controlling the dose of diborane gas supplied in the saturation stage 20, the dopant density profile of boron in the silicon film can be made desirable. Because this in situ doping technique relies on conformal deposition of dopant atoms rather than ion implantation, a uniform dopant distribution can be achieved on a complex surface of a three-dimensional structure, such as a FinFET. Furthermore, there is no need for a post-deposition high temperature diffusion process as required for ion implanted dopant atoms. Instead, it does not require annealing, or only requires low temperature annealing, thus reducing the diffusion of dopant species, and thus a very abrupt (or “box-like”) dopant. Profile. Thus, embodiments of the present disclosure can be implemented at temperatures below 500 ° C., which are well within the “thermal budget” of the semiconductor industry.

本開示の実施形態による原子層堆積は、基板表面の組成に依存する選択的なプロセスであってもよい。例えば、図1に図解したプロセスは、シリコン又はSOIの表面上にシリコンの単分子層を堆積することができるが、二酸化シリコン(SiO2)の表面上に堆積することはできない。したがって、二酸化シリコンは、基板表面の選択された部分をシールドするために、マスク層として用いることができる。 Atomic layer deposition according to embodiments of the present disclosure may be a selective process that depends on the composition of the substrate surface. For example, the process illustrated in FIG. 1 can deposit a monolayer of silicon on the surface of silicon or SOI, but not on the surface of silicon dioxide (SiO 2 ). Thus, silicon dioxide can be used as a mask layer to shield selected portions of the substrate surface.

ヘリウムの準安定原子だけを上述の例において用いているが、他の種の原子も、脱着プロセス用に選定することができることは明らかである。これらの種の選定は、それらの準安定状態又は励起状態の寿命期間とエネルギーとに基づいて成すことができる。表1は、ALDプロセスの脱着段階において用いることができる準安定原子の候補種のリストを提供する。   Although only helium metastable atoms are used in the above example, it is clear that other species of atoms can be selected for the desorption process. The selection of these species can be made based on their metastable or excited state lifetime and energy. Table 1 provides a list of metastable atom candidate species that can be used in the desorption phase of the ALD process.

Figure 2010520638
Figure 2010520638

ジボランガスは別として、他のドーパント前駆体もまた、所望のドーパント原子をALDによって形成した薄膜に導入するために用いることができることは明らかである。例えば、ホウ素(B)、ヒ素(As)、リン(P)、インジウム(In)、及びアンチモン(Sb)のようなドーパント原子を導入するのに適したドーパント前駆体は、以下の種類の化合物群、すなわち、ハロゲン化物(例えばBF3)、アルコキシド(例えば、B(OCH3)3)、アルキル基(例えば、In(CH33)、水素化物(例えばAsH3、PH3)、シクロペンタジエニル、アルキルイミド、アルキルアミド(例えば、P〔N(CH3)23)、及びアミジナートを含むが、これらに限定されるものではない。 Clearly, apart from diborane gas, other dopant precursors can also be used to introduce the desired dopant atoms into the thin film formed by ALD. For example, dopant precursors suitable for introducing dopant atoms such as boron (B), arsenic (As), phosphorus (P), indium (In), and antimony (Sb) include the following classes of compounds: That is, halides (eg BF 3 ), alkoxides (eg B (OCH 3 ) 3 ), alkyl groups (eg In (CH 3 ) 3 ), hydrides (eg AsH 3 , PH 3 ), cyclopentadi Including, but not limited to, enyl, alkylimide, alkylamide (eg, P [N (CH 3 ) 2 ] 3 ), and amidinate.

さらに、ドーパントを含有する単分子層をALDのようなプロセスによって堆積する、インサイチュ・ドーピング技術は、プラズマ増強ALDプロセスに限定されない。また、このインサイチュ・ドーピング技術は、準安定原子を用いる必要もない。例えば、熱ALDプロセスも適応して、ドーパントを含有する単分子層を形成することができる。事実、このインサイチュ・ドーピングの概念は、ドープすべき薄膜の単分子層を堆積する1つ以上の堆積サイクルを、ドーパントを含有する単分子層を堆積する1つ以上の堆積サイクルと置換することができるか又は、ドープすべき薄膜を、ドーパントを含有する単分子層とほぼ同時に堆積することができる、任意のALDプロセスに適用できる。   Furthermore, in situ doping techniques that deposit monolayers containing dopants by processes such as ALD are not limited to plasma enhanced ALD processes. Also, this in situ doping technique does not require the use of metastable atoms. For example, a thermal ALD process can also be adapted to form a monolayer containing a dopant. In fact, this in-situ doping concept can replace one or more deposition cycles that deposit a monolayer of a thin film to be doped with one or more deposition cycles that deposit a monolayer containing a dopant. It can be applied to any ALD process in which the thin film to be doped can be deposited almost simultaneously with the monolayer containing the dopant.

図3は、本開示の実施形態による原子層堆積のための例示的なシステム300を図解するブロック図を示す。   FIG. 3 shows a block diagram illustrating an exemplary system 300 for atomic layer deposition according to an embodiment of the present disclosure.

システム300は、典型的には高い真空ベース圧力(例えば、10−7〜10−6トル)とすることができ、例えば、ターボポンプ306、機械式ポンプ308、及び他の必要な真空封止部品を有することができる、プロセスチャンバ302を備えることができる。プロセスチャンバ302の内部には、少なくとも1つの基板30を保持する基板プラットフォーム310があってもよい。基板プラットフォーム310には、1つ以上の温度管理デバイスを装備させて、基板30の温度を調整して、維持することができる。基板プラットフォーム30の傾き、又は回転を調整することもできる。プロセスチャンバ302はさらに、例えば、水晶振動子マイクロバランス及び/又はRHEED(反射高エネルギー電子回折)機器のような1つ以上の薄膜成長モニタリングデバイスを備えることができる。 System 300 can typically be at a high vacuum base pressure (eg, 10 −7 to 10 −6 torr), such as turbo pump 306, mechanical pump 308, and other necessary vacuum sealing components. A process chamber 302 can be provided. Inside the process chamber 302 may be a substrate platform 310 that holds at least one substrate 30. The substrate platform 310 can be equipped with one or more temperature management devices to regulate and maintain the temperature of the substrate 30. The tilt or rotation of the substrate platform 30 can also be adjusted. The process chamber 302 may further comprise one or more thin film growth monitoring devices such as, for example, quartz crystal microbalance and / or RHEED (reflected high energy electron diffraction) equipment.

システム300はまた、プロセスチャンバ302に連結するか、又はプロセスチャンバ302の一部とすることができ、プラズマチャンバ304を備えることができる。無線周波数(RF)電源312を用いて、プラズマチャンバ304の内部に誘導結合プラズマ32を生成することができる。例えば、適切な圧力で供給されるヘリウムガスを、RF電源によって励起して、ヘリウム・プラズマを生成し、次にヘリウム準安定原子を生成することができる。   The system 300 can also be coupled to or part of the process chamber 302 and can include a plasma chamber 304. A radio frequency (RF) power source 312 can be used to generate inductively coupled plasma 32 within the plasma chamber 304. For example, helium gas supplied at an appropriate pressure can be excited by an RF power source to generate helium plasma and then helium metastable atoms.

システム300はさらに、例えば、ジシラン供給源314、ジボラン供給源316、アルゴン供給源318、及びヘリウム供給源320のような、多くのガス供給源を備えることができる。各々のガス供給源は、流量制御弁を備え、個々の流量を所望通りに設定することができる。ガスは、例えば、第1の弁と、固定容積の小さいチャンバと、第2の弁との直列接続によって、システム内で測定することができる。最初に第1の弁を開くことによって、小さいチャンバを所望の圧力に満たす。そして、第1の弁を閉じたあと、第2の弁を開くことによって、固定容積のガスをチャンバの内部にリリースする。ジシラン供給源314及びジボラン供給源316は、第1の入口322を経てプロセスチャンバ302に連結することができ、シリコン及びホウ素の前駆体ガスの十分な量を供給して、基板30を飽和させることができる。アルゴン供給源318、及びヘリウム供給源320は、第2の入口324を経てプラズマチャンバ304に連結することができる。アルゴン供給源318は、アルゴン(又は他の不活性ガス)を供給して、システム300をパージすることができる。ヘリウム供給源320は、ヘリウム準安定原子のプラズマ生成用のヘリウムガスを供給することができる。プラズマチャンバ304とプロセスチャンバ302との間には、スクリーン又はバッフルデバイス326を随意設けることができる。バイアスをかけるか、又はかけない、スクリーン又はバッフルデバイス326は、プラズマチャンバ304内に生成された荷電粒子の少なくとも一部が基板30に達するのを阻止する働きをすることができる。   The system 300 can further comprise a number of gas sources, such as, for example, a disilane source 314, a diborane source 316, an argon source 318, and a helium source 320. Each gas supply source is equipped with a flow control valve so that individual flow rates can be set as desired. The gas can be measured in the system by, for example, a series connection of a first valve, a small fixed volume chamber, and a second valve. The small chamber is filled to the desired pressure by first opening the first valve. Then, after closing the first valve, the second valve is opened to release a fixed volume of gas into the chamber. A disilane source 314 and a diborane source 316 can be coupled to the process chamber 302 via a first inlet 322 to supply a sufficient amount of silicon and boron precursor gases to saturate the substrate 30. Can do. Argon source 318 and helium source 320 can be coupled to plasma chamber 304 via second inlet 324. Argon source 318 can supply argon (or other inert gas) to purge system 300. The helium supply source 320 can supply helium gas for generating plasma of helium metastable atoms. A screen or baffle device 326 can optionally be provided between the plasma chamber 304 and the process chamber 302. The screen or baffle device 326, with or without bias, can serve to block at least some of the charged particles generated in the plasma chamber 304 from reaching the substrate 30.

図4は、本開示の実施形態による、原子層堆積の例示的な方法を図解するフローチャートを示す。   FIG. 4 shows a flowchart illustrating an exemplary method of atomic layer deposition, according to an embodiment of the present disclosure.

ステップ402では、図3に示したような堆積システムを、高真空(HV)状態にポンプダウンすることができる。この真空状態は、現在既知であるか、又は後に開発される任意の真空技法によって達成することができる。真空装置は、例えば、機械式ポンプ、ターボポンプ、及びクライオポンプの1つ以上を含むことができる。好ましくは、真空レベルは少なくとも10−7〜10−6トルとするが、真空レベルを他の圧力に維持することも本開示の範疇である。例えば、より高い薄膜の純度を所望する場合には、さらにもっと高いベース真空度を必要とする。低純度の薄膜には、低い真空度を容認できる。 In step 402, the deposition system as shown in FIG. 3 can be pumped down to a high vacuum (HV) condition. This vacuum condition is now known or can be achieved by any vacuum technique developed later. The vacuum device can include, for example, one or more of a mechanical pump, a turbo pump, and a cryopump. Preferably, the vacuum level is at least 10 −7 to 10 −6 torr, although maintaining the vacuum level at other pressures is within the scope of this disclosure. For example, if a higher film purity is desired, an even higher base vacuum is required. Low vacuum is acceptable for low purity thin films.

ステップ404では、基板を所望温度に予熱することができる。基板温度は、基板のタイプ、ALD反応種、所望成長速度などに基づいて決定することができる。   In step 404, the substrate can be preheated to a desired temperature. The substrate temperature can be determined based on the substrate type, ALD reactive species, desired growth rate, and the like.

ステップ406では、例えばジシランのようなシリコンの前駆体ガス(及びもしあるならば、その搬送ガス)を、基板が座するプロセスチャンバ内に流入させることができる。シリコンの前駆体ガスは、基板の表面を飽和させるのに十分な流量又は圧力で供給することができる。ジシランの流入は、例えば、数秒間又は数十秒間続けることができる。ジシランの単分子層は、基板の表面を部分的に、又は完全に覆うことができる。   In step 406, a silicon precursor gas such as disilane (and its carrier gas, if any) may be flowed into the process chamber in which the substrate sits. The silicon precursor gas can be supplied at a flow rate or pressure sufficient to saturate the surface of the substrate. The inflow of disilane can be continued for several seconds or tens of seconds, for example. The monolayer of disilane can partially or completely cover the surface of the substrate.

ステップ408では、表面の飽和後に、シリコンの前駆体を止めることができ、そして、堆積システムを、1つ以上の不活性ガスによってパージして、過剰なシリコン前駆体を除去することができる。   In step 408, after the surface is saturated, the silicon precursor can be turned off and the deposition system can be purged with one or more inert gases to remove excess silicon precursor.

ステップ410では、ヘリウム・プラズマを出すことができる。すなわち、ヘリウムガスをプラズマチャンバからプロセスチャンバに流すことができる。ヘリウム・プラズマは、誘導結合プラズマ(ICP)、又はヘリウム原子を十分励起して、ヘリウムの準安定原子をつくる、多くの他のプラズマタイプのいずれかとすることができる。プロセスチャンバ内の基板を、ヘリウムの準安定原子にさらして、これらの準安定原子が基板上に吸着されたシリコン前駆体と反応して、非シリコン原子を脱着させるようにすることができる。例えば、ジシランの単分子層に対しては、ヘリウム準安定原子が、過剰な水素原子を除去するのを助長し、所望のシリコン単分子層を形成することができる。基板の表面を準安定原子にさらすのは、例えば、数秒間又は数十秒間続けることができる。   In step 410, helium plasma can be generated. That is, helium gas can flow from the plasma chamber to the process chamber. The helium plasma can be either inductively coupled plasma (ICP) or any of many other plasma types that sufficiently excite helium atoms to create metastable atoms of helium. The substrate in the process chamber can be exposed to helium metastable atoms such that these metastable atoms react with the silicon precursor adsorbed on the substrate to desorb non-silicon atoms. For example, for a disilane monolayer, helium metastable atoms can help remove excess hydrogen atoms and form the desired silicon monolayer. Exposing the surface of the substrate to metastable atoms can last for several seconds or tens of seconds, for example.

ステップ412では、ヘリウム・プラズマを止めることができ、そして、堆積システムを1つ以上の不活性ガスによって再びパージすることができる。   In step 412, the helium plasma can be turned off and the deposition system can be purged again with one or more inert gases.

ステップ414では、シリコン膜のドーピングを所望するかどうかを決定することができる。ドーピングが所望され、それがドーパントを導入するのに適切な時点である場合には、プロセスをステップ416に分岐させることができる。そうでなければ、プロセスを、ステップ406へループバックさせて、シリコンの次の単分子層の堆積を開始し、及び/又はシリコンの部分的な単分子層の堆積を終了することができる。   In step 414, it can be determined whether doping of the silicon film is desired. If doping is desired and it is an appropriate time to introduce the dopant, the process can branch to step 416. Otherwise, the process can be looped back to step 406 to begin the deposition of the next monolayer of silicon and / or end the deposition of the partial monolayer of silicon.

ステップ416では、例えばジボランのようなドーパント前駆体ガス(及び、もしあるならば、その搬送ガス)を、プロセスチャンバに流入させることができる。ドーパント前駆体ガスは、基板の表面を飽和させるのに十分な流量又は圧力で供給することができる。ジボランの流入は、例えば、数秒間、又は数十秒間続けることができる。ジボランの単分子層は、基板の表面を部分的に、又は完全に覆うことができる。   In step 416, a dopant precursor gas such as diborane (and its carrier gas, if any) can be flowed into the process chamber. The dopant precursor gas can be supplied at a flow rate or pressure sufficient to saturate the surface of the substrate. The inflow of diborane can last for several seconds or tens of seconds, for example. The monolayer of diborane can partially or completely cover the surface of the substrate.

ステップ418では、表面の飽和後、ドーパント前駆体を止めることができ、そして、堆積システムを、1つ以上の不活性ガスによってパージして、過剰なドーパント前駆体を除去することができる。   In step 418, after the surface is saturated, the dopant precursor can be turned off, and the deposition system can be purged with one or more inert gases to remove excess dopant precursor.

ステップ420では、ヘリウム・プラズマを出して、ヘリウム準安定原子を生成することができる。プロセスチャンバ内の基板を再びヘリウム準安定原子にさらして、これらの準安定原子が基板上に吸着されたドーパント前駆体と反応して、非ドーパント原子を脱着させるようにすることができる。例えば、ジボラン単分子層に対しては、ヘリウム準安定原子が、過剰な水素原子を除去するのを助長し、所望される部分的又は完全なホウ素単分子層を形成することができる。基板の表面を準安定原子にさらすのは、例えば、数秒間、又は数十秒間続けることができる。   In step 420, helium plasma can be emitted to generate helium metastable atoms. The substrate in the process chamber can be again exposed to helium metastable atoms so that these metastable atoms react with the dopant precursor adsorbed on the substrate to desorb non-dopant atoms. For example, for diborane monolayers, helium metastable atoms can help remove excess hydrogen atoms and form the desired partial or complete boron monolayer. Exposing the surface of the substrate to metastable atoms can last for several seconds or tens of seconds, for example.

ステップ422では、ヘリウム・プラズマを止めることができ、そして、堆積システムを1つ以上の不活性ガスによって再びパージすることができる。   In step 422, the helium plasma can be turned off and the deposition system can be purged again with one or more inert gases.

上述の406から412までのプロセスステップ、及び/又は406から422までのプロセスステップは、所望のドーパントプロファイルをもつ1つ以上の単分子層を有する所望のシリコン膜が得られるまで繰り返すことができる。   The above-described process steps 406 to 412 and / or process steps 406 to 422 can be repeated until a desired silicon film having one or more monolayers with a desired dopant profile is obtained.

上述の例は、シリコン膜の堆積及び/又はドーピングを説明しただけではあるが、本開示の実施形態を、他の材料又は種の薄膜の堆積又はドープに容易に適応することができると理解すべきである。例えば、以下の種を含んでいるALD薄膜を堆積するか、又はドーピングすることができる。すなわち、ゲルマニウム(Ge)、カーボン(C)、ガリウム(Ga)、ヒ素(As)、インジウム(In)、アルミニウム(Al)、又はリン(P)。得られる薄膜は、例えばカーボン、又はゲルマニウムのような単一の種、又は例えばIII−V化合物(例えばGaAs、InAlp)のような化合物を含むことができる。この目的のためには、対応する種を含んでいる前駆物質を利用することができる。前駆物質の候補は、以下のものを含むが、これに限定されるものではない。すなわち、水素化物(例えばSiH4、Si2H6、GeH4)、又はハロゲン化水素化物(例えばSiHCl3)、ハロゲン化炭化水素(例えばCHF3)、アルキル(例えばトリメチルアルミニウム−Al(CH3)3、又はジメチル・エチル・アルミニウム−CH3CH2−Al(CH3)2)、又はハロゲン化物(例えばCCl4、又はCCl2F2)。 Although the above examples only describe silicon film deposition and / or doping, it is understood that embodiments of the present disclosure can be readily adapted to deposition or doping of thin films of other materials or species. Should. For example, an ALD thin film containing the following species can be deposited or doped. That is, germanium (Ge), carbon (C), gallium (Ga), arsenic (As), indium (In), aluminum (Al), or phosphorus (P). The resulting thin film can comprise a single species such as carbon or germanium or a compound such as a III-V compound (eg GaAs, InAlp). For this purpose, precursors containing the corresponding species can be used. Precursor candidates include, but are not limited to: That is, a hydride (eg, SiH 4 , Si 2 H 6 , GeH 4 ), or a halogenated halide (eg, SiHCl 3 ), a halogenated hydrocarbon (eg, CHF 3 ), an alkyl (eg, trimethylaluminum-Al (CH 3 )). 3 or dimethyl ethyl aluminum-CH 3 CH 2 -Al (CH 3 ) 2 ), or a halide (for example, CCl 4 or CCl 2 F 2 ).

本開示は、本願明細書において記載した特定の実施形態による、範囲内に限定すべきではない。実際、本明細書において記載したものに加えて、本開示の他の様々な実施形態及び変更例が、前述の説明及び添付の図面から当業者にとって明らかであろう。したがって、かような他の実施形態及び変更例も、本開示の範疇である。さらに、本開示を、特定の目的のための特定の環境での特定の実装の文脈で、本願明細書において記載したが、当業者は、その有用性がそれに限定されるものでなく、本開示が任意数の目的のために、任意数の環境においても有益に実装することができると理解されよう。したがって、以下に記載する請求項は、本願明細書にて記載した本開示の全範囲及び精神を考慮して解釈すべきである。   The present disclosure should not be limited to the scope according to the particular embodiments described herein. Indeed, in addition to those described herein, various other embodiments and modifications of the disclosure will be apparent to those skilled in the art from the foregoing description and accompanying drawings. Accordingly, such other embodiments and modifications are also within the scope of the present disclosure. Further, although the present disclosure has been described herein in the context of a specific implementation in a specific environment for a specific purpose, those skilled in the art are not limited thereto and the present disclosure is not limited thereto. It will be appreciated that can be beneficially implemented in any number of environments for any number of purposes. Accordingly, the claims set forth below should be construed in view of the full scope and spirit of the present disclosure as set forth herein.

Claims (35)

原子層堆積のための装置であって、当該装置が、
少なくとも一つの基板を保持する、基板プラットフォームを有するプロセスチャンバ、
前駆物質の供給源であって、前記前駆物質は、少なくとも1つの第1の種の原子と、少なくとも1つの第2の種の原子とを含み、且つ前記供給源は、前記少なくとも1つの基板の表面を飽和させるために前記前駆物質を供給する、供給源、及び
少なくとも1つの第3の種の準安定原子のプラズマ源であって、前記準安定原子は、前記少なくとも1つの基板の飽和した表面から、前記少なくとも1つの第2の種の原子を脱着させて、前記少なくとも1つの第1の種の1つ以上の原子層を形成することができる、プラズマ源
を備えている、原子層堆積装置。
An apparatus for atomic layer deposition, the apparatus comprising:
A process chamber having a substrate platform for holding at least one substrate;
A source of precursor, wherein the precursor comprises at least one first species of atom and at least one second species of atom, and the source of the at least one substrate; A source for supplying the precursor to saturate the surface; and a plasma source of at least one third-type metastable atom, the metastable atom being a saturated surface of the at least one substrate. An atomic layer deposition apparatus comprising: a plasma source capable of desorbing the at least one second species of atoms to form one or more atomic layers of the at least one first species .
前記プラズマ源中に生成される荷電粒子の少なくとも一部が、前記基板の表面に達するのを阻止するための1つ以上のデバイスをさらに備えている、請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, further comprising one or more devices for preventing at least some of the charged particles generated in the plasma source from reaching the surface of the substrate. 前記基板プラットフォームは、前記プラズマ源中に生成される荷電粒子の少なくとも一部が前記基板の表面に達するのを阻止するように方向付けられる、請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the substrate platform is oriented to prevent at least some of the charged particles generated in the plasma source from reaching the surface of the substrate. ドーパント前駆体の供給源をさらに備え、該ドーパント前駆体の供給源は、1つ以上の堆積サイクルにおいて前記前駆物質の供給源の代わりに用いるように構成され、これにより、前記少なくとも1つの第1の種の1つ以上の原子層をドーピングする、請求項1に記載の装置。   And further comprising a source of dopant precursor, the source of dopant precursor being configured to be used in place of the source of precursor in one or more deposition cycles, whereby the at least one first source. The device of claim 1, wherein one or more atomic layers of the species are doped. ドーパント前駆体の供給源をさらに備え、1つ以上の堆積サイクルにおいて、前記ドーパント前駆体の供給源は、前記前駆物質の供給源が前記前駆物質を供給するのとほぼ同時に、前記ドーパント前駆体を供給するように構成され、これにより、前記少なくとも1つの第1の種の1つ以上の原子層をドーピングする、請求項1に記載の装置。   A dopant precursor source, wherein in one or more deposition cycles, the dopant precursor source includes the dopant precursor substantially simultaneously with the precursor source supplying the precursor. The apparatus of claim 1, configured to supply, thereby doping one or more atomic layers of the at least one first species. 前記準安定原子のプラズマ源は、前記プロセスチャンバに連結されるプラズマチャンバをさらに備え、該プラズマチャンバは、前記少なくとも1つの第3の種の準安定原子を生成するように構成される、請求項1に記載の装置。   The metastable atom plasma source further comprises a plasma chamber coupled to the process chamber, the plasma chamber configured to generate the at least one third type metastable atom. The apparatus according to 1. 前記プラズマチャンバは、誘導結合プラズマから前記少なくとも1つの第3の種の準安定原子を生成する、請求項6に記載の装置。   The apparatus of claim 6, wherein the plasma chamber generates the at least one third species metastable atom from inductively coupled plasma. 前記前駆物質は、
シリコン、
カーボン、
ゲルマニウム、
ガリウム、
ヒ素、
インジウム、
アルミニウム、及び
リン
からなる群から選択した1つ以上の種を含む、請求項1に記載の装置。
The precursor is
silicon,
carbon,
germanium,
gallium,
Arsenic,
indium,
The apparatus of claim 1, comprising one or more species selected from the group consisting of aluminum and phosphorus.
前記基板の表面は、
シリコン、
シリコン−オン−インシュレータ(SOI)、
二酸化シリコン、
ダイヤモンド、
シリコン・ゲルマニウム、
シリコンカーバイド、
III−V化合物、
フラットパネル材料、
ポリマー、及び
可撓性基板材料
からなる群の中から選択した1つ以上の物質を含む、請求項1に記載の装置。
The surface of the substrate is
silicon,
Silicon-on-insulator (SOI),
Silicon dioxide,
diamond,
Silicon germanium,
Silicon carbide,
III-V compounds,
Flat panel material,
The apparatus of claim 1, comprising one or more substances selected from the group consisting of a polymer and a flexible substrate material.
前記少なくとも1つの第3の種は、
ヘリウム(He)、
ネオン(Ne)、
アルゴン(Ar)、
クリプトン(Kr)、
ラドン(Rn)、及び
キセノン(Xe)
からなる群から選択した1つ以上の種を含む、請求項1に記載の装置。
The at least one third species is
Helium (He),
Neon (Ne),
Argon (Ar),
Krypton (Kr),
Radon (Rn) and xenon (Xe)
The apparatus of claim 1, comprising one or more species selected from the group consisting of:
前記少なくとも1つの基板は、500°C以下の温度に保たれる、請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the at least one substrate is maintained at a temperature of 500 ° C. or less. 原子層堆積方法であって、当該方法が、
基板の表面を少なくとも1つの第1の種の原子と少なくとも1つの第2の種の原子とを有する前駆物質で飽和させ、これにより前記基板の表面に、前記前駆物質の単分子層を形成するステップ、及び
前記基板の表面を、プラズマ生成される第3の種の準安定原子にさらすステップであって、前記準安定原子は、前記少なくとも1つの第2の種の原子を前記基板の表面から脱着させて、前記少なくとも1つの第1の種の原子層を形成するステップ
を備えている、原子層堆積方法。
An atomic layer deposition method comprising:
Saturating the surface of the substrate with a precursor having at least one first type of atom and at least one second type of atom, thereby forming a monolayer of the precursor on the surface of the substrate Exposing the surface of the substrate to a metastable atom of a third species generated by plasma, the metastable atom removing the at least one second species of atom from the surface of the substrate. An atomic layer deposition method comprising: desorbing to form the at least one first type atomic layer.
前記第1の種の複数の原子層を形成する多数の堆積サイクルを含む原子層堆積方法であって、各堆積サイクルは、前記請求項12に記載のステップを繰り返して、前記第1の種の1つの原子層を形成する、原子層堆積方法。   13. An atomic layer deposition method comprising a number of deposition cycles forming a plurality of atomic layers of the first species, each deposition cycle repeating the steps of claim 12 to An atomic layer deposition method for forming one atomic layer. 前記基板の表面に、前記前駆物質の供給と同時に、ドーパント前駆体を供給するステップをさらに備え、前記多数の堆積サイクルの1つ以上において、前記少なくとも1つの第1の種の複数の原子層をドーピングする、請求項13に記載の方法。   The method further comprises supplying a dopant precursor to the surface of the substrate simultaneously with the supply of the precursor, and in one or more of the multiple deposition cycles, the plurality of atomic layers of the at least one first species are provided. 14. The method of claim 13, wherein doping is performed. 前記多数の堆積サイクルの1つ以上において、前記前駆物質の代わりにドーパント前駆体を用いるステップをさらに備え、前記少なくとも1つの第1の種の複数の原子層をドーピングする、請求項13に記載の方法。   14. The method of claim 13, further comprising using a dopant precursor instead of the precursor in one or more of the multiple deposition cycles, and doping the plurality of atomic layers of the at least one first species. Method. 前記準安定原子のプラズマ源中に生成される荷電粒子の少なくとも一部が前記基板の表面に達するのを阻止するステップをさらに備えている、請求項13に記載の方法。   14. The method of claim 13, further comprising preventing at least some of the charged particles generated in the metastable atom plasma source from reaching the surface of the substrate. 前記基板の表面を500°C以下の温度でアニールするステップをさらに備えている、請求項13に記載の方法。   The method of claim 13, further comprising annealing the surface of the substrate at a temperature of 500 ° C. or less. 前記前駆物質は、ジシラン(Si2H6)を含み、
前記少なくとも1つの第1の種は、シリコンを含み、
前記少なくとも1つの第2の種は、水素を含み、且つ
前記第3の種は、ヘリウムを含む、請求項13に記載の方法。
The precursor includes disilane (Si 2 H 6 ),
The at least one first species comprises silicon;
14. The method of claim 13, wherein the at least one second species comprises hydrogen and the third species comprises helium.
前記基板の表面の1つ以上の選択した部分を二酸化シリコン(SiO2)でマスキングするステップをさらに備えている、請求項18に記載の方法。 The method of claim 18, further comprising masking one or more selected portions of the surface of the substrate with silicon dioxide (SiO 2 ). 前記前駆物質は、
シリコン、
カーボン、
ゲルマニウム、
ガリウム、
ヒ素、
インジウム、
アルミニウム、及び
リン
からなる群から選択した1つ以上の種を含む、請求項13に記載の方法。
The precursor is
silicon,
carbon,
germanium,
gallium,
Arsenic,
indium,
14. The method of claim 13, comprising one or more species selected from the group consisting of aluminum and phosphorus.
前記基板の表面は、
シリコン、
シリコン−オン−インシュレータ(SOI)、
二酸化シリコン、
ダイヤモンド、
シリコン・ゲルマニウム、
シリコンカーバイド、
III−V化合物、
フラットパネル材料、
ポリマー、及び
可撓性基板材料
からなる群から選択した1つ以上の物質を含む、請求項13に記載の方法。
The surface of the substrate is
silicon,
Silicon-on-insulator (SOI),
Silicon dioxide,
diamond,
Silicon germanium,
Silicon carbide,
III-V compounds,
Flat panel material,
14. The method of claim 13, comprising one or more substances selected from the group consisting of a polymer and a flexible substrate material.
前記少なくとも1つの第3の種は、
ヘリウム(He)、
ネオン(Ne)、
アルゴン(Ar)、
クリプトン(Kr)、
ラドン(Rn)、及び
キセノン(Xe)
からなる群から選択した1つ以上の種を含む、請求項13に記載の方法。
The at least one third species is
Helium (He),
Neon (Ne),
Argon (Ar),
Krypton (Kr),
Radon (Rn) and xenon (Xe)
14. The method of claim 13, comprising one or more species selected from the group consisting of:
少なくとも1つの基板を保持する、基板プラットフォームを有するプロセスチャンバ、
ジシラン(Si2H6)の供給源であって、前記少なくとも1つの基板の表面を飽和させるのに十分な量のジシランを供給するように構成される、ジシラン(Si2H6)の供給源、
ヘリウムの供給源、及び
前記プロセスチャンバに連結され、前記ヘリウムの供給源によって供給されるヘリウムからヘリウム準安定原子を生成するように構成されるプラズマチャンバ
を備えた原子層堆積用の装置であって、
前記準安定原子は、水素原子を前記少なくとも1つの基板の飽和した表面から脱着させ、これにより、1つ以上のシリコンの原子層を形成する、原子層堆積装置。
A process chamber having a substrate platform, which holds at least one substrate;
A source of disilane (Si 2 H 6 ), the source of disilane (Si 2 H 6 ) configured to supply an amount of disilane sufficient to saturate the surface of the at least one substrate ,
An apparatus for atomic layer deposition comprising a helium source and a plasma chamber coupled to the process chamber and configured to generate helium metastable atoms from helium supplied by the helium source. ,
The atomic layer deposition apparatus, wherein the metastable atoms desorb hydrogen atoms from a saturated surface of the at least one substrate, thereby forming one or more atomic layers of silicon.
ジボラン(B2H6)の供給源をさらに備え、該ジボランの供給源は、1つ以上の堆積サイクルにおいて、前記ジシランの供給の少なくとも一部の代わりに用いるように構成され、これにより、ホウ素原子を前記1つ以上のシリコンの原子層に導入する、請求項23に記載の装置。 Further comprising a source of diborane (B 2 H 6 ), wherein the source of diborane is configured to be used in place of at least a portion of the disilane supply in one or more deposition cycles; 24. The apparatus of claim 23, wherein atoms are introduced into the one or more atomic layers of silicon. 1つ以上の堆積サイクルにて、基板の表面上に薄膜を形成するステップであって、前記1つ以上の各堆積サイクルでは、少なくとも1つの第1の種の原子と、少なくとも1つの第2の種の原子とを有する前駆物質が前記基板の表面を飽和させるために供給され、それから前記少なくとも1つの第2の種の原子は、前記飽和した基板の表面から脱着させて、前記少なくとも1つの第1の種の1つ以上の原子層を形成する、ステップ、及び
前記多数の堆積サイクルの1つ以上において、前記前駆物質の供給の少なくとも一部をドーパント前駆体と置き換え、これにより前記少なくとも1つの第1の種の1つ以上の原子層にドーピングするステップ、
を備えている共形ドーピング方法。
Forming a thin film on a surface of a substrate in one or more deposition cycles, wherein each of the one or more deposition cycles includes at least one first species atom and at least one second A precursor having species of atoms is provided to saturate the surface of the substrate, and then the at least one second species of atoms is desorbed from the surface of the saturated substrate and the at least one first Forming one or more atomic layers of one species, and in one or more of the multiple deposition cycles, replacing at least a portion of the supply of the precursor with a dopant precursor, whereby the at least one of the at least one Doping one or more atomic layers of the first species;
Conformal doping method comprising:
前記少なくとも1つの第2の種の原子は、少なくとも1つの第3の種の準安定原子で脱着される、請求項25に記載の方法。   26. The method of claim 25, wherein the at least one second species atom is desorbed with at least one third species metastable atom. 前記少なくとも1つの第3の種の準安定原子は、プラズマで生成される、請求項25に記載の方法。   26. The method of claim 25, wherein the at least one third species metastable atom is generated in a plasma. 荷電粒子の少なくとも一部は、前記基板の表面に達するのを阻止される、請求項27に記載の方法。   28. The method of claim 27, wherein at least some of the charged particles are prevented from reaching the surface of the substrate. 前記少なくとも1つの第3の種は、
ヘリウム(He)、
ネオン(Ne)、
アルゴン(Ar)、
クリプトン(Kr)、
ラドン(Rn)、及び
キセノン(Xe)
からなる群から選択した1つ以上の種を含む、請求項27に記載の方法。
The at least one third species is
Helium (He),
Neon (Ne),
Argon (Ar),
Krypton (Kr),
Radon (Rn) and xenon (Xe)
28. The method of claim 27, comprising one or more species selected from the group consisting of:
前記前駆物質は、
シリコン、
カーボン、
ゲルマニウム、
ガリウム、
ヒ素、
インジウム、
アルミニウム、及び
リン
からなる群から選択した1つ以上の種を含む、請求項25に記載の方法。
The precursor is
silicon,
carbon,
germanium,
gallium,
Arsenic,
indium,
26. The method of claim 25, comprising one or more species selected from the group consisting of aluminum and phosphorus.
前記基板の表面は、
シリコン、
シリコン−オン−インシュレータ(SOI)、
二酸化シリコン、
ダイヤモンド、
シリコン・ゲルマニウム、
シリコンカーバイド、
III−V化合物、
フラットパネル材料、
ポリマー、及び
可撓性基板材料
からなる群から選択した1つ以上の物質を含む、請求項25に記載の方法。
The surface of the substrate is
silicon,
Silicon-on-insulator (SOI),
Silicon dioxide,
diamond,
Silicon germanium,
Silicon carbide,
III-V compounds,
Flat panel material,
26. The method of claim 25, comprising one or more substances selected from the group consisting of a polymer and a flexible substrate material.
前記基板の表面は、500°C以下の温度に保たれる、請求項25に記載の方法。   26. The method of claim 25, wherein the surface of the substrate is maintained at a temperature of 500 ° C or lower. 前記基板の表面は、前記ドーパント前駆体の原子を再分配する、さらなる熱処理にさらされない、請求項25に記載の方法。   26. The method of claim 25, wherein the surface of the substrate is not subjected to a further heat treatment that redistributes atoms of the dopant precursor. 前記基板の表面は三次元のトポロジを有し、且つ前記薄膜は共形的に形成されると共に該薄膜上に共形的にドーピングされる、請求項25に記載の方法。   26. The method of claim 25, wherein the surface of the substrate has a three-dimensional topology, and the thin film is conformally formed and conformally doped on the thin film. 前記薄膜は、FinFET構造の一部である、請求項34に記載の方法。   35. The method of claim 34, wherein the thin film is part of a FinFET structure.
JP2009552644A 2007-03-06 2007-03-06 Atomic layer deposition technology Abandoned JP2010520638A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2007/005596 WO2008108754A1 (en) 2007-03-06 2007-03-06 Technique for atomic layer deposition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010520638A true JP2010520638A (en) 2010-06-10

Family

ID=38645876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009552644A Abandoned JP2010520638A (en) 2007-03-06 2007-03-06 Atomic layer deposition technology

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2010520638A (en)
KR (1) KR20100019414A (en)
CN (1) CN101680087A (en)
WO (1) WO2008108754A1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102446715A (en) * 2010-09-30 2012-05-09 硅绝缘体技术有限公司 Systems and methods for forming semiconductor materials by atomic layer deposition
CN103031530A (en) * 2011-09-30 2013-04-10 东京毅力科创株式会社 Thin film forming method and film forming apparatus
WO2013088680A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 東京エレクトロン株式会社 Film forming device
WO2013153695A1 (en) * 2012-04-09 2013-10-17 三菱電機株式会社 Method for producing photoelectric conversion device and photoelectric conversion device
WO2013161768A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-31 東京エレクトロン株式会社 Film forming method, film forming device, and film forming system
JP2021519514A (en) * 2018-03-26 2021-08-10 ラム リサーチ コーポレーションLam Research Corporation Atomic layer deposition of carbon film

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4854794B2 (en) * 2010-03-18 2012-01-18 三井造船株式会社 Thin film forming equipment
US20120263887A1 (en) * 2011-04-13 2012-10-18 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique and apparatus for ion-assisted atomic layer deposition
CN102304697B (en) * 2011-09-26 2013-06-12 中国科学院微电子研究所 A kind of preparation method of diamond
US20150024152A1 (en) 2013-07-19 2015-01-22 Agilent Technologies, Inc. Metal components with inert vapor phase coating on internal surfaces
US10767259B2 (en) 2013-07-19 2020-09-08 Agilent Technologies, Inc. Components with an atomic layer deposition coating and methods of producing the same
KR20150048259A (en) * 2013-10-23 2015-05-07 한국화학연구원 Multi and asymmetric complex thin film using atomic layer deposition and method for manufacturing thereof
EP3245315B1 (en) * 2015-01-14 2021-12-01 Agilent Technologies, Inc. Components with an atomic layer deposition coating and methods of producing the same
KR101991456B1 (en) * 2016-03-28 2019-06-21 한국화학연구원 Multi and asymmetric complex thin film using atomic layer deposition and method for manufacturing thereof
CN106449907B (en) * 2016-11-18 2019-04-12 电子科技大学 A kind of growing method of p-type exponential doping structure GaN photoelectric cathode materials
CN115679291B (en) * 2021-07-28 2025-04-04 长鑫存储技术有限公司 Method for forming a thin film by a deposition process
US20260009155A1 (en) * 2024-07-08 2026-01-08 Applied Materials, Inc. Multi-layered epitaxial stack formed in a presence of a higher order silicon precursor

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6305314B1 (en) * 1999-03-11 2001-10-23 Genvs, Inc. Apparatus and concept for minimizing parasitic chemical vapor deposition during atomic layer deposition
US6540838B2 (en) * 2000-11-29 2003-04-01 Genus, Inc. Apparatus and concept for minimizing parasitic chemical vapor deposition during atomic layer deposition
US6200893B1 (en) * 1999-03-11 2001-03-13 Genus, Inc Radical-assisted sequential CVD
US6428859B1 (en) * 2000-12-06 2002-08-06 Angstron Systems, Inc. Sequential method for depositing a film by modulated ion-induced atomic layer deposition (MII-ALD)
WO2004085703A1 (en) * 2003-03-25 2004-10-07 Tokyo Electron Limited Processing apparatus and processing method
KR100469132B1 (en) * 2004-05-18 2005-01-29 주식회사 아이피에스 Cyclically pulsed two level plasma atomic layer deposition apparatus and method thereof
KR100652427B1 (en) * 2005-08-22 2006-12-01 삼성전자주식회사 Method for forming conductive polysilicon thin film by ALD and manufacturing method of semiconductor device using same
US20070087581A1 (en) * 2005-09-09 2007-04-19 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique for atomic layer deposition
US20070065576A1 (en) * 2005-09-09 2007-03-22 Vikram Singh Technique for atomic layer deposition

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102446715A (en) * 2010-09-30 2012-05-09 硅绝缘体技术有限公司 Systems and methods for forming semiconductor materials by atomic layer deposition
CN103031530A (en) * 2011-09-30 2013-04-10 东京毅力科创株式会社 Thin film forming method and film forming apparatus
JP2013082986A (en) * 2011-09-30 2013-05-09 Tokyo Electron Ltd Thin film forming method and film forming apparatus
WO2013088680A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 東京エレクトロン株式会社 Film forming device
WO2013153695A1 (en) * 2012-04-09 2013-10-17 三菱電機株式会社 Method for producing photoelectric conversion device and photoelectric conversion device
JPWO2013153695A1 (en) * 2012-04-09 2015-12-17 三菱電機株式会社 Method for manufacturing photoelectric conversion device and photoelectric conversion device
WO2013161768A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-31 東京エレクトロン株式会社 Film forming method, film forming device, and film forming system
JPWO2013161768A1 (en) * 2012-04-23 2015-12-24 東京エレクトロン株式会社 Film forming method, film forming apparatus, and film forming system
JP2021519514A (en) * 2018-03-26 2021-08-10 ラム リサーチ コーポレーションLam Research Corporation Atomic layer deposition of carbon film
JP7396998B2 (en) 2018-03-26 2023-12-12 ラム リサーチ コーポレーション Atomic layer deposition of carbon films

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100019414A (en) 2010-02-18
WO2008108754A1 (en) 2008-09-12
CN101680087A (en) 2010-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010520638A (en) Atomic layer deposition technology
US20070065576A1 (en) Technique for atomic layer deposition
JP2010512646A (en) Strain thin film forming method and silicon nitride thin film forming method
US7779785B2 (en) Production method for semiconductor device and substrate processing apparatus
US4579609A (en) Growth of epitaxial films by chemical vapor deposition utilizing a surface cleaning step immediately before deposition
TW202142723A (en) Method for deposition of silicon nitride layer using pretreatment, structure formed using the method, and system for performing the method
US20040129212A1 (en) Apparatus and method for delivery of reactive chemical precursors to the surface to be treated
US20060260750A1 (en) Plasma processing apparatuses and methods
WO2006014034A1 (en) Remote plasma atomic layer deposition apparatus and method using dc bias
KR20220071918A (en) Methods for filling a gap and related systems and devices
JPH05186295A (en) Crystal growth method
US20140299056A1 (en) Low temperature migration enhanced Si-Ge epitaxy with plasma assisted surface activation
US12417911B2 (en) Method and system for forming silicon nitride layer using low radio frequency plasma process
KR102094540B1 (en) Method of forming thin film using plasma enhanced chemical vapor deposition and apparatus therefor
CN115763228A (en) Method of forming underlayer for extreme ultraviolet dose reduction and structure including the same
JP2004519108A (en) Member manufacturing method and vacuum processing system
KR102114857B1 (en) Method of forming thin film selectively using atmospheric pressure plasma
US20240222110A1 (en) Partial breakdown of precursors for enhanced ald film growth
RU2769751C1 (en) Device for deposition of ultra-thick layers of polycrystalline silicon
TW200837212A (en) Technique for atomic layer deposition
JP2000058460A (en) Silicon thin-film manufacturing method
JPH01730A (en) Method of forming multilayer thin film
JP2024096051A (en) Methods for forming and using antimony-containing films and related structures - Patents.com
KR20040003385A (en) Method for atomic layer deposition of tungsten layer
WO2000044038A1 (en) Plasma enhanced cvd process for rapidly growing semiconductor films

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100305

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101216

A762 Written abandonment of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762

Effective date: 20110202