CN117677730A - 提高氧化物膜的沉积速率 - Google Patents

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Abstract

各种实施方案包括用于提高例如原子层沉积(ALD)产生的膜在衬底的表面上的沉积速率的方法。在一示例性实施方案中，所述方法包括：将衬底放置在沉积室中；将前体气体引入沉积室中；从沉积室中排出剩余的前体气体分子的至少一部分；对沉积室中的衬底施加射频(RF)转化；执行等离子体物质RF清扫；以及在包括以下操作中的一个或更多个期间将氢气(H2)气体引入沉积室中：将前体气体引入沉积室中；从沉积室中排出剩余的前体气体分子的所述至少一部分；对沉积室中的衬底施加RF转化步骤；以及执行等离子体物质RF清扫。公开了其他方法。

Description

提高氧化物膜的沉积速率
优先权主张
本申请要求于2021年7月19日申请的美国专利申请No.63/223,524的优先权利益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开的主题总体上涉及在衬底上沉积膜的领域。更具体地，本公开的主题涉及提高在衬底(例如，通常诸如基于半导体的晶片或特别是硅晶片)上的原子层沉积(ALD)膜的沉积速率。
背景技术
同时期的原子层沉积顺序遵循传统的前体-清扫-氧化-清扫顺序。修改用ALD处理方案沉积的膜所得的特性(例如，沉积速率、特征内的沉积速率、台阶覆盖率等)的努力通常会导致要与例如对半导体衬底处理量上的不利影响进行权衡。
在此部分所描述的信息是为了向本领域技术人员提供以下公开的背景，并且不应将其视为承认的先前技术。
发明内容
本公开的实施方案描述了用于增加例如原子层沉积(ALD)产生的膜在衬底的表面上的沉积速率的方法。该方法包括：将该衬底放置在沉积室中；将前体气体引入该沉积室中；从该沉积室中排出剩余的前体气体分子的至少一部分；对该沉积室中的该衬底施加射频(RF)转化；执行等离子体物质RF清扫；以及在以下一项或更多项期间将氢气(H2)气体引入该沉积室中：将该前体气体引入该沉积室中；从该沉积室中排出剩余的前体气体分子的该至少一部分；对该沉积室中的该衬底施加该RF转化步骤；以及执行该等离子体物质RF清扫。
本公开的另一实施方案描述了用于提高原子层沉积(ALD)产生的氧化物膜在衬底上的沉积速率的方法。该方法包括将该衬底放置在沉积室中；将前体气体引入该沉积室中；从该沉积室中排出剩余的前体气体分子的至少一部分；对该沉积室中的该衬底施加射频(RF)转化；执行等离子体物质RF清扫；以及在施加该RF转化与执行该离子体物质RF清扫中的至少一者期间，将氢气(H2)气体作为H2气体共流引入该沉积室中。
本公开的另一个实施方案描述用于提高原子层沉积(ALD)产生的二氧化硅膜在衬底上的沉积速率的方法。该方法包括将该衬底放置在沉积室中；将前体气体引入该沉积室中；从该沉积室中排出剩余的前体气体分子的至少一部分；对该沉积室中的该衬底施加射频(RF)转化；执行等离子体物质RF清扫；以及仅在施加该RF转化期间将氢气(H2)气体引入该沉积室中。
附图说明
图1A示出了根据本公开主题的各种示例性实施方案，作为配料时间的函数的沉积速率的图表的示例，其比较在ALD氧化步骤期间的标准氩基(Ar基)的处理和在ALD氧化步骤期间添加了Ar加氢基(H2基)的处理步骤；
图1B示出了根据本公开的各种实施方案，作为配料时间的函数的随着添加H2气体而增大的沉积速率的百分比的图表的示例；
图2A示出了根据本公开的各种实施方案，被选择用于添加H2气体以增大沉积速率的ALD氧化处理中的各种步骤的示例；
图2B示出了作为在图2A中选择的处理步骤的函数的沉积速率的图表的示例；
图3示出了在氧化处理中的射频(RF)转化步骤期间作为H2气体的流速的函数的膜厚度的二元拟合的图表的示例；
图4A示出了半导体结构的横截面图的示例，该半导体结构用于确定由于添加H2气体而造成的湿蚀刻速率比(WERR)提高；
图4B和4C示出了在图4A的半导体结构内的不同位置处的WERR的图表的示例，所述图表比较了分别在400℃和650℃温度下执行的标准等离子体增强ALD(PEALD)处理与H2气体共流ALD处理；
图5A和5B分别示出了亚保形台阶覆盖截面图和超保形台阶覆盖截面图的示例；
图5C示出了图4A的半导体结构内的各种不同位置处的标准化台阶覆盖率的图表的示例；所述图表比较H2气体共流ALD处理与标准PEALD处理，两图表都是使用约400℃的沉积基座温度构建的；
图5D示出了作为标准ALD处理和间隙填充操作中的各种不同量的H2气体共流ALD处理的函数的超保形和亚保形台阶覆盖率的示例性图表；以及
图6示出了使用H2气体共流以进行ALD氧化处理的示例性方法。
具体实施方式
下文的描述包括实施本公开的各种方面的说明性示例、装置、及设备。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对本发明主题的各种实施方案的理解。然而，对于本领域一般技术人员而言，显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本公开的各种实施方案。此外，公知的结构、材料、以及技术并未详细示出，以免混淆各种说明的实施方案。
本文以下讨论的各种示例性实施方案集中于通过在氧化步骤期间添加了氢气(H2)气体化学品，使原子层沉积(ALD)氧化物膜沉积的沉积速率比没有添加H2气体增加大约10％。本公开还列出了来自H2气体化学品的其他物理性质变化(例如，特征内湿蚀刻速率比(WERR)的改进和台阶覆盖率变化)。伴随相关模型以及结果确定(沉积速率的增大是在ALD循环中的氧化步骤期间的化学变化的结果)，本文详细描述了本公开的各种实施方案。
本公开的解决方案的各种实施方案利用在ALD处理的基于等离子体的氧化步骤期间添加H2气体化学品以例如增加沉积速率。沉积速率增加的发生不会劣化膜的性质。一般而言，ALD处理相对于薄膜(在各种实施方案中，本文所指的薄膜可包括厚度通常小于约100nm的膜)的其他沉积处理(例如，化学气相沉积(CVD)处理)具有若干优点。至少一些优点是由于ALD处理的每单位时间的较低的沉积速率导致的。对于给定的一组沉积膜特性(例如，特征内WERR)，增大ALD膜的沉积速率比起较厚的膜能够产生成本优势。本公开适用于低深宽比(低AR)和高AR特征两者，且因此适用于各种电子装置中的例如二氧化硅(SiO2)层，例如非易失性储存装置(例如NAND闪存)、动态随机存取存储器(DRAM)装置、逻辑设备、以及其他新兴的存储器和逻辑设备应用程序。
此外，虽然各种实施方案描述形成SiO2层，但本公开不仅限于SiO2(或通常的SixOy)。因此，本公开可以与各种类型的IVa族氧化物或其他氧化物一起使用，包括例如五氧化二钽(Ta2O5)、氧化铝(Al2O3)、氧化铪(HfO2)、二氧化锆(ZrO2)、氧化镧(LaxOy)、钛酸锶(SrTiO3)、氧化锶(SrO)或这些和其他介电材料的组合。
参照图1A，示出了根据本公开的各种示例性实施方案，作为配料时间的函数的沉积速率的图表100的示例，比较在ALD氧化步骤期间的标准的基于氩(基于Ar)的处理和在ALD氧化步骤期间添加基于Ar加氢(基于Ar加H2)的处理步骤。下文参照图3讨论添加的H2气体的实际示例性流速。
沉积速率的图表100示出了作为配料时间(以秒计)的函数的ALD沉积速率(/循环为单位)。如图表100所示，纯氩处理的沉积速率曲线103明显低于氩加氢处理的沉积速率曲线101所示的。例如，从大约0.25秒的配料时间开始，图表100示出了Ar-H2处理的曲线101的沉积速率比纯Ar处理的曲线103高出10％以上。在下文更详细描述的各种实施方案中，当在ALD沉积处理中添加H2气体时，ALD沉积速率提高了大约10％至大约15％。尽管未明确示出，但图表100中所示的ALD增加对于基于Ar的处理和基于Ar加H2的处理两者在数个沉积站上都是可重复的。在此特定示例中，支撑经历ALD沉积处理的衬底的基座温度为大约400℃，使用二氧化硅前体气体，例如硅烷二胺或本领域已知的其他二氧化硅前体气体，并施加5000W的射频(RF)功率持续0.25秒。然而，在阅读和理解本公开后，本领域普通技术人员将理解本文提供的气体、功率、以及时间仅为示例性的，并且也可使用许多其他组合。
图1B示出了根据本公开的各种实施方案，作为配料时间的函数的随着添加H2气体而增大的沉积速率的百分比的图表130的示例。图表130示出了作为配料时间(以秒计)的函数的百分比增加，最初大于约11％(在起始的0.5秒的配料期间中达到约13％以上)。在约0.7秒后，曲线131在约8％以上基本上是平坦的。
图2A示出了根据本公开的各种实施方案，被选择用于添加H2气体以增加沉积速率的ALD氧化处理200中的各种步骤的示例。如本领域普通技术人员所知，在ALD处理中，可基于气相前体(例如，反应气体)的顺序使用来沉积薄膜。该前体气体在顺序操作中一次一者地与材料(例如，诸如基于半导体晶片的衬底)的表面反应。例如，在ALD处理中，可将若干沉积步骤210重复220(可能利用不同的前体气体或多个前体气体)多次以达到最终期望的膜厚度。沉积步骤210可包括配料步骤201A，其中将前体气体引入沉积室中。清扫步骤203A(例如，排出步骤)去除大部分或所有剩余的前体气体分子。可添加RF施加步骤205A(例如，RF转化步骤)，其中等离子体物质允许在等离子体辅助ALD(PEALD)期间降低沉积温度，接着是等离子体物质RF清扫步骤207A。重复的处理，包括配料步骤201B、清扫步骤203B、RF施加步骤205B、以及等离子体物质RF清扫步骤207B，可用额外的一或多种前体气体来执行。可根据需要来多次重复整个ALD氧化处理200以达到预选的最终膜厚度。
图2B示出了作为在图2A中选择的处理步骤的函数的沉积速率的图表230的示例。同时参照图2A与2B，考虑ALD氧化处理200中的各种步骤或这些步骤的组合，其中添加H2气体以增加沉积速率(例如，每一循环的沉积生长)。
例如，现在参照图2B，为了比较，示出大约0.85的基线标准化沉积速率231。在基线标准化沉积速率231中，在ALD氧化处理200的任何处理步骤中都没有添加H2气体。在第二沉积速率点233，在上述所有处理步骤中都添加H2气体，致使大约0.98的改进后标准化沉积速率(例如，比基线标准化沉积速率231大约提高了15％)。
在第三沉积速率点235，添加H2气体以与双(叔丁基氨基)硅烷(BTBAS)反应，以确定前体吸收是否会仅在图2A的配料步骤201A期间增加。如图2B示出的，发现在配料步骤201A期间添加H2气体的第三沉积速率点235与基线标准化沉积速率231的沉积速率大致相等。
在第四沉积速率点237，仅在RF施加步骤205A期间添加H2气体。在该RF转化操作期间，H+离子与O-离子发生放热反应，从而产生更有效的氧化过程。如图表230的第四沉积速率点237示出的，标准化沉积速率增大至大约1.0，或者沉积速率比基线标准化沉积速率231增加大约18％。
如图表230在第五沉积速率点239所示出的，在RF施加步骤205A与等离子体物质RF清扫步骤207A两者期间都添加H2气体。图表230的第五沉积速率点239示出了标准化沉积速率保持在大约1.0，或相对于基线标准化沉积速率231增加大约18％的沉积速率。因此，相对于仅在RF施加步骤205A期间添加H2气体，在RF施加步骤205A与等离子体物质RF清扫步骤207A两者期间添加H2气体没有显著增加沉积速率。
在第六沉积速率点241，仅在等离子体物质RF清扫步骤207A期间添加H2气体。在RF清扫步骤期间添加H2气体产生额外的氢氧根(OH-)键的双原子阴离子键，其有助于更好地吸收该示例中BTBAS的前体气体。如图表230所示，第六沉积速率点241增加到约0.87的标准化沉积速率。
基于上述的示例性测试，并使用BTBAS作为前体，在RF施加步骤205A期间添加H2气体比不使用H2气体具有大幅增加的沉积速率。此外，如第二沉积速率点233所描绘的，如在所有沉积步骤期间添加H2气体的情况下所需要的，沉积速率的大幅增加与H2气体的保存(以及限制相关的处理配方变化)相结合。沉积速率的大幅增加还与在RF施加步骤205A和等离子体物质RF清扫步骤207A期间另外添加的H2气体的保存相结合。因此，沉积速率的大幅增加是通过仅在RF施加步骤205A期间添加H2气体来实现的。
此外，尽管未明确示出，但在引入和不引入H2气体两者的情况下，上述每一处理步骤在多个沉积站上重复进行以验证该处理的可重复性。各种测试验证了优异的可重复性。根据所选择的前体气体，本领域普通技术人员将理解对于其他前体气体也可预期相当的结果。基于阅读和理解本公开，本领域普通技术人员将认识到如何用选定的前体气体重复这样的测试。
现在参照图3，示出了在氧化处理中的射频(RF)转化步骤期间作为H2气体的流速的函数的膜厚度的二元拟合的图表300的示例。图表300反映了图2B的第四沉积速率点237，其中仅在RF施加步骤205A(见图2A)期间添加H2气体。如图表300所示，沉积膜(例如，包括SiO2和SixOy中的一或二者的二氧化硅)的近似厚度由在0sccm(每分钟标准立方厘米)的H2气体流速的情况下大约183埃，增加到在大约800sccm的H2气体流速的情况下的大约，至在大约9000sccm的H2气体流速的情况下的/>。如图表300进一步示出了，大约3000sccm的H2气体流速使膜厚度的沉积速率增加达饱和。换言之，3000sccm以上的任何H2气体流速额外增加都不显著增加膜的沉积速率。预期图表300不随着基座温度或RF功率的变化而显著改变。作为H2气体的流速的函数的膜厚度的二元拟合基本上仅取决于气体的分压，该分压保持不变。
图4A示出了半导体结构400的横截面图的示例，该半导体结构400用于确定由于添加H2气体而造成的湿蚀刻速率比(WERR)提高。半导体结构400的示例具有大约30比1的深宽比。在此特定示例中，该半导体结构400具有总高度为D1和节距为D2的特征(例如，装置)。在此示例中，节距D2约为D1尺寸的1/30。然而，在阅读和理解本公开后，本领域普通技术人员将认识到可使用具有各种深宽比的各种类型的测试结构。下文描述半导体结构400的底部强调区域401、中间强调区域403、以及顶部强调区域405以示出在半导体结构400的三个不同位置区域401、403、405上形成关于WERR和台阶覆盖率两者的膜的效果。然而，本领域普通技术人员将认识到所提供的半导体结构仅作为示例，说明本公开的主题可如何与在半导体制造设施中或者在与类似于半导体产业的组件(例如，薄膜显示器、磁盘驱动器制造，或者甚至特定类型的加工操作)相关联或使用该组件的其他产业中所遇到的各种不同半导体结构一起使用。下文参照图4A、4B、及5C详细描述WERR和台阶覆盖率因素。底部强调区域401、中间强调区域403、以及顶部强调区域405中的每一者具有大约0.5μm的高度。
图4B和4C示出了在图4A的半导体结构内的不同位置处的WERR的图表的示例。图4B和4C的图表比较了分别在400℃和650℃温度下执行的标准等离子体增强ALD(PEALD)处理与H2气体共流ALD处理。图4B和4C的示例中使用的前体气体是三(二甲氨基)硅烷(SiH(N(CH3)2)3或TDMAS)。
具体地，图4B示出了标准PEALD处理(无H2气体共流)的图表410以及有H2气体共流的改良PEALD处理的图表430，其示出了WERR在图4A的该三个位置区域(底部强调区域401、中间强调区域403、以及顶部强调区域405)中的每一者处的差异。该示例中图表410、430中的每一者是在400℃的基座温度下使用前体BTBAS制备的。图表430示出了改良的PEALD处理，其包括H2气体共流，示出了WERR在三个位置区域(底部强调区域401、中间强调区域403、以及顶部强调区域405)中的每一者处的差异。添加H2气体共流在约400℃的基座温度下已将WERR由约6％提高至约12％。
图4C示出了标准PEALD处理(无H2气体共流)的图表450及有H2气体共流的改良PEALD处理的图表470，其示出了WERR在图4A的该三个位置区域(底部强调区域401、中间强调区域403、以及顶部强调区域405)中的每一者处的差异。图表450、470中的每一者是在650℃的基座温度下使用前体BTBAS制备的。图表470示出了改良的PEALD处理，其包括H2气体共流，示出了WERR在三个位置区域(底部强调区域401、中间强调区域403、以及顶部强调区域405)中的每一者处的差异。添加H2气体共流在约650℃的基座温度下已将WERR由约6％提高至约12％。
如前述，在制备图4B及4C的图表时，使用BTBAS作为前体气体。然而，在阅读和理解本公开后，本领域普通技术人员将认识到使用其他种类的前体气体也可获得类似的结果。因此，本文提供的用于决定在不同处理条件(例如，基座温度)下的WERR的示例仅作为示例提供，以更充分地阐明本公开。
图5A和5B分别示出了亚保形台阶覆盖截面图500和超保形台阶覆盖截面图510的示例。如下参照图5C和5D更详细描述的，有H2气体共流的台阶覆盖率降低。在全保形或几乎保形的沉积处理中，无论结构的几何形状的差异如何，沉积膜都由现有的下层结构中(或在其上方)以大致均匀的膜厚度形成。
如亚保形台阶覆盖横截面图500所示，由通过ALD处理形成的下层结构的上部501形成的膜505的沉积，示出了由上部501形成的沉积比起由结构的下部503形成的沉积较厚。与由下部503形成的较薄沉积相比，由上部501形成的较厚沉积是亚保形沉积处理的象征。
如图5B的超保形台阶覆盖横截面图510所示，由通过ALD处理形成的下层结构的上部511形成的膜515的沉积，示出了由上部511形成的沉积比起由结构的下部513形成的沉积较薄。与由下部513形成的较厚沉积相比，由上部511形成的较薄沉积是超保形沉积处理的象征。
图5C示出了图4A的半导体结构内的各种不同位置处的标准化台阶覆盖率的图表的示例；图表比较H2气体共流ALD处理530与标准PEALD处理550，对于三个位置区域(图4A的底部强调区域401、中间强调区域403、及顶部强调区域405)中的每一者。图5C的图表中的每一者是使用约400℃的沉积基座温度构建的。如在左侧示出了H2气体共流ALD处理530的图表所示，对于图4A的三个位置区域(底部强调区域401、中间强调区域403、以及顶部强调区域405)中的每一者，标准化台阶覆盖率分别为0.85、0.85、和0.88。
相对于在左侧示出了H2气体共流ALD处理530的图表，在右侧的图表示出了无H2气体共流的标准PEALD处理550。对于图4A的三个位置区域(底部强调区域401、中间强调区域403、以及顶部强调区域405)中的每一者，标准PEALD处理550的标准化台阶覆盖率分别为1.04、1.04、和1.00。
继续参照图5C，并且现在同时参照图5D，示出了作为标准ALD处理和间隙填充操作中的各种不同量的H2气体共流ALD处理的函数的超保形和亚保形台阶覆盖率的示例性图表570。如图5C的图表所示，使用各种不同量的H2气体共流可控制膜的台阶覆盖率从高达约104％的超保形到低至约85％的亚保形。因此，通过将H2气体共流处理与标准PEALD处理相结合，可控制台阶覆盖率从亚保形(小于100％)到超保形(大于100％)。此外，测试显示，可控制台阶覆盖率而几乎不影响或没有明显影响沉积膜的质量水平或间隙填充的性能的质量。此外，用其他种类的前体气体进行了其他测试示出了95％到120％的台阶覆盖率范围。
图6示出了使用H2气体共流以进行ALD氧化处理的示例性方法600。在操作601，开始ALD氧化处理。ALD处理可能涉及将衬底插入沉积室(例如，基于等离子体的反应室)、排出沉积室、准备处理配方(在下文详细描述其各种示例和执行该配方的各种方法)、以及本领域已知的用于开始ALD处理的其他步骤。
在操作603，前体气体配料被引入沉积室中。前体气体在沉积室中保留预定的时间(在预定的基座温度下，具有预定的射频(RF)功率电平，以及本领域已知的其他参数)。在操作605，排出或清扫步骤从沉积室去除大部分或所有剩余的前体气体分子。在操作607，可添加RF施加步骤(例如RF转化步骤)，其中等离子体物质允许在例如等离子体辅助ALD(PEALD)期间进行还原，随后是在操作609的等离子体物质RF清扫步骤。
在操作611，确定给定处理是否需要额外的膜厚度。如果确定需要使膜厚度更厚，则在操作601再次开始ALD处理，使用与先前用过的相同的前体，或使用一或更多种额外的前体。用于进行ALD氧化处理的整个示例性方法600可根据需要而重复以实现具有所需膜特性的预选最终膜厚度。如果在操作611确定不需额外的膜厚度，则ALD氧化处理在操作617结束。
在用于上述ALD氧化处理操作的示例性方法600期间，可在如可选的H2气体共流操作615所示的一或更多个操作期间添加H2气体共流操作613。在本文参照例如图2B，讨论关于将H2气体共流添加到操作中的多少个和操作中的哪一者的确定。
因此总体而言，使用本文提供的公开的技术，使用H2气体共流处理的沉积速率从大约10％提高到超过大约15％，同时根据WERR，覆盖膜质量提高了大约10％。侧壁WERR的质量从大约6％提高到大约35％(注意这些比率部分地取决于如上所述的热预算并且倾向于在更高的温度下增加侧壁WERR)。此外，间隙填充性能通过标准PEALD处理的潜在混合处理提供极好的控制，该处理至少部分结合H2气体共流。台阶覆盖率可根据H2气体共流的量从大约85％调整到大约120％(标准化值)，而不影响沉积膜的质量。
如上述各种示例中所讨论的，沉积膜包括二氧化硅(例如SiO2或SixOy)。对于二氧化硅，各种示例性实施方案描述使用BTBAS的TDMAS(也称为3DMAS)单纯为了提供前体气体的上下文。然而，相同的H2气体共流可使用其他二氧化硅前体气体，例如二异丙基氨基硅烷(DIPAS)、硅烷二胺、N,N,N',N'-四乙基(SAM24)、或其他合适的前体。此外，如上所述，本公开不限于仅形成SiO2或SixOy膜。因此，可使用其他类型的前体气体取代本文明确示出的前体气体，或者附加使用其他类型的前体气体。等离子体气体混合物可包括氩气(Ar)、氧气(O2)、氮气(N2)、一氧化二氮(N2O)或其各种的组合，或其他合适的等离子体气体混合物。此外，可使用各种不同基座温度、RF能量、以及配料时间与流量，具体取决于给定的处理。
如上所述的这样的方法和各种处理配方可在各种类型的装置上运作，如下文更详细描述的。例如，该装置包含计算机或微处理器、专用处理器，例如场式可编程门阵列(FPGA)或在软件、固件中或是作为硬件执行编程的专用集成电路(ASIC)，其具有上述公开的一或更多个方面。
在本说明书全文中，多个示例可实施描述为单一示例的组件、操作、或结构。尽管一或更多种方法的独立操作被示出和描述为单独操作，但一或更多个独立操作可同时执行，并且没有要求必须以所描绘的顺序执行操作。在示例性配置中呈现为单独组件的结构和功能可以组合的结构或组件实施。相似地，呈现为单独组件的结构和功能可作为单独的组件实施。这些和其他变化、修改、添加、或改良落入本文所述的目标的范围内。
可使用各种类型的逻辑或数个组件、模块或机械装置来执行本文所述的特定实施方案或处理配方。模块可构成软件模块(例如，在机器可读介质上实施的编码或传输信号)或硬件模块中的任一者。“硬件模块”是能够执行某些操作的有形单位，并且可以特定物理方式配置或安排。在各种实施方案中，一或更多个计算机系统(例如，独立计算机系统、客户端计算机系统、或服务器计算机系统)或计算机系统中的一或更多个硬件模块(例如，处理器或一组处理器)可由软件(例如，应用程序或应用程序部分)配置为硬件模块，该硬件模块进行操作以执行如本文所述的特定操作。
在一些实施方案中，硬件模块可能机械地、电子地、或以其任何合适的组合来实施。例如，硬件模块可以包括永久配置为执行特定操作的专用电路或逻辑。例如，硬件模块可以是专用处理器，例如场式可编程门阵列(FPGA)或ASIC。
硬件模块还可包括可编程逻辑或电路，其由软件暂时配置以执行特定操作。例如，硬件模块可包括包含在通用处理器或其他可编程处理器内的软件。应理解，机械地、在专用和永久配置的电路中、或在暂时配置的电路(例如，由软件配置)中的决定可由成本和时间考虑因素所驱动。
因此，短语“硬件模块”应被理解为包含有形实体，即物理构建、永久配置(例如，硬连线)、或暂时配置(例如，编程)以用特定方式操作或执行特定操作的实体。如本文所用，“硬件实施的模块”指的是硬件模块。考虑硬件模块为暂时配置(例如，被编程)的实施方案，硬件模块中的每一者不须在任何一个时间点被设置或安装。例如，在硬件模块包含由软件配置成为专用处理器的通用处理器的情况下，该通用处理器在不同时间点可被分别配置为不同的专用处理器(例如，包含不同硬件模块)。软件可相应地配置处理器，例如，以在一时间点构建特定的硬件模块并在不同时间点构件不同的硬件模块。
硬件模块可向其他硬件模块提供信号以及从其他硬件模块接收信号。因此，所描述的硬件模块可被认为是通信耦合的(例如，运作一或多个处理配方)。在同时存在多个硬件模块处，可通过两个或更多硬件模块之间实现通信(例如，通过适当的电路和总线)。在多个硬件模块于不同时间点配置或安装的实施方案中，如此的硬件模块之间可实现通信，例如，通过在多个硬件模块可访问的存储器结构中储存和检索信息。例如，一个硬件模块可执行操作并在与其通信耦合的存储器装置中储存该操作的输出。接着，另一硬件模块可在稍后时间访问存储器装置以检索和处理该储存的输出。硬件模块还可启动输入或输出装置的通信，并且可以对资源(例如信息的集合)进行操作。
本文描述的处理方法与示例性方法的各种操作可至少部分地通过一或更多个处理器执行，所述处理器暂时配置(例如，通过软件)或永久配置为执行相关操作的处理器。无论是暂时配置的还是永久配置的，这样的处理器都可构成处理器实施的模块，其操作以执行本文描述的一或更多个操作或功能。如本文所用，“处理器实施的模块”是指使用一或更多个处理器实施的硬件模块。
类似地，本文明示或暗示地描述的方法和处理配方可至少部分地由处理器实施，处理器是硬件的示例。例如，一种方法的至少一些操作可由一或更多个处理器或处理器实现的模块执行。
此外，还可操作一或更多个处理器以支持在“云端计算”环境中或作为“软件即服务(SaaS)”的相关操作的性能。例如，至少一些操作可由一组计算机(作为包括处理器的机器的示例)执行，这些操作可通过网络(例如，因特网)和通过一或更多个适当的接口访问(例如，应用程序编程接口(API))。
特定操作的性能可分布在一或更多个处理器之间，不只停留在单一机器内，而部署在数个机器上。在一些实施方案中，一或更多个处理器或处理器实现的模块可位于单一地理位置(例如，在家庭环境、办公室环境或服务器场内)中。在其他实施方案中，一或更多个处理器或处理器实现的模块可分布在数个地理位置。
如本文所用，术语“或”可被解释为包含性或排他性的含义。此外，本领域普通技术人员在阅读和理解所提供的公开内容后将理解其他实施方案。此外，在阅读和理解本文提供的公开内容后，本领域普通技术人员将容易理解本文提供的技术和示例的各种组合皆可以各种组合利用。
尽管单独讨论了各种实施方案，但这些单独的实施方案并不旨在被视为独立的技术或设计。如上所述，各个部分的每一个可以是互相关联的，且每一个可单独使用或与本文讨论的H2气体共流处理的其他实施方案结合使用。例如，虽然已描述方法、操作、和处理的各种实施方案，但这些方法、操作、和过程可单独使用或以各种组合使用。
因此，可进行许多修改和变化，这对于本领域普通技术人员在阅读和理解本文提供的公开内容时将是显而易见的。除了在此列举的那些之外，由前面的描述，在本公开的范围内的功能等同的方法和装置对于本领域技术人员而言将是显而易见的。一些实施方案的部分和特征可被包括在其他实施方案中或替代其他实施方案。这样的修改和变化旨在落入所附权利要求的范围内。
因此，本公开内容仅受所附权利要求的术语以及这些权利要求所享有的等同物的全部范围的限制。还应理解，本文使用的术语仅出于描述特定实施方案的目的，并不旨在进行限制。
提供本公开内容的摘要以使读者快速确定技术公开的性质。提交摘要并理解其不用于解释或限制权利要求。
此外，在前述实施方式中可看出，出于简化公开内容的目的，可在单一实施方案中将各种特征组合在一起。该公开方法不应被解释为限制权利要求。因此，以下权利要求在此并入实施方式中，各权利要求作为单独的实施方案独立存在。
以下带数字的示例为本公开主题的具体实施方案
示例1：本公开主题的一实施方案描述了示例1：用于提高原子层沉积(ALD)产生的膜在衬底的表面上的沉积速率的方法。所述方法包括：将所述衬底放置在沉积室中；将前体气体引入所述沉积室中；从所述沉积室中排出剩余的前体气体分子的至少一部分；对所述沉积室中的所述衬底施加射频(RF)转化；执行等离子体物质RF清扫；以及在以下一项或更多项期间将氢气(H2)气体引入所述沉积室中：将所述前体气体引入所述沉积室中；从所述沉积室中排出剩余的前体气体分子的所述至少一部分；对所述沉积室中的所述衬底施加所述RF转化步骤；以及执行所述等离子体物质RF清扫。
示例2.根据示例1所述的方法，其还包括：确定给定处理是否需要ALD产生的膜的额外厚度。基于需要ALD产生的膜的所述额外厚度的确定，重复以下操作至少一次：将所述前体气体引入所述沉积室，从所述沉积室排出所述剩余的前体气体分子的至少一部分，对所述沉积室中的所述衬底施加所述RF转化步骤，以及执行所述等离子体物质RF清扫，并在这些操作的至少一个期间将所述氢气气体引入所述沉积室中。基于不需要ALD产生的膜的所述额外厚度的确定，结束所述方法。
示例3.根据示例1或示例2所述的方法，其中选择所述前体气体以在所述衬底的所述表面上形成包括氧化层的所述膜。
示例4.根据前述示例中任一项所述的方法，其中选择所述前体气体以在所述衬底的所述表面上形成包括氧化物层的所述膜。
示例5.根据前述示例中任一项所述的方法，其中所述衬底的所述表面包括多种特征。
示例6.根据前述示例中任一项所述的方法，其中所述方法与低深宽比特征一起使用。
示例7.根据前述示例中任一项所述的方法，其中所述方法与高深宽比特征一起使用。
示例8.根据前述示例中任一项所述的方法，其中所述RF转化被配置成产生氢氧根(OH-)键的双原子阴离子键。
示例9.根据前述示例中任一项所述的方法，其中引入的所述H2气体的流速为每分钟大约800标准立方厘米(sccm)。
示例10.根据前述示例中任一项所述的方法，其中引入的所述H2气体的流速为每分钟大约3000标准立方厘米(sccm)。
示例11.根据前述示例中任一项所述的方法，其中引入的所述氢气与其他处理气体一起提供至所述沉积室中而作为H2气体共流。
示例12.根据前述示例中任一项所述的方法，其中引入所述H2气体以与三(二甲基氨基)硅烷(SiH(N(CH3)2)3(TDMAS)反应。
示例13.根据前述示例中任一项所述的方法，其中引入所述H2气体以与双(叔丁基氨基)硅烷(BTBAS)反应。
示例14.根据前述示例中任一项所述的方法，其中所述前体气体包括选自包括二异丙基氨基硅烷(DIPAS)和硅烷二胺、N,N,N',N'-四乙基(SAM24)的气体中的至少一种气体。
示例15.根据前述示例中任一项所述的方法，其还包括将等离子体气体混合物作为H2气体共流引入所述沉积室中，所述等离子体气体混合物包括选自包括氩气(Ar)、氧气(O2)、氮气(N2)、以及一氧化二氮(N2O)的气体中的至少一种气体类型。
示例16.根据前述示例中任一项所述的方法，其中执行引入所述H2气体以相对于不使用H2气体共流的ALD处理而提高湿蚀刻速率比。
示例17.根据前述示例中任一项所述的方法，其还包括通过调整引入所述沉积室中的所述H2气体的量来调整所述ALD产生的膜的台阶覆盖率。
示例18.本公开主题的一实施方案描述了一种用于提高原子层沉积(ALD)产生的氧化物膜在衬底上的沉积速率的方法。所述方法包括：将所述衬底放置在沉积室中；将前体气体引入所述沉积室中；从所述沉积室中排出剩余的前体气体分子的至少一部分；对所述沉积室中的所述衬底施加射频(RF)转化；执行等离子体物质RF清扫；以及在施加所述RF转化和执行所述等离子体物质RF清扫中的至少一者期间，将氢气(H2)作为H2气体共流引入所述沉积室中。
示例19.根据示例18所述的方法，其中仅在所述RF转化期间引入所述H2气体共流。
示例20.根据示例18或示例19所述的方法，其中执行引入所述H2气体以相对于不使用H2气体共流的处理来提高湿蚀刻速率比。
示例21.根据示例18至示例20中任一项所述的方法，其还包括通过调整引入所述沉积室中的所述H2气体的量来将所述ALD产生的氧化物膜的台阶覆盖率由约85％调整至约120％。
示例22.本公开主题的一实施方案描述了一种用于提高原子层沉积(ALD)产生的二氧化硅膜在衬底上的沉积速率的方法。所述方法包括：将所述衬底放置在沉积室中；将前体气体引入所述沉积室中；从所述沉积室中排出剩余的前体气体分子的至少一部分；对所述沉积室中的所述衬底施加射频(RF)转化；执行等离子体物质RF清扫；以及仅在施加所述RF转化期间将氢气(H2)引入所述沉积室中。
示例23.根据示例22所述的方法，其中执行引入所述H2气体以相对于不使用H2气体共流的处理来提高湿蚀刻速率比。
示例24.根据示例22或示例23所述的方法，其还包括将等离子体气体混合物作为H2气体共流引入所述沉积室中.所述等离子体气体混合物包括选自包括氩气(Ar)、氧气(O2)、氮气(N2)、以及一氧化二氮(N2O)的气体中的至少一种气体类型。
示例25.根据示例22至示例24中任一项所述的方法，其还包括通过调整引入所述沉积室中的所述H2气体与所述等离子体气体混合物的比例来调整所述ALD产生的二氧化硅膜的台阶覆盖率。

Claims (25)

1.一种用于提高原子层沉积(ALD)产生的膜在衬底的表面上的沉积速率的方法，所述方法包括：
将所述衬底放置在沉积室中；
将前体气体引入所述沉积室中；
从所述沉积室中排出剩余的前体气体分子的至少一部分；
对所述沉积室中的所述衬底施加射频(RF)转化；
执行等离子体物质RF清扫；以及
在以下一项或更多项期间将氢气(H2)气体引入所述沉积室中：将所述前体气体引入所述沉积室中；从所述沉积室中排出剩余的前体气体分子的所述至少一部分；对所述沉积室中的所述衬底施加所述RF转化步骤；以及执行所述等离子体物质RF清扫。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：
确定给定处理是否需要ALD产生的膜的额外厚度；
基于需要ALD产生的膜的所述额外厚度的确定，重复以下操作至少一次：将所述前体气体引入所述沉积室，从所述沉积室排出所述剩余的前体气体分子的所述至少一部分，对所述沉积室中的所述衬底施加所述RF转化步骤，以及执行所述等离子体物质RF清扫，并在这些操作的至少一个期间将所述氢气气体引入所述沉积室中；以及
基于不需要ALD产生的膜的所述额外厚度的确定，结束所述方法。
3.根据权利要求1所述的方法，其中选择所述前体气体以在所述衬底的所述表面上形成包括氧化层的所述膜。
4.根据权利要求1所述的方法，其中选择所述前体气体以在所述衬底的所述表面上形成包括氧化物层的所述膜。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底的所述表面包括多种特征。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法与低深宽比特征一起使用。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法与高深宽比特征一起使用。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述RF转化被配置成产生氢氧根(OH-)键的双原子阴离子键。
9.根据权利要求1所述的方法，其中引入的所述H2气体的流速为每分钟大约800标准立方厘米(sccm)。
10.根据权利要求1所述的方法，其中引入的所述H2气体的流速为每分钟大约3000标准立方厘米(sccm)。
11.根据权利要求1所述的方法，其中引入的所述氢气与其他处理气体一起提供至所述沉积室中而作为H2气体共流。
12.根据权利要求1所述的方法，其中引入所述H2气体以与三(二甲基氨基)硅烷(SiH(N(CH3)2)3(TDMAS)反应。
13.根据权利要求1所述的方法，其中引入所述H2气体以与双(叔丁基氨基)硅烷(BTBAS)反应。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述前体气体包括选自包括二异丙基氨基硅烷(DIPAS)和硅烷二胺、N,N,N',N'-四乙基(SAM24)的气体中的至少一种气体。
15.根据权利要求1所述的方法，其还包括将等离子体气体混合物作为H2气体共流引入所述沉积室中，所述等离子体气体混合物包括选自包括氩气(Ar)、氧气(O2)、氮气(N2)、以及一氧化二氮(N2O)的气体中的至少一种气体类型。
16.根据权利要求1所述的方法，其中执行引入所述H2气体以相对于不使用H2气体共流的ALD处理而提高湿蚀刻速率比。
17.根据权利要求1所述的方法，其还包括通过调整引入所述沉积室中的所述H2气体的量来调整所述ALD产生的膜的台阶覆盖率。
18.一种用于提高原子层沉积(ALD)产生的氧化物膜在衬底上的沉积速率的方法，所述方法包括：
将所述衬底放置在沉积室中；
将前体气体引入所述沉积室中；
从所述沉积室中排出剩余的前体气体分子的至少一部分；
对所述沉积室中的所述衬底施加射频(RF)转化；
执行等离子体物质RF清扫；以及
在施加所述RF转化和执行所述等离子体物质RF清扫中的至少一者期间，将氢气(H2)作为H2气体共流引入所述沉积室中。
19.根据权利要求18所述的方法，其中仅在所述RF转化期间引入所述H2气体共流。
20.根据权利要求18所述的方法，其中执行引入所述H2气体以相对于不使用H2气体共流的处理来提高湿蚀刻速率比。
21.根据权利要求18所述的方法，其还包括通过调整引入所述沉积室中的所述H2气体的量来将所述ALD产生的氧化物膜的台阶覆盖率由约85％调整至约120％。
22.一种用于提高原子层沉积(ALD)产生的二氧化硅膜在衬底上的沉积速率的方法，所述方法包括：
将所述衬底放置在沉积室中；
将前体气体引入所述沉积室中；
从所述沉积室中排出剩余的前体气体分子的至少一部分；
对所述沉积室中的所述衬底施加射频(RF)转化；
执行等离子体物质RF清扫；以及
仅在施加所述RF转化期间将氢气(H2)引入所述沉积室中。
23.根据权利要求22所述的方法，其中执行引入所述H2气体以相对于不使用H2气体共流的处理来提高湿蚀刻速率比。
24.根据权利要求22所述的方法，其还包括将等离子体气体混合物作为H2气体共流引入所述沉积室中，所述等离子体气体混合物包括选自包括氩气(Ar)、氧气(O2)、氮气(N2)、以及一氧化二氮(N2O)的气体中的至少一种气体类型。
25.根据权利要求22所述的方法，其还包括通过调整引入所述沉积室中的所述H2气体与所述等离子体气体混合物的比例来调整所述ALD产生的二氧化硅膜的台阶覆盖率。
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