TW202334477A - 將薄膜沉積於基板上之反應器 - Google Patents

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蘇維Ｐ 賀加
琳娜 凡艾
雷傑Ｈ 梅特羅
艾娃Ｅ 多益斯
秀美 末盛
安提 具哈尼 尼斯卡嫩
鄭昇勳
佩托 拉薩內尼
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    • H01L21/32—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers using masks

Abstract

本文提供將薄膜沉積於基板上之反應器。反應器包括沉積 室、連接至沉積室的金屬前驅體源、連接至沉積室的氧源以及控制系統。控制系統經構造以控制反應器進行製程，以在基板位於沉積室內時，將薄膜相對於基板之第二表面選擇性地沉積於基板之第一表面上。

Description

將薄膜沉積於基板上之反應器
本揭示內容大致係關於氣相沉積之領域，尤其係氧化物材料之循環氣相沉積。
積體電路當前係藉由複雜的製程製造，其中各種材料層以預定配置依序建構於半導體基板上。
材料於半導體基板上之預定配置通常係藉由將材料沉積於整個基板表面上，隨後自基板之預定區域移除材料來完成，諸如藉由沉積遮罩層及後續之選擇性蝕刻製程。
在某些情況中，可藉由利用選擇性蝕刻製程來減少於基板上製造積體表面所涉及的步驟數目，其中將材料相對於第二表面選擇性地沉積於第一表面上，而不需要後續的處理，或減少對後續處理的需求。在各種情況中，選擇性可有用於區分在相同部分之不同表面上的沉積量，或區分在不同部分上的沉積。
無論係經選擇性形成或毯覆式沉積，氧化物材料皆有用於各種情況，包括半導體製造。在許多情況中，其有用於形成氧化 物的均勻薄層。
根據一些態樣，揭示將薄膜選擇性地沉積於基板上之反應器。反應器可包括沉積室、連接至沉積室的金屬前驅體源、連接至沉積室的氧源以及控制系統。在一些具體例中，控制系統可經構造以控制反應器進行製程，以在基板位於沉積室內時，將薄膜相對於基板之第二表面選擇性地沉積於基板之第一表面上。在一些具體例中，薄膜可包含絕緣金屬氧化物。在一些具體例中，製程可包括：使基板與來自金屬前驅體源的第一前驅體接觸；在基板與第一前驅體接觸之後，從基板移除過剩第一前驅體及/或反應物副產物；以及在移除過剩第一前驅體及/或反應物副產物之後，從氧源供給第二前驅體，使得第二前驅體接觸基板，其中第二前驅體包括分子氧(O2)。
在一些具體例中，第二前驅體可不包括其他的含氧化合物。在一些具體例中，第二表面可包括選自由自組裝單層(SAM)及聚合物所組成之群的有機物種。在一些具體例中，控制系統可經構造以控制反應器，使得薄膜在小於約400℃的沉積溫度下選擇性地沉積。在一些具體例中，控制系統可經構造以將沉積溫度保持在約225℃至約400℃的範圍內。
在一些具體例中，控制系統、金屬前驅體源和氧源可經構造以沉積氧化鎂作為絕緣金屬氧化物。在一些具體例中，控制系 統、金屬前驅體源和氧源可經構造以沉積過渡金屬氧化物作為絕緣金屬氧化物。在一些具體例中，控制系統、金屬前驅體源和氧源可經構造以沉積氧化鋁作為絕緣金屬氧化物。在一些具體例中，控制系統可經構造以控制反應器，使得接觸基板的第二前驅體不會使第二表面降解或氧化，其中第二表面可包括有機物種。在一些具體例中，控制系統可經構造以控制反應器，使得接觸基板的第二前驅體不暴露第二表面下方的下層金屬，其中第二表面可包括有機物種。在一些具體例中，第一前驅體可包括有機金屬化合物。在一些具體例中，第一前驅體可包括鎂、鑭、鉿、鋯、鋁、釔或鈧。
在一些具體例中，製程可包括在供給第二前驅體之後，從基板移除過剩第二前驅體及/或反應物副產物。在一些具體例中，控制系統可經構造以使反應器循環地重複製程以選擇性地沉積薄膜。在一些具體例中，在製程中，第二前驅體可在接觸基板之前未經激發以選擇性地沉積薄膜。
根據一些態樣，揭示將薄膜選擇性地沉積於基板上之反應器。在一些具體例中，反應器可包括沉積室、連接至沉積室的金屬前驅體源、連接至沉積室的氧源以及控制系統。在一些具體例中，控制系統可經構造以控制反應器進行製程，以在基板位於沉積室內時，將薄膜相對於基板之第二表面選擇性地沉積於基板之第一表面上。在一些具體例中，薄膜可包含氧化鎂、氧化鑭、或氧化鉿薄膜。在一些具體例中，製程可包括：使基板與來自金屬前驅體源的第一前驅體接觸，其中第一前驅體包括鎂、鑭、或鉿；在基板 與第一前驅體接觸之後，使基板暴露至沖洗氣體及/或真空；以及在暴露基板至沖洗氣體及/或真空之後，從氧源供給第二前驅體，使得第二前驅體接觸基板，其中第二前驅體包括分子氧(O2)。
在一些具體例中，第二表面可包括選自由自組裝單層(SAM)及聚合物所組成之群的有機物種。在一些具體例中，控制系統可經構造以控制反應器，使得薄膜在小於約400℃的沉積溫度下選擇性地沉積。在一些具體例中，控制系統可經構造以控制反應器，使得接觸基板的第二前驅體不會使第二表面降解或氧化，其中第二表面包括有機物種。在一些具體例中，第二前驅體可不包括其他的含氧化合物。
100:沉積製程
120、130、140、150、160、170:方塊
200:循環沉積製程
220、230、240、250、260、270:方塊
300:ALD類型沉積製程
320、330、340、350、360、370:方塊
400:ALD類型沉積製程
420、430、440、450、460、470:方塊
500:基板
510:第一表面
520:第二表面
522:有機鈍化層
530:氧化物材料
600:反應器
610:沉積室或反應空間
620:控制系統
622:處理器
624:記憶體
630:第一金屬前驅體源
640:氧源
由實施方式及由附圖將更佳地理解本發明，其等意欲說明而非限制本發明，且其中：
圖1係大致繪示用於沉積氧化物膜之製程的製程流程圖。
圖2係大致繪示用於沉積氧化鎂膜之製程的製程流程圖。
圖3係大致繪示用於沉積氧化鑭膜之製程的製程流程圖。
圖4係大致繪示用於沉積氧化鉿膜之製程的製程流程圖。
圖5A係大致繪示包括第一表面、第二表面、及鈍化層之基板的示意圖。
圖5B係大致繪示在進行選擇性沉積製程後包括第一表面、第二表面、及鈍化層之基板的示意圖。
圖6係大致繪示經構造以執行文中所述製程之反應器的示意圖。
圖7係顯示針對根據一些具體例沉積之氧化鎂膜，氧化鎂膜厚度作為沉積循環數目之函數的曲線圖。
圖8A係比較自組裝單層(self-assembled monolayer；SAM)於進行各種沉積製程之前及之後之水接觸角的長條圖。
圖8B係比較針對包括O2作為第二前驅體之根據一些具體例之沉積製程及包括H2O作為第二前驅體之沉積製程，在第一天然氧化矽表面上相對於包含SAM之第二表面之沉積MgO膜厚度的長條圖。
圖9A係顯示在進行根據一些具體例之HfO2沉積製程後，第一天然氧化矽表面及包含SAM之第二表面之水接觸角測量作為目標HfO2膜厚度之函數的曲線圖。
圖9B係顯示在第一天然氧化矽表面及包含SAM之第二表面上之沉積HfO2膜厚度作為目標HfO2膜厚度之函數的曲線圖。
圖10係顯示針對根據一些具體例包括O2作為第二前驅體之沉積製程，經由X射線光電子光譜術(X-ray photoelectron spectroscopy；XPS)檢測得之Hf之量(原子%)作為沉積HfO2目標膜厚度之函數的曲線圖。
圖11繪示包括SAM之基板表面在進行根據一些具體例之包括O2作為第二前驅體之HfO2沉積製程之後及在隨後進行Ar濺鍍之後的組成(原子%)。
在氧化物薄膜之情況中，可使用諸如原子層沉積(atomic layer deposition；ALD)及化學氣相沉積(chemical vapor deposition；CVD)之氣相沉積製程來達成沉積。通常，此等製程包括含氧反應物，諸如臭氧(O3)、含氧電漿、或水(H2O)，然而在選擇性沉積製程中，O3或H2O反應物之濃度可能難以控制且O3或H2O反應物可能難以自反應腔室移除。此外，O3或氧電漿，例如，會破壞或氧化其上不期望沉積的第二表面或鈍化層。
根據本揭示內容之一些態樣，可使用選擇性沉積來在基板之第一表面上相對於第二表面沉積氧化物材料。在一些具體例中，選擇性沉積製程可係氣相沉積製程，例如，利用在基板表面與一或多種前驅體或反應物之間之化學反應的沉積製程，例如原子層沉積類型製程。在一些具體例中，氣相沉積製程可係熱沉積製程。在一些具體例中，選擇性沉積製程可係循環沉積製程，例如ALD製程或循環CVD製程。在一些具體例中，選擇性沉積製程可包括包含分子O2之含氧反應物。在一些具體例中，經選擇性沉積之氧化物材料可包括氧化物薄膜。在一些具體例中，經選擇性沉積之氧化物材料可包括金屬氧化物，例如介電或絕緣金屬氧化物諸如氧化鑭、氧化鉿、氧化鋯、氧化鎂、過渡金屬氧化物、或氧化鋁。在一些具體例中，經沉積之金屬氧化物材料不包含實質量(若有的話)的貴金屬，諸如Ru。在一些具體例中，經沉積之金屬氧化物 材料實質上不為傳導性。在一些具體例中，經沉積之金屬氧化物材料具有大於約10,000μΩ．cm，或大於約1,000,000μΩ．cm之電阻率。
在一些具體例中，第一表面可包含金屬或半金屬材料。在一些具體例中，第一表面可包含金屬材料。在一些具體例中，第一表面可包含氧化金屬或金屬材料。例如，第一表面可包含已於其表面上經氧化之金屬或金屬材料，包括，但不限於，諸如金屬氮化物、金屬矽化物、金屬碳化物、或其混合物之材料。在一些具體例中，第一表面包含一或多種過渡金屬。在一些具體例中，第一表面包含Al、Cu、Co、Ni、W、Nb、Fe中之一或多者。在一些具體例中，第一表面可包含一或多種貴金屬，諸如Ru。在一些具體例中，第一表面可包含Zn、Fe、Mn、或Mo。在一些具體例中，第一表面可包含介電材料。在一些具體例中，第一表面可包含半導體或金屬氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、矽酸鹽、或其組合。例如，第一表面可包含RuOx、NbCx、NbBx、NiOx、CoOx、NbOx、WNCx、TaN、或TiN中之一或多者。
在一些具體例中，第一表面可包含半導體材料。在一些具體例中，第一表面可包含矽及/或鍺。例如，第一表面可包含氮化矽、氧化矽、碳化矽、或氧化鍺。在一些具體例中，第一表面可包含二氧化矽表面。在一些具體例中，第一表面可包含兩種或更多種以上列舉之材料的混合物。
在一些具體例中，氧化物材料係相對於基板之第二、不同 表面選擇性地沉積於基板之第一表面上。在一些具體例中，第二表面可包含有機表面。在一些具體例中，第二表面可包含聚合物表面。例如，在一些具體例中，第二表面可包含聚醯亞胺、聚醯胺、聚苯乙烯、聚脲、或其他此種聚合物。在一些具體例中，聚合物可包括二聚體、三聚體、聚胺基甲酸酯、聚硫脲、聚酯、或聚亞胺。在一些具體例中，有機表面可包含其他聚合形式或以上材料之混合物。在一些具體例中，第二有機表面包含石墨烯或另一形式的碳。在一些具體例中，有機材料可包含非晶形碳。在一些具體例中，非晶形碳可包含氫。在一些具體例中，第二有機表面包含光阻劑材料。在一些具體例中，表面不存在(例如)來自大氣的烴污染。
在一些具體例中，第二表面可包含定向自組裝層(directed self-assembled layer；DSA)，諸如嵌段共聚物層。在一些具體例中，第二表面可包含自組裝單層(SAM)。例如，在一些具體例中，第二表面可包含三氯(十八烷基)矽烷SAM。在一些具體例中，第二表面可於選擇性沉積期間充作鈍化層。在一些具體例中，第二表面可包含有機鈍化材料，例如第二表面可包含苯并三唑(benzotriazole；BTA)。在一些具體例中，第二表面可包含可於選擇性沉積期間用來鈍化第二表面的有機物種。在一些具體例中，第二表面可不為連續或封閉層。在一些具體例中，第二表面可包含抗蝕劑，諸如光阻劑。換言之，在一些具體例中，第二表面可包含可被用於(例如)光微影或光刻製程中之光敏感性材料。例如，在一些具體例中，第二表面可包含可被用於極紫外微影製程中之光阻 劑，或者稱為EUV抗蝕劑。在一些具體例中，第二表面可包含可被用於浸漬微影製程中之光阻劑，例如可被用於使用193nm(奈米)波長光之浸漬微影製程中之光阻劑，或者稱為193i抗蝕劑。
在一些具體例中，可將第二材料(諸如鈍化層、有機物種或材料、及/或SAM)沉積於基板之第一表面之一部分上，以形成第二、不同表面。在一些具體例中，第二表面可包含有機材料或有機物種且第一表面可不包含有機材料或有機物種。
在第二表面包含有機表面(諸如鈍化層)的一些具體例中，選擇性沉積製程可移除或降解低於約40%、低於約30%、低於約20%、低於約10%、低於約5%、或低於約1%的有機表面，其藉由有機表面之厚度所量測。在一些具體例中，選擇性沉積製程可實質上不將任何材料自有機表面移除或降解。在一些具體例中，相較於包括O3、含氧電漿、及/或H2O作為含氧反應物之類似沉積製程，有機第二表面(諸如鈍化層)可實質上不被包括O2作為含氧反應物之選擇性沉積製程移除或降解。
選擇性
選擇性可被給定為藉由[(於第一表面上之沉積)-(於第二表面上之沉積)]/(於第一表面上之沉積)所計算之百分比。沉積可以各種方式的任何方式測量。在一些具體例中，可將沉積給定為沉積材料之測量厚度。在一些具體例中，可將沉積給定為所沉積材料之測量量。
在一些具體例中，當將沉積測量為所沉積材料之厚度且 選擇性為在不同表面上之厚度的比率時，選擇性係大於約10%、大於約50%、大於約75%、大於約85%、大於約90%、大於約93%、大於約95%、大於約98%、大於約99%或甚至大於約99.5%。在文中所述之具體例中，選擇性可隨沉積之持續時間或厚度改變。
在沉積係以所沉積材料之量測量且選擇性為沉積於不同表面上之材料量的比率的一些具體例中，選擇性係大於約10%、大於約50%、大於約75%、大於約85%、大於約90%、大於約93%、大於約95%、大於約98%、大於約99%或甚至大於約99.5%。在文中所述之具體例中，選擇性可隨持續時間或在沉積過程內沉積之材料量改變。
在一些具體例中，沉積僅發生在第一表面上而不發生在第二表面上。在一些具體例中，在基板之第一表面上相對於基板之第二表面的沉積係至少約80%選擇性，其對於一些特定應用可能係足夠的選擇性。在一些具體例中，在基板之第一表面上相對於基板之第二表面的沉積係至少約50%選擇性，其對於一些特定應用可能係足夠的選擇性。在一些具體例中，在基板之第一表面上相對於基板之第二表面的沉積係至少約10%選擇性，其對於一些特定應用可能係足夠的選擇性。熟悉技藝人士當明瞭即使係於沉積中之部分選擇性亦可於所得層中輕易地提供完全選擇性。例如，若將20nm之材料沉積於第一表面上，而僅將1nm沉積於第二表面上，則後續的短暫蝕刻(例如，各向同性濕蝕刻)可自第二表面上移除所有材料，而僅自第一表面上移除些許百分比的材料。另外或替代 地，當第二表面包含鈍化層以最小化其上的沉積時，移除鈍化層可底切及移除任何其上的沉積材料。
在一些具體例中，選擇性地沉積於基板之第一表面上的氧化物膜可具有小於約50nm、小於約20nm、小於約10nm、小於約5nm、小於約3nm、小於約2nm、或小於約1nm之厚度，同時沉積於基板之第一表面上相對於基板之第二表面的材料比率可係大於或等於約2：1、大於或等於約20：1、大於或等於約15：1、大於或等於約10：1、大於或等於約5：1、大於或等於約3：1、或大於或等於約2：1。
在一些具體例中，包括O2作為含氧反應物之循環選擇性沉積製程可具有高於期望值之起始選擇性，例如針對第一沉積循環高於50%選擇性。在一些具體例中，相較於包括O3、含氧電漿、及/或H2O作為含氧反應物之類似沉積製程，對於更多個後續沉積循環，包括O2作為含氧反應物之循環選擇性沉積製程可維持高於期望值的選擇性，例如高於50%選擇性。在一些具體例中，對於較包括O3、含氧電漿、及/或H2O作為含氧反應物之類似沉積製程多25%循環、多50%循環、多75%循環、或多100%循環或更多循環，包括O2作為含氧反應物之循環選擇性沉積製程可維持高於期望值的選擇性。
在一些具體例中，相較於包括O3、含氧電漿、及/或H2O作為含氧反應物之類似選擇性沉積製程，對於一或多個沉積循環，包括O2作為含氧反應物之循環選擇性沉積製程可能能夠達成較高 程度的選擇性。在一些具體例中，包括O2作為含氧反應物之選擇性沉積製程可具有較包括O3、含氧電漿、及/或H2O作為含氧反應物之類似選擇性沉積製程大25%、大50%、75%、大100%、或更大的選擇性。
原子層沉積類型製程
原子層沉積(ALD)類型製程係基於前驅體化學物質、或反應物之受控、自限表面反應。藉由交替地及依序地使基板與前驅體接觸來避免氣相反應。氣相反應物(例如)藉由在反應物脈衝之間自相關基板表面移除過剩反應物及/或反應物副產物而於基板表面上彼此分開。在一些具體例中，使一或多個基板表面交替及依序地與兩種或更多種氣相前驅體、或反應物接觸。使基板表面與氣相反應物接觸意指使反應物蒸氣與基板表面接觸達有限的時段。換言之，可理解基板表面暴露至各氣相反應物持續有限的時段。
簡言之，使包括至少第一表面及第二、不同表面之基板一般於降低壓力下加熱至適宜沉積溫度。沉積溫度一般係保持低於反應物之熱分解溫度，但在足夠高的值下，以避免反應物凝結並提供用於期望表面反應之活化能。當然，用於任何給定ALD反應之適宜溫度窗將視表面終端及所涉及的反應物物種而定。在此，溫度係視所使用之前驅體而改變且一般在約700℃或低於約700℃，在一些具體例中，沉積溫度就熱ALD而言一般在約100℃或高於約100℃，在一些具體例中，沉積溫度係在約150℃與約350℃之間，及在一些具體例中，沉積溫度係在約175℃與約300℃之間。
使基板表面與氣相第一反應物或前驅體接觸。在一些具體例中，將氣相第一反應物之脈衝提供至容納基板之反應空間(例如，時間分割ALD)。在一些具體例中，使基板移動至容納氣相第一反應物之反應空間(例如，空間分割ALD)。可選擇條件，使得不超過約一個單層的第一反應物以自限方式吸附於基板之第一表面上。然而，在一些配置中，混合式CVD/ALD、或循環CVD製程可容許將不同的相互反應性反應物重疊於基板上且因此可於每循環產生多於一單層。適宜的接觸時間可由熟悉技藝人士基於特定情勢輕易地決定。若有的話，過剩的第一反應物及反應副產物係諸如藉由以惰性氣體沖洗或藉由自第一反應物之存在下移除基板而自基板表面移除。
對於最小化或避免反應物間之重疊的ALD製程而言，諸如藉由以真空泵抽空腔室及/或藉由沖洗(例如，以諸如氬或氮之惰性氣體置換反應器內部之氣體)來將氣相前驅體及/或氣相副產物自基板表面移除。反應物之供給至基板表面通常在移除期間內停止，且可於移除期間內轉向至不同腔室或至真空泵。典型的移除時間係自約0.05至20秒、自約1至10秒、或自約1至2秒。然而，若需要，可利用其他移除時間，諸如當需要在極高縱橫比結構或其他具有複雜表面形態之結構上方之高度仿形階梯覆蓋率時。
使基板表面與氣相第二氣態反應物或前驅體接觸。在一些具體例中，將第二氣態反應物之脈衝提供至容納基板之反應空 間。在一些具體例中，將基板移動至容納氣相第二反應物之反應空間。若有的話，將過剩的第二反應物及表面反應之氣態副產物自基板表面移除。重複接觸及移除，直至已將期望厚度之薄膜選擇性地形成於基板之第一表面上，其中各循環留下不多於約一分子單層。可納入包括使基板表面交替及依序地與其他反應物接觸之額外階段來形成更複雜的材料，諸如三元材料。
如前所述，就ALD製程而言，各循環之各階段可係自限性。於各階段中供應過量的反應物前驅體來使敏感的結構表面(例如基板的第一表面)飽和。表面飽和確保反應物佔據所有可用的反應性位點(例如，受到物理尺寸或「立體阻礙」限制)且因此確保優良的階梯覆蓋率。通常，藉由各循環沉積少於一個材料分子層，然而，於一些具體例中，於循環期間沉積多於一個分子層。
移除過剩反應物可包括抽空反應空間之一些內容物及/或以氦、氮、氬或另一惰性氣體沖洗反應空間。於一些具體例中，沖洗可包括關閉反應性氣體之流動同時使惰性載氣繼續流動至反應空間。
基板可包括各種類型的材料。當製造積體電路時，基板通常包括若干具有不同化學及物理性質之薄膜。例如且無限制地，基板可包括第一層及至少第二、不同層。於一些具體例中，第二、不同層可為鈍化或封阻層。於一些具體例中，第二、不同層可為有機層。
於ALD類型製程中使用之前驅體在標準條件(室溫及 大氣壓力)下可為固體、液體或氣態材料，其限制條件為該等前驅體在其與基板表面接觸之前係呈氣相。使基板表面與汽化前驅體接觸意謂使前驅體蒸氣與基板表面接觸達有限時段。通常，接觸時間係自約0.05至10秒。然而，視基板類型、其表面積、及/或腔室的大小而定，接觸時間可甚至高於10秒。接觸時間在一些情況中可在數分鐘左右，尤其對於在多個基板上之分批沉積製程而言。最佳接觸時間可由熟悉技藝人士基於特定情勢決定。
前驅體之質量流率亦可由熟悉技藝人士決定。在一些具體例中，金屬前驅體之流率係介於約1與1000sccm之間(不具限制性)，更特定而言，對於單晶圓沉積反應器係介於約100與500sccm之間。
反應腔室中之壓力通常係自約0.01至約20毫巴(mbar)，或自約1至約10毫巴。然而，在一些情況中，壓力將高於或低於此範圍，如可由熟悉技藝人士給定特定情勢所決定。
在開始膜沉積之前，通常將基板加熱至適宜的生長溫度。生長溫度係視所形成薄膜之類型、前驅體之物理性質等而改變。生長溫度可低於沉積材料之結晶溫度，以致形成非晶形薄膜，或其可高於結晶溫度，以致形成結晶薄膜。沉積溫度可視若干因素而改變，諸如，但不限於，反應物前驅體、壓力、流率、反應器之配置、沉積薄膜之結晶溫度、及基板之組成(包括待沉積於其上之材料的特性)。可由熟悉技藝人士選擇特定的生長溫度。
在一些具體例中，基板溫度足夠高以支援相關反應物之 熱ALD，但足夠低以避免燒掉有機鈍化層來輔助選擇性。例如，生長溫度一般可高於約100℃。在一些具體例中，生長溫度可係約700℃或低於約700℃，約500℃或低於約500℃，或約400℃或低於約400℃。在一些具體例中，生長溫度係介於約150℃與約500℃之間，在一些具體例中，生長溫度係介於約150℃與約350℃之間，及在一些具體例中，生長溫度係介於約175℃與約300℃之間。
可使用可用於生長薄膜之反應器來進行沉積。該等反應器包括ALD反應器、以及配備有適宜設備及用來提供前驅體之構件的CVD反應器。根據一些具體例，可使用噴淋頭反應器。
可使用之適宜反應器的實例包括市售的單基板(或單晶圓)沉積設備，諸如Pulsar®反應器(諸如Pulsar® 2000及Pulsar® 3000)、及EmerALD®反應器(可購自ASM America,Inc.(Phoenix,Arizona)及ASM Europe B.V.(Almere,Netherlands))。其他市售反應器包括來自ASM Japan K.K(日本東京)商品名為Eagle® XP及XP8之彼等。
在一些具體例中，可使用批式反應器。適宜的批式反應器包括，但不限於，可以商品名ALDA400TM及A412TM購自ASM Europe B.V(Almere,Netherlands)之Advance® 400系列反應器。在一些具體例中，利用直立批式反應器，其中舟皿在加工期間旋轉，諸如A412TM。因此，在一些具體例中，晶圓在加工期間旋轉。在其他具體例中，批式反應器包括經構造以容納10個或更少 晶圓、8個或更少晶圓、6個或更少晶圓、4個或更少晶圓、或2個晶圓的小型批式反應器。在其中使用批式反應器之一些具體例中，晶圓間之均勻度係小於3%(1σ)、小於2%、小於1%或甚至小於0.5%。
文中描述之沉積製程可視情況在連接至群集工具的反應器或反應空間中進行。在群集工具中，由於各反應空間係專用於一種類型的製程，因此各模組中之反應空間的溫度可維持恆定，其相較於在各次運轉前將基板加熱至製程溫度之反應器可改善生產量。另外，在群集工具中，可減少在基板之間將反應空間泵至期望製程壓力值之時間。
獨立式反應器可配備有負載鎖定。在該情況中，在各次運轉之間不需冷卻反應空間。在一些具體例中，用來沉積氧化物材料(例如金屬氧化物薄膜)的選擇性沉積製程可包括複數個沉積循環，例如ALD循環。在一些具體例中，各ALD循環包括至少兩個不同階段。使基板與第一前驅體接觸及其後自基板表面移除過剩的第一前驅體及反應副產物可被視為一階段且可稱為第一階段、第一前驅體階段、金屬階段、金屬前驅體階段、第一金屬階段、第一金屬前驅體階段等。就沉積循環而言，在第一階段中，基板與第一前驅體接觸，其在基板表面上形成不多於約一個單層。第一階段可包括接觸期(亦稱為供應期)、及移除(例如，沖洗)期。在第二階段中，基板與含氧的第二前驅體接觸，且可將經吸附的第一前驅體轉變為氧化物材料，例如絕緣金屬氧化物諸如氧化鑭或氧 化鎂。使基板與第二前驅體接觸及其後自基板表面移除過剩的第二前驅體及反應副產物可被視為一階段且可稱為第二階段、第二前驅體階段、氧化階段、氧階段、氧前驅體階段、第二氧階段、及/或第二氧前驅體階段。可藉助載氣(諸如N2、Ar、或He)來提供一或多種前驅體。可視需要添加額外階段且可移除階段來調整最終膜之組成。
參照圖1及根據一些具體例，藉由包括至少一個循環的循環熱氣相沉積製程100將氧化物材料選擇性地沉積於基板上，其包括：
於方塊120使基板與第一氣相前驅體接觸；
於方塊130自基板移除任何過剩之第一前驅體及反應副產物，若有的話；
於方塊140將分子氧(O2)供應至基板表面，來使基板與包含分子氧(O2)之第二氣相前驅體接觸；
於方塊150自基板移除任何過剩的包含分子氧之第二前驅體及/或任何氣態副產物，及
於方塊160視情況重複接觸及移除方塊，直至已於方塊170於基板上形成期望厚度的氧化物材料為止。
在一些具體例中，上述的循環沉積可係ALD類型製程。在一些具體例中，沉積可於第一表面上相對於第二表面選擇性地形成氧化物材料。在一具體例中，第一及第二表面係在相同基板上。在另一具體例中，第一表面係在基板上及第二表面不在與第一 表面相同的基板上。
在一些具體例中，可在開始沉積製程100之前使基板之一或多個表面進行前處理製程。在一些具體例中，前處理製程可提高選擇性沉積製程100的選擇性。在一些具體例中，前處理製程可在開始沉積製程100之前提高氧化物材料在一表面上相對於一或多個不同表面的沉積。在一些具體例中，前處理製程可在開始沉積製程100之前抑制氧化物材料在一表面上相對於一或多個不同表面的沉積。
在一些具體例中，前處理製程可包括在基板之一部分上形成鈍化或封阻層，從而在基板上形成第二表面。在一些具體例中，前處理製程可包括在基板之一部分上形成DSA層或SAM層。在一些具體例中，前處理可包括在基板之一部分上形成包含有機材料(例如聚合物)之層。
在一些具體例中，可使用前處理製程來提高後續之選擇性沉積製程的選擇性。在一些具體例中，前處理製程可提高氧化物材料在第一表面上相對於第二不同表面的選擇性沉積。在一些具體例中，前處理製程可使後續之選擇性沉積製程的選擇性提高超過約2倍、超過約5倍、或超過約10倍。
在一些具體例中，前處理製程可在與後續之沉積製程100相同的反應腔室或反應器中進行。在一些具體例中，前處理製程可在與後續之沉積製程100不同的反應腔室或反應器中進行。
再次參照圖1，於方塊120使基板與第一前驅體接觸。 在一些具體例中，第一前驅體係以氣相脈衝形式傳送至反應腔室中並與基板表面接觸。可選擇條件，使得不超過約一個單層的前驅體以自限方式吸附於基板之第一表面上。然而，在一些具體例中，可選擇條件，以致可例如歸因於前驅體之分解而形成超過一個單層的材料，但在一些實例中，應避免導致喪失選擇性的CVD氣相反應。
第一前驅體脈衝可以蒸氣形式供應。針對本說明之目的，若物種在製程條件下呈現足夠的蒸氣壓來將該等物種以足以使暴露表面飽和之濃度輸送至工件，則將第一前驅體氣體視為「揮發性」。
在一些具體例中，第一前驅體與基板接觸達約0.01秒至約60秒，約0.02秒至約30秒，約0.025秒至約20秒，約0.05秒至約5.0秒，約0.05秒至約2.0秒或約0.1秒至約1.0秒。
於循環沉積製程中所使用之第一前驅體在標準條件(室溫及大氣壓力)下可係固體、液體或氣態材料，但第一前驅體在其傳送至反應腔室內並與基板表面接觸之前係呈氣相。在一些具體例中，第一前驅體可包含金屬，諸如鎂、鑭、鉿、鋯、鋁、或過渡金屬。
在方塊130，若有的話，將過剩第一前驅體及反應副產物自基板表面移除，例如使基板暴露至沖洗氣體或真空。在一些具體例中，移除過剩第一前驅體及任何反應副產物可藉由以惰性氣體(諸如氮或氬)之脈衝沖洗來完成。在諸如方塊130的移除期間 內，任何氣相前驅體及/或任何氣相副產物可藉由以真空泵抽空反應器腔室及/或藉由以諸如氬或氮之惰性氣體沖洗反應器內部之氣體及/或藉由使基板移動離開前驅體之供給來自基板表面移除。典型的移除時間係自約0.05至20秒，諸如介於約1及10秒之間，及更特定言之介於約1及2秒之間。然而，若需要，可利用其他移除時間，諸如當需要在極高縱橫比結構或其他具有複雜表面形態之結構上方沉積層時。適宜的移除時間可由熟悉技藝人士基於特定情勢輕易地決定。
如前所述，在一些具體例中，若有的話，移除過剩第一前驅體及反應副產物可包括移動基板，使得第一前驅體不再與基板接觸。在一些具體例中，可不自腔室的各個部分移除前驅體。在一些具體例中，將基板自腔室之容納第一前驅體之部分移動至腔室之容納第二前驅體或完全無前驅體之另一部分。在一些具體例中，將基板自第一反應腔室移動至第二、不同反應腔室。在一些具體例中，使基板在相同反應腔室中暴露至第一及第二前驅體。
於方塊140將分子O2供應至基板表面，來使基板與包含分子氧之第二氣相前驅體接觸。在一些具體例中，第二氣相前驅體包含分子氧且在接觸基板之前未經激發。因此，在一些具體例中，方塊140可包括使分子O2流入反應腔室內而不通過任何原地(in situ)或異地(ex situ)激發。在一些具體例中，方塊140可包括將分子O2之流供給至基板表面。
在一些具體例中，將第二前驅體供給至基板，在該處其 與結合至基板表面之第一前驅體反應。於一ALD順序中，反應可在基板表面上形成至多約一單層的氧化物材料。然而，在一些具體例中，於基板上形成超過一分子層的氧化物材料，但在一些實例中，應避免導致喪失選擇性的CVD氣相反應。
在一些具體例中，第二前驅體接觸基板達約0.01秒至約60秒，約0.02秒至約30秒，約0.025秒至約20秒，約0.05秒至約5.0秒，約0.05秒至約2.0秒或約0.1秒至約1.0秒。然而，視反應器類型、基板類型及其表面積而定，第二前驅體接觸時間甚至可高於10秒，特定言之就批式反應器或其他欲塗布極大表面積的製程而言。在一些具體例中，接觸時間可在若干分鐘左右。最佳接觸時間可由熟悉技藝人士基於特定情勢輕易地決定。
反應腔室中第二前驅體之濃度可自約0.01體積%至約99.0體積%。且第二前驅體可以介於約1標準cm3/min與約4000標準cm3/min之間之速率流過反應腔室。
於方塊150，如以上針對方塊130所述，自基板移除過剩第二前驅體及表面反應之氣態副產物，若有的話。在一些具體例中，藉助惰性氣體來移除過剩前驅體及反應副產物。在一些具體例中，藉由使基板暴露至沖洗氣體或真空來移除過剩的第二前驅體及任何副產物。
接觸及移除之動作可視情況於方塊160重複直至已於基板表面上形成期望厚度的氧化物材料為止，其中各循環留下不超過約一分子單層。在一些情況中，可能希望達成各種前驅體中至少 一者之至少部分分解。因此，在一些具體例中，可選擇條件，使得在各沉積循環中將超過一分子層的氧化物材料形成於基板上，但在一些實例中，應避免導致喪失選擇性的CVD氣相反應。在一些實例中，可發生各種前驅體中至少一者之部分分解，其在一些實例中，不受限於任一理論，可提高至少部分分解之前驅體對O2的反應性。
本揭示內容之氧化物材料選擇性沉積製程可包括一或多個循環。一些具體例涉及重複至少約5個循環、至少約10個循環、至少約50個循環、至少約100個循環、至少約200個循環、或至少約300個循環或以上。
根據一些具體例，使用O2沉積之沉積薄膜可呈現大於約50%、大於約80%、大於約90%、或大於約95%之階梯覆蓋率及圖案負載效應。在一些情況中，階梯覆蓋率及圖案負載效應可大於約98%及在一些情況中約100%(在測量工具或方法的準確度內)。此等值可以具有2或更大之縱橫比、在一些具體例中以約3或更大之縱橫比、在一些具體例中以約5或更大之縱橫比及在一些具體例中以約8或更大之縱橫比的特徵達成。
雖然所說明的氧化物材料沉積循環係始於使基板表面與第一氣相前驅體接觸，但在其他具體例中，沉積循環始於使基板表面與包含分子氧之第二氣相前驅體接觸。熟悉技藝人士當明瞭使基板表面與第一氣相前驅體及包含分子氧之第二氣相前驅體接觸係可於沉積循環中互換。另外，一些循環可包括多次依序重複相 同階段。
在一些具體例中，移動基板，使得不同反應物以期望順序交替及依序地接觸基板表面持續期望時間。在一些具體例中，不進行移除方塊130及150。在一些具體例中，可不自腔室的各個部分移除反應物。在一些具體例中，將基板自腔室之容納第一前驅體之部分移動至腔室之容納第二反應物之另一部分。在一些具體例中，將基板自第一反應腔室移動至第二、不同反應腔室。在一些具體例中，使基板在相同反應腔室中暴露至第一及第二前驅體。
熟悉技藝人士可基於選定前驅體之性質來確定最佳反應物蒸發溫度。熟悉技藝人士可基於選定前驅體之性質及所沉積氧化物材料之期望性質透過例行實驗來確定最佳反應物接觸時間。
所沉積氧化物材料之生長速率將視反應條件而改變。如下文所述，在起始實驗中，生長速率在約0.01與約1.5Å/循環之間變化。在一些具體例中，生長速率可係約0.01Å/循環至約10.0Å/循環，約0.1Å/循環至約2.5Å/循環，或0.3Å/循環至約1.5Å/循環。在一些具體例中，若發生前驅體之分解，則生長速率可係高於2.5Å/循環或高於5Å/循環。
在一些具體例中，所沉積氧化物材料包含薄膜。在一些具體例中，所沉積氧化物材料包含金屬氧化物，及在一些具體例中，所沉積氧化物材料包含絕緣金屬氧化物諸如氧化鑭、氧化鉿、氧化鋯、氧化鎂、過渡金屬氧化物、或氧化鋁。在一些具體例中， 所沉積氧化物材料係氧化鑭、氧化鉿、氧化鋯、氧化鎂、過渡金屬氧化物、或氧化鋁。如文中所使用，氧化鎂係指具有化學通式MgO或MgOx之材料，其中x係自約0.8至約1.2，但當明瞭氧化鎂不需為化學計量。如文中所使用，氧化鑭係指具有化學通式La2O3或LaOx之材料，但當明瞭氧化鑭不需為化學計量。如文中所使用，氧化鉿係指具有通式HfO2或HfOx之材料，但當明瞭氧化鉿不需為化學計量。如文中所使用，氧化鋯係指具有通式ZrO2或ZrOx之材料，但當明瞭氧化鋯不需為化學計量。如文中所使用，氧化鋁係指具有通式Al2O3或AlOx之材料，但當明瞭氧化鋁不需為化學計量。
在一些具體例中，金屬氧化物材料包含其他成分(例如，金屬矽酸鹽或金屬氧氮化物)。在一些具體例中，金屬氧化物材料係經形成為基本上由金屬或金屬及氧所組成。在一些具體例中，當不包括氫時，除金屬或金屬及氧外之污染物佔薄膜之不超過約30原子%(at%)，不超過約20原子%，不超過約10原子%，不超過約5原子%，不超過約3原子%，不超過約1.5原子%，或不超過約0.5原子%。在一些具體例中，當包括氫時，除金屬或金屬及氧外之污染物佔不超過約45%，不超過約30原子%，不超過約20原子%，不超過約10原子%，不超過約5原子%，不超過約3原子%，不超過約1.5原子%，或不超過約0.5原子%。在一些具體例中，可於最終沉積循環之後，或間歇地於沉積製程中提供額外階段，諸如額外的金屬階段。
在一些具體例中，藉由包括一或多個循環的循環氣相沉積製程將氧化物材料選擇性地沉積於基板上，各循環包括：
使該基板與第一氣相前驅體接觸；
於使該基板與第一氣相前驅體接觸之後使該基板暴露至沖洗氣體或真空；
將分子氧(O2)供應至基板表面，以使基板與包含分子氧(O2)之第二氣相前驅體接觸；
於使基板與分子氧接觸之後使基板暴露至沖洗氣體或真空；
視情況重複接觸及暴露步驟，直至已將期望厚度之氧化物材料形成於基板上為止。
現參照圖2且根據一些具體例，藉由包括至少一個循環的循環沉積製程200將氧化鎂材料(例如氧化鎂薄膜)沉積於基板表面上，其包括：
於方塊220使基板與包含鎂之第一氣相前驅體接觸；
於方塊230自基板的表面移除任何過剩之包含鎂的第一氣相前驅體及/或反應副產物，若有的話；
於方塊240將分子氧(O2)供應至基板表面，來使基板與包含分子氧之第二氣相前驅體接觸；
於方塊250自表面移除任何過剩的包含分子氧之第二前驅體及/或任何氣態副產物，及
於方塊260視情況重複接觸及移除方塊，直至已於方塊270於基板表面上形成期望厚度的氧化鎂薄膜為止。
在一些具體例中，上述的循環沉積可係ALD類型製程。在一些具體例中，沉積可於第一表面上相對於第二表面選擇性地形成氧化鎂材料。在一具體例中，第一及第二表面係在相同基板上。在另一具體例中，第一表面係在基板上及第二表面係在另一部分，諸如反應器表面上。
雖然所說明的氧化鎂沉積循環係始於使基板與包含鎂之第一前驅體接觸，但在其他具體例中，沉積循環始於使基板與包含分子氧之第二前驅體接觸。熟悉技藝人士當明瞭使基板表面與包含鎂之第一前驅體及包含分子氧之第二前驅體接觸係可於沉積循環中互換。
在一些具體例中，上述沉積製程可係選擇性沉積製程。換言之，在一些具體例中，提供包含第一表面及第二、不同表面之基板，及藉由包括至少一個循環的循環沉積製程將氧化鎂相對於第二、不同表面選擇性地沉積於基板之第一表面上，該至少一個循環包括交替及依序使基板與包含鎂之氣相第一前驅體及包含分子氧之氣相第二前驅體接觸。
在一些具體例中，第一前驅體可包括含鎂的有機金屬化合物及第二前驅體可包含O2。在一些具體例中，第一前驅體可包含Mg(Cp)2及第二前驅體可包含O2。
在一些具體例中，氧化鎂膜可以約0.01Å/循環至約2.0Å/循環之生長速率沉積。在一些具體例中，氧化鎂薄膜之生長速率可大於約0.1Å/循環，大於約0.5Å/循環，大於約0.75Å/循環， 或大於約1.0Å/循環。
在一些具體例中，所沉積氧化鎂薄膜之標準偏差(standard deviation；STD)均勻度可小於約10%，小於約7.5%，小於約5%，或甚至小於約1%。在一些具體例中，所沉積氧化鎂薄膜可具有大於約50%、大於約80%、大於約90%、大於約95%、大於約98%、大於約99%或更大之階梯覆蓋率。此等值可以具有2或更大之縱橫比、在一些具體例中以約3或更大之縱橫比、在一些具體例中以約5或更大之縱橫比及在一些具體例中以約8或更大之縱橫比的特徵達成。
在一些具體例中，氧化鎂選擇性沉積製程之沉積溫度可係約150℃至約500℃，約200℃至約450℃，或約225℃至約400℃。在一些具體例中，反應腔室中之壓力可係約0.001托(Torr)至約100托，或約0.1托至約20托。
現參照圖3且根據一些具體例，藉由包括至少一個循環的ALD類型沉積製程300將氧化鑭材料(例如氧化鑭薄膜)選擇性地沉積於基板上，其包括：
於方塊320使基板與包含鑭之第一氣相前驅體接觸；
於方塊330自基板移除任何過剩之第一前驅體及反應副產物，若有的話；
於方塊340將分子氧(O2)供應至基板表面，來使基板與包含分子氧之第二氣相前驅體接觸；
於方塊350自基板移除任何過剩的包含分子氧之第二前驅體 及任何氣態副產物，及
於方塊360視情況重複接觸及移除方塊，直至已於方塊370於基板之第一表面上形成期望厚度的氧化物材料為止。
在一些具體例中，上述的循環沉積可係ALD類型製程。在一些具體例中，沉積可於第一表面上相對於第二表面選擇性地形成氧化鑭材料。在一具體例中，第一及第二表面係在相同基板上。在另一具體例中，第一表面係在基板上及第二表面係在另一部分，諸如反應器表面上。
雖然所說明的氧化鑭沉積循環係始於使基板與包含鑭之第一前驅體接觸，但在其他具體例中，沉積循環始於使基板與包含分子氧之第二前驅體接觸。熟悉技藝人士當明瞭使基板表面與包含鑭之第一前驅體及包含分子氧之第二前驅體接觸係可於沉積循環中互換。
在一些具體例中，第一前驅體可包括含鑭的有機金屬化合物及第二前驅體可包含O2。在一些具體例中，第一前驅體可包含甲脒鑭(La(FAMD)3)及第二前驅體可包含O2。
現參照圖4且根據一些具體例，藉由包括至少一個循環的ALD類型沉積製程400將氧化鉿材料(例如氧化鉿薄膜)選擇性地沉積於基板上，其包括：
於方塊420使基板與包含鉿之第一氣相前驅體接觸；
於方塊430自基板移除任何過剩之第一前驅體及反應副產物，若有的話；
於方塊440將分子氧(O2)供應至基板表面，來使基板與包含分子氧之第二氣相前驅體接觸；
於方塊450自基板移除任何過剩的包含分子氧之第二前驅體及任何氣態副產物，及
於方塊460視情況重複接觸及移除方塊，直至已於方塊470於基板之第一表面上形成期望厚度的氧化物材料為止。
在一些具體例中，上述的循環沉積可係ALD類型製程。在一些具體例中，沉積可於第一表面上相對於第二表面選擇性地形成氧化鉿材料。在一具體例中，第一及第二表面係在相同基板上。在另一具體例中，第一表面係在基板上及第二表面係在另一部分，諸如反應器表面上。
雖然所說明的氧化鉿沉積循環係始於使基板與包含鉿之第一前驅體接觸，但在其他具體例中，沉積循環始於使基板與包含分子氧之第二前驅體接觸。熟悉技藝人士當明瞭使基板表面與包含鉿之第一前驅體及包含分子氧之第二前驅體接觸係可於沉積循環中互換。
在一些具體例中，第一前驅體可包括含鉿的有機金屬化合物及第二前驅體可包含O2。在一些具體例中，第一前驅體可包含四甲基乙基烷基醯胺鉿(TEMAH)及第二前驅體可包含O2。
圖5A係大致繪示在進行選擇性沉積製程之前包括第一表面510及不同於第一表面510的第二表面520之基板500的示意圖。在一些具體例中，可使用如文中所述之沉積製程來在基板 500之第一表面510上相對於第二表面520選擇性地沉積氧化物材料。在一些具體例中，基板之第二表面520可包括如文中所述之有機鈍化層522，例如聚合物鈍化層或SAM。
圖5B係大致繪示在進行如文中所述之選擇性沉積製程後之包括第一表面510及不同於第一表面510的第二表面520之基板500的示意圖。期望厚度的氧化物材料530已相對於包括有機鈍化層522之第二表面520選擇性地沉積於基板之第一表面510上。因此，在一些具體例中，有機鈍化層522可抑制或阻止氧化物材料530沉積於第二表面520上。此外，在一些具體例中，選擇性沉積製程可達成將氧化物材料530沉積於第一表面510上，而不使有機鈍化層522充分地降解或氧化而暴露下方的第二表面520。
應注意圖5A及圖5B係示意圖且其中所描繪之層厚度不一定係對應於實際厚度或在一些具體例中的層尺寸。此外，雖然未將氧化物材料繪示為已沉積於第二表面520或有機鈍化層522上，但在一些具體例中，一些氧化物材料530可歸因於沉積中之選擇性而於第二表面520上沉積至較在第一表面510上小的厚度。在一些具體例中，當第二表面520包括有機鈍化層522以最小化其上的沉積時，移除有機鈍化層522會底切(undercut)及移除其上任何的沉積氧化物材料530。然而，在一些具體例中，氧化物材料530之沉積僅發生於第一表面510上而不發生於第二表面520上。
參照圖6，在一些具體例中，上述沉積製程可於包括沉積室610或反應空間的反應器600中進行。為進行上述製程，在一些具體例中，反應器600包括控制系統620。控制系統620可經構造以控制第一金屬前驅體之經由連接至沉積室610之第一金屬前驅體源630供給至沉積室610。控制系統620亦可經構造以控制第二反應物之經由連接至沉積室610之氧源640供給至沉積室610。因此，控制系統620可如以上針對圖1至圖4所述，例如經由來自第一金屬前驅體源630及/或氧源640之前驅體脈衝提供期望的交替及/或依序接觸步驟。控制系統620可包括處理器622及記憶體624。在一些具體例中，控制系統620可包括儲存於記憶體中且經組態以進行製程的軟體程式。其亦可包括工業中已知的其他組件。可將通用的電腦程式化來用作控制系統620。控制系統620可例如藉由根據儲存於記憶體中之程式打開或關閉第一金屬前驅體源630及/或氧源640之閥來自動地將第一金屬前驅體及/或第二反應物提供至沉積室610。控制系統620可經構造來在其他操作參數中控制反應器600之其他操作，諸如溫度、壓力及自動控制。
現將使用用於固定式基板之時間分割ALD之實例來說明反應器600的操作程序，儘管熟悉技藝人士當可輕易地明瞭如何將文中之教示採用於時間分割ALD或混合式系統。在第一階段中，將第一金屬前驅體供應至沉積室610。明確言之，接通第一金屬前驅體源630，使得第一金屬前驅體可通過(例如)第一供給管道流入至沉積室610中，同時氧源640不流至沉積室610。可例 如，藉由脈衝閥或藉由惰性氣體閥件之配置(諸如描述於2002年1月21日公開之國際公開案編號WO 02/08488第8頁(其全部揭示內容以引用之方式併入本文)中之配置)阻止第二反應物流流至沉積室610。在一些具體例中，沖洗氣體流動通過將第一金屬前驅體源630連接至沉積室610之第一供給管道及將氧源640連接至沉積室610之第二供給管道兩者。在此階段中，第一金屬前驅體可吸附於基板之活性位點上從而形成如文中所述的吸附單層。在第二階段期間，將任何過剩的第一金屬前驅體及任何氣態副產物自沉積室610，或至少自基板表面附近移除。在一些具體例中，此可藉由關閉第一金屬前驅體流動同時繼續使沖洗氣體流動通過供給管道來完成。在一些具體例中，可將沖洗氣體額外地或替代地供應通過獨立地連接至沉積室610之第三供給管道。在第三階段中，將第二反應物供應至沉積室610。明確言之，在第一金屬前驅體源630不流動至沉積室610的同時，接通氧源640以流動至沉積室610。在一些具體例中，仍使沖洗氣體供應通過第一及第二管道兩者。第一金屬前驅體及第二反應物係相互反應性。因此，第一金屬前驅體之經吸附物種(就純粹ALD而言通常係單層或少於單層)與已經引入至沉積室610中之第二反應物反應。此反應於基板上留下期望的金屬氧化物薄膜。反應一般為自限性且一旦第一金屬前驅體之全部量的經吸附物種已被消耗時即終止。應注意反應可於薄層中留下元素或可僅自吸附層除去配位子。在第四階段中，將任何過剩的第二反應物及任何氣態副產物自沉積室610，或至少自 基板表面附近移除。此可藉由關閉氧源同時使至第一及第二供給管道兩者之沖洗氣體流保持打開來完成。可視需要重複上述循環來將金屬氧化物薄膜沉積至期望厚度。當然，在一些具體例中，沖洗階段可經抽空階段或經包括使基板移動至個別沉積室或沉積室之不包括給定反應物之區域的階段置換。
第一前驅體
在文中描述的選擇性沉積製程中可使用許多不同的第一前驅體。在一些具體例中，第一前驅體可包含金屬。在一些具體例中，第一前驅體可包含至少一個烷基配位子，諸如C1-C4烷基配位子。在一些具體例中，第一前驅體可包含有機金屬或金屬有機化合物。在一些具體例中，第一前驅體可包含至少一個環戊二烯基(Cp)配位子。在一些具體例中，第一前驅體可包含甲脒鹽或脒鹽化合物。在一些具體例中，第一前驅體可包含β-二酮鹽化合物。在一些具體例中，第一前驅體可包含烷基胺基化合物，諸如二烷基胺基化合物。在一些具體例中，第一前驅體可包含烷基胺基配位子，諸如-NMe2、-NEt2或-NEtMe。
在一些具體例中，第一前驅體可包含鎂。在一些具體例中，第一前驅體可為包含鎂之有機金屬或金屬有機化合物。例如，在一些具體例中，第一前驅體可包含Mg(Cp)2或其衍生物。
在一些具體例中，第一前驅體可包含鑭。在一些具體例中，第一前驅體可為包含鑭之有機金屬化合物。在一些具體例中，第一前驅體可包含甲脒鑭(La(FAMD)3)。
在一些具體例中，第一前驅體可包含鉿。在一些具體例中，第一前驅體可包括含鉿之有機金屬化合物。例如，在一些具體例中，第一前驅體可包含烷基胺基鉿化合物，諸如四甲基乙基烷基胺基鉿(TEMAH、Hf(NEtMe)4)或其衍生物。
在一些具體例中，第一前驅體可包含鋯。在一些具體例中，第一前驅體可包含鋁。在一些具體例中，第一前驅體包含過渡金屬。在一些具體例中，第一前驅體不包含貴金屬，諸如Ru。
在一些具體例中，第一前驅體具有以下化學式：
MgL2 (I)
其中Mg係鎂，且其中各L可獨立地經選擇為烴基。在一些具體例中，各L可為直鏈、分支鏈、環狀烷基或不飽和烴基，諸如烯基、炔基、芳族、環戊二烯基、苯基、環辛二烯基、或環庚三烯基。在一些具體例中，一或兩個L可為環戊二烯基。在一些具體例中，一或兩個L可為雙牙配位子，諸如β-二酮根、胍根或脒根。在一些具體例中，β-二酮根配位子可為乙醯丙酮根或2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮根(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato；thd)。
在一些具體例中，第一前驅體為環戊二烯基化合物或其衍生物，諸如經烷基取代之環戊二烯基化合物且具有以下化學式：
Mg(R1R2R3R4R5Cp)2 (II)
其中各R1基團、各R2基團、各R3基團、各R4基團、及各R5基團可獨立地經選擇為氫或經取代或未經取代烷基。在 一些具體例中，各R1基團、各R2基團、各R3基團、各R4基團、及各R5基團可獨立地經選擇為氫或直鏈或分支鏈C1-C5烷基。在一些具體例中，各R1基團、各R2基團、各R3基團、各R4基團、及各R5基團可獨立地經選擇為氫或C1-C3烷基，諸如甲基、乙基、正丙基或異丙基。在一些具體例中，第一前驅體為Mg(Cp)2。
在一些具體例中，第一前驅體包含一或多個配位子，諸如環戊二烯基(「Cp」)配位子。此等第一前驅體化合物可選自由下列化合物所組成之群：
(Cp)xLa (III)；
(Cp)xLyLa (IV)；
(Cp)xWnLa (V)；
(CP)xLyWnLa (VI)；
La為鑭，Cp為環戊二烯基或環辛二烯基，使得化學式I-IV中之Cp基團可彼此相同或彼此不同；x表示Cp配位子之數目且其係自1至高達La之氧化態的整數；應注意通常將環辛二烯縮寫為Cod，但此處針對環戊二烯基及環辛二烯基兩者使用單一共同縮寫Cp來簡化表示；
Ly為自其原子中之一或多者結合至金屬之中性加成配位子且其中y表示結合配位子之數目；及
W係具有較Cp小一之價數的一些其他配位子且其中n表示配位子之數目。在一些具體例中，W係脒根或甲脒根。在一些具體例中，W係β-二酮根或其對應的硫或氮化合物、鹵化物、醯胺、 烷氧化物、羧酸根或希夫鹼(Schiff's base)。
在化學式I-IV中，環戊二烯基及/或環辛二烯基可係在相同分子中，使得在兩個Cp-基團之間存在一橋，其由可包含選自Si、N、P、Se、S或B之雜原子的經取代或未經取代C1-C6鏈組成。
在一些具體例中，L係經獨立選擇的：
(i)烴，
(ii)包含氧之烴，
(iii)包含氮之烴，
(iv)包含硫之烴，
(v)包含磷之烴，
(vi)包含砷之烴，
(vii)包含硒之烴及/或
(viii)包含碲之烴。
在一些具體例中，L係經獨立選擇的：
(a)胺或聚胺，
(b)聯吡啶，
(c)根據以下化學圖示的配位子：
Figure 112116080-A0101-12-0037-1
其中G係-O-、-S-、或-NR1，其中R1係經獨立選擇的 氫或經取代或未經取代、環狀、直鏈或分支鏈烷基、烯基、芳基、烷基芳基、芳基烷基、烷氧基、硫基、氰基或矽烷基。R1中之環狀或芳族環可包含雜原子。於化學式V中，氫或R1-型取代基亦可連接至碳原子，或
(d)醚或硫醚。
化學式I-IV中之環戊二烯基或環辛二烯基Cp具有以下形式：
Cp'RmHa-m (VII)
其中當a係8時，m係0-8之整數，且當a係5時，m係0-5之整數，
Cp'係經稠合或分離的環戊二烯基或環辛二烯基，及
R係經獨立選擇之包含1-6個碳原子的烴片段，諸如C1-C6烴。
在一些具體例中，各R配位子可係與各其他的R配位子相同，或各R配位子可彼此不同。換言之，各R配位子可係經獨立選擇的。在一些具體例中，R可係經取代或未經取代、環狀、直鏈或分支鏈烷基烯基、芳基、烷基芳基、芳基烷基、烷氧基、硫基、胺基、氰基或矽烷基。取代基之環狀或芳族環可包含雜原子。取代基之實例為甲基、乙基、丙基及異丙基。
化學式II及IV中所示之中性加成配位子L可係經獨立選擇的醚、胺或溶劑分子諸如與具有一個原子之金屬形成鍵之四氫呋喃。與具有若干原子之金屬形成鍵之適宜中性加成配位子的 實例係聚醚及聚胺。
在一些具體例中，第一前驅體可包含至少一個環戊二烯基配位子且可根據式VIII來書寫：
(R1R2R3R4R5Cp)x-MR0 z-(R6)y (VIII)
其中M係選自由Mg、Sr、Ba、Sc、Y及鑭系元素所組成之群之金屬；
其中各R0基團、各R1基團、各R2基團、各R3基團、各R4基團、及各R5基團可係獨立地選自：
i.氫；
ii.直鏈及分支鏈C1-C6烷基、烯基及炔基，其係獨立地經取代或未經取代；
iii.碳環基，諸如芳基、苯基、環戊二烯基、烷基芳基、及鹵化碳環基；及
iv.雜環基；
其中R6係獨立地選自：
i.氫；
ii.直鏈及分支鏈C1-C6烷基、烯基及炔基，其係獨立地經取代或未經取代；
iii.碳環基，諸如芳基、苯基、環戊二烯基、烷基芳基、及鹵化碳環基；
iv.雜環基；及
v.NR1R2；及
其中x及y兩者係≧1且z≧0。
在一些具體例中，包含環戊二烯基化合物之第一前驅體包含至少一個經由氮結合至金屬之配位子，如由式IX所描繪：
(R1R2R3R4R5Cp)x-MR0 z-(NR1R2)y (IX)
其中M係選自由Mg、Sr、Ba、Sc、Y或鑭系元素所組成之群之金屬；
其中各R0基團、各R1基團、各R2基團、各R3基團、各R4基團、及各R5基團係獨立地選自：
i.氫；
ii.直鏈及分支鏈C1-C6烷基、烯基及炔基，其係獨立地經取代或未經取代；
iii.碳環基，諸如芳基、苯基、環戊二烯基、烷基芳基、及鹵化碳環基；及
iv.雜環基；及其中x及y兩者係≧1且z≧0。
在式IX中，烷基、烯基及炔基可選自任何具有1至6個碳原子之直鏈或分支鏈烷基、烯基及炔基。該等烷基之實例包括甲基；乙基；正及異丙基；正、異及第三-丁基；正及異戊基；正及異戊基；正及異己基；及2,3-二甲基-2-丁基。在一些具體例中，使用烷基。在其他具體例中，C1-C6烯基及炔基包括具有相應不飽和度的相應基團。
在一些具體例中，第一前驅體係具有至少一個環戊二烯 基配位子及至少一個鉗合配位子(例如，雙牙配位子)的化合物。在一些具體例中，此化合物係由式X,(R1R2R3R4R5Cp)x-MR0 z-(NR1NR2R)y描繪如下：
Figure 112116080-A0101-12-0041-2
其中M係選自由Mg、Sr、Ba、Sc、Y或鑭系元素所組成之群之金屬；
其中R可係任何直鏈及分支鏈C1-C6烷基、烯基或炔基，其係獨立地經取代或未經取代且R可於烷基、烯基及炔基之任何點結合至兩個橋接氮原子；
其中各R0基團、各R1基團、各R2基團、各R3基團、各R4基團、及各R5基團可係獨立地選自：
i.氫；
ii.直鏈及分支鏈C1-C6烷基、烯基及炔基，其係獨立地經取代或未經取代；
iii.碳環基，諸如芳基、苯基、環戊二烯基、烷基芳基、及鹵化碳環基；及
iv.雜環基；及
其中x及y兩者係≧1且z≧0。
在一些其他具體例中，第一前驅體可由式XI，(R1R2R3R4R5Cp)x-MR0 z-[(NR1NR2)CNR3]y描繪如下：
Figure 112116080-A0101-12-0042-3
其中M係選自由Mg、Sr、Ba、Sc、Y或鑭系元素所組成之群之金屬；
其中各R0基團、各R1基團、各R2基團、各R3基團、各R4基團、及各R5基團可係獨立地選自
i.氫；
ii.直鏈及分支鏈C1-C6烷基、烯基及炔基，其係獨立地經取代或未經取代；
iii.碳環基，諸如芳基、苯基、環戊二烯基、烷基芳基、及鹵化碳環基；及
iv.雜環基；及
其中x及y兩者係≧1且z≧0。
在其他具體例中，第一前驅體係由式XII，(R1R2R3R4R5Cp)x-MR0 z-[(NR1NR2)CNR3R4]y描繪如下：
Figure 112116080-A0101-12-0043-4
其中M係選自由Mg、Sr、Ba、Sc、Y或鑭系元素所組成之群之金屬；
其中各R0基團、各R1基團、各R2基團、各R3基團、各R4基團、及各R5基團可係獨立地選自：
i.氫；
ii.直鏈及分支鏈C1-C6烷基、烯基及炔基，其係獨立地經取代或未經取代；
iii.碳環基，諸如芳基、苯基、環戊二烯基、烷基芳基、及鹵化碳環基；及
iv.雜環基；及
其中x及y兩者係≧1且z≧0。
在一些具體例中，如式VIII-XII中所述之第一前驅體可包含R0、R1、R2、R3、R4、R5、及R6，其中各R0基團、各R1基團、各R2基團、各R3基團、各R4基團、及各R5基團、及各R6基團可獨立地選自
i.氫；
ii.直鏈及分支鏈C1-C6烷基、烯基及炔基，其係獨立地 經取代或未經取代；
iii.碳環基，諸如芳基、苯基、環戊二烯基、及烷基芳基；及
iv.雜環基。
視情況，如所述之第一前驅體可包含經修飾的環戊二烯基。在一些具體例中，經修飾的環戊二烯基係選自由Me5Cp、MeCp、EtCp、及Me3SiCp所組成之群。在其他具體例中，第一前驅體可包含陰離子性或二陰離子性胍根配位子諸如三異丙基胍根配位子。
第二前驅體
在一些具體例中，第二前驅體包含氧且在文中可稱作氧前驅體、氧反應物、含氧前驅體、或含氧反應物。在一些具體例中，第二前驅體包含分子氧(O2)。在一些具體例中，第二前驅體不包含除O2之外的含氧化合物。在一些具體例中，第二前驅體不包含O3或H2O。在一些具體例中，第二前驅體不包含電漿，例如氧電漿。在一些具體例中，第二前驅體係以諸如N2、He或Ar之惰性氣體供給或與其混合。
在一些具體例中，第二前驅體包含分子氧及少於約50%、25%、15%、10%、5%、1%、或0.1%之除惰性氣體外之雜質。
在其中第二前驅體係分子氧的一些具體例中，此一第二 前驅體可相較於O3或H2O有利地容許改良自基板表面的沖洗。在一些具體例中，改良的沖洗可容許較快速的循環時間且亦可容許改良的滯留或對第二表面(例如包含諸如SAM或聚合物之有機鈍化層的第二表面)的最小損壞。
在一些具體例中，第二前驅體不會使基板之第二表面實質地氧化或降解。例如，在一些具體例中，分子氧不會在沉積條件下使包含諸如SAM或聚合物層之有機鈍化層的第二表面氧化或降解。換言之，在一些具體例中，選擇性沉積製程可具有低於有機鈍化層會發生降解或燃燒之溫度的沉積溫度。在一些具體例中，沉積溫度可係低於約450℃，低於約400℃，低於約350℃，低於約300℃或更低。
實施例1
在各種基板上使用雙(環戊二烯基)鎂(Mg(Cp)2)作為含鎂之第一前驅體及分子氧(O2)作為第二前驅體進行根據一些具體例利用ALD類型製程的氧化鎂(MgO)薄膜沉積。沉積溫度係約250℃及沉積循環數目針對各樣品改變。
現參照圖7，經觀察到沉積氧化鎂膜厚度隨沉積循環數目之增加線性地增加。觀察到氧化鎂沉積製程之生長速率係約0.77nm/循環且觀察到沉積係高度地均勻。
實施例2
在兩個試樣基板、一個具有天然氧化矽表面之參考矽試 樣基板、及兩個SAM矽試樣基板(其各具有包含形成於天然氧化矽表面之一部分上之SAM層的表面)上進行氧化鎂(MgO)之沉積。
於沉積MgO層前後測量試樣基板之表面的水接觸角。表面之水接觸角指示該表面之疏水或親水性質。使用此水接觸角測量來研究SAM試樣基板上之SAM層的鈍化能力。
如圖8A中所描繪，在MgO沉積製程之前，SAM層的接觸角相當高，大於105°，其指示包含-CHx終端的SAM表面係高度疏水性。天然氧化物表面經測量具有相當低的接觸角，指示包含Si-OH終端之表面的親水性質。
然後使SAM試樣基板進行MgO沉積製程。使第一SAM試樣基板進行根據一些具體例且描述於本文中之MgO沉積製程，其包括MgCp2作為第一前驅體及O2作為第二前驅體。使第二SAM試樣基板進行如技藝中所知曉之典型MgO沉積製程，其包括MgCp2作為第一前驅體及H2O作為第二前驅體。
如圖8A中所描繪，第一SAM試樣基板之SAM層的水接觸角於根據一些具體例之包括O2作為第二前驅體的MgO沉積製程之後仍維持相當地高。此指示SAM層針對包括O2作為第二前驅體之MgO沉積製程的期望鈍化性質，藉此能使得沉積製程為高度選擇性。第二SAM試樣之SAM層的水接觸角於進行包括H2O作為第二前驅體的MgO沉積製程之後顯著地降低，指示SAM作為鈍化層的不良效能。
圖8B比較沉積於參考試樣基板上之MgO之厚度與沉積於兩個SAM試樣基板上之MgO之厚度。就參考試樣基板及進行包括H2O作為第二前驅體之MgO沉積製程之第二SAM基板而言，沉積MgO層之厚度幾乎相同，然而，在進行根據一些具體例之包括O2作為第二前驅體之MgO沉積製程的第一SAM試樣基板上未測得MgO層。
第一SAM試樣基板亦以XPS進行分析，其檢測第一SAM試樣上之小量的Mg；然而，所檢測到之Mg的量並未成包括O2作為第二前驅體之MgO沉積循環的函數顯著地增加直至25nm之標稱厚度。
實施例3
在具有天然氧化矽表面之第一矽試樣基板、及具有包含形成於天然氧化矽表面之一部分上之SAM層之表面的第二矽試樣基板上進行氧化鉿(HfO2)之沉積。使試樣基板進行根據一些具體例且如文中所述之包括TEMAH作為第一前驅體及O2作為第二前驅體的ALD氧化鉿沉積製程。沉積溫度為285℃。
於HfO2沉積製程前後測量試樣基板之表面的水接觸角。如圖9A中所描繪，在HfO2沉積製程之前，SAM層的接觸角相當高，約110°，其指示包含-CHx終端的SAM表面係高度疏水性。天然氧化物表面經測量具有相當低的接觸角，指示包含Si-OH終端之表面的親水性質。
如可進一步於圖9A中所見，於進行目標厚度10nm之HfO2沉積製程後，第二試樣基板之SAM表面的水接觸角保持高於100°。此結果指示SAM層針對根據一些具體例之包括TEMAH作為第一前驅體及O2作為第二前驅體之HfO2沉積製程具有期望的鈍化性質，藉此容許選擇性HfO2沉積。
圖9B顯示藉由包括O2作為第二前驅體之HfO2沉積製程沉積於第一及第二試樣基板上之HfO2材料的厚度。經發現即使當目標HfO2厚度，及因此沉積循環數目增加時，沉積於SAM層上之材料厚度亦維持恆定。如預期地，於天然氧化矽表面上之HfO2的厚度隨目標厚度線性增加，指示HfO2的規則沉積。
於第二SAM試樣基板上進行類似的實驗；然而，使該基板進行如技藝中已知包括TEMAH作為第一前驅體及H2O作為第二前驅體的典型HfO2沉積製程。於進行目標厚度6nm之HfO2沉積製程後，SAM層的水接觸角降低至94°。此HfO2沉積製程具有285℃之沉積溫度且包括85個沉積循環。在沉積製程前，於試樣基板之天然氧化矽表面上自液相形成之SAM層具有107°之水接觸角，指示其係高品質。
如圖10所示，經由XPS測定使用包括O2作為第二前驅體之沉積製程沉積於第一及第二試樣基板上之HfO2材料的厚度。於第一試樣基板之天然氧化物表面上藉由XPS所檢測之Hf的原子百分比隨目標HfO2厚度之增加而增加，然而儘管HfO2厚度增加，於第二試樣之SAM表面上之Hf的原子百分比仍維持大約為 零。此結果指示SAM層針對根據一些具體例之包括TEMAH作為第一前驅體及O2作為第二前驅體之HfO2沉積製程之期望的鈍化性質，藉此實現選擇性沉積。
圖11顯示於進行包括O2作為第二前驅體且目標膜厚度為5nm及7.5nm之HfO2沉積製程後，第二試樣之SAM表面之組成的原子百分比。在沉積製程之後於表面上僅檢測到介於0.1原子%與0.5原子%之間之極小量的Hf。隨後亦使SAM表面進行15秒的軟Ar濺鍍以移除一些SAM表面。於Ar濺鍍後，在基板表面上檢測到介於0.18原子%與0.22原子%之間的Hf。
如文中所使用，術語「約」可係指在給定值之15%內、10%內、5%內、或1%內的值。
術語「膜」及「薄膜」在文中係為簡單起見使用。「膜」及「薄膜」意欲意指藉由文中揭示方法所沉積之任何連續或不連續結構及材料。例如，「膜」及「薄膜」可包括2D材料、奈米棒、奈米管或奈米粒子或甚至單一部分或完全分子層或部分或完全原子層或原子及/或分子之團簇。「膜」及「薄膜」可包括具有針孔的材料或層，但仍為至少部分連續。
熟悉技藝人士當明瞭可進行許多及各種修改而不脫離本發明之精神。所描述的特徵、結構、特性及前驅體可以任何適當方式組合。因此，應清楚明瞭本發明之形式僅為說明性而非意欲限制本發明之範疇。所有修改及變化意欲歸屬於如由隨附申請專利範圍所界定之發明範疇內。
雖然已論述某些具體例及實施例，但熟悉技藝人士當明瞭申請專利範圍之範疇延伸超過經明確揭示的具體例至其他替代具體例及/或用途及其明顯修改及等效物。
100:沉積製程
120、130、140、150、160、170:方塊

Claims (20)

  1. 一種將薄膜選擇性地沉積於基板上之反應器，所述反應器包括：
    沉積室；
    金屬前驅體源，連接至所述沉積室；
    氧源，連接至所述沉積室；以及
    控制系統，經構造以控制所述反應器進行製程，以在所述基板位於所述沉積室內時，將所述薄膜相對於所述基板之第二表面選擇性地沉積於所述基板之第一表面上，其中所述薄膜包含絕緣金屬氧化物，且其中所述製程包括：
    使所述基板與來自所述金屬前驅體源的第一前驅體接觸；
    在所述基板與所述第一前驅體接觸之後，從所述基板移除過剩第一前驅體及/或反應物副產物；以及
    在移除所述過剩第一前驅體及/或反應物副產物之後，從所述氧源供給第二前驅體，使得所述第二前驅體接觸所述基板，其中所述第二前驅體包括分子氧(O2)。
  2. 如請求項1所述的反應器，其中所述第二前驅體不包括其他的含氧化合物。
  3. 如請求項1所述的反應器，其中所述第二表面包括選自由自組裝單層(SAM)及聚合物所組成之群的有機物種。
  4. 如請求項1所述的反應器，其中所述控制系統經構造以控制所述反應器，使得所述薄膜在小於約400℃的沉積溫度下選擇性地沉積。
  5. 如請求項4所述的反應器，其中所述控制系統經構造以將所述沉積溫度保持在約225℃至約400℃的範圍內。
  6. 如請求項1所述的反應器，其中所述控制系統、所述金屬前驅體源和所述氧源經構造以沉積氧化鎂作為所述絕緣金屬氧化物。
  7. 如請求項1所述的反應器，其中所述控制系統、所述金屬前驅體源和所述氧源經構造以沉積過渡金屬氧化物作為所述絕緣金屬氧化物。
  8. 如請求項1所述的反應器，其中所述控制系統、所述金屬前驅體源和所述氧源經構造以沉積氧化鋁作為所述絕緣金屬氧化物。
  9. 如請求項1所述的反應器，其中所述控制系統經構造以控制所述反應器，使得接觸所述基板的所述第二前驅體不會使所述第二表面降解或氧化，其中所述第二表面包括有機物種。
  10. 如請求項1所述的反應器，其中所述控制系統經構造以控制所述反應器，使得接觸所述基板的所述第二前驅體不暴露所述第二表面下方的下層金屬，其中所述第二表面包括有機物種。
  11. 如請求項1所述的反應器，其中所述第一前驅體包括有機金屬化合物。
  12. 如請求項11所述的反應器，其中所述第一前驅體包括鎂、鑭、鉿、鋯、鋁、釔或鈧。
  13. 如請求項1所述的反應器，其中所述製程包括在供給所述第二前驅體之後，從所述基板移除過剩第二前驅體及/或反應物副產物。
  14. 如請求項1所述的反應器，其中所述控制系統經構造以使所述反應器循環地重複所述製程以選擇性地沉積所述薄膜。
  15. 如請求項1所述的反應器，其中在所述製程中，所述第二前驅體在接觸所述基板之前未經激發以選擇性地沉積所述薄膜。
  16. 一種將薄膜選擇性地沉積於基板上之反應器，所述反應器包括：
    沉積室；
    金屬前驅體源，連接至所述沉積室；
    氧源，連接至所述沉積室；以及
    控制系統，經構造以控制所述反應器進行製程，以在所述基板位於所述沉積室內時，將所述薄膜相對於所述基板之第二表面選擇性地沉積於所述基板之第一表面上，其中所述薄膜包含氧化鎂、氧化鑭、或氧化鉿薄膜，且其中所述製程包括：
    使所述基板與來自所述金屬前驅體源的第一前驅體接觸，其中所述第一前驅體包括鎂、鑭、或鉿；
    在所述基板與所述第一前驅體接觸之後，使所述基板暴露至沖洗氣體及/或真空；以及
    在暴露所述基板至所述沖洗氣體及/或真空之後，從所述氧源供給第二前驅體，使得所述第二前驅體接觸基板，其中所述第二前驅體包括分子氧(O2)。
  17. 如請求項16所述的反應器，其中所述第二表面包括選自由自組裝單層(SAM)及聚合物所組成之群的有機物種。
  18. 如請求項16所述的反應器，其中所述控制系統經構造以控制所述反應器，使得所述薄膜在小於約400℃的沉積溫度下選擇性地沉積。
  19. 如請求項16所述的反應器，其中所述控制系統經構造以控制所述反應器，使得接觸所述基板的所述第二前驅體不會使所述第二表面降解或氧化，其中所述第二表面包括有機物種。
  20. 如請求項16所述的反應器，其中所述第二前驅體不包括其他的含氧化合物。
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