CN110760818A - 一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺 - Google Patents

一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN110760818A
CN110760818A CN201911055242.XA CN201911055242A CN110760818A CN 110760818 A CN110760818 A CN 110760818A CN 201911055242 A CN201911055242 A CN 201911055242A CN 110760818 A CN110760818 A CN 110760818A
Authority
CN
China
Prior art keywords
atomic layer
layer deposition
introducing
trimethylaluminum
reactant
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.)
Pending
Application number
CN201911055242.XA
Other languages
English (en)
Inventor
刘佳晶
陈艳明
叶武阳
温丽娜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Long Round Chen Microelectronic Technology Co Ltd
Original Assignee
Changchun Long Round Chen Microelectronic Technology Co Ltd
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 Changchun Long Round Chen Microelectronic Technology Co Ltd filed Critical Changchun Long Round Chen Microelectronic Technology Co Ltd
Priority to CN201911055242.XA priority Critical patent/CN110760818A/zh
Publication of CN110760818A publication Critical patent/CN110760818A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical 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
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical 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
    • C23C16/455—Chemical 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
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic 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

Abstract

一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，属于半导体制造领域，本发明是以三甲基铝为铝源，以臭氧为氧源，氮气为载气，衬底为硅片，设置原子层沉积***反应腔温度为320℃～380℃，制备氧化铝薄膜，本工艺使得温度升高，既可以提高氧化铝薄膜的生长速率，又不会因为温度过高而降低薄膜的质量。同时抑制了高温退火可能对前期工艺性能所造成的影响，使得材料生长过程不再需要任何的加热过程，极大的降低了制造过程中的能源消耗，并使其片内均匀性可达0.5％以下。

Description

一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺
技术领域
本发明涉及一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，属于半导体制造领域。
背景技术
随着大规模集成电路技术的迅猛发展，使用ALD原子层沉积的方式生长高k栅介质材料氧化铝Al2O3，可有效的降低栅的漏电流。ALD可满足单原子层控制的方式生长，精确地控制厚度在埃级或单原子层水平，进行连续的沉积反应过程。温度过高或过低都会降低ALD的生长速率，生长Al2O3后续还伴随着退火处理，消除界面与膜内应力，然而这种工艺方式生长速率较慢，成本较高。
生长氧化铝Al2O3薄膜，低温会导致低的生长速率并且不能实现原子层沉积，而过高的温度会导致前驱体的热分解和化学吸附，并影响薄膜的质量和性质。在实际的半导体应用中，沉积薄膜采用的温度在200℃～300℃之间，退火温度为500℃，然而有些半导体前期的工艺制备并不能在后续工艺过程中承受过高的温度，温度过高会对电极性能产生很大的影响，所以退火的温度会影响器件的性质，并且这种方法也极大的限制了生长时间和成本。
发明内容
本发明的目的是针对上述背景技术中存在的问题，提出了一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，本工艺使得温度升高，既可以提高氧化铝薄膜的生长速率，又不会因为温度过高而降低薄膜的质量。
本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、设定原子层沉积***反应腔温度为320℃～380℃，压力值控制在1.19torr～1.3torr之间；
步骤二、利用原子层沉积法制备氧化铝薄膜，具体制备过程如下：
①向原子层沉积***反应腔通入第一反应物三甲基铝，流量为200sccm～400sccm，通入时间为2s～7s；
②通入氮气N2吹扫三甲基铝，通入时间为3s～10s；
③通入第二反应物臭氧O3，通入时间为10s～35s；
④继续通入氮气N2，时间为5s～20s；
步骤①至步骤④形成一个循环，重复该循环，得到氧化铝薄膜。
优先地，所述步骤一中设定原子层沉积***反应腔温度为350℃。
优先地，所述步骤二利用原子层沉积法制备氧化铝薄膜制备过程如下：通入第一反应物三甲基铝，流量为300sccm，通入时间为5s；通入氮气N2吹扫三甲基铝，通入时间为7s；通入第二反应物臭氧O3，通入时间为20s；继续通入氮气N2，时间为10s；步骤①至步骤④形成一个循环，重复该循环，得到氧化铝薄膜。
进一步，步骤二中所述循环重复178次，氧化铝薄膜的厚度为
Figure BDA0002256379110000021
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：本发明是以三甲基铝(Al(CH3)3，TMA)为铝源，以臭氧O3为氧源，氮气N2为载气，衬底为硅片，设置原子层沉积***反应腔温度为320℃～380℃，制备氧化铝薄膜，本工艺使得温度升高，既可以提高氧化铝薄膜的生长速率，又不会因为温度过高而降低薄膜的质量。同时抑制了高温退火可能对前期工艺性能所造成的影响，使得材料生长过程不再需要任何的加热过程，极大的降低了制造过程中的能源消耗，并使其片内均匀性可达0.5％以下。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解。下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，在不脱离权利要求中所阐述的发明机理和范围的情况下，使用者可以对下列参数进行各种改变。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法和过程并没有详细的叙述。
本发明所提出的一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，是以三甲基铝(Al(CH3)3，TMA)为铝源，以臭氧O3为氧源，氮气N2为载气，衬底为硅片，设置原子层沉积***反应腔温度为320℃～380℃，制备氧化铝薄膜，具体该工艺包括如下步骤：
1、前期准备
①在设备端调节原子层沉积***反应腔温度：使用单独的热电偶设备，在原子层沉积***反应腔从上至下测量腔体内的温度，从升温到降温，记录温度曲线，使温度变化区间达到±0.5℃；
②在原子层沉积***工艺菜单界面上设置原子层沉积***反应腔温度320℃～380℃，压力值控制在1.19torr～1.3torr之间；
2、将硅片放置在机台上，进行长膜操作：
①通入第一反应物三甲基铝(Al(CH3)3，TMA)，流量为200sccm～400sccm，通入时间为2s～7s；
②通入氮气N2吹扫三甲基铝(Al(CH3)3，TMA)，通入时间为3s～10s，以清除未被吸收的三甲基铝(Al(CH3)3，TMA)分子；
③通入第二反应物臭氧O3，通入时间为10s～35s，使第一反应物三甲基铝(Al(CH3)3，TMA)和第二反应物臭氧O3在硅片表面充分反应；
④继续通入氮气N2吹扫多余未反应的臭氧O3及反应所得的副产物，时间为5s～20s；
步骤①至步骤④形成一个循环，重复该循环，循环的次数根据膜厚而定，得到氧化铝薄膜。
3、待工艺完成，取出生长有氧化铝薄膜的硅片，测量氧化铝薄膜厚度、均匀性、应力及折射率RI，并用显微镜进行宏观和微观检测。薄膜厚度变化可控制在
Figure BDA0002256379110000031
均匀性可达0.5％以下。用显微镜观察硅片表面没有任何破损及翘曲。
实施例1
一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，包括如下步骤：
步骤一、设定原子层沉积***反应腔温度为350℃，压力值控制在1.19torr～1.3torr之间；
步骤二、利用原子层沉积法制备氧化铝薄膜的具体制备过程如下：
①向原子层沉积***反应腔通入第一反应物三甲基铝，流量为300sccm，通入时间为5s；
②通入氮气N2吹扫三甲基铝，通入时间为7s；
③通入第二反应物臭氧O3，通入时间为20s；
④继续通入氮气N2，时间为10s；
步骤①至步骤④形成一个循环，重复该循环178次，得到氧化铝薄膜厚度为
Figure BDA0002256379110000041

Claims (4)

1.一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、设定原子层沉积***反应腔温度为320℃～380℃，压力值控制在1.19torr～1.3torr之间；
步骤二、利用原子层沉积法制备氧化铝薄膜，具体制备过程如下：
①向原子层沉积***反应腔通入第一反应物三甲基铝，流量为200sccm～400sccm，通入时间为2s～7s；
②通入氮气N2吹扫三甲基铝，通入时间为3s～10s；
③通入第二反应物臭氧O3，通入时间为10s～35s；
④继续通入氮气N2，时间为5s～20s；
步骤①至步骤④形成一个循环，重复该循环，得到氧化铝薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，其特征在于，所述步骤一中设定原子层沉积***反应腔温度为350℃。
3.根据权利要求1或2所述的一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，其特征在于，所述步骤二利用原子层沉积法制备氧化铝薄膜制备过程如下：通入第一反应物三甲基铝，流量为300sccm，通入时间为5s；通入氮气N2吹扫三甲基铝，通入时间为7s；通入第二反应物臭氧O3，通入时间为20s；继续通入氮气N2，时间为10s；步骤①至步骤④形成一个循环，重复该循环，得到氧化铝薄膜。
4.根据权利要求3所述的一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，其特征在于，步骤二中所述循环重复178次，氧化铝薄膜的厚度为
Figure FDA0002256379100000011
CN201911055242.XA 2019-10-31 2019-10-31 一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺 Pending CN110760818A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911055242.XA CN110760818A (zh) 2019-10-31 2019-10-31 一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911055242.XA CN110760818A (zh) 2019-10-31 2019-10-31 一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110760818A true CN110760818A (zh) 2020-02-07

Family

ID=69335805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911055242.XA Pending CN110760818A (zh) 2019-10-31 2019-10-31 一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110760818A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111517345A (zh) * 2020-05-25 2020-08-11 上海交通大学 一种三维结构微米氧化铝管及其制备方法
CN112802734A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 长春长光圆辰微电子技术有限公司 硅片单侧膜淀积的方法
CN114959646A (zh) * 2022-04-08 2022-08-30 普乐新能源科技(徐州)有限公司 一种优异的ald镀膜工艺
CN116682894A (zh) * 2023-07-28 2023-09-01 无锡松煜科技有限公司 提升TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法及应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6673701B1 (en) * 2002-08-27 2004-01-06 Micron Technology, Inc. Atomic layer deposition methods
CN101211759A (zh) * 2006-12-28 2008-07-02 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 电容器、随机存储器单元及其形成方法
CN102201481A (zh) * 2011-06-07 2011-09-28 合肥海润光伏科技有限公司 一种新型ibc结构n型硅异质结电池及制备方法
CN102560419A (zh) * 2011-11-29 2012-07-11 华东师范大学 一种氧化铝超薄薄膜的制备方法
US20130333835A1 (en) * 2012-06-14 2013-12-19 E I Du Pont De Nemours And Company Process for manufacturing gas permeation barrier material and structure

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6673701B1 (en) * 2002-08-27 2004-01-06 Micron Technology, Inc. Atomic layer deposition methods
CN101211759A (zh) * 2006-12-28 2008-07-02 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 电容器、随机存储器单元及其形成方法
CN102201481A (zh) * 2011-06-07 2011-09-28 合肥海润光伏科技有限公司 一种新型ibc结构n型硅异质结电池及制备方法
CN102560419A (zh) * 2011-11-29 2012-07-11 华东师范大学 一种氧化铝超薄薄膜的制备方法
US20130333835A1 (en) * 2012-06-14 2013-12-19 E I Du Pont De Nemours And Company Process for manufacturing gas permeation barrier material and structure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
施敏等: "《半导体器件物理与工艺》", 30 April 2014, 苏州大学出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111517345A (zh) * 2020-05-25 2020-08-11 上海交通大学 一种三维结构微米氧化铝管及其制备方法
CN112802734A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 长春长光圆辰微电子技术有限公司 硅片单侧膜淀积的方法
CN114959646A (zh) * 2022-04-08 2022-08-30 普乐新能源科技(徐州)有限公司 一种优异的ald镀膜工艺
CN116682894A (zh) * 2023-07-28 2023-09-01 无锡松煜科技有限公司 提升TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法及应用
CN116682894B (zh) * 2023-07-28 2023-11-17 无锡松煜科技有限公司 提升TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法及应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110760818A (zh) 一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺
JP4102072B2 (ja) 半導体装置
CN110165053A (zh) 一种面向铁电存储器应用的ALD制备Hf0.5Zr0.5O2铁电薄膜的方法
CN111725072B (zh) 一种电子浓度稳定的高质量氧化镓薄膜及其制备方法
CN106087051B (zh) 同步生长晶圆级ab堆垛双层石墨烯的制备方法及其设备
WO2002058130A1 (fr) Procede de production
CN111681947B (zh) 一种降低外延片堆垛层错缺陷的外延方法及其应用
CN116682894B (zh) 提升TOPCon电池ALD钝化膜批间均匀性的方法及应用
CN113832432B (zh) 一种二维化合物半导体薄膜的制备方法
CN111933519A (zh) 一种非层状二维氧化镓薄膜的制备方法
CN101651154B (zh) 供太阳能电池用的半导体基板及其制造方法
CN115863160A (zh) 一种SiC栅氧层的制备方法
CN110551988A (zh) 一种大面积二硫化锆薄膜及其原子层沉积制备方法
CN108054121B (zh) 一种改善隧穿氧化层生长工艺中晶圆抖动的方法
CN103065955B (zh) 一种利用ald制备栅介质结构的方法
CN107731959A (zh) 一种晶硅太阳能电池处理方法
CN1464530A (zh) 超薄氮化硅/氧化硅栅极介电层的制造方法
CN103184438B (zh) 薄膜的热处理方法及热处理装置、化学气相沉积装置
CN106206260B (zh) 一种栅氧层的制备方法
JP4905315B2 (ja) 半導体製造装置、半導体製造方法及び記憶媒体
JPS62228471A (ja) 堆積膜形成法
CN113981542B (zh) 一种调控腔体压强制备高质量单晶畴二维材料的方法
JP2007073637A (ja) 成膜方法および半導体装置の製造方法
CN116815161A (zh) 一种使用有机硅前驱体制备硅薄膜的方法
CN111668023A (zh) 一种电学性能优异的铪铝氧薄膜的制备方法及其在制备射频薄膜电容器中的应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200207

RJ01 Rejection of invention patent application after publication