具体实施方式

半导体器件可以通过在基板上形成一个或多个膜的方式来产生，并且可包含：包含硅、氮化物及氧化物的膜等等。用于处理基板的处理腔室可被配置成执行包含化学气相沉积(CVD)(其包含等离子体增强的CVD(PECVD)、等离子体增强的原子层沉积(PEALD)，或物理气相沉积(PVD))的操作。基板上的膜的质量可基于在处理腔室内的基板上方的等离子体的等离子体密度的差异和不均匀性而受到负面的影响。在处理腔室的处理容积内的等离子体密度的差异可负面地影响形成在基板上的膜的边缘至边缘的均匀性。此外，膜的任何的不均匀性可能导致产量的下降，从而增加半导体器件的制造成本。

使用在本文中讨论的系统和方法，在处理容积内的等离子体(特别是基板上的等离子体)的密度的均匀性可被显著地改善。针对于特定的工艺，均匀性可(例如)通过将阻挡气体引入处理容积以产生减少在处理容积内的等离子体的分散的气幕来改善。在处理容积内的等离子体的减少的分散增加了在基板上方的等离子体的均匀性。在各种实施例中，与不包含用以减少等离子体的分散的技术的处理系统相比，在处理容积内的等离子体的减少的分散(例如，在处理容积内的等离子体的增加的致密化)使得沉积速率增加大约20％。此外，部分地由于形成的膜的增加的沉积均匀性的缘故，减少等离子体的分散可以积极地调整膜特性(例如，折射率(n)、应力，及消光系数(k))。

图1示出根据在本文中描述的一个实现方式的处理腔室100的示意性的横截面图。处理腔室100是PECVD腔室，但是也可以是另一种等离子体增强处理腔室。处理腔室100具有腔室主体102、设置在腔室主体102内部的基板支撑件104，及耦接至腔室主体102且封围处理容积120中的基板支撑件104的盖组件106。基板支撑件104被配置成在处理期间支撑于其上的基板154。基板154经由开口126被提供给处理容积120。虽然图1的实现方式例是针对于PECVD腔室，图1的盖组件106和基板支撑件104可与利用在处理容积120中产生的等离子体的其他的处理腔室一起使用。

气体供应源111包含：一个或多个气体源。气体供应源111被配置成从一个或多个气体源将一个或多个气体传递至处理容积120。一个或多个气体源中的每一者提供可被离子化以用于等离子体形成的处理气体(例如，氩气、氢气或氦气)。例如，载气和可离子化的气体中的一个或多个可连同一个或多个前驱物被提供至处理容积120。当处理300mm的基板时，以从大约6500sccm至大约8000sccm、从大约100sccm至大约10,000sccm，或从大约100sccm至大约1000sccm的流量速率将处理气体引入处理腔室100。可替代性地，可以利用其他的流量速率。在一些示例中，远程等离子体源可被使用以将等离子体传递至处理腔室100，并且可耦接至气体供应源111。

气体分配器112具有开口118，这些开口用于允许处理气体(或多种处理气体)从气体供应源111进入处理容积120。处理气体通过管道114被供应至处理腔室100，并且处理气体在流动通过开口118之前进入气体混合区域116。

电极108被设置在腔室主体102的邻近，并将腔室主体102与盖组件106的其他的部件分离。电极108是盖组件106的部分，但是可以是单独的侧壁电极。电极108可以是环形的、或环状的构件，且可以是环状电极。电极108可以是围绕处理腔室100的环绕处理容积120的周边的连续环，或可以在所选择的位置处是不连续的。电极108也可以是穿孔的电极(例如，穿孔的环或网状电极)。电极108也可以是板状电极(例如，副气体分配器)。

电极108耦接至功率源128。功率源128是电性耦接至电极108的射频(RF)功率源。此外，功率源128在大约50kHz至大约13.6MHZ的频率下提供大约100Watt至大约3,000Watt之间的功率。可选择地，功率源128可以在各种操作期间被脉冲化。电极108和功率源128促进形成在处理容积120内的等离子体的额外的控制。

基板支撑件104包含：一个或多个金属材料或陶瓷材料，或从一个或多个金属材料或陶瓷材料中形成。示例性的金属材料或陶瓷材料包含：一个或多个金属、金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物，或其任何的组合。例如，基板支撑件104可包含：铝、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝，或其任何的组合，或从铝、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝，或其任何的组合中形成。

电极122被嵌入在基板支撑件104内，但是可以可替代性地耦接至基板支撑件104的表面。电极122耦接至功率源136。功率源136是DC功率、脉冲DC功率、射频(RF)功率、脉冲RF功率，或其任何的组合。功率源136被配置成利用驱动信号来驱动电极122而在处理容积120内产生等离子体。驱动信号可以是DC信号和变化的电压信号(例如，RF信号)中的一者。此外，电极122可以可替代性地耦接至功率源128(而不是功率源136)，并且功率源136可被忽略。

通过功率源128和功率源136在处理容积120中产生等离子体。通过利用驱动信号来驱动电极108和电极122中的至少一者来建立RF场，以促进在处理容积120内的电容性等离子体的形成。等离子体的存在促进了基板154的处理(例如，将膜沉积至基板154的表面)。

一个或多个气体入口端口152耦接至气体供应源153，并且设置在基板支撑件104下方的处理腔室100的底部腔室壁101内。气体供应源153经由气体入口端口152提供一个或多个气体至处理容积120。例如，气体供应源153提供阻挡气体至处理容积120。阻挡气体是不与等离子体显著地相互作用(例如，混合)的任何气体，并且能够在基板154周围形成气幕，而减缓在处理容积120内的等离子体的分散。例如，不与等离子体显著地相互作用的气体可以是至少部分地减缓在处理容积120内的等离子体的分散的任何气体。再者，阻挡气体可以是减少寄生等离子体的形成的任何气体。此外，阻挡气体可以是惰性气体。可替代性地，或附加地，阻挡气体可以是氦气、氢气、氮气、氩气、氧气，或氮氧化物(NO_x)等等中的任何一者。气体供应源153控制阻挡气体的类型和进入处理容积120的阻挡气体的流量速率，从而控制由阻挡气体产生的气幕的一个或多个参数。此外，阻挡气体可作用为净化气体，以促进从处理容积120中去除气体、等离子体，或处理副产物。

屏蔽件(或环)160引导阻挡气体沿着基板支撑件104的周边和基板154的周边流动。例如，屏蔽件160可控制阻挡气体的流动，以使得阻挡气体在分散于处理容积120内之前沿着基板支撑件104的周边和基板154的周边流动。屏蔽件160耦接至腔室壁101。可替代性地，屏蔽件160可耦接至处理腔室100的另一个腔室壁。如同示出者，屏蔽件160外接基板支撑件104。

排气口156耦接至真空泵157，并且沿着处理腔室100的相同的壁(例如腔室壁101)来设置(与气体入口端口152一样)。可替代性地，只要不对沿着基板154的周边的阻挡气体的流动产生负面的影响，排气口156可沿着处理腔室100的另一壁设置，从而防止形成图2的气幕214。真空泵157在处理期间和/或在处理之后通过排气口156从处理容积120中去除多余的处理气体或副产物。

图2根据一个或多个实施例来示出处理腔室100的示意性的横截面图，以及气体如何地在处理腔室100内流动和在处理腔室100内产生气幕。一个或多个处理气体沿着路径210从气体供应源111流动并通过气体分配器112，以促进基板154的处理。处理气体被转换成在图1的处理容积120内的基板154上方的等离子体区域220内的等离子体。通过气体入口端口152来提供阻挡气体以作用为净化气体，以有助于在处理期间和/或在处理之后通过排气口156从处理容积120中去除多余的处理气体或副产物，并且还产生气幕214。阻挡气体沿着路径212(例如，路径212a和212b)流动。随着阻挡气体减少，实现了等离子体在整个处理腔室中的分散。例如，由于在阻挡气体与处理气体之间的电负性的差异，阻挡气体可能不会交互作用(例如，混合)。此外，减少等离子体在整个处理腔室的分散会增加在基板的上方的等离子体区域220内的等离子体的密度的均匀性。例如，沿着基板154的边缘的等离子体的密度可类似于在基板154的中心附近的等离子体的密度。再者，从具有更均匀的密度的等离子体中形成的膜可具有更均匀的边缘至边缘的厚度或k值。例如，沿着基板154的边缘的膜的厚度和/或膜的k值可类似于在基板154的中心附近的膜的厚度和/或膜的k值。此外，从具有更均匀的密度的等离子体中形成的膜的沉积速率可以比从不具有均匀的密度的等离子体中形成的膜的沉积速率高大约20％，而同时维持类似的膜质量。

气幕214作用为抗流器(choke)以减小等离子体在处理容积120内的分散，而使得在等离子体区域220内的等离子体致密化和增加在等离子体区域220内的等离子体的密度的均匀性。此外，可以在基板154的整个周边周围产生气幕。减少在处理容积内的等离子体的分散会捕获等离子体，并增加在等离子体区域220内的等离子体的均匀性。因此，增加相对应的膜的沉积均匀性。再者，减少等离子体的分散会通过增加形成在基板上的膜的沉积的速率和/或k值来增加等离子体的质量。此外，形成在使用阻挡气体的处理腔室内的基板上的膜的边缘至边缘的厚度轮廓的横截面的形状比形成在不使用阻挡气体的处理腔室内的基板上的膜的边缘至边缘的厚度轮廓的横截面的形状平坦。此外，形成在使用阻挡气体的处理腔室内的基板上的膜的k值轮廓大于形成在不使用阻挡气体的处理腔室内的基板上的膜的k值轮廓。

阻挡气体的流量速率和类型可对应于防止等离子体被分散在处理容积120内的量，且可对应于等离子体密度的均匀性。例如，较高的流量速率可提供等离子体被分散的量的较大的减低和等离子体密度的均匀性较大的增加(相较于较低的流量速率)。阻挡气体的流量速率可以在大约100sccm至大约5000sccm的范围中。在一个示例实现方式例中，当处理气体的流量速率为大约3公升时，阻挡气体的流量速率可以在大约100sccm至大约1000sccm之间的范围中(其取决于所利用的处理气体的类型)。此外，阻挡气体的流量速率可小于处理气体的流量速率。例如，阻挡气体的流量速率可以是处理气体的流量速率的百分比。阻挡气体的示例流量速率可以在处理气体的大约10％至大约80％的范围中。可替代性地，可以利用小于10％且大于80％的百分比。

再者，不同类型的阻挡气体可以防止不同量的等离子体分散，并提供在处理容积120内的等离子体密度的均匀性的较大增加。此外，阻挡气体的流量速率可基于以下各项中的至少一者：所利用的阻挡气体的类型、被使用以产生等离子体的气体的类型、处理气体的流量速率，及防止等离子体分散的量。例如，被利用于第一处理气体的第一阻挡气体的流量速率可与被利用于第二处理气体的第一阻挡气体的流量速率不同。再者，被利用于第一处理气体的第一阻挡气体的流量速率可与被利用于第一处理气体的第二阻挡气体的流量速率不同。阻挡气体的类型可以基于处理气体(或多种处理气体)的电负性来选择。例如，阻挡气体可以基于在处理气体与阻挡气体之间的电负性的差异来选择。此外，可以选择阻挡气体以将在处理气体与阻挡气体之间的电负性的差异最大化。再者，可以根据被利用以将处理气体转换成等离子体的驱动信号来选择阻挡气体。例如，可以选择阻挡气体，以使得在存在被利用以将处理气体转换为等离子体的驱动信号的情况下，阻挡气体不会离子化(例如，点燃)为等离子体。

图3示出根据一个或多个实施例的气幕214的俯视图。如同由图3示出，基板154被气幕214包围。可替代性地，气幕214可以部分地包围基板154。此外，气幕214的厚度可以是基本上均匀的，或不均匀的。额外地，或可替代性地，在基板154与气幕214之间的距离可以是基本上均匀的或不均匀的。

如同在本文中讨论的，膜沉积操作可包含：设置于基板支撑件104上的基板154上的一个或多个膜的形成。图4是根据一个或多个实施例的用于处理基板的方法400的流程图。方法400可被利用以在基板154上形成一个或多个膜。例如，基板154可被设置在处理腔室100内以在基板154上形成一个或多个膜。

于操作410处，在处理腔室100的处理容积120中产生等离子体。例如，一个或多个处理气体可由气体供应源111引入处理腔室100。处理气体可包含：至少一个前驱物气体、可离子化的气体和载气，以及处理气体中的一个或多个可被离子化以形成等离子体。例如，电极122可以通过功率源136且利用RF信号来驱动以将处理气体(或多种处理气体)离子化为等离子体。此外，在等离子体存在的情况下，前驱物气LG体可被利用以在基板上形成膜。例如，可以在处理气体被引入处理腔室100以产生等离子体的同时驱动功率源128和136。

在操作420处，阻挡气体被引入处理腔室100的处理容积120。例如，阻挡气可由气体供应源153经由气体入口端口152被引入处理腔室100的处理容积120。阻挡气体可产生气幕(例如，气幕214)，其减少了在处理容积120内的等离子体的分散，从而增加了在基板154上方的等离子体的密度的均匀性。例如，气幕214可作用为抗流器，而减少在基板154的边缘附近形成的寄生等离子体的量，并增加在等离子体区域220内的等离子体的密度的均匀性。因此，还增加了形成在基板154上的膜的一个或多个参数的边缘至边缘的均匀性。例如，可以增加膜的厚度的边缘至边缘的均匀性。可替代性地，或额外地，可以增加膜的k值的边缘至边缘的均匀性。此外，密度的均匀性的增加可产生局部的等离子体致密化，其可增进等离子体质量和增加相对应的膜的沉积速率，从而改善膜的一个或多个参数。

可以根据处理气体的类型、阻挡气体的类型，和/或处理气体的流量速率来选择阻挡气体的流量速率。阻挡气体的流量速率可小于处理气体的流量速率。此外，阻挡气体的流量速率可以是处理气体的流量速率的百分比。额外地，或可替代性地，阻挡气体的流量速率可对应于等离子体在基板154上方被致密化的量。例如，可以调整阻挡气体的流量速率以在基板154上方维持大致上均匀的等离子体密度。例如，可以调整阻挡气体的流量速率以维持在最佳均匀性的大约5％之内的等离子体密度。此外，当等离子体密度的均匀性小于第一阈值且当增加的等离子体密度大于第二阈值时，可以增加阻挡气体的流量速率。当讨论2个阈值时，可替代性地，可以利用多于2个阈值或少于2个阈值。

在操作430处，从处理腔室100中清除等离子体和阻挡气体。例如，排气口156可被耦接至真空泵157，并且真空泵157在处理期间和/或在处理之后通过排气口从处理容积120中去除多余的处理气体或副产物。

因此，使用在本文中讨论的系统和方法，通过引入阻挡气体，可以在处理腔室的处理容积内增加等离子体的密度的均匀性，从而增加在基板上产生的相对应的膜或数个膜的均匀性。此外，增加了膜的沉积速率。因此，可以增加相对应的半导体器件的产量，并且可以减低制造成本。阻挡气体可产生气幕，或抗流器，以减少在处理容积内的等离子体的分散，从而增加在基板上方的等离子体的密度的均匀性。

虽然前述内容针对本公开的实施例，可以构想出本公开的其他的和另外的实施例，而不偏离其基本范围，并且其范围是由所附权利要求书来确定。