積材料的聚合性質(zhì)。
[0052]過量的自由基和/或由自由基恢復(fù)成不活潑狀態(tài)的氣體穿過收縮區(qū)域540并通過排氣部分444排出。在一個(gè)實(shí)施方案中，反應(yīng)室538的寬度W2大于收縮區(qū)域540的高度h 2，從而通過如前所述的文丘里效應(yīng)增加了過量自由基和/或氣體流的速度并降低了其壓力。因此，增加了對流傳質(zhì)速率并降低了基底120上物理吸附的氣體(或者基底120上的過量材料)的平衡濃度，因此更有效地從基底120中(至少部分)移除過量氣體和/或自由基。
[0053]自由基反應(yīng)器136E具有與自由基反應(yīng)器136C相同或相似的結(jié)構(gòu)，并因此，為了簡潔起見，這里省略了對自由基反應(yīng)器136E的詳細(xì)描述。
[0054]金屬醇鹽層的沉積
[0055]圖6是說明根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的使用MLD方法沉積金屬醇鹽層的流程圖。主要參照使用三甲基鋁(TMA)作為含金屬前體以及4-乙基苯酚(4-EPL)作為有機(jī)前體來沉積鋁氧烷對以下實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是可使用含金屬前體和有機(jī)前體的不同組合以沉積相同或不同的金屬醇鹽。
[0056]首先，對基底120的表面進(jìn)行處理606，例如羥基化，以便于后續(xù)的加工步驟。參照圖7A，說明了羥基化后基底120的表面?；?20用羥基OH覆蓋以便于與含金屬前體進(jìn)行后續(xù)反應(yīng)。
[0057]將注射裝置136A下面的基底120暴露610于含金屬前體(例如，TMA)。結(jié)果，來自含金屬前體(例如，TMA)的金屬原子(例如，鋁原子)被吸附到附接至基底120表面的羥基中的氧原子上，如圖7B所示。當(dāng)含金屬前體是TMA時(shí)，甲烷氣體CH4作為副產(chǎn)物形成并與過量TMA —起通過排氣部分440排出。如果將基底120暴露610于另一種含金屬前體，貝IJ可形成不同于甲烷CH4的副產(chǎn)物。
[0058]含金屬前體包括含鋁前體(例如，TMA、二甲基乙基氨基鋁烷AIH3N(CH3)2 (C2H5)(DMEAA)、二甲基氫化鋁 Al (CH3) 2H (DMAH)、異丙氧化二甲基鋁(CH3) 2A1CH (CH3) 2 (DMAI))，注射其以沉積鋁氧烷。
[0059]含金屬前體包括含鈦前體(例如，四氯化鈦TiCl4、四(二甲基氨基)鈦[N(CH3)2] Ji(TDMAT)、四(乙基甲基氨基)鈦[C2H5NCHJ4Ti (TEMATi)、另一種四(二烷基氨基)鈦)，注射其以沉積鈦氧燒(Titanicone)0
[0060]含金屬前體包括含鋯前體(例如，四(二甲基氨基)鋯[(CH3)2N]4Zr (TDMAZ)、四(乙基甲基氨基)鋯[(C2H5) (CH3) N] 4Zr (TEMAZr)、另一種四(二烷基氨基)鋯)，注射其以沉積鋯氧烷。
[0061]含金屬前體包括含鋅前體(例如，二乙基鋅(C2H5)2Zn,另一種二烷基鋅)，其被注射以沉積鋅氧烷(Zincone)。
[0062]含金屬前體包括含鎳前體(例如，雙(I，4-二異丙基-1，3-二氮雜丁二烯基)鎳Ni (iPr-DAD)2或鎳二烷基氨基醇鹽絡(luò)合物(例如，雙(1_ 二甲基氨基_2_甲基-2-丙醇鎳)Ni [0C (CH3) 2CH2N (CH3) 2] 2、雙(1- 二甲基氨基 _2_ 甲基 _2_ 丁醇鎳)Ni [0C (CH3) (C2H5)CH2N (CH3) 2] 2))，注射其以沉積鎳氧烷(Nickelcone) 0
[0063]通過控制吹掃氣體(例如Ar)的流量來吹掃注射裝置136B下面的基底120，以部分或全部移除614來自基底表面120表面的物理吸附的含金屬前體分子。如果通過注射裝置136A的收縮區(qū)域548進(jìn)行的移除過程是充分的，則可排除吹掃。在這種情況下，可省略反應(yīng)器136B。
[0064]將自由基反應(yīng)器136C下面的基底120暴露618于氫自由基H* (如果氮?dú)釴2在自由基反應(yīng)器136C中與氫氣H2混合，則連同氮自由基N*)。結(jié)果，在基底120的表面上形成了金屬氫化物(例如，氫化鋁或其中間體)，如圖7C所示。甲烷氣體CH4可作為副產(chǎn)物形成并與過量的自由基和/或氣體一起通過排氣部分444排出。如果將基底120暴露610于另一種含金屬前體，則可形成不同于甲烷氣體CH4的副產(chǎn)物。在含金屬前體與具有氧化配體(例如，-OH、-COOH、-NH2、-OCH3)的有機(jī)前體反應(yīng)的實(shí)施方案中，可省略將基底120暴露618于氫自由基H*。在這種情況下，可省略自由基反應(yīng)器136C。
[0065]然后，將注射裝置136D下面的基底120暴露622于有機(jī)前體(例如，4-乙基苯酚)以沉積材料層。由于金屬氫化物是反應(yīng)性的，所以金屬氫化物與有機(jī)前體反應(yīng)，形成基底120表面上的金屬醇鹽層。圖7D中說明了通過注射4-乙基苯酚在基底120上形成的金屬醇鹽的一種示例性結(jié)構(gòu)。氫氣H2也作為副產(chǎn)物形成并通過排氣部分446排出。
[0066]有機(jī)前體包括同雙官能團(tuán)的有機(jī)反應(yīng)物，例如二醇(例如，2，3_ 丁二醇H3C (CH0H)2CH3、1，4-丁二醇HOCH2 (CH2) 2CH20H、I，5-戊二醇 HOCH2 (CH2) 3CH20H)和三醇(例如，甘油)。
[0067]有機(jī)前體包括異雙官能團(tuán)的有機(jī)反應(yīng)物，例如氨基醇(例如，2-氨基乙醇H2NCH2CH2OH,4-氨基苯酚H2N(C6H4)OH)、烷基二胺(例如，乙二胺H2N(CH2)2NH2)、氨基烷基三烷氧基硅烷(例如，3-氨基-丙基三甲氧基硅烷H2N (CH2)3Si (OCH3)3 (APTMOS))和異氰酸基烷基三烷氧基硅烷(例如，3-異氰酸基丙基三乙氧基硅烷OCN(CH2) 3Si (OC2H5) 3 (ICPTE0S))。
[0068]然后可通過注射裝置(未示出)進(jìn)行吹掃過程以吹掃626來自基底120表面物理吸附的分子。該吹掃過程可省略。
[0069]隨后，將自由基反應(yīng)器136E下面的基底120暴露630于氫等離子體4或氫自由基H*以用氫原子H置換沉積材料的末端官能團(tuán)。結(jié)果，相對于含金屬前體增加了沉積在基底120上的材料的反應(yīng)性。甲烷氣體014作為副產(chǎn)物形成并通過自由基反應(yīng)器136E排出。如果將基底120暴露622于不同有機(jī)前體，則可形成其他副產(chǎn)物。氫自由基H*選擇性地與甲基反應(yīng)，而不斷裂金屬醇鹽的芳香環(huán)中碳原子之間的鍵。例如，形成4-乙基苯酚中芳香環(huán)的碳之間的鍵未斷裂，并因此，圖7E中說明的芳香苯環(huán)保持完整。圖7E說明了沉積在以氫原子(其為最小配體)封端的基底120上的材料的結(jié)構(gòu)。另外，較大的配體可阻礙后續(xù)注射的前體的吸附并從而降低沉積速率。
[0070]測定沉積的金屬醇鹽層的厚度。如果638金屬醇鹽層的厚度是足夠的(即超過閾值厚度)，則方法結(jié)束。如果638金屬醇鹽的厚度不足(例如，沒有超過閾值厚度)，則方法返回至將基底120暴露610于含金屬前體。圖7F是說明將作為含金屬前體的TMA注射(例如使用注射裝置136A)到末端甲基的氫原子上的結(jié)果的視圖(如圖7E所說明)。當(dāng)含金屬前體為TMA時(shí)，甲烷氣體CH4作為副產(chǎn)物形成并與過量的TMA —起通過排氣部分440排出。如果將基底120暴露610于另一種含金屬前體，則可產(chǎn)生不同的副產(chǎn)物。
[0071]然后，該方法可進(jìn)行到移除614物理吸附的含金屬前體(如果有必要的話)，然后將基底120暴露618于還原劑的自由基(例如，氫自由基H*)。圖7G說明了將圖7F的結(jié)構(gòu)暴露于氫自由基H*的結(jié)果。暴露于氫自由基H*還產(chǎn)生了甲烷氣體CH4副產(chǎn)物，但是如果將基底120暴露610于另一種含金屬如體，則可形成另一種副廣物氣體。可在基底120上進(jìn)行將基底120暴露622于有機(jī)前體、吹掃626物理吸附的分子以及將基底120暴露630于還原劑的自由基的后續(xù)過程。
[0072]還可推測出，如果將圖7D的結(jié)構(gòu)暴露630于較大數(shù)量的氫自由基H*或較高的等離子功率，則可獲得圖8A的結(jié)構(gòu)而不是圖7E的結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，基底120可由具有圖7E結(jié)構(gòu)和圖8A結(jié)構(gòu)的材料的混合物形成。
[0073]與圖7D的結(jié)構(gòu)相比，圖8A的結(jié)構(gòu)缺少附接于芳香苯環(huán)的甲基_CH3。此外，當(dāng)獲得圖8A的結(jié)構(gòu)時(shí)，乙烷氣體層C2H6可作為副產(chǎn)物產(chǎn)生。如果將基底120暴露622于不同有機(jī)前體，則可由取代苯環(huán)的烷基獲得不同的副產(chǎn)物。當(dāng)將圖8A的結(jié)構(gòu)暴露610于TMA時(shí)，獲得圖8B的結(jié)構(gòu)。將基底120暴露618或630于氫自由基H*的后續(xù)過程導(dǎo)致了圖8C的結(jié)構(gòu)，并且產(chǎn)生甲烷氣體CH4作為副產(chǎn)物。如果注射不同的含金屬前體，則可產(chǎn)生不同的副產(chǎn)物氣體。
[0074]使用還原自由基(例如，氫