[發明專利]半導體膜形成裝置和工藝

有效

• 申請號: 201210292464.5
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN103382551A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 周友華;李志聰;吳淑芬;林進祥
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;H01L21/67;H01L21/02
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術領域

本公開內容一般涉及半導體工藝，更具體地涉及用于在諸如晶圓的半導體襯底上形成薄膜的裝置和工藝。

背景技術

等離子體增強化學汽相沉積(PECVD)是用于在形成諸如芯片和管芯的集成電路器件期間在諸如晶圓的襯底上沉積薄半導體材料膜或層的基于化學的工藝。PECVD機器或工具通常包括被配置成用于保持晶圓的反應或工藝室。將包含理想膜材料化學前體的反應物或工藝氣體引入室中并且通過生成足以激發電容放電并且在晶圓上方形成離子化氣體等離子體的RF(射頻)(AC)或DC信號的電源來加電壓于該反應物或工藝氣體。反應通常在晶圓表面上生成或沉積通常共形的薄膜，晶圓表面可以包括諸如二氧化硅(SO₂)、氮氧化硅(SiON)、多晶硅、氮化硅(SiN)、電介質等的廣泛膜材料。

在PECVD期間所形成的膜厚度有時不均勻并且越過晶圓的表面改變。這可以歸因于諸如工藝室設計、RF電極布置以及氣體噴射系統結構和壓力等的因素。制造的合成RF等離子體場有時優先支持晶圓的中心部分，在該晶圓的中心部分處等離子體場通常最強并且化學反應沉積速率從而最高。由此，在晶圓的邊緣或外圍區域附近形成的半導體膜可能比晶圓的中心部分更薄。膜厚度的不均勻性可能損害隨后晶圓制造處理，并且對在晶圓上構建的IC器件的完整性和性能產生不利影響，由此增加管芯廢品率。而且，當晶圓尺寸從300mm增加到較大450mm尺寸，從而允許更多IC器件被構建在單個襯底上并且提供相關系統時，可以預期保持越過晶圓的膜均勻性的難度具有更多問題。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的缺陷，根據本發明的一方面，提供了一種用于在半導體襯底上形成薄膜的裝置，包括：工藝室，被配置成支撐所述襯底；第一氣體分配噴頭，設置在所述室中，所述第一噴頭與工藝氣體供給系統流體連通并且用于將工藝氣體散布到所述室中位于所述襯底上方的第一區域中；第二氣體分配噴頭，設置在所述室中，所述第二噴頭與所述工藝氣體供給系統流體連通并且用于將所述工藝氣體散布到所述室中位于所述襯底上方的第二區域中，所述第二區域不同于所述第一區域；以及氣體激勵電源系統，與所述工藝室電連接，所述電源系統用于激發所述工藝氣體并在所述工藝室內生成用于在所述襯底上形成材料膜的氣體等離子體。

在該裝置中，所述第二噴頭是環形的，并且所述第一噴頭設置在所述第二噴頭內。

在該裝置中，所述第一噴頭是圓形或盤形的。

在該裝置中，所述第一噴頭和所述第二噴頭包括延伸穿過每個噴頭中的噴嘴板的多個氣體噴嘴，氣體噴嘴用于將工藝氣體散布到所述室中。

在該裝置中，所述第一噴頭與第一氣體入口腔室流體連接，并且所述第二噴頭與第二氣體入口腔室流體連接，所述第一腔室和第二腔室相互流體隔離并且分別連接至所述工藝氣體供給系統。

該裝置進一步包括：擋環，附接至所述工藝室的頂部，所述擋環流體分離所述第一氣體入口腔室和所述第二氣體入口腔室。

在該裝置中，所述第二氣體入口腔室是環形的。

在該裝置中，所述電源系統與所述第一噴頭和所述第二噴頭電連接。

在該裝置中，所述電源系統包括電連接至所述第一噴頭的第一電源和電連接至所述第二噴頭的第二電源，所述第一電源和所述第二電源可獨立控制，以通過每個電源生成相應的RF功率電平。

在該裝置中，所述電源系統是射頻(RF)電源。

在該裝置中，在所述第一噴頭和第一底部電極之間生成第一氣體等離子體場，并且在所述第二噴頭和第二底部電極之間生成第二氣體等離子體場，所述第一氣體等離子體場和所述第二氣體等離子體場具有不同結構。

在該裝置中，所述第二底部電極是環形的并且在所述第一底部電極周圍環繞延伸。

在該裝置中，所述第二底部電極是盤形的，并且所述第二底部電極被配置成在所述工藝室中位于所述第一噴頭或所述第二噴頭中的至少一個下方的位置處支撐所述襯底。