[發明專利]包括沉積設備的半導體制造系統

有效

• 申請號: 201610550317.1
• 申請日: 2016-07-13
• 公開（公告）號: CN106609363B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 金大淵;金熙哲;張顯秀
• 申請（專利權）人: ASM知識產權私人控股有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/513
• 代理公司: 北京市中倫律師事務所 11410
• 代理人: 石寶忠

提供了一種半導體制造系統，其具有增大的工藝窗口以用于穩定并靈活地進行沉積工藝。所述半導體制造系統包括：起到第一電極的作用并包括多個注入孔的氣體供應裝置；連接至所述氣體供應裝置的反應器壁；以及起到第二電極作用的襯底容納裝置，所述襯底容納裝置和所述反應器壁配置成通過面密封而一起密封。從所述氣體供應裝置向所述襯底容納裝置供應的反應氣通過所述氣體供應裝置和所述反應器壁之間的排氣路徑而排到外部。所述第一電極包括鄰近所述氣體供應裝置的邊緣的突出電極。

相關申請的交叉引用

本申請要求2015年10月22日在美國專利及商標局提交的美國臨時申請號62/245,150的優先權，該美國臨時申請的全部公開內容通過引用并入本文。

技術領域

一個或多個實施方式涉及半導體制造系統，并且更特別地，涉及例如包括用于形成薄層的沉積設備的半導體制造系統。

背景技術

為了滿足更小半導體裝置的設計規則，已致力于在半導體襯底上沉積更薄的層并通過使用低溫工藝代替高溫工藝來減少薄層之間的物理或化學干擾。如果使用等離子體來沉積薄層，可誘發反應物之間的化學反應而不會增加其上安裝有襯底的加熱器的溫度，而且與在高溫情況下的使用不同，可以防止反應器壽命的降低。例如，原子層沉積(ALD)方法廣泛應用于在具有復雜結構的半導體裝置中沉積薄層，這是因為在ALD方法中能夠容易地控制薄層的沉積厚度。此外，在熱過程下沒有發生化學反應的反應氣可以通過在等離子體增強原子層沉積(PEALD)方法中與反應氣的供應同步地供應等離子體而被化學激活并沉積以形成薄層，并因此PEALD方法已廣泛應用于工業領域。

發明內容

一個或更多個實施方式包括沉積設備，所述沉積設備具有的反應器結構能夠用于擴大工藝窗口并且無論電容性耦合等離子體(CCP)反應器中電極之間的距離和電極與反應器壁之間的距離的相對比例如何，都會防止在電極之間產生的等離子體消失于反應器壁。

另外的方面將在以下說明書中部分地陳述并且，在某種程度上，所述另外的方面從所述說明書中將顯而易見，或可以通過實踐所提供的實施方式的來理解此另外的方面。

根據一個或更多個實施方式，反應器包括：反應器壁；上電極；下電極；以及設置在所述上電極上方并包括氣體供應路徑的氣流控制裝置。

所述上電極和所述氣流控制裝置可以單獨設置或作為一個單元設置。此外，可以在反應器壁和氣流控制裝置之間形成排氣路徑。可以在與所述氣流控制裝置接觸的反應器壁的上部中形成與外部排氣泵連接的出氣口，以便通過反應器的上部排出氣體。

上電極可以與外部射頻(RF)功率發生器連接，并且可以向反應空間施加RF功率。氣體供應裝置(諸如噴頭)可以用作上電極。下電極可以面向上電極，并且襯底安裝裝置(諸如襯底容納裝置)可以用作下電極。

上電極的下表面的一部分可以具有凹形從而使得等離子體在反應空間中的均勻分布。例如，可以在距所述上電極的下表面的中心一定距離處沿所述上電極的下表面的圓周形成突出，并且可以在突出的附近形成凹入部分。例如，可以鄰近所述上電極的下表面的邊緣形成突出，并且可以在突出里面形成凹入區域。

根據一個或更多個實施方式，一種半導體制造系統，包括：起到第一電極的作用并包括多個注入孔的氣體供應裝置；連接至所述氣體供應裝置的反應器壁；以及起到第二電極作用的襯底容納裝置，所述襯底容納裝置和所述反應器壁配置成通過面密封而密封，其中，從所述氣體供應裝置向所述襯底容納裝置供應的反應氣通過所述氣體供應裝置和所述反應器壁之間的排氣路徑排到外部，并且所述第一電極包括鄰近所述氣體供應裝置的邊緣的突出電極。

襯底容納裝置與氣體供應裝置的中心區域之間的第一距離可以大于所述反應器壁與所述氣體供應裝置的所述邊緣之間的第二距離，并且所述襯底容納裝置與所述氣體供應裝置之間的第三距離可以小于所述第二距離。