[發(fā)明專利]原子層沉積方法及爐管設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810364782.5
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN110387536A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王宏付
• 申請（專利權(quán)）人: 長鑫存儲技術(shù)有限公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/455
• 代理公司: 上海盈盛知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31294
• 代理人: 孫佳胤

本發(fā)明提供一種原子層沉積方法及爐管設(shè)備，其中一種原子層沉積方法包括步驟S1至步驟S6共六個步驟，本發(fā)明一方面通過改進(jìn)爐管設(shè)備中真空泵系統(tǒng)，另一方面通過原子層沉積方法的控制，使得原子層沉積的兩種反應(yīng)氣體分別從不同的真空泵通過，致使真空泵內(nèi)沉積薄膜大幅減少，降低了真空泵中的累積膜厚，提高真空泵的壽命，可以提高真空泵壽命達(dá)到兩倍或兩倍以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體儲存器制造技術(shù)，尤其涉及一種原子層沉積方法及爐管設(shè)備。

背景技術(shù)

原子層沉積(ALD)是通過將氣相前驅(qū)體脈沖交替地通入反應(yīng)器并在沉積基體上化學(xué)吸附并反應(yīng)而形成沉積膜的一種方法(技術(shù))。當(dāng)前驅(qū)體達(dá)到沉積基體表面，它們會在其表面化學(xué)吸附并發(fā)生表面反應(yīng)。在前驅(qū)體脈沖之間需要用惰性氣體對原子層沉積反應(yīng)器進(jìn)行清洗。由此可知沉積反應(yīng)前驅(qū)體物質(zhì)能否在被沉積材料表面化學(xué)吸附是實現(xiàn)原子層沉積的關(guān)鍵。氣相物質(zhì)在基體材料的表面吸附特征可以看出，任何氣相物質(zhì)在材料表面都可以進(jìn)行物理吸附，但是要實現(xiàn)在材料表面的化學(xué)吸附必須具有一定的活化能，因此能否實現(xiàn)原子層沉積，選擇合適的反應(yīng)前驅(qū)體物質(zhì)是很重要的。

在集成電路中原子層沉積通常在原子層沉積爐管設(shè)備中進(jìn)行，現(xiàn)有的原子層沉積爐管設(shè)備中真空泵配備方法是每臺爐管設(shè)備配備一臺真空泵。氮化硅爐管設(shè)備的真空泵的使用壽命與累積膜厚有關(guān)，超過一定的累積膜厚需要對真空泵做維護(hù)。

現(xiàn)有原子層沉積(ALD)的爐管設(shè)備的真空泵系統(tǒng)和氮化硅爐管設(shè)備的真空泵系統(tǒng)相同，使用單真空泵系統(tǒng)。

原子層沉積(ALD)反應(yīng)方式是兩種不同氣體分別交替飽和化學(xué)吸附從而生長成薄膜，兩種氣體不會同時存在于反應(yīng)室(101)內(nèi)；但在真空泵里，前半個循環(huán)的殘留氣體會與后續(xù)氣體發(fā)生反應(yīng)，使原子層沉積(ALD)爐管中真空泵的壽命大幅低于氮化硅爐管中真空泵的壽命，實際真空泵使用的時間也小于氮化硅爐管中真空泵的使用時間。

中國發(fā)明專利(公告號：CN101519771A)公開了一種原子層沉積設(shè)備，包括：金屬源氣體供應(yīng)管，其布置在晶片一側(cè)，以在晶片的整個表面上方延伸，并能從第一端到第二端提供源氣體；以及活性氣體供應(yīng)管，其布置在該晶片一側(cè)，以在晶片的整個表面上方延伸，并能從第一端到第二端提供源氣體，其中該活性氣體供應(yīng)管提供有用于吹出活性氣體的多個吹氣口，該活性氣體在晶片上方被激活，并且其中，利用隨著朝向活性氣體供應(yīng)管的第二端而遠(yuǎn)離第一端時逐漸減小的開口間距離來布置該吹氣口。

中國發(fā)明專利(公告號：CN104532210A)公開了一種原子層沉積設(shè)備和應(yīng)用，惰性氣體儲罐通過輸氣管分別連接第一流量計的進(jìn)氣口和第二流量計的進(jìn)氣口，第一流量計的出氣口和第二流量計的出氣口分別通過輸氣管與反應(yīng)腔體的進(jìn)氣口相連，反應(yīng)腔體的出氣口與真空泵相連，在第一流量計的出氣口和反應(yīng)腔體的進(jìn)氣口之間的輸氣管路上還設(shè)置有第一反應(yīng)物料罐，在第二流量計的出氣口和反應(yīng)腔體的進(jìn)氣口之間的輸氣管路上設(shè)置有第二反應(yīng)物料罐，第一反應(yīng)物料罐內(nèi)設(shè)置有第一溫控裝置，第二反應(yīng)物料罐內(nèi)設(shè)置有第二溫控裝置，反應(yīng)腔體內(nèi)設(shè)置第三溫控裝置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，成本降低，在進(jìn)行使用時，通過控制通入的周期數(shù)來控制生長的薄膜的厚度。

上述專利都沒有解決原子層沉積(ALD)過程中爐管設(shè)備中單泵系統(tǒng)存在跳泵的風(fēng)險，為了避免該風(fēng)險，往往會提前定期更換和維護(hù)真空泵，使其壽命或維護(hù)周期不能達(dá)到最大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種原子層沉積方法及爐管設(shè)備，通過硬件設(shè)備改進(jìn)以及操作方法的改進(jìn)，避免現(xiàn)有技術(shù)中單泵系統(tǒng)存在跳泵的風(fēng)險，且大大延長了原子層沉積爐管設(shè)備中真空泵的使用壽命。為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的具體的技術(shù)方案為：一種原子層沉積方法，包括如下步驟：