[發明專利]進氣裝置、進氣方法及半導體加工設備

在審

• 申請號: 201811223387.1
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN111074235A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 趙雷超;史小平;蘭云峰;紀紅;秦海豐;張文強
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: C23C16/40
• 分類號: C23C16/40;C23C16/455
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張天舒

本發明提供一種進氣裝置、進氣方法及半導體加工設備，包括用于向反應腔室內通入第一前驅體的第一進氣管路，進氣裝置還包括等離子體發生器和第二進氣管路，等離子體發生器通過第二進氣管路與反應腔室連接，用于向反應腔室提供等離子體，等離子體能夠與第一前驅體反應，并在襯底表面上形成所需薄膜。本發明提供的進氣裝置、進氣方法及半導體加工設備能夠減少第一前驅體中的配位體空位，從而提高薄膜致密度，改善薄膜質量及其電學性能。

技術領域

本發明涉及半導體加工技術領域，具體地，涉及一種進氣裝置、進氣方法及半導體加工設備。

背景技術

隨著半導體技術的發展，傳統的硅基互補金屬氧化物半導體(CMOS)集成技術中的特征線寬已由原來的微米級別降至納米級別，而二氧化硅作為一種優良的柵介質層材料，已不能滿足半導體器件對電介質層的要求，使人們將目光轉向高介電常數的介質層材料。由于二氧化鉿(HfO₂)具有較高的介電常數，較大的禁帶寬度，適中的價帶和導帶偏移，良好的熱穩定性等特點，使二氧化鉿成為取代二氧化硅電介質層的良好高介電常數材料。又由于原子層沉積技術制備的薄膜具有厚度高度可控、均勻性優異、臺階覆蓋率高等優點。因此，在特征線寬漸縮小的趨勢下，原子層沉積氧化鉿工藝受到越來越多的關注。

現有的原子層沉積氧化鉿工藝中，通常采用四(二甲氨基)鉿(TDMAH)作為鉿源，采用水(H₂O)作為氧源，首先將水通入反應腔室，使其吸附在襯底表面上，再將四(二甲氨基)鉿通入反應腔室中，與吸附在襯底表面上的水進行反應，使鉿源有機配位體與水中的氧結合，從而在襯底表面上沉積二氧化鉿。

但是，在四(二甲氨基)鉿和水反應沉積二氧化鉿的過程中，往往存在部分鉿源有機配位體因位阻效應而不能充分與水反應，導致分鉿源有機配位體無法與水中的氧結合，從而產生大量的氧空位，降低薄膜致密度，進而影響二氧化鉿薄膜的漏電流密度、擊穿電壓等電學性能。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種進氣裝置、進氣方法及半導體加工設備，其能夠減少第一前驅體中的配位體空位，從而提高薄膜致密度，改善薄膜質量及其電學性能。

為實現本發明的目的而提供一種進氣裝置，包括用于向反應腔室內通入第一前驅體的第一進氣管路，所述進氣裝置還包括等離子體發生器和第二進氣管路，所述等離子體發生器通過所述第二進氣管路與所述反應腔室連接，用于向所述反應腔室提供等離子體，所述等離子體能夠與所述第一前驅體反應，并在襯底表面上形成所需薄膜。

優選的，還包括第三進氣管路，所述第三進氣管路用于向所述反應腔室內通入第二前驅體。

優選的，還包括抽氣裝置和抽氣管路，所述抽氣管路的兩端分別與所述抽氣裝置和所述第二進氣管路連接；所述抽氣裝置與所述反應腔室連接。

優選的，還包括第一前驅體源瓶、第一連接管路和第一源瓶進氣管路，所述第一前驅體源瓶通過所述第一進氣管路與所述反應腔室連接；

所述第一連接管路的兩端分別與所述第一源瓶進氣管路和所述第一進氣管路連接；

在所述第一連接管路、所述第一源瓶進氣管路和所述第一進氣管路上都設置通斷閥。

優選的，還包括第二前驅體源瓶、第二連接管路和第二源瓶進氣管路，所述第二前驅體源瓶通過所述第三進氣管路與所述反應腔室連接；

所述第二連接管路的兩端分別與所述第二源瓶進氣管路和所述第三進氣管路連接；

在所述第二連接管路、所述第二源瓶進氣管路和所述第三進氣管路上都設置通斷閥。

優選的，用于提供所述等離子體的氣體包括氧氣、臭氧和一氧化氮中的一種或多種并與氬氣或氮氣混合后的氣體。

優選的，在所述第二進氣管路和所述抽氣管路上都設置有通斷閥。