[發(fā)明專利]反應(yīng)腔室、原子層沉積方法及半導(dǎo)體加工設(shè)備

在審

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• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN111118473A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙雷超;史小平;蘭云峰;紀(jì)紅;秦海豐;張文強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/54
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張?zhí)焓?/td>

本發(fā)明提供一種反應(yīng)腔室、原子層沉積方法及半導(dǎo)體加工設(shè)備，包括腔室本體，還包括第一抽氣管路和分子泵，其中，第一抽氣管路的一端與腔室本體連接，第一抽氣管路的另一端與分子泵的進(jìn)氣口連接，分子泵用于通過第一抽氣管路將腔室本體抽真空至第一預(yù)設(shè)真空度。本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室、原子層沉積方法及半導(dǎo)體加工設(shè)備能夠降低腔室本體內(nèi)污染物的含量，從而提高成膜質(zhì)量，提高薄膜的電性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種反應(yīng)腔室、原子層沉積方法及半導(dǎo)體加工設(shè)備。

背景技術(shù)

氮化鈦(TiN)薄膜具有熔點高、硬度大、電阻率低及化學(xué)穩(wěn)定性好等眾多優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用的集成電路制程中擴(kuò)散阻擋層、粘附層、金屬硬掩膜等領(lǐng)域。隨著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，電子元器件的尺寸逐漸縮小，性能不斷提高，集成電路元器件逐漸向著多樣化、微型化發(fā)展，精確控制薄膜厚度和均勻性，及優(yōu)異的臺階覆蓋率都顯得尤為重要。原子層沉積(Atomic layer deposition，ALD)技術(shù)可以精確控制薄膜厚度，并且具有較高的臺階覆蓋率。因此，原子層沉積技術(shù)制備氮化鈦薄膜受到越來越多人的關(guān)注。

現(xiàn)有的原子層沉積技術(shù)制備氮化鈦薄膜的工藝中，通常以四氯化鈦(TiCl₄)和氨氣(NH₃)為反應(yīng)源通入反應(yīng)腔室中，在工藝壓力下，四氯化鈦(TiCl₄)和氨氣(NH₃)均勻擴(kuò)散至襯底的表面上，從而在襯底的表面上形成氮化鈦薄膜，在工藝過程前的吹掃過程中，通常使用干泵將反應(yīng)腔室調(diào)整至0.5托(torr)-1托的工藝壓力，并在工藝過程中通過干泵持續(xù)調(diào)整反應(yīng)腔室中的壓力，以使整個工藝過程能夠在穩(wěn)定的工藝壓力狀態(tài)下進(jìn)行。

但是，在現(xiàn)有的原子層沉積技術(shù)制備氮化鈦薄膜的工藝中，在將襯底放入反應(yīng)腔室，或者將襯底從反應(yīng)腔室內(nèi)取出的過程中，會有空氣進(jìn)入反應(yīng)腔室，而由于干泵抽真空的能力有限，使得反應(yīng)腔室中的壓力不易對氧元素含量進(jìn)行控制，而氧元素含量過高會降低氮化鈦成膜質(zhì)量，并導(dǎo)致薄膜電阻率升高，影響半導(dǎo)體器件的電性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種反應(yīng)腔室、原子層沉積方法及半導(dǎo)體加工設(shè)備，其能夠降低腔室本體內(nèi)污染物的含量，從而提高成膜質(zhì)量，提高薄膜的電性能。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種反應(yīng)腔室，包括腔室本體，還包括第一抽氣管路和分子泵，其中，所述第一抽氣管路的一端與所述腔室本體連接，所述第一抽氣管路的另一端與所述分子泵的進(jìn)氣口連接，所述分子泵用于通過所述第一抽氣管路將所述腔室本體抽真空至第一預(yù)設(shè)真空度。

優(yōu)選的，還包括第二抽氣管路和干泵，其中，所述第二抽氣管路的一端與所述腔室本體連接，所述第二抽氣管路的另一端與所述干泵的進(jìn)氣口連接，所述干泵用于通過所述第二抽氣管路將所述腔室本體抽真空至第二預(yù)設(shè)真空度。

優(yōu)選的，所述第一預(yù)設(shè)真空度的取值范圍為小于3×10^-7托。

優(yōu)選的，所述第二預(yù)設(shè)真空度的取值范圍為0.1毫托-10毫托。

優(yōu)選的，還包括進(jìn)氣管路和第二吹掃管路，其中，所述進(jìn)氣管路的一端與所述第二吹掃管路連接，所述進(jìn)氣管路的另一端與所述腔室本體連接，所述進(jìn)氣管路用于向所述腔室本體內(nèi)通入工藝氣體，所述第二吹掃管路用于向所述進(jìn)氣管路和所述腔室本體內(nèi)通入吹掃氣體。

優(yōu)選的，所述第一抽氣管路上設(shè)有控制閥，所述控制閥用于控制所述腔室本體和所述分子泵之間的通斷。

本發(fā)明還提供一種原子層沉積方法，在工藝開始前進(jìn)行預(yù)吹掃的步驟，所述預(yù)吹掃包括以下步驟：

S1、通過第一吹掃管路和第二吹掃管路共同向腔室本體內(nèi)通入吹掃氣體第一預(yù)設(shè)時間；

S2、利用干泵將所述腔室本體抽真空至第二預(yù)設(shè)真空度，并利用分子泵將所述腔室本體抽真空至第一預(yù)設(shè)真空度；