[發(fā)明專(zhuān)利]一種高純度金屬薄膜的制備方法及制備裝置和半導(dǎo)體芯片

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011140464.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112501586A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭可升;胡瑯;衛(wèi)紅;胡強(qiáng);徐平;張翅騰飛;姚龍;方威
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 季華實(shí)驗(yàn)室
• 主分類(lèi)號(hào): C23C16/448
• 分類(lèi)號(hào): C23C16/448;C23C16/505;C23C16/511;C23C16/08;H01L29/45
• 代理公司: 佛山市海融科創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44377
• 代理人: 陳志超;羅尹清

1.一種高純度金屬薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將金屬顆粒或粉狀物置于真空室內(nèi)，抽真空到真空度為10^-6mbar或以上；

（2）通入高純鹵族氣體與金屬顆粒或粉狀物在常溫下進(jìn)行反應(yīng)，得到鹵化金屬氣體；

（3）采用混合金屬氟化物或活性氧化鋁作為吸附劑，對(duì)反應(yīng)得到的鹵化金屬氣體進(jìn)行吸附過(guò)濾；

（4）利用鹵化金屬氣體與雜質(zhì)的沸點(diǎn)差別進(jìn)行精餾提純，直至雜質(zhì)氣體含量低于5ppmv；

（5）將半導(dǎo)體襯底置于等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積鍍膜設(shè)備腔室內(nèi)，抽真空到10^-6mbar以上；

（6）將提純后的鹵化金屬氣體與高純氫氣分別通入等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積鍍膜設(shè)備腔室內(nèi)，在半導(dǎo)體襯底上沉積金屬薄膜。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度金屬薄膜的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，金屬顆粒或粉狀物的粒徑小于6mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度金屬薄膜的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，反應(yīng)過(guò)程控制在1-2小時(shí)內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度金屬薄膜的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，吸附劑的顆粒直徑低于5mm，氣體流量控制在30-100sccm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度金屬薄膜的制備方法，其特征在于，步驟（4）中，精餾過(guò)程為1.5-3.5小時(shí)；精餾過(guò)程中所采用的精餾塔高度為800-2000mm，直徑為30-100mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度金屬薄膜的制備方法，其特征在于，步驟（6）中，通入的反應(yīng)氣體流量設(shè)置在10~100sccm之間，加熱溫度為350~550℃，微波或射頻電源的功率為2600W~3200W。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的高純度金屬薄膜的制備方法，其特征在于，所述鹵族氣體為氟氣或氯氣；所述金屬顆粒或粉狀物為難熔金屬的金屬顆粒或粉狀物。

8.一種半導(dǎo)體芯片，包括半導(dǎo)體襯底和金屬薄膜，其特征在于，所述金屬薄膜采用如權(quán)利要求1-7任一所述的高純度金屬薄膜的制備方法制備得到。

9.一種高純度金屬薄膜的制備裝置，其特征在于，包括真空室、吸附過(guò)濾裝置、精餾塔、氣體純度分析儀、化學(xué)氣相沉積鍍膜設(shè)備腔室；

所述真空室上設(shè)置有鹵族氣體入口、第一鹵化金屬氣體出口、抽氣口；

所述吸附過(guò)濾裝置為柱狀，底部設(shè)置有第一鹵化金屬氣體進(jìn)口，頂部設(shè)置有第二鹵化金屬氣體出口；

所述精餾塔為柱狀，底部設(shè)置有第二鹵化金屬氣體進(jìn)口、氣體純度分析檢測(cè)口、加熱裝置、冷凝液回流入口，頂部設(shè)置有雜質(zhì)氣體排出口、第三鹵化金屬氣體出口、冷凝液回流出口；

所述化學(xué)氣相沉積鍍膜設(shè)備腔室設(shè)置有氫氣入口和第三鹵化金屬氣體進(jìn)口；

鹵族氣體入口與鹵族氣體氣源相接，所述抽氣口與抽真空設(shè)備相接，第一鹵化金屬氣體出口與第一鹵化金屬氣體進(jìn)口相接；

第二鹵化金屬氣體出口與第二鹵化金屬氣體進(jìn)口相接，氣體純度分析檢測(cè)口與氣體純度分析儀相接；冷凝液回流入口與冷凝液回流出口相接；

第三鹵化金屬氣體出口與第三鹵化金屬氣體進(jìn)口相接，氫氣入口與氫氣氣源相接。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高純度金屬薄膜的制備裝置，其特征在于，所述吸附過(guò)濾裝置中填充有吸附劑，所述吸附劑為活性氧化鋁或混合金屬氟化物，吸附劑的顆粒直徑為低于5mm；所述吸附過(guò)濾裝置的高度為500mm~1000mm，直徑為30mm~80mm；所述精餾塔高度為800-2000mm，直徑為30-100mm。