[發(fā)明專利]等離子體增強(qiáng)原子層沉積設(shè)備及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110380765.2
• 申請(qǐng)日: 2021-04-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113106422B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦海豐;鄭波;史小平;蘭云峰;張文強(qiáng);王昊;任曉艷
• 申請(qǐng)（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(hào): C23C16/455
• 分類號(hào): C23C16/455;C23C16/52
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;王婷

本發(fā)明實(shí)施例提供一種等離子體增強(qiáng)原子層沉積設(shè)備及方法，該設(shè)備包括：前驅(qū)體供應(yīng)裝置，與兩個(gè)工藝腔室的進(jìn)氣結(jié)構(gòu)連通，用于選擇性地向兩個(gè)工藝腔室中的至少一個(gè)工藝腔室提供前驅(qū)體或吹掃氣體；反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置，與兩個(gè)工藝腔室的進(jìn)氣結(jié)構(gòu)連通，用于選擇性地向兩個(gè)工藝腔室中的至少一個(gè)工藝腔室提供反應(yīng)氣體；射頻裝置，與兩個(gè)工藝腔室連接，用于選擇性地向兩個(gè)工藝腔室中的至少一個(gè)工藝腔室輸出射頻功率；壓力調(diào)節(jié)裝置，與兩個(gè)工藝腔室的排氣口連通，用于獨(dú)立地分別控制兩個(gè)工藝腔室的腔室壓力。本發(fā)明實(shí)施例提供的等離子體增強(qiáng)原子層沉積設(shè)備及方法，增加了工藝調(diào)試手段，而且無(wú)需為每個(gè)腔室配備前驅(qū)體供應(yīng)裝置，從而降低了設(shè)備成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體地，涉及一種等離子體增強(qiáng)原子層沉積設(shè)備及方法。

背景技術(shù)

原子層沉積(Atomic Layer Deposition，以下簡(jiǎn)稱ALD)作為膜層沉積的一種方法，具有良好的共形性，精確的厚度控制能力以及對(duì)高深寬比圖形結(jié)構(gòu)的優(yōu)異覆蓋能力等優(yōu)勢(shì)。而等離子體增強(qiáng)原子層沉積(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition，以下簡(jiǎn)稱PEALD) 可以避免采用較高的工藝溫度，而且前驅(qū)體的選擇范圍較廣，是ALD 方法的一種良好的補(bǔ)充。

然而，無(wú)論是ALD設(shè)備還是PEALD設(shè)備都存在著產(chǎn)能低的突出問(wèn)題。為了提高PEALD設(shè)備的產(chǎn)能，現(xiàn)有的一種方法是采用兩個(gè)工藝腔室同時(shí)對(duì)兩個(gè)晶片進(jìn)行工藝，但是，在每個(gè)工藝腔室達(dá)到工藝要求的基礎(chǔ)上，還對(duì)兩個(gè)工藝腔室之間的工藝重復(fù)性(包括薄膜厚度及厚度均勻性，薄膜致密性能等)提出了要求，例如，兩個(gè)工藝腔室同時(shí)沉積的薄膜厚度的差值應(yīng)小于指定閾值(例如小于1埃)。

但是，現(xiàn)有的具有兩個(gè)工藝腔室的PEALD設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中不可避免地存在以下問(wèn)題：

其一，兩個(gè)工藝腔室的腔室壓力、射頻相關(guān)參數(shù)均無(wú)法單獨(dú)控制，造成了工藝調(diào)試的局限性。例如，當(dāng)兩個(gè)工藝腔室沉積的薄膜厚度等存在差異時(shí)，無(wú)法通過(guò)單獨(dú)調(diào)整各個(gè)工藝腔室的腔室壓力和射頻相關(guān)參數(shù)(如射頻功率、頻率、起輝時(shí)間等)來(lái)消除上述差異，從而降低了工藝調(diào)試手段的靈活性。

其二，兩個(gè)工藝腔室必須同時(shí)進(jìn)行等離子體反應(yīng)步驟，導(dǎo)致其他步驟(通入前驅(qū)體、吹掃等)也必須同步進(jìn)行，從而造成工藝方式單一，而且腔室間工藝匹配性變差。而且，為了實(shí)現(xiàn)前驅(qū)體同步通入兩個(gè)工藝腔室，就需要為每個(gè)腔室單獨(dú)配備一個(gè)前驅(qū)體源(例如源瓶)，但是這又會(huì)增加前驅(qū)體源的成本和腔室結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。

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(wèn)題之一，提出了一種等離子體增強(qiáng)原子層沉積設(shè)備及方法，其可以單獨(dú)調(diào)整各個(gè)工藝腔室的腔室壓力和射頻相關(guān)參數(shù)，從而不僅增加了工藝調(diào)試手段，提高了工藝匹配性和工藝方式的多樣化，而且無(wú)需為每個(gè)腔室配備前驅(qū)體供應(yīng)裝置，從而降低了設(shè)備成本。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種等離子體增強(qiáng)原子層沉積設(shè)備，包括兩個(gè)工藝腔室、前驅(qū)體供應(yīng)裝置、反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置、射頻裝置和壓力調(diào)節(jié)裝置，其中，

所述前驅(qū)體供應(yīng)裝置與兩個(gè)所述工藝腔室的進(jìn)氣結(jié)構(gòu)連通，用于選擇性地向兩個(gè)所述工藝腔室中的至少一個(gè)所述工藝腔室提供前驅(qū)體或吹掃氣體；

所述反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置與兩個(gè)所述工藝腔室的進(jìn)氣結(jié)構(gòu)連通，用于選擇性地向兩個(gè)所述工藝腔室中的至少一個(gè)所述工藝腔室提供反應(yīng)氣體；

所述射頻裝置與兩個(gè)所述工藝腔室連接，用于選擇性地向兩個(gè)所述工藝腔室中的至少一個(gè)所述工藝腔室輸出射頻功率；

所述壓力調(diào)節(jié)裝置與兩個(gè)所述工藝腔室的排氣口連通，用于獨(dú)立地分別控制兩個(gè)所述工藝腔室的腔室壓力。

可選的，所述前驅(qū)體供應(yīng)裝置包括前驅(qū)體源、進(jìn)氣管路組、切換管路組和抽氣裝置，其中，所述前驅(qū)體源通過(guò)所述切換管路組與所述進(jìn)氣管路組連通，所述進(jìn)氣管路組與兩個(gè)所述工藝腔室的進(jìn)氣結(jié)構(gòu)連通；

所述前驅(qū)體源用于提供所述前驅(qū)體或吹掃氣體；