PE-CVD设备及方法技术

根据本发明专利技术，提供了等离子体增强化学气相沉积(PE‑CVD)设备和方法，所述设备包括：包括周向泵送通道的腔室；设置在所述腔室内的基板支撑件；将气体引入到所述腔室中的一个或多个气体入口；在所述腔室中产生等离子体的等离子体产生装置；和定位在所述腔室中的上部元件和下部元件,其中,所述上部元件与所述基板支撑件间隔开以限制所述等离子体并界定第一周向泵送间隙，并且所述上部元件用作所述周向泵送通道的径向内壁，并且，所述上部元件与所述下部元件沿径向间隔开以界定第二周向泵送间隙，该第二周向泵送间隙用作所述周向泵送通道的入口，其中，所述第二周向泵送间隙比所述第一周向泵送间隙更宽。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种等离子体增强化学气相沉积(PE-CVD)设备和一种执行PE-CVD的方法。
技术介绍
PE-CVD是用于沉积各种材料的已知技术。众所周知，在生产半导体装置中使用PE-CVD。与处理半导体的其它方法共通，实现在商业上有用的方法的很重要因素是系统的处理能力。降低处理能力的主要问题是清洁过程。清洁过程是从PE-CVD处理腔室的内表面除去沉积材料所必需的。降低执行清洁过程所用的时间或清洁过程之间的时间将产生更高的处理能力和更低的购置成本(cost of ownership(COO))。现代清洁过程的清洁率在腔室的整个表面是均匀的。然而，至少一些PE-CVD工艺导致在腔室的内表面上的沉积具有不均匀分布的沉积厚度。氮化硅的沉积，特别是在低沉积温度下的沉积提供了产生厚度分布非常不均匀的沉积材料的PE-CVD工艺的实例。PE-CVD通常用于处理硅晶片。典型的PE-CVD单晶片腔室系统设计方法在于限制气体在系统中传导。这样做的意图是使得系统的净泵流量在整个晶片径向方向上。其意图是在整个晶片上提供均匀的沉积。大多数商用单晶片PE-CVD系统使用陶瓷间隔件来调整系统的接地面、影响等离子体的形状，并实现气体的这种径向传导。图1示出现有技术中的PE-CVD腔室的实例，该PE-CVD腔室通常被描绘为10，包括具有台板14设置在其中的腔室12。“喷头”16，位于腔室12的顶部，用于将气体引入到腔室12中。使用本领域已知的等离子体产生装置(未示出)来形成等离子体。系统10还包括下部陶瓷间隔件18和上部陶瓷间隔件20。上部陶瓷间隔件20和台板14界定相对较小的第一间r>
隙22。上部陶瓷20和下部陶瓷18界定导向周向泵压室26的相对较小的第二间隙24。周向泵送腔室26与泵送端口气体连通。泵送端口未在图1中示出，但是图2示出了泵送端口28和晶片进口缺槽29。图2在下面进行了更详细的描述。泵送端口连接到包括合适的泵的排气管线，以便从腔室中排出气体以保持腔室内的所需压力。因此，经由以下流径从腔室中排出气体，该流径包括：第一泵送间隙22、第二泵送间隙24和周向泵送腔室26。第一泵送间隙22和第二泵送间隙24都相对较小，以便降低系统的气体传导以产生径向流动。
技术实现思路
本专利技术在至少一些实施方式中解决了上述问题。特别是，本专利技术在至少一些实施方式中降低了与PE-CVD工艺相关的清洁时间。这反过来能够提高处理能力并降低COO。根据本专利技术的第一方面，提供了一种等离子体增强化学气相沉积(PE-CVD)设备，包括：包括周向泵送通道的腔室；设置在所述腔室内的基板支撑件；将气体引入到所述腔室内的一个或多个气体入口；在所述腔室中产生等离子体的等离子体产生装置；和定位在所述腔室中的上部元件和下部元件；其中：所述上部元件与所述基板支撑件间隔开以限制所述等离子体并界定第一周向泵送间隙，并且所述上部元件用作所述周向泵送通道的径向内壁；并且所述上部元件与所述下部元件沿径向间隔开以界定第二周向泵送间隙，所述第二周向泵送间隙用作所述周向泵送通道的入口，其中，所述第二周向泵送间隙比所述第一周向泵送间隙更宽。所述下部元件可以与所述基板支撑件沿径向间隔开以界定辅助周向泵送通道，所述辅助周向泵送通道设置在所述周向泵送通道下面并且沿径向与所述周
向泵送通道重叠。所述第一周向泵送间隙可以用作所述辅助周向泵送通道的入口。所述第二周向泵送间隙可以用作所述辅助周向泵送通道的出口。所述下部元件可以包括基底部分和直立于所述基底部分的壁。所述下部元件的横截面可以是大致呈L形的。所述下部元件可以是紧靠所述腔室的一部分内壁的衬垫。所述腔室的内壁可以包括其上定位所述衬垫的台阶。所述上部元件可以包括向下悬垂到所述腔室中的壁。所述上部元件的壁可以包括上部部分和下部部分。所述上部部分可以比所述下部部分更厚。所述下部元件的壁可以具有径向内面。所述上部元件的壁可以具有径向外面。所述下部元件的壁的径向内面和所述上部元件的壁的径向外面可以沿径向间隔开以界定所述第二周向泵送间隙。所述上部元件的壁可以用作所述周向泵送通道的径向内壁。所述上部元件和所述下部元件均可以由介电材料形成。所述上部元件和所述下部元件均可以由陶瓷材料形成。所述上部元件和所述下部元件可以是环形的。通常，所述上部元件和所述下部元件均被设置成单件式结构(one piece arrangement)。然而，在原则上，所述上部元件和所述下部元件中的一个或两者能够以大于一件的方式进行提供。虽然优选所述上部元件和所述下部元件之一以一体化结构被定位到所述腔室中，但是原则上能够将所述上部元件和所述下部元件中的一个或两者设置成多件式结构，该多件式结构以多个离散间隔开的结构被定位到所述腔室中。所述基板支撑件可以具有上表面，所述上表面界定了所述基板支撑件处于使用位置时的水平。所述周向泵送通道的至少一部分可以位于所述水平的上面。所述第二周向泵送间隙可以是所述第一周向泵送间隙至少两倍宽。所述气体入口可被设置成任何合适的形式，诸如喷头。许多其它结构对本领域技术人员来说本身就是容易想到的。等离子体产生装置可以是任何合适的类型的，例如本领域技术人员已知的类型。合适装置的例子是电容耦合型等离子体产生装置。根据本专利技术的第二方面，提供了一种执行PE-CVD来处理基板的方法，包括以下步骤：提供根据本专利技术的第一方面的设备；将所述基板定位到所述基板支撑件上；以及通过执行PE-CVD来处理所述基板，其中，通过一个或多个气体入口将气体引入到所述腔室中，并且经由以下流径从所述腔室中除去气体，所述流径包括所述第一周向泵送间隙、所述第二周向泵送间隙和所述周向泵送通道。可以以大于3000sccm的流率，优选以大于5000sccm的流率，最优选以大于7000sccm的流率，将气体引入到所述腔室中。可以执行所述PE-VCD以将氮化硅沉积到所述基板上。或者，可以执行所述PE-VCD以将二氧化硅、氮氧化硅或非晶硅沉积到所述基板上。已注意到，本专利技术提供的较高的气体传导能够在所述腔室和所述周向泵送通道之间降低压力差。在所述PE-CVD处理期间，所述周向泵送通道中的压力可以为所述腔室中的压力的5％以内，优选为4％以内。所述基板可以是半导体基板。所述基板可以是硅基板。通常，所述硅基板是硅晶片。虽然已在上文对本专利技术进行描述，但是本专利技术延伸至上文中提出的或在下面的说明书、附图或权利要求内的特征的任何创造性组合。例如，关于本专利技术的第一方面所描述的任何特征被认为也在关于本专利技术的第二方面中公开，反之亦然。附图说明将参照附图描述根据本专利技术的设备和方法的实施方式，其中：图1是现有技术中的PE-CVD设备的截面图；图2示出在图1的设备中的氮化硅沉积；图3是本专利技术的PE-CVD设备的截面图；图4示出图3的设备中的氮化硅沉积；并且图5是沉积厚度和厚度不均匀性与经处理的晶片数的曲线图。具体实施方式图3示出了整体被描绘为30的包括腔室32的PE-CVD设备，腔室32具有定位于其中的基板支撑件34。基板支撑件34可以是半导体晶片能够定位于其上的台板。通常，台板能够在用于容纳晶片的下部位置和使用中用于通过PE-CVD处理晶片的升高位置之间移动。图3示出使用中处于升高位置的台板34。该设备30还包括定位于腔室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体增强化学气相沉积(PE‑CVD)设备，包括：包括周向泵送通道的腔室；设置在所述腔室内的基板支撑件；将气体引入到所述腔室内的一个或多个气体入口；在所述腔室中产生等离子体的等离子体产生装置；和定位在所述腔室中的上部元件和下部元件；其中,所述上部元件与所述基板支撑件间隔开以限制所述等离子体并界定第一周向泵送间隙，并且所述上部元件用作所述周向泵送通道的径向内壁；并且所述上部元件与所述下部元件沿径向间隔开以界定第二周向泵送间隙，所述第二周向泵送间隙用作所述周向泵送通道的入口，其中，所述第二周向泵送间隙比所述第一周向泵送间隙更宽。

【技术特征摘要】
2015.03.12 GB 1504202.11.一种等离子体增强化学气相沉积(PE-CVD)设备，包括：包括周向泵送通道的腔室；设置在所述腔室内的基板支撑件；将气体引入到所述腔室内的一个或多个气体入口；在所述腔室中产生等离子体的等离子体产生装置；和定位在所述腔室中的上部元件和下部元件；其中,所述上部元件与所述基板支撑件间隔开以限制所述等离子体并界定第一周向泵送间隙，并且所述上部元件用作所述周向泵送通道的径向内壁；并且所述上部元件与所述下部元件沿径向间隔开以界定第二周向泵送间隙，所述第二周向泵送间隙用作所述周向泵送通道的入口，其中，所述第二周向泵送间隙比所述第一周向泵送间隙更宽。2.根据权利要求1所述的PE-CVD设备，其中，所述下部元件与所述基板支撑件沿径向间隔开以界定辅助周向泵送通道，所述辅助周向泵送通道设置在所述周向泵送通道的下面，并且沿径向与所述周向泵送通道重叠，其中，所述第一周向泵送间隙用作所述辅助周向泵送通道的入口，并且所述周向泵送间隙用作所述辅助周向泵送通道的出口。3.根据权利要求1或2所述的PE-CVD设备，其中，所述下部元件包括基底部分和直立于所述基底部分的壁。4.根据权利要求3所述的PE-CVD设备，其中，所述下部元件的横截面基本呈L形。5.根据前述权利要求中任一项所述的PE-CVD设备，其中，所述下部元件是紧靠所述腔室的一部分内壁的衬垫。6.根据前述权利要求中任一项所述的PE-CVD设备，其中，所述上部元件包括向下悬垂到所述腔室中的壁。7.根据权利要求6所述的PE-CVD设备，其中，所述上部元件的壁包括上部部分和下部部分，其中，所述上部部分比所述下部部分更厚。8.根据前述权利要求中任一项所述的PE-CVD设...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·T·阿查德，斯蒂芬·R·伯吉斯，马克·I·卡拉瑟斯，安德鲁·普赖斯，基思·E·布查恩，凯瑟琳·克鲁克，
申请(专利权)人：SPTS科技有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB