原子层沉积设备制造技术

本公开提供一种原子层沉积设备，该设备包括一真空腔、一晶片运送机构、一第一气体来源、一第二气体来源及一再利用气体管路。真空腔分隔为包括一第一反应区、一第二反应区及一第三反应区的至少三个区域。晶片运送机构是用以将一晶片自该第一区域经由该第二区域运送该第三区域。第一气体来源经由一第一气体管路供应一第一气体至该第一反应区域，并且第二气体来源经由一第二气体管路供应一第二气体至该第二反应区域。再利用气体管路连结于该第一反应区域与第三反应区域之间，用以供应在该第一反应区域所收集的未使用的第一气体至该第三反应区域。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种用于制造一薄膜的设备，特别涉及一种在半导体装置工艺中用于原子层沉积(AtomicLayerDeposition,ALD)以制造一薄膜的设备。
技术介绍
半导体工业已进步至纳米尺寸科技工艺，为了成就更高装置密度，更好的效能以及更低的成本，多种形成薄膜的技术已被发展。原子层沉积为其中一种形成薄膜的技术。
技术实现思路
根据目前公开的一个部分，一个装置包括一真空腔、一晶片运送机构、一第一气体来源、一第二气体来源及一再利用气体管路。真空腔分隔为包括一第一反应区、一第二反应区及一第三反应区的至少三个区域。晶片运送机构是用以将一晶片自该第一区域经由该第二区域运送该第三区域。第一气体来源经由一第一气体管路供应一第一气体至该第一反应区域，并且第二气体来源经由一第二气体管路供应一第二气体至该第二反应区域。再利用气体管路连结于该第一反应区域与第三反应区域之间，用以供应在该第一反应区域所收集的未使用的第一气体至该第三反应区域。根据目前公开的另一部分，一个装置包括一真空腔、一晶片运送机构、一第一气体来源、一第二气体来源及一再利用气体管路。真空腔分隔为包括一第一反应区、一第二反应区及一第三反应区的至少三个区域。该等反应区域位于圆形的周缘上。晶片运送机构包括多个晶片载台位于上述圆形的周缘上，并且晶片运送机构运送晶片自一个反应区域至相邻的反应区域。用于供应一第一气体的第一气体来源经由一第一气体管路连结至该第一反应区域，用于供应一第二气体的第二气体来源经由一第二气体管路连结至该第二反应区域。再利用气体管路连结于该第一反应区域与第三反应区域之间，用以供应在该第一反应区域所收集的未使用的第一气体至该第三反应区域。根据目前公开的再另一部分，一通过使用一原子层沉积形成一层体的方法包括下列步骤。放置一晶片于一第一反应区域，并且供应一第一气体至该晶片，如此以至于在该晶片的一个表面吸收该第一气体。运送吸收有该第一气体的该晶片至一第二反应区域。供应一第二气体至在该第二反应区域的该晶片，如此以至于已吸收的该第一气体与该第二气体进行反应，以形成一物质的第一层。运送形成有该物质的第一层的该晶片至一第三反应区域。在该第三反应区域中，供应该第一气体至形成有该物质的第一层的该晶片，如此以至于该第一层的表面吸收该第一气体。在供应该第一气体至该第三反应区域的操作中，供应至该第一反应区域内且在第一反应区域未被使用的第一气体是被供应至该第三反应区域。附图说明根据以下的详细说明并配合所附附图做完整公开。应注意的是，根据本产业的一般作业，图示并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸，以做清楚的说明。图1(a)至图1(d)显示一原子层沉积方法的一般概念。图2显示根据目前公开的一个实施例中用于原子层沉积的设备的示范性示意图。图3A显示一气体喷嘴以及一晶片的角关系的示范性示意图。图3B显示一气体喷嘴以及一晶片的角关系的示范性示意图。图4显示根据目前公开的一实施例中用于原子层沉积的不同设备的示范性示意图。图5显示根据目前公开的一实施例中用于原子层沉积的不同设备的示范性示意图。图6显示根据目前公开的另一实施例中用于原子层沉积的设备的示范性示意图。图7显示根据目前公开的一个实施例中原子层沉积设备/方法在半导体工艺的应用的示例。其中，附图标记说明如下：10～第一气体喷射埠12～气体喷射喷嘴15～气体抽气埠20～第二气体喷射埠25～气体抽气埠30～第三气体喷射埠35～气体抽气埠95～喷射埠100～真空腔110～晶片运送机构120～晶片载台200～真空腔210～晶片运送机构220～晶片载台225～栅极电极225～栅极电极230～悬臂235～栅极介电层240～旋转驱动机构242～源极/漏极245～硅化物层250～侧边间隔物260～掩模层270～接触窗蚀刻停止层A～元素B～元素CH1～第一反应区域CH2～第二反应区域CH3～第三反应区域CH4～第四反应区域CH5～第五反应区域CH6～第六反应区域CH7～第七反应区域CH8～第八反应区域G0～非反应气体来源G1～第一气体来源G2～第二气体来源F1、F2、F3、F4～气流控制器L～线段P0、P1、P2、P3～气体管路PP1～泵RP～再利用气体管路RP1～第一再利用气体管路RP2～第二再利用气体管路RP3～第三再利用气体管路RPA～额外的再利用气体管路WA～晶片V1、V2、V3、V4、V5、V6～阀～角度具体实施方式以下将特举数个具体的较佳实施例，并配合所附附图做详细说明，图上显示数个实施例。然而，本公开可以许多不同形式实施，不局限于以下所述的实施例，在此提供的实施例可使得公开得以更透彻及完整，以将本公开的范围完整地传达予本领域技术人员。而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而本文使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。应该理解，可以在方法之前、期间和之后提供额外的操作，并且对于方法的其他实施例，可以替换或消除一些描述的操作。图1显示一原子层沉积方法的一种一般概念。利用原子层沉积(atomiclayerdeposition,ALD)的方法形成一薄膜(例如：金属氮化物)的步骤说明如下。气化一第一前驱物材料(包括元素A)并提供该气化的第一前驱物材料气体(第一前驱物气体)至放置在一真空腔的一基板上，如图1(a)所示。第一前驱物气体(分子)在晶片上吸收，并以例如热的方式在晶片的表面分解第一前驱物气体，藉此制造包括元素A的一单原子层(mono-atomiclayer)在基板上。接着，导入一排除气体(purgegas)，以排除来源气体中不必要的部份，如图1(b)所示。接着，导入包括元素B的一第二前驱物气体(反应气体)至晶片的表面，如此第二前驱物气体(元素B)与元素A的单原子层进行反应，如图1(c)所示。再次导入一排除气体，以清除反应气体不必要的部份，并且形成元素A与元素B的反应产物的物质的单一层体，如图1(d)所示。重复图1(a)至图1(d)的步骤，以形成具有期望厚度的物质的薄膜。因为层体是对于每一个单原子层而被形成，所以以原子层沉积方法形成的层体，层体具有可以共形成长至一凸起(projection)或是一具有高深宽比(aspectratio)的小孔洞/凹口当中的特色。图2显示根据目前公开的一个实施例中用于原子层沉积的设备的示范性示意图。ALD设备包括具有一泵系统(图未示)的一真空腔100，以维持真空腔内部的压力在一期望程度。真空腔100分隔为多个反应区域，举例而言，包括一第一反应区域CH1、一第二反应区域CH2及一第三反应区域CH3。第一、二、三反应区域CH1、CH2、CH3依顺序排列。当然，反应区域的数量不限制为三个。反应区域可为四个或多个，在一些示例中反应区域可为八个。多个反应区域可为物理性的墙板所区隔，或者利用由来自非反应气体来源G0并经由气体管路P0所供应的非反应气体(惰性气体)所产生的气流所区隔。举例而言，非反应气体包括氦气、氩气或氮气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原子层沉积设备，包括：一真空腔，分隔为包括一第一反应区、一第二反应区及一第三反应区的至少三个区域；一晶片运送机构，用以将一晶片自该第一反应区域经由该第二反应区域运送该第三反应区域；一第一气体来源，用以经由一第一气体管路供应一第一气体至该第一反应区域；一第二气体来源，用以经由一第二气体管路供应一第二气体至该第二反应区域；以及一再利用气体管路，连结于该第一反应区域与该第三反应区域之间，用以供应在该第一反应区域所收集的未使用的第一气体至该第三反应区域。

【技术特征摘要】
2015.10.20 US 14/918,2941.一种原子层沉积设备，包括：一真空腔，分隔为包括一第一反应区、一第二反应区及一第三反应区的至少三个区域；一晶片运送机构，用以将一晶片自该第一反应区域经由该第二反应区域运送该第三反...

【专利技术属性】
技术研发人员：萧才富，许光源，郑培仁，李资良，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71