包括沉积设备的半导体制造系统技术方案

提供了一种半导体制造系统，其具有增大的工艺窗口以用于稳定并灵活地进行沉积工艺。所述半导体制造系统包括：起到第一电极的作用并包括多个注入孔的气体供应装置；连接至所述气体供应装置的反应器壁；以及起到第二电极作用的衬底容纳装置，所述衬底容纳装置和所述反应器壁配置成通过面密封而一起密封。从所述气体供应装置向所述衬底容纳装置供应的反应气通过所述气体供应装置和所述反应器壁之间的排气路径而排到外部。所述第一电极包括邻近所述气体供应装置的边缘的突出电极。

Semiconductor manufacturing system comprising a deposition apparatus

Provided is a semiconductor manufacturing system having an enlarged process window for stable and flexible deposition processes. Including the semiconductor manufacturing system: to the first electrode and includes a plurality of gas injection hole supply device; the reactor wall is connected to the gas supply device; and the substrate second electrode receiving device, wherein the substrate holding device and the reactor wall is configured by surface sealing sealed together. The reaction gas supplied from the gas supply device to the substrate accommodating device is discharged to the outside through an exhaust path between the gas supply device and the reactor wall. The first electrode includes a protrusion electrode adjacent to the edge of the gas supply device.

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2015年10月22日在美国专利及商标局提交的美国临时申请号62/245,150的优先权，该美国临时申请的全部公开内容通过引用并入本文。
一个或多个实施方式涉及半导体制造系统，并且更特别地，涉及例如包括用于形成薄层的沉积设备的半导体制造系统。
技术介绍
为了满足更小半导体装置的设计规则，已致力于在半导体衬底上沉积更薄的层并通过使用低温工艺代替高温工艺来减少薄层之间的物理或化学干扰。如果使用等离子体来沉积薄层，可诱发反应物之间的化学反应而不会增加其上安装有衬底的加热器的温度，而且与在高温情况下的使用不同，可以防止反应器寿命的降低。例如，原子层沉积(ALD)方法广泛应用于在具有复杂结构的半导体装置中沉积薄层，这是因为在ALD方法中能够容易地控制薄层的沉积厚度。此外，在热过程下没有发生化学反应的反应气可以通过在等离子体增强原子层沉积(PEALD)方法中与反应气的供应同步地供应等离子体而被化学激活并沉积以形成薄层，并因此PEALD方法已广泛应用于工业领域。
技术实现思路
一个或更多个实施方式包括沉积设备，所述沉积设备具有的反应器结构能够用于扩大工艺窗口并且无论电容性耦合等离子体(CCP)反应器中电极之间的距离和电极与反应器壁之间的距离的相对比例如何，都会防止在电极之间产生的等离子体消失于反应器壁。另外的方面将在以下说明书中部分地陈述并且，在某种程度上，所述另外的方面从所述说明书中将显而易见，或可以通过实践所提供的实施方式的来理解此另外的方面。根据一个或更多个实施方式，反应器包括：反应器壁；上电极；下电极；以及设置在所述上电极上方并包括气体供应路径的气流控制装置。所述上电极和所述气流控制装置可以单独设置或作为一个单元设置。此外，可以在反应器壁和气流控制装置之间形成排气路径。可以在与所述气流控制装置接触的反应器壁的上部中形成与外部排气泵连接的出气口，以便通过反应器的上部排出气体。上电极可以与外部射频(RF)功率发生器连接，并且可以向反应空间施加RF功率。气体供应装置(诸如喷头)可以用作上电极。下电极可以面向上电极，并且衬底安装装置(诸如衬底容纳装置)可以用作下电极。上电极的下表面的一部分可以具有凹形从而使得等离子体在反应空间中的均匀分布。例如，可以在距所述上电极的下表面的中心一定距离处沿所述上电极的下表面的圆周形成突出，并且可以在突出的附近形成凹入部分。例如，可以邻近所述上电极的下表面的边缘形成突出，并且可以在突出里面形成凹入区域。根据一个或更多个实施方式，一种半导体制造系统，包括：起到第一电极的作用并包括多个注入孔的气体供应装置；连接至所述气体供应装置的反应器壁；以及起到第二电极作用的衬底容纳装置，所述衬底容纳装置和所述反应器壁配置成通过面密封而密封，其中，从所述气体供应装置向所述衬底容纳装置供应的反应气通过所述气体供应装置和所述反应器壁之间的排气路径排到外部，并且所述第一电极包括邻近所述气体供应装置的边缘的突出电极。衬底容纳装置与气体供应装置的中心区域之间的第一距离可以大于所述反应器壁与所述气体供应装置的所述边缘之间的第二距离，并且所述衬底容纳装置与所述气体供应装置之间的第三距离可以小于所述第二距离。由所述第一和第二电极产生的等离子体由于所述等离子体在所述第一距离中的径向性而可以向所述反应器壁移动并由于所述等离子体在所述第三距离中的线性而可以向所述衬底容纳装置移动。所述等离子体的所述径向性可以随着所述等离子体的功率和所述反应气的流速中的一个或两者的增加而增加。所述突出电极可以具有预定的曲率半径。所述衬底容纳装置可以包括：位置与所述突出电极所处位置对应的凹槽。所述突出电极和所述凹槽可以具有相同的曲率半径。所述气体供应单元可以从所述突出电极凹进从而在所述气体供应装置中可以界定凹入空间。所述半导体制造系统还可以包括在所述气体供应单元上方的出气口。在这种情况下，所述反应气可以通过所述排气路径和所述出气口排到外部。所述半导体制造系统还可以包括置于所述气体供应单元与所述出气口之间的气流控制装置。在这种情况下，所述反应气可以通过所述排气路径、所述气流控制装置和所述出气口排到外部。所述气流控制装置可以包括板和从所述板突出的侧壁，并且所述侧壁可以包括从其贯穿形成的多个贯穿孔。所述衬底容纳装置可以包括：用于容纳衬底的凹处区域；和环绕所述凹处区域并用于所述面密封的接触区域。所述凹处区域可以延伸至与所述突出电极所处位置对应的位置。根据一个或更多个实施方式，一种半导体制造系统，包括：反应器壁；连接至所述反应器壁的气流控制装置；连接至所述气流控制装置的气体供应装置；和面向所述气体供应装置并与所述反应器壁的下表面接触从而在它们之间界定反应空间的下电极，其中：所述气流控制装置堆叠在所述气体供应装置上；进气口通过所述反应器壁的上部、所述气流控制装置和所述气体供应装置形成，并且气体通过所述进气口供应至所述气体供应装置；所述下电极与所述气体供应装置的中心区域之间的第一距离大于所述反应器壁与所述气体供应装置的边缘之间的第二距离，并且所述气体供应装置的所述边缘与所述下电极的边缘之间的第三距离小于所述第二距离。根据一个或更多个实施方式，一种半导体制造系统，包括：包括多个注入孔的第一电极；在所述第一电极上方的气流控制装置；连接至所述第一电极和所述气流控制装置的反应器壁；和配置成接触反应器壁用以面密封的第二电极，其中通过所述注入孔向所述第二电极供应的反应气通过所述气体供应装置和所述反应器壁之间的排气路径以及通过所述气流控制装置排到外部，并且面向所述第二电极的所述第一电极的表面是凹入的。所述半导体制造系统还可以包括置于所述气流控制装置上方的出气口，其中所述反应气可以通过所述排气路径、所述气流控制装置和所述出气口排到外部。所述气流控制装置可以包括板和从所述板突出的侧壁，并且所述侧壁可以包括多个贯穿孔。所述第二电极与所述第一电极的中心区域之间的第一距离可以大于所述反应器壁与所述第一电极的边缘之间的第二距离，并且所述第一电极的所述边缘与所述第二电极的边缘之间的第三距离可以小于所述第二距离。所述第一电极可以包括邻近其边缘的突出电极。所述第二电极可以包括容纳衬底的凹处区域，并且所述凹处区域可以延伸至与所述突出电极所处位置对应的位置。附图示出这些和/或其他方面将从以下结合附图对实施方式的描述中变得显而易见并更容易被理解。图1是示出根据实施方式的半导体制造系统的横截面视图；图2是示出在实施方式的半导体制造系统中反应气(和剩余气体)流动的视图；图3是示出实施方式的半导体制造系统的另一横截面视图；图4和图5是示出相关技术的半导体制造系统的视图和示出根据实施方式的半导体制造系统的视图；图6是示出根据另一实施方式的半导体制造系统的横截面视图；图7A和图7B是示出根据实施方式的半导体制造系统的上电极的变型的横截面视图；图8和图9是示出根据另一实施方式的半导体制造系统的横截面视图；图10至图12是示出等离子体耦合可靠性的视图；图13和图14是示出当使用现有技术的反应器和根据实施方式的反应器通过等离子体增强原子层沉积(PEALD)方法来形成SiO2层时，取决于等离子体功率(a)和氧气流速(b)的薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体制造系统，包括：气体供应装置，其起到第一电极的作用并包括多个注入孔；反应器壁，其连接至所述气体供应装置；以及衬底容纳装置，其起到第二电极的作用，且所述衬底容纳装置和所述反应器壁被配置成通过面密封而密封，其中，从所述气体供应装置向所述衬底容纳装置供应的反应气通过所述气体供应装置与所述反应器壁之间的排气路径被排到外部，并且所述第一电极包括邻近所述气体供应装置的边缘的突出电极。

【技术特征摘要】
2015.10.22 US 62/245,150;2016.03.31 US 15/087,7361.一种半导体制造系统，包括：气体供应装置，其起到第一电极的作用并包括多个注入孔；反应器壁，其连接至所述气体供应装置；以及衬底容纳装置，其起到第二电极的作用，且所述衬底容纳装置和所述反应器壁被配置成通过面密封而密封，其中，从所述气体供应装置向所述衬底容纳装置供应的反应气通过所述气体供应装置与所述反应器壁之间的排气路径被排到外部，并且所述第一电极包括邻近所述气体供应装置的边缘的突出电极。2.根据权利要求1所述的半导体制造系统，其中所述衬底容纳装置与所述气体供应装置的中心区域之间的第一距离大于所述反应器壁与所述气体供应装置的所述边缘之间的第二距离，并且所述衬底容纳装置与所述气体供应装置的所述突出电极之间的第三距离小于所述第二距离。3.根据权利要求2所述的半导体制造系统，其中由所述第一电极和第二电极产生的等离子体由于所述等离子体在所述第一距离中的径向性而向所述反应器壁移动，并且由于所述等离子体在所述第三距离中的线性度而向所述衬底容纳装置移动。4.根据权利要求3所述的半导体制造系统，其中所述等离子体的所述径向性随着所述等离子体的功率和所述反应气的流速中的一个或两者的增加而增加。5.根据权利要求1所述的半导体制造系统，其中所述突出电极具有预定的曲率半径。6.根据权利要求1所述的半导体制造系统，其中所述气体供应装置从所述突出电极凹进使得在所述气体供应装置中界定凹入空间。7.根据权利要求1所述的半导体制造系统，还包括所述气体供应装置上方
\t的出气口，其中所述反应气通过所述排气路径和所述出气口排放到外部。8.根据权利要求7所述的半导体制造系统，还包括布置于所述气体供应装置与所述出气口之间的气流控制装置，其中所述反应气通过所述排气路径、所述气流控制装置和所述出气口被排放到外部。9.根据权利要求8所述的半导体制造系统，其中所述气流控制装置包括板和从所述板突出的侧壁，并且，所述侧壁包括从其贯穿形成的多个贯穿孔。10.根据权利要求1所述的半导体制造系统，其中所述衬底容纳装置包括：位置与所述突出电极所处位置对应的凹槽。11.根据权利要求10所述的半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：金大渊，金熙哲，张显秀，
申请(专利权)人：ASM知识产权私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL