气相沉积设备和气相沉积方法技术

本发明专利技术公开一种气相沉积设备和气相沉积方法，气相沉积设备包括：壳体，其设有向上开口的凹腔；载片台，其设置在凹腔的内部；封盖组件，其对凹腔进行封盖，并与凹腔形成真空腔室；匀气组件，其设置在所述真空腔室的内部，并位于载片台的上方，且朝向载片台导出气体；以及进气组件，其贯穿封盖组件，并包括清洗气路和脉冲气路，清洗气路与匀气组件相通，脉冲气路直接与凹腔相通。本发明专利技术的气相沉积设备可以使不同生长工艺的反应气流互不干涉，同时又共用一些相同的零部件，结合在单个反应腔室中，易于精确控制。该设计可以兼容等离子体增强型化学气相沉积系统、原子层沉积系统与等离子增强原子层沉积系统，三种系统可以同时或交替式进行镀膜反应。

Gas phase deposition equipment and gas phase deposition method

The present invention discloses a gas phase deposition device and a gas phase deposition method, which includes a shell with a concave cavity with an upward opening; a tablet table, which is arranged inside a concave cavity; a cover assembly is sealed to a concave cavity, and a vacuum chamber is formed with a concave cavity; a homogenizing assembly is arranged in the vacuum chamber. Inside, it is located above the plate table, and the gas is exported toward the plate table; and the intake assembly runs through the cover assembly, including the cleaning gas path and the pulse gas path. The cleaning gas path is connected with the uniform gas assembly, and the pulse gas path is directly connected with the concave cavity. The gas phase deposition equipment of the invention can make the reaction air flow without interference in different growth processes, and share some of the same parts, and can be easily controlled in a single reaction chamber. The design can be compatible with the plasma enhanced chemical vapor deposition system, the atomic layer deposition system and the plasma enhanced atomic layer deposition system. The three systems can react at the same time or alternately.

【技术实现步骤摘要】
气相沉积设备和气相沉积方法
本专利技术涉及材料制备
，尤其涉及一种气相沉积设备和气相沉积方法。
技术介绍
原子层沉积(ALD)是一种可将物质以单原子薄膜形式一层一层地淀积到基底表面的技术。与传统化学气相沉积方法相比，在原子层沉积工艺流程中，新一层原子层薄膜的化学反应直接与前一层相关联，使得每次反应只沉积一层原子。作为半导体行业前沿技术，原子层沉积技术在薄膜沉积厚度精度、台阶覆盖率及保形性等技术指标具备无可比拟的优势，是一种在高真空环境下，将气相前驱体源以脉冲或连续模式交替地通入工艺腔室并在基底上完成物理吸附及化学反应，从而淀积为薄膜的工艺。原子层沉积工艺的优越性使得在目前最先进的芯片制程工艺如45nm、22nm以下的制程中得到大量使用。等离子体增强原子层沉积(PEALD)与传统的原子层沉积原理非常相似，只是在原子层生长步骤中用等离子体代替原子层沉积中一种或多种普通的反应剂来与前驱体反应。等离子体的引入，使传统的原子层沉积技术得到改进，具备了更加突出的优势。等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应而在基片上沉积出所期望的薄膜。为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种化学气相沉积技术被称为等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。等离子体增强化学气相沉积工艺生长的薄膜具有基板温度低、沉积速率快、成膜质量好的优点。针孔较少，不易龟裂。所以等离子体增强化学气相沉积工艺也是半导体芯片制程中最常见和传统的薄膜生长工艺。目前这三种生长工艺各自具有自身的优点，但是对于未来的先进芯片、传感器、MEMS等的应用中，越来越多的情况下，需要将三种工艺可以统一在一个反应腔中来实现复杂薄膜的生长。最典型的应用比如：交替生长ALD薄膜或者PECVD薄膜等工艺；但是将三种工艺统一到一个反应腔室中需要优化的气路设计并将三种设备的优点结合在一起。因此需要提出一种结构简单能够兼用于等离子体增强型化学气相沉积系统和/或原子层沉积系统和/或等离子增强原子层沉积系统的优化后的气相沉积设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是，根据本专利技术的一方面，提供一种气相沉积设备，该气相沉积设备包括：壳体，其设有向上开口的凹腔；载片台，其设置在所述凹腔的内部；封盖组件，其对所述凹腔进行封盖，所述封盖组件与所述凹腔形成真空腔室；匀气组件，其设置在所述真空腔室的内部，并位于所述载片台的上方，且朝向所述载片台导出气体；以及进气组件，其贯穿所述封盖组件，并包括清洗气路和脉冲气路，所述清洗气路与所述匀气组件相通，所述脉冲气路直接与所述凹腔相通。本专利技术的气相沉积设备的结构简单，能够兼用于等离子体增强型化学气相沉积系统和/或原子层沉积系统和/或等离子增强原子层沉积系统。在本专利技术的气相沉积设备中，优选为，所述封盖组件包括环形主盖、绝缘环和封盖主体，所述环形主盖设置在所述壳体的顶端，并与所述凹腔对准，所述封盖主体对所述凹腔进行封盖，所述封盖主体的外边缘设置在所述环形主盖上，所述绝缘环设置在所述封盖主体与所述环形主盖之间，所述匀气组件设置在所述封盖主体的底面上。在本专利技术的气相沉积设备中，优选为，所述绝缘环包括沿轴向延伸的环形主体和沿径向向外延伸的环形凸缘，所述环形凸缘设置在所述环形主盖的顶面上，所述环形主体贴合于所述环形主盖的内侧壁上，所述封盖主体的外边缘设置在所述环形凸缘上，并通过紧固件固定在所述环形主盖上。在本专利技术的气相沉积设备中，优选为，所述封盖主体包括封闭冷却槽和供所述进气组件穿过的轴向贯通孔，所述封闭冷却槽形成在所述封盖主体上，并且所述封闭冷却槽包括冷却液进口和冷却液出口。在本专利技术的气相沉积设备中，优选为，所述进气组件包括清洗气路传输管、脉冲气路传输管、进气座、支撑座和分流气座，所述支撑座设置在所述封盖主体上，并与所述轴向贯通孔对齐，所述进气座设置在所述支撑座的顶端，所述分流气座设置在所述支撑座内，所述分流气座的底端贯穿所述轴向贯通孔，并与设置在所述分流气座的下方的所述匀气组件相通，所述分流气座的顶端低于所述支撑座的顶端，以在所述分流气座的顶端与所述支撑座的顶端之间形成分散腔室，所述脉冲气路传输管依次贯穿所述进气座、所述分散腔室、所述分流气座和所述匀气组件并延伸至所述凹腔内，所述清洗气路传输管仅贯穿所述进气座，所述分流气座设有均匀布置的多个清洗气路通道。在本专利技术的气相沉积设备中，优选为，所述进气组件还包括设置在所述进气座与所述支撑座之间的过渡座，所述过渡座包括供所述脉冲气路传输管穿过的第一安装孔和清洗气孔，所述清洗气孔的上部与所述清洗气路传输管对接，所述清洗气孔的下部朝向所述过渡座的中心倾斜，并连通至所述分散腔室。在本专利技术的气相沉积设备中，优选为，所述匀气组件包括安装于所述封盖主体的底部的一级匀气盘和二级匀气盘，所述一级匀气盘设有向上开口的第一凹陷区域，所述二级匀气盘设有向上开口的第二凹陷区域，所述二级匀气盘设置在所述一级匀气盘的底部，并罩设在所述一级匀气盘的外侧。在本专利技术的气相沉积设备中，优选为，所述一级匀气盘和所述二级匀气盘均设有供所述脉冲气路传输管穿过并与第一安装孔对齐的第二安装孔，所述第一凹陷区域上还设有均匀布置的多个一级通气孔，所述第二凹陷区域还设有均匀布置的多个二级通气孔，所述二级通气孔的孔径小于所述一级通气孔的孔径。此外，根据本专利技术的另一方面，还提供了一种气相沉积方法，在真空腔室对半导体晶片进行镀膜，包括：气相沉积步骤，利用所述的气相沉积设备，交替执行所述等离子体增强型化学气相沉积工艺、所述原子层沉积工艺、或所述等离子体增强原子层沉积工艺中的至少其中一种在晶片上进行气相沉积；以及判断步骤，判断气相沉积步骤中的镀膜次数是否达到了预定的循环次数，在判断为是的情况下，停止气相沉积工艺；在判断为否的情况下，重复上述气相沉积步骤。在本专利技术的气相沉积方法中，优选为，所述等离子体增强型化学气相沉积工艺中，关闭所述脉冲气路传输管气路，向所述清洗气路传输管中通入反应气体，所述反应气体依次经过所述分散腔室和所述匀气组件，并沉积于设置在所述载片台的所述晶片的上表面上，在所述晶片的上表面形成镀膜，所述原子层沉积工艺中，关闭所述清洗气路传输管，向所述脉冲气路传输管气路通入反应气体，所述反应气体直接沉积于设置在所述载片台的所述晶片的上表面上，在所述晶片的上表面形成镀膜，所述等离子体增强原子层沉积工艺中，首先经所述脉冲气路传输管气路通入前驱体脉冲气，并进入真空腔室，在所述晶片表面化学吸附；然后经所述清洗气路传输管通入清洗气体，通过所述匀气组件进入腔体，清洗反应腔，排除副产物和多余的前驱体；之后经所述脉冲气路传输管气路通入等离子体，与已吸附的前驱体发生反应生成薄膜；最后经所述清洗气路传输管通入清洗气体，进入真空腔室进行清洗，在所述晶片的上表面形成镀膜。通过上述技术方案，本专利技术的气相沉积设备可以使不同生长工艺的反应气流互不干涉，同时又共用一些相同的零部件，结合在单个反应腔室中，易于精确控制。该设计可以兼容等离子体增强型化学气相沉积系统、原子层沉积系统与等离子增强原子层沉积系统，这三种系统可以互不干涉地进行，同时也可以交叉式进行镀膜反应，例如首先本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气相沉积设备，其特征在于，包括：壳体(10)，其设有向上开口的凹腔(11)；载片台(20)，其设置在所述凹腔(11)的内部；封盖组件(30)，其对所述凹腔(11)进行封盖，所述封盖组件(30)与所述凹腔(11)形成真空腔室；匀气组件(40)，其设置在所述真空腔室的内部，并位于所述载片台(20)的上方，且朝向所述载片台(20)导出气体；以及进气组件(50)，其贯穿所述封盖组件(30)，并包括清洗气路和脉冲气路，所述清洗气路与所述匀气组件(40)相通，所述脉冲气路直接与所述凹腔(11)相通。

【技术特征摘要】
1.一种气相沉积设备，其特征在于，包括：壳体(10)，其设有向上开口的凹腔(11)；载片台(20)，其设置在所述凹腔(11)的内部；封盖组件(30)，其对所述凹腔(11)进行封盖，所述封盖组件(30)与所述凹腔(11)形成真空腔室；匀气组件(40)，其设置在所述真空腔室的内部，并位于所述载片台(20)的上方，且朝向所述载片台(20)导出气体；以及进气组件(50)，其贯穿所述封盖组件(30)，并包括清洗气路和脉冲气路，所述清洗气路与所述匀气组件(40)相通，所述脉冲气路直接与所述凹腔(11)相通。2.根据权利要求1所述的气相沉积设备，其特征在于，所述封盖组件(30)包括环形主盖(31)、绝缘环(33)和封盖主体(32)，所述环形主盖(31)设置在所述壳体(10)的顶端，并与所述凹腔(11)对准，所述封盖主体(32)对所述凹腔(11)进行封盖，所述封盖主体(32)的外边缘设置在所述环形主盖(31)上，所述绝缘环(33)设置在所述封盖主体(32)与所述环形主盖(31)之间，所述匀气组件(40)设置在所述封盖主体(32)的底面上。3.根据权利要求2所述的气相沉积设备，其特征在于，所述绝缘环(33)包括沿轴向延伸的环形主体(331)和沿径向向外延伸的环形凸缘(332)，所述环形凸缘(332)设置在所述环形主盖(31)的顶面上，所述环形主体(331)贴合于所述环形主盖(31)的内侧壁上，所述封盖主体(32)的外边缘设置在所述环形凸缘(332)上，并通过紧固件固定在所述环形主盖(31)上。4.根据权利要求3所述的气相沉积设备，其特征在于，所述封盖主体(32)包括封闭冷却槽(321)和供所述进气组件(50)穿过的轴向贯通孔(322)，所述封闭冷却槽(321)形成在所述封盖主体(32)上，并且所述封闭冷却槽(321)包括冷却液进口(321-1)和冷却液出口(321-2)。5.根据权利要求4所述的气相沉积设备，其特征在于，所述进气组件(50)包括清洗气路传输管(51)、脉冲气路传输管(52)、进气座(53)、支撑座(54)和分流气座(55)，所述支撑座(54)设置在所述封盖主体(32)上，并与所述轴向贯通孔(322)对齐，所述进气座(53)设置在所述支撑座(54)的顶端，所述分流气座(55)设置在所述支撑座(54)内，所述分流气座(55)的底端贯穿所述轴向贯通孔(322)，并与设置在所述分流气座(55)的下方的所述匀气组件(40)相通，所述分流气座(55)的顶端低于所述支撑座(54)的顶端，以在所述分流气座(55)的顶端与所述支撑座(54)的顶端之间形成分散腔室(56)，所述脉冲气路传输管(52)依次贯穿所述进气座(53)、所述分散腔室(56)、所述分流气座(55)和所述匀气组件(40)并延伸至所述凹腔(11)内，所述清洗气路传输管(51)仅贯穿所述进气座(53)，所述分流气座(55)设有均匀布置的多个清洗气路通道(551)。6.根据权利要求5所述的气相沉积设备，其特征在于，所述进...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡冬冬，
申请(专利权)人：江苏鲁汶仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32