化学气相沉积设备制造技术

本发明专利技术涉及化学气相沉积设备。在该化学气相沉积设备中，可与外部ＲＦ电源３０２相连的ＲＦ电源连接部分３０３安装在腔室３００的上部；ＲＦ电极板３０６安装在所述腔室内，所述ＲＦ电极板以预定的间隔与所述腔室的内上表面隔开并且以预定的间隔与设置在所述ＲＦ电极板下方的喷头３０９隔开；利用由外部ＲＦ电源供给到ＲＦ电极板上的电能使等离子体产生在由ＲＦ电极板和喷头的上表面之间的间隙所限定的第一缓冲部分３１０中；喷头在垂直方向上被分成两个部分并且所述两个部分之间的间隔限定了第二缓冲部分３１６；反应气体被供给到产生有等离子体的第一缓冲部分；以及源气体被供给到第二缓冲部分。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学气相沉积(CVD)设备。本专利技术特别涉及一种使用反应气体的游离基(radical)同时通过在喷头内产生等离子体或者利用喷头将外部等离子体喷射到腔室中顺序地供给处理气体的化学气相沉积设备。附图说明图1A是表示一种能够顺序地供给处理气体的常规化学气相沉积设备的结构元件的一个示意图。如图1A中所示，该常规化学气相沉积设备包括下部设有出口100的一个腔室101、安装在腔室的顶表面上以进入腔室101的内中央部分的至少一个源气体导管102、至少一个反应气体导管103和至少一个清洁气体导管104、其中形成有多个用于喷射处理气体的喷射孔105的喷头106以及用于支撑晶片或基体107(后面称为“基体”)并同时用作加热源的加热器108，利用通过喷头106喷入的处理气体能够使薄膜沉积在基体107上。为了利用具有上述结构的常规化学气相沉积设备在基体107上形成薄膜，在一段预定的时间内通过喷头106喷入来自于至少一个源气体导管102的源气体以使源气体被基体107吸附，接着在一段预定的时间内从至少一个清洁气体导管104导入清洁气体以对残留在喷头106和腔室101中的源气体进行清洁。然后，通过出口100将气体排出。接着，在一段预定的时间内由至少一个反应气体导管导入的反应气体通过喷头106被喷射到基体107上，从而，利用反应气体与吸附在基体107中的源气体进行预定的反应在基体上形成薄膜。另外，在再次喷入源气体之前，在一段预定的时间内利用清洁气体对残留在喷头106和腔室101中的反应气体以及反应中所产生的气体副产物进行清洁并接着将它们排出。如上所述，重复喷入和清洁源气体以及喷入和清洁反应气体的过程使薄膜沉积在基体107上。但是，使用这样一种常规化学气相沉积设备的技术存在沉积速率很低的缺点，并且当其应用于半导体的大规模生产中时会增加半导体的制造成本。图1B是表示一种能够顺序地供给处理气体的常规等离子体化学气相沉积设备的一个示意图，并且该设备能够克服图1A中所示的化学气相沉积设备的缺点。即，如图1B中所示，该常规等离子体化学气相沉积设备具有这样的结构，喷头106设有能够与外部RF电源110相连的RF电源连接部分109，用于使喷头106和已与喷头106相连的RF电源110电绝缘的绝缘部分111安装在喷头106上，从而直接在腔室101内产生等离子体。即，尽管图1B中所示的等离子体化学气相沉积设备具有常规的处理气体顺序供给系统，在所述常规的处理气体顺序供给系统中以与图1A中所示的化学气相沉积设备相同的方式重复喷入和清洁源气体以及喷入和清洁反应气体的过程，但是该等离子体化学气相沉积设备能够在喷入反应气体后直接在腔室101内产生等离子体并且使反应气体的等离子体与吸附在基体107中的源气体进行反应，从而能够在较低的温度下提供较高的反应速率。图1B中所示的直接式等离子体产生系统与图1A中所示的系统相比，能够在相对较低的温度下略微提高沉积速率。但是，它所存在的缺点是，形成在基体上的基体元件和电路元件可能会由于在等离子体产生的开始阶段所产生的电弧、离子轰击和离子注入而受损，这样会降低生产率。图1C表示一种能够顺序地供给处理气体并使用外部等离子体产生设备的常规化学气相沉积设备的结构元件的一个示意图。在一段预定的时间内通过喷头106喷入源气体后，利用清洁气体对残留在喷头106和腔室101中的源气体得到清洁并通过形成在腔室101一侧上的出口100将它们排出。在对源气体进行这样的清洁后，通过外部等离子体产生设备112将反应气体的等离子体直接喷射到腔室101中并喷入反应气体。接着，利用清洁气体对反应气体以及反应中所产生的气体副产物进行清洁并接着将它们排出。在使用具有外部等离子体产生设备的化学气相沉积设备的情况下，能够略微减少由于等离子体而对形成在基体上的基体元件和电路元件造成的损害。但是，它所存在的缺点是，由于直接引入到腔室中的等离子体的不均匀性而不能使薄膜均匀地沉积在具有较大面积的基体上。本专利技术的另一个目的是，提供一种化学气相沉积设备，该设备通过以预定间隔将喷头隔开并将喷头分成两个部分以将引入并喷入源气体的第一部分与引入和喷入反应气体的第二部分分开，从而能够有效地防止源气体和反应气体在喷头内相互混合。为了达到上述目的，根据本专利技术的第一实施例，本专利技术提供一种化学气相沉积设备，该设备包括下部设有出口的腔室；分别用于将处理气体供给到所述腔室中的源气体导管、反应气体导管和清洁气体导管；具有多个喷射孔的喷头，所述喷射孔用于喷射由导管所供给的处理气体；以及用于支撑晶片或基体并用作加热源的加热器，薄膜沉积于所述晶片或基体上，所述设备的特征在于，可与外部RF电源相连的RF电源连接部分安装在所述腔室的上部；RF电极板安装在所述腔室内，所述RF电极板以预定的间隔与所述腔室的内上表面隔开并且以预定的间隔与设置在所述RF电极板下方的喷头隔开；利用RF杆将RF电源连接部分与RF电极板连接在一起以使电能可从外部RF电源供给到RF电极板上；利用由外部RF电源供给到RF电极板上的电能使等离子体产生在由RF电极板和喷头之间的间隙所限定的缓冲部分中；通过设置在缓冲部分下方的喷头将因此所产生的反应气体的游离基喷射到所述晶片或基体上。另外，根据本专利技术的第二实施例，可与外部RF电源相连的RF电源连接部分安装在所述腔室的上部；RF电极板安装在所述腔室内，所述RF电极板以预定的间隔与所述腔室的内上表面隔开并且以预定的间隔与设置在所述RF电极板下方的喷头的上表面隔开；利用RF杆将RF电源连接部分与RF电极板连接在一起以使电能可从外部RF电源供给到RF电极板上；利用由外部RF电源供给到RF电极板上的电能使等离子体产生在由RF电极板和喷头的上表面之间的间隙所限定的第一缓冲部分中；喷头在垂直方向上被分成两个部分并且所述两个部分之间的间隔限定了第二缓冲部分；反应气体被供给到产生有等离子体的第一缓冲部分并接着通过喷头被喷射到晶片或基体上；以及源气体被供给到第二缓冲部分并接着通过喷头被喷射到晶片或基体上。另外，根据本专利技术的第三实施例，外部等离子体产生设备通过等离子体导管与所述腔室的上面相连以与所述腔室相通；缓冲部分形成在喷头的上方，所述喷头设置在腔室的内上表面的下方并且以预定间隙与腔室的内上表面隔开；产生在外部等离子体产生设备中的等离子体通过等离子体导管被引入到缓冲部分中；以及通过设置在缓冲部分下方的喷头将因此所产生的反应气体的游离基喷射到所述晶片或基体上。另外，根据本专利技术的第四实施例，外部等离子体产生设备通过等离子体导管与所述腔室的上面相连以与所述腔室相通；第一缓冲部分形成在喷头的上方，所述喷头设置在腔室的内上表面的下方并且以预定间隙与腔室的内上表面隔开；喷头在垂直方向上被分成两个部分并且所述两个部分之间的间隔限定了第二缓冲部分；反应气体和产生在外部等离子体产生设备中的等离子体被供给到第一缓冲部分并接着通过喷头被喷射到晶片或基体上；以及源气体被供给到第二缓冲部分并接着通过喷头被喷射到晶片或基体上。另外，根据本专利技术的第五实施例，可与外部RF电源相连的RF电源连接部分安装在所述腔室的上部；第一缓冲部分形成在喷头的上方，所述喷头设置在腔室的内上表面的下方并且以预定间隙与腔室的内上表面隔开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学气相沉积设备，该设备包括下部设有出口的腔室；分别用于将处理气体供给到所述腔室中的源气体导管、反应气体导管和清洁气体导管；具有多个喷射孔的喷头，所述喷射孔用于喷射由导管所供给的处理气体；以及用于支撑晶片或基体并用作预定的加热源的加热器，薄膜沉积于所述晶片或基体上，所述设备的特征在于：可与外部ＲＦ电源相连的ＲＦ电源连接部分安装在所述腔室的上部；ＲＦ电极板安装在所述腔室内，所述ＲＦ电极板以预定的间隔与所述腔室的内上表面隔开并且以预定的间隔与设置在所述ＲＦ电极板下方的 喷头隔开；利用ＲＦ杆将ＲＦ电源连接部分与ＲＦ电极板连接在一起以使电能可从外部ＲＦ电源供给到ＲＦ电极板上；利用由外部ＲＦ电源供给到ＲＦ电极板上的电能使等离子体产生在由ＲＦ电极板和喷头之间的间隙所限定的缓冲部分中；以及通过设置在缓冲 部分下方的喷头将因此所产生的反应气体的游离基喷射到所述晶片或基体上。

【技术特征摘要】
KR 2001-3-19 13995/2001;KR 2001-3-19 13996/20011.一种化学气相沉积设备，该设备包括下部设有出口的腔室；分别用于将处理气体供给到所述腔室中的源气体导管、反应气体导管和清洁气体导管；具有多个喷射孔的喷头，所述喷射孔用于喷射由导管所供给的处理气体；以及用于支撑晶片或基体并用作预定的加热源的加热器，薄膜沉积于所述晶片或基体上，所述设备的特征在于可与外部RF电源相连的RF电源连接部分安装在所述腔室的上部；RF电极板安装在所述腔室内，所述RF电极板以预定的间隔与所述腔室的内上表面隔开并且以预定的间隔与设置在所述RF电极板下方的喷头隔开；利用RF杆将RF电源连接部分与RF电极板连接在一起以使电能可从外部RF电源供给到RF电极板上；利用由外部RF电源供给到RF电极板上的电能使等离子体产生在由RF电极板和喷头之间的间隙所限定的缓冲部分中；以及通过设置在缓冲部分下方的喷头将因此所产生的反应气体的游离基喷射到所述晶片或基体上。2.如权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于，上绝缘部分安装在所述腔室的内上表面和RF电极板之间。3.如权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述缓冲部分是由用于使RF电极板与腔室的内表面绝缘并且将RF电极板与喷头隔开的下绝缘部分限定的。4.如权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于，利用形成在RF杆周围的RF杆绝缘部分使RF杆与所述腔室电绝缘。5.如权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述喷头与所述腔室相连，从而使所述喷头被接地。6.如权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于，用于使所述腔室的顶部保持恒温的加热器被安装在所述腔室的顶部上。7.一种化学气相沉积设备，该设备包括下部设有出口的腔室；分别用于将处理气体供给到所述腔室中的源气体导管、反应气体导管和清洁气体导管；具有多个喷射孔的喷头，所述喷射孔用于喷射由导管所供给的处理气体；以及用于支撑晶片或基体并用作加热源的加热器，薄膜沉积于所述晶片或基体上，所述设备的特征在于可与外部RF电源相连的RF电源连接部分安装在所述腔室的上部；RF电极板安装在所述腔室内，所述RF电极板以预定的间隔与所述腔室的内上表面隔开，并且以预定的间隔与设置在所述RF电极板下方的喷头的上表面隔开；利用RF杆将RF电源连接部分与RF电极板连接在一起以使电能可从外部RF电源供给到RF电极板上；利用由外部RF电源供给到RF电极板上的电能使等离子体产生在由RF电极板和喷头的上表面之间的间隙所限定的第一缓冲部分中；喷头在垂直方向上被分成两个部分，并且所述两个部分之间的间隔限定了第二缓冲部分；反应气体被供给到产生有等离子体的第一缓冲部分，并接着通过喷头被喷射到晶片或基体上；以及源气体被供给到第二缓冲部分，并接着通过喷头被喷射到晶片或基体上。8.如权利要求7所述的化学气相沉积设备，其特征在于，喷头包括具有多个用于均匀地喷射反应气体和其游离基的喷射管的第一喷头，以及具有多个通孔和多个用于均匀地喷射源气体的喷射孔的第二喷头，多个喷射管穿过所述通孔；所述第一喷头的喷射管安装在所述第二喷头的通孔中。9.如权利要求7所述的化学气相沉积设备，其特征在于，至少一个反应气体导管和至少一个清洁气体导管安装在所述第一缓冲部分的一侧并且与所述第一缓冲部分相互连通，至少一个源气体导管和至少一个清洁气体导管安装在所述第二缓冲部分的一侧并且与第二缓冲部分相互连通。10.如权利要求8所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述第一缓冲部分是由用于使RF电极板与腔室的内表面绝缘并且将RF电极板与第一喷头隔开的下绝缘部分限定的。11.如权利要求8所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述第一喷头与所述腔室相连，从而使所述第一喷头被接地。12.如权利要求7所述的化学气相沉积设备，其特征在于，上绝缘部分安装在所述腔室的内上表面和RF电极板之间。13.如权利要求7所述的化学气相沉积设备，其特征在于，利用形成在RF杆周围的RF杆绝缘部分使RF杆与所述腔室电绝缘。14.如权利要求8所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述导管喷射管和喷射孔是以网格的形式设置的。15.如权利要求7所述的化学气相沉积设备，其特征在于，用于使所述腔室的顶部保持恒温的加热器被安装在所述腔室的顶部上。16.一种化学气相沉积设备，该设备包括下部设有出口的腔室；分别用于将处理气体供给到所述腔室中的源气体导管、反应气体导管和清洁气体导管；具有多个喷射孔的喷头，所述喷射孔用于喷射由导管所供给的处理气体；以及用于支撑晶片或基体并用作加热源的加热器，薄膜沉积于所述晶片或基体上，所述设备的特征在于外部等离子体产生设备通过等离子体导管与所述腔室的上面相连从而与所述腔室相通；缓冲部分形成在喷头的上方，所述喷头设置在腔室的内上表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：金宰湖，朴相俊，
申请(专利权)人：株式会社IPS，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]