原子层沉积装置及原子层沉积方法制造方法及图纸

本申请属于半导体制造技术领域，具体涉及一种原子层沉积装置及原子层沉积方法。本申请的原子层沉积装置包括反应室、晶片承载器和多个喷嘴，晶片承载器设于反应室的内部，用于在同一平面内承载多个晶片，多个喷嘴设于晶片承载器的上方的反应室的侧壁或顶壁，用于向反应室内通入第一前驱体、第二前驱体和净化气体。根据本申请的原子层沉积装置，能够同时在多个晶片表面形成原子层，提高晶片生产效率，同时保证原子层的沉积厚度和范围的均匀性，提高晶片质量。片质量。片质量。

【技术实现步骤摘要】
原子层沉积装置及原子层沉积方法


[0001]本申请属于半导体制造
，具体涉及一种原子层沉积装置及原子层沉积方法。

技术介绍

[0002]集成电路制造过程中的半导体处理通常包括在半导体衬底上沉积膜层。一种方法是原子层沉积(ALD)技术。原子层沉积通常包括在低于大气压的反应室中将连续的单层膜沉积在衬底上。利用典型的ALD，通过将不同的沉积前驱体(precursor)交替脉冲地供给衬底表面，从而实现在衬底上的膜层生长。
[0003]ALD方法包括将一种汽化前驱体通入反应室，以有效地在放置在其内的衬底上形成第一单层膜。此后，使第一汽化前驱体停止通入，并且通入惰性吹扫气体，以有效地去除反应室内没有参与反应的过剩的第一汽化前驱体及反应副产物。随后，与第一汽化前驱体不同的第二汽化前驱体通入反应室，以在第一单层膜上形成第二单层膜。停止通入第二汽化前驱体，通入惰性吹扫气体，以有效地去除反应室内没有参与反应的过剩的第二汽化前驱体及反应副产物。重复上述工艺，直到在衬底上形成具有期望厚度的膜层。
[0004]现有技术中，在对批量的晶片进行原子层沉积时，通常使用炉式设备。将晶片置于载具上，通过转动载具的同时在晶片的侧面喷射气体反应剂，从而完成批量晶片的沉积过程。此方式下，容易导致晶片表面沉积的厚度不均匀及台阶覆盖性差，从而影响晶片质量。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是至少解决晶片批量生产时表面沉积厚度不均匀及台阶覆盖性能差的问题。该目的是通过以下方式实现的：
[0006]本申请的第一方面提出了一种原子层沉积装置，所述原子层沉积装置包括：
[0007]反应室；
[0008]晶片承载器，所述晶片承载器设于所述反应室的内部，用于在同一平面内承载多个晶片；
[0009]多个喷嘴，多个所述喷嘴设于所述晶片承载器的上方的所述反应室的侧壁或顶壁，用于向所述反应室内通入第一前驱体、第二前驱体和净化气体。
[0010]本申请的另一方面还提出了一种原子层沉积方法，所述原子层沉积方法包括以下步骤：
[0011]提供反应室，将多个晶片平铺于所述反应室内的晶片承载器上，并保持所述晶片承载器固定；
[0012]开始通入第一前驱体，所述第一前驱体通过多个所述喷嘴中的至少一个喷嘴通入至所述反应室内，并在所述晶片的表面形成第一单层膜；
[0013]停止通入所述第一前驱体，开始通入净化气体，所述净化气体通过多个所述喷嘴中的至少一个喷嘴通入至所述反应室内，并清除所述反应室内的所述第一前驱体；
[0014]停止通入所述净化气体，开始通入第二前驱体，所述第二前驱体通过多个所述喷嘴中的至少一个喷嘴通入至所述反应室内，并在所述晶片的表面形成第二单层膜；
[0015]停止通入所述第二前驱体，开始通入所述净化气体，所述净化气体通过多个所述喷嘴中的至少一个喷嘴通入至所述反应室内，并清除所述反应室内的所述第二前驱体；
[0016]重复上述通入所述第一前驱体、所述净化气体和所述第二前驱体的步骤，直至原子层生长达到目标厚度。
附图说明
[0017]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其它的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。其中：
[0018]图1为本申请一实施方式中原子层沉积装置的部分内部结构示意图；
[0019]图2为图1中原子层沉积装置的A-A剖面结构示意图；
[0020]图3为图1中晶片承载器上晶片的分布结构示意图。
[0021]附图中各标号表示如下：
[0022]100：原子层沉积装置；
[0023]10：反应室；
[0024]20：晶片承载器；
[0025]30：喷嘴、31：第一喷嘴、32：第二喷嘴、33：第三喷嘴；
[0026]200：晶片。
具体实施方式
[0027]下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0028]应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
[0029]尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
[0030]为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
[0031]结合图1和图2所示，本实施方式的原子层沉积装置100包括反应室10、晶片承载器20和多个喷嘴30，晶片承载器20设于反应室10的内部，用于在同一平面内承载多个晶片200，多个喷嘴30设于晶片承载器20的上方的反应室的侧壁或顶壁，用于向反应室10内通入第一前驱体、第二前驱体和净化气体。
[0032]根据本申请的原子层沉积装置100，将多个晶片200同时设置于晶片承载器20上，通过喷嘴30向反应室10内依次通入第一前驱体和第二前驱体，能够同时在多个晶片200表面形成原子层，提高晶片生产效率，同时晶片200表面无任何遮挡物，能够保证晶片200表面与第一前驱体和第二前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原子层沉积装置，其特征在于，包括：反应室；晶片承载器，所述晶片承载器设于所述反应室的内部，用于在同一平面内承载多个晶片；多个喷嘴，多个所述喷嘴设于所述晶片承载器的上方的所述反应室的侧壁或顶壁，用于向所述反应室内通入第一前驱体、第二前驱体和净化气体。2.根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于，多个所述喷嘴包括：多个第一喷嘴，多个所述第一喷嘴用于向所述反应室内通入所述第一前驱体；多个第二喷嘴，多个所述第二喷嘴用于向所述反应室内通入所述第二前驱体；多个第三喷嘴，多个所述第三喷嘴用于向所述反应室内通入所述净化气体。3.根据权利要求2所述的原子层沉积装置，其特征在于，所述第二喷嘴、所述第三喷嘴和所述第一喷嘴沿所述反应室的侧壁自上而下间隔设置。4.根据权利要求3所述的原子层沉积装置，其特征在于，多个所述喷嘴还包括多个第四喷嘴，多个所述第四喷嘴用于向所述反应室内通入中间气体，所述第四喷嘴沿所述反应室的侧壁设于所述第一喷嘴的下方。5.根据权利要求2所述的原子层沉积装置，其特征在于，多个所述第一喷嘴至少设于所述反应室的一对相对设置的侧壁；并且/或者多个所述第二喷嘴至少设于所述反应室的一对相对设置的侧壁；并且/或者多个所述第三喷嘴至少设于所述反应室的一对相对设置的侧壁。6.根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于，所述原子层沉积装置还包括加热单元，所述加热单元部分地设于所述承载器的内部或外壁。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭世根，项金娟，刘青，
申请(专利权)人：真芯北京半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：