前驱体混合注入系统、半导体处理设备及前驱体控制方法技术方案

技术编号:36466138 阅读:15 留言:0更新日期:2023-01-25 23:06
本发明专利技术提供了前驱体混合注入系统、半导体处理设备及前驱体控制方法。所述前驱体混合注入系统包括:多条支路;前置混合储气室,包括进气管路和出气管路,所述多条支路的各输出汇入所述进气管路,所述出气管路耦接反应腔室;以及压力检测计,位于前置混合储气室的进气管路上,用于监测所述前置混合储气室内部压力变化。其中,所述多条支路包括至少两路支路,每条支路为源瓶支路或者气体支路中的一者;所述源瓶支路输送前驱体原始状态为固态或液态的前驱体至所述前置混合储气室,所述气体支路输送气体前驱体或载体至所述前置混合储气室;所述源瓶支路或者气体支路具有流量计,控制进入所述前置混合储气室的流体流量和比例。述前置混合储气室的流体流量和比例。述前置混合储气室的流体流量和比例。

【技术实现步骤摘要】
前驱体混合注入系统、半导体处理设备及前驱体控制方法


[0001]本专利技术涉及半导体加工
,具体地,涉及一种原子层沉积设备和方法。

技术介绍

[0002]随着半导体行业的发展,集成电路元器件逐渐向着多样化、微型化发展。精确控制薄膜厚度和均匀性,保持较高深宽比的覆盖都显得尤为重要。原子层沉积(Atomic layer deposition,ALD)技术可以精确控制薄膜厚度,并且具有良好的保型性。
[0003]原子层沉积技术的一种传统做法是采用载气带出前驱体的注入模式,这种做法的缺点是前驱体浓度较低,在结构片扩散速度较低,特别是凹槽底部扩散困难。
[0004]现有技术中,还有采用流量计(MFC)交替注入不同前驱体(例如,TiCl4和NH3)至腔室,但脉冲周期较长,存在循环周期无法缩短的问题。
[0005]此外,对于多元化合物沉积,现有技术中采用了储气室结构快速注入高浓度注入前驱体的方式,但在源瓶加热温度一定的情况下,前驱体注入浓度不可调整。而且,多元化合物如TiSiN通过TiN/SiN周期来调节Ti/Si比的话,会形成复合层(layer by layer)结构。
[0006]因此,亟需一种适用于制备多元化合物的原子层沉积设备和方法。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术中的问题,本专利技术提供了一种前驱体混合注入系统。
[0008]所述前驱体混合注入系统包括多条支路、前置混合储气室以及压力检测计。
[0009]前置混合储气室包括进气管路和出气管路,所述多条支路的各输出汇入所述进气管路,所述出气管路耦接反应腔室。
[0010]压力检测计位于前置混合储气室的进气管路上,用于监测所述前置混合储气室内部压力变化。
[0011]所述多条支路包括至少两路支路,每条支路为源瓶支路或者气体支路中的一者;所述源瓶支路输送前驱体原始状态为固态或液态的前驱体至所述前置混合储气室,所述气体支路输送气体前驱体或载体至所述前置混合储气室;所述源瓶支路或者气体支路具有流量计,控制进入所述前置混合储气室的流体流量和比例。
[0012]在一个实施例中,所述源瓶支路包括依次连接的源瓶、源瓶支路第一控制阀、源瓶支路流量计、源瓶支路第二控制阀。
[0013]在一个实施例中,所述气体支路包括依次连接的气体支路第一控制阀、气体支路流量计、气体支路第二控制阀。
[0014]在一个实施例中,所述气体支路第二控制阀的输出口与所述源瓶支路第二控制阀的输出口连接,并一起连接至所述前置混合储气室的进气管路。
[0015]在一个实施例中,所述前置混合储气室用于定量混合来自不同支路的前驱体,同时获得期望的前驱体浓度,并一次性向所述反应腔室内注入大量前驱体。
[0016]在一个实施例中,所述进气管路上具有进气控制阀,所述出气管路具有出气控制
阀,所述出气控制阀的输出口与所述反应腔室连接,所述进气控制阀的输入口与所述多条支路的各输出连接。
[0017]在一个实施例中,所述压力检测计耦接在所述进气控制阀与所述前置混合储气室之间。
[0018]在一个实施例中,所述多路支路为一路或多个源瓶支路和一路或多路气体支路。
[0019]在一个实施例中,所述多路支路为多路源瓶支路。
[0020]在一个实施例中,所述多路支路为多路气体支路。
[0021]本专利技术还提供了一种半导体处理设备,包括:
[0022]吹扫气体模块;
[0023]第一前驱体混合注入系统;
[0024]第二前驱体混合注入系统;以及
[0025]与所述吹扫气体模块、所述第一前驱体混合注入系统、所述第二前驱体混合注入系统耦接的反应腔室;
[0026]其中,该第一和第二前驱体混合注入系统为如上所述的前驱体混合注入系统;
[0027]其中,所述吹扫气体模块包括至少一路吹扫支路,该至少一路吹扫支路包括依次连接的吹扫支路第一控制阀、流量计以及吹扫支路第二控制阀,用于向所述反应腔室提供至少一路吹扫气。
[0028]本专利技术还提供了一种用于如上所述的半导体处理设备的前驱体控制方法,其中,所述第一前驱体混合注入系统的前置混合储气室为第一前置混合储气室,所述第二前驱体混合注入系统的前置混合储气室为第二前置混合储气室,所述方法包括以下步骤:
[0029]a.所述吹扫气体模块的各路流量计开启,向所述反应腔室通入吹扫气体;
[0030]b.开启第一前置混合储气室的进气管路,以设定流量向第一前置混合储气室充入气体;
[0031]c.关闭第一前置混合储气室的进气管路,开启第一前置混合储气室出气管路通入所述反应腔室;
[0032]d.关闭第一前置混合储气室出气管路;
[0033]e.开启第二前置混合储气室的进气管路,以设定流量向第二前置混合储气室充入气体;
[0034]f.关闭第二前置混合储气室进气管路,开启第二前置混合储气室出气管路通入所述反应腔室;
[0035]g.关闭第二前置混合储气室出气管路;
[0036]h.开启第一前置混合储气室的进气管路,以设定流量向第一前置混合储气室充入气体;
[0037]g.循环执行步骤c

h。
[0038]本专利技术的前驱体混合注入系统、半导体处理设备及及前驱体控制方法特别适用于制备多元化合物。本专利技术采用前置混合储气室作为前驱体的二次存储装置,且注入前置混合储气室的前驱体/反应气体可通过流量计MFC控制浓度与比例。此外,通过压力检测计,可以监控注入腔室的前驱体的量。前置混合储气室可一次性快速释放大量前驱体,可减少循环周期。此外,高浓度的前驱体有助于提高硅片凹槽底部的台阶覆盖率。
附图说明
[0039]本专利技术的以上
技术实现思路
以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是,附图仅作为所请求保护的专利技术的示例。在附图中,相同的附图标记代表相同或类似的元素。
[0040]图1示出根据本专利技术一实施例的前驱体混合注入系统;
[0041]图2A示出根据本专利技术一实施例的第一前置混合储气室充入气体以及吹扫过程;
[0042]图2B示出根据本专利技术一实施例的第一组前驱体脉冲注入示意图;
[0043]图2C示出根据本专利技术一实施例的第二前置混合储气室充入气体以及吹扫过程;
[0044]图2D示出根据本专利技术一实施例的第二组前驱体脉冲注入示意图;
[0045]图3示出根据本专利技术一实施例的用于半导体处理设备的前驱体控制方法的流程图;以及
[0046]图4示出根据本专利技术一实施例的半导体处理设备示意图。
具体实施方式
[0047]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。虽然本专利技术的描述将结合优选实施例一起介绍,但这并不代表此专利技术的特征仅限于该实施方式。恰恰相反,结合实施方式作专利技术介绍的目的是为了覆盖基本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种前驱体混合注入系统,其特征在于,所述系统包括:多条支路;前置混合储气室,包括进气管路和出气管路,所述多条支路的各输出汇入所述进气管路,所述出气管路耦接反应腔室;以及压力检测计,位于前置混合储气室的进气管路上,用于监测所述前置混合储气室内部压力变化;其中,所述多条支路包括至少两路支路,每条支路为源瓶支路或者气体支路中的一者;所述源瓶支路输送前驱体原始状态为固态或液态的前驱体至所述前置混合储气室,所述气体支路输送气体前驱体或载体至所述前置混合储气室;所述源瓶支路或者气体支路具有流量计,控制进入所述前置混合储气室的流体流量和比例。2.如利要求1所述的前驱体混合注入系统,其特征在于,所述源瓶支路包括依次连接的源瓶、源瓶支路第一控制阀、源瓶支路流量计、源瓶支路第二控制阀。3.如利要求1所述的前驱体混合注入系统,其特征在于,所述气体支路包括依次连接的气体支路第一控制阀、气体支路流量计、气体支路第二控制阀。4.如利要求1所述的前驱体混合注入系统,其特征在于,所述气体支路第二控制阀的输出口与所述源瓶支路第二控制阀的输出口连接,并一起连接至所述前置混合储气室的进气管路。5.如利要求1所述的前驱体混合注入系统,其特征在于,所述前置混合储气室用于定量混合来自不同支路的前驱体,同时获得期望的前驱体浓度,并一次性向所述反应腔室内注入大量前驱体。6.如利要求1所述的前驱体混合注入系统,其特征在于,所述进气管路上具有进气控制阀,所述出气管路具有出气控制阀,所述出气控制阀的输出口与所述反应腔室连接,所述进气控制阀的输入口与所述多条支路的各输出连接。7.如利要求1所述的前驱体混合注入系统,其特征在于,所述压力检测计耦接在所述进气控制阀与所述前置混合储气室之间。8.如利要求1所述的前驱体混合注入系统,其特征在于,所述多路支路为一路或多个源瓶支路和...

【专利技术属性】
技术研发人员:付芸绮李健陈新益许嘉毓赵郁晗孙萌萌
申请(专利权)人:拓荆科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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