原子层沉积设备制造技术

本发明专利技术提供一种原子层沉积设备。一种原子层沉积设备，包括：金属源气体供应管，其布置在晶片一侧，以在晶片的整个表面上方延伸，并能从第一端到第二端提供源气体；以及活性气体供应管，其布置在该晶片一侧，以在晶片的整个表面上方延伸，并能从第一端到第二端提供源气体，其中该活性气体供应管提供有用于吹出活性气体的多个吹气口，该活性气体在晶片上方被激活，并且其中，利用随着朝向活性气体供应管的第二端而远离第一端时逐渐减小的开口间距离来布置该吹气口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种原子层沉积设备。
技术介绍
近年来，在DRAM的小型化得到提高和集成度得到增加的情况下，关键的问题之一是保证更大的单元电容。 一种用于保证更大的单元电容的技术是为电容性膜采用高介电常数膜(高-k膜)的方法。典型的高介电常数膜包括，例如，五氧化二钽(Ta205) 、 二氧化铪(Hf02)、二氧化锆(Zr02)等。用于沉积这种膜的典型工艺包括溅射工艺、金属有机化学气相沉积(MO-CVD)工艺、原子层沉积(ALD)工艺等。原子层沉积工艺是涉及由每单个原子层进行沉积的工艺，并且该工艺作为沉积工艺的有利之处在于，可以在低温下进行，此外可以容易地获得增强质量的膜。日本专利特开No. 2004-288,900公开了一种ALD设备，该设备具有两个喷嘴，该喷嘴被布置为跨过待处理的衬底而面对。这些喷嘴包括具有沿延伸方向形成的多个开口的空心管部件，且被配置为从该开口排放处理气体。在日本专利特开No. 2004-288,900中公开的设备中，该空心管部件中设置的开口是均匀分布的。日本专利特开No. 2002-151,489公开了一种衬底处理单元，该衬底处理单元具有处理腔，其提供有第一和第二处理供气端口，以便跨过该待处理衬底而面对；以及提供有第一和第二缝状排气端口，其在基本上垂直于第一和第二处理供气端口周围的第一和第二处理气体流动的方向上，以便跨过该待处理衬底而面对。在日本专利特开No.2002-151,489中描述了以下工序。第一处理气体沿该待处理衬底的表面，从第一处理供气端口朝着第一排气端口流动，以便第一气体被吸附在该待处理衬底的表面中。然后，第二处理气体沿该待处理衬底的表面，从第二处理供气端口朝着第二排气端口流动，以便该第二气体与吸附的第一气体的分子起反应，从而形成一个分子的层状的高介质膜。日本专利特开No. 2002-151,489公开了一种配置，其中，在中部提供用于供气端口的减小了开口间距离的喷嘴，并且在其两端提供增加了开口间距离的喷嘴。但是，根据本专利技术人的研究发现，当在用作待处理衬底的晶片上方，从均匀布置的喷嘴中提供处理气体以形成电容器的电容性膜时，所形成电容器的单元电容发生变化，且因此在晶片表面中产生单元电容退化的位置，如日本专利特开No. 2004-288,900所述。在原子层沉积工艺中，首先提供金属源气体，以在衬底上沉积金属源材料，然后用诸如臭氧等的活性气体来激活金属源材料的沉积层，以产生电容性膜等。图13是示意地图示了电容器表面中的单元电容的分布的图，所述电容器具有如之后将谈论地，通过从均匀分布的喷嘴(吹气口)分别吹出金属源气体和臭氧而形成的电容性膜。如该图所示，随着朝向下游远离气体供应开口，单元电容被减小。人们认为，这是因为随着在下游中远离气体供应开口，气体供应率较低并且更加不充足，导致形成的电容性膜的质量不足。此外，当如日本专利特开No. 2002-151,489所述，在中部紧密地布置喷嘴时，随着在下游中远离距气体供应开口，气体供应率也更不充足。日本专利特开No. H10-147,874 (1998)公开了，通过以随着远离 气体供应管而逐渐地减小的管间距离来布置具有相同直径的用于沉积 气体的馈送管的供气端口，可以使反应气体的流速均衡。日本专利特 开No.H6-349,761 (1994)公开了提供有大量供气毛孔的喷嘴管，该供 气毛孔随着朝向另一端远离进气端口一侧而逐渐减小孔间的距离分 布。在日本专利特开No. H6-349，761中还描述了在晶片上方提供均匀 处理的这种结构。如上所述，在原子层沉积工艺中采用金属源气体和活性气体。本 专利技术人发现，在利用图13所示的原子层沉积设备的工艺中，单元电容 的退化是由于在施加用于处理沉积的金属层的诸如臭氧等的活性气体 过程中的变化而引起，而不是由于利用金属源气体的用于沉积的气体 流速而引起。因此，为了减小晶片表面中的单元电容的变化，需要一 种控制，用于减小在晶片表面施加活性气体过程中的变化。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种原子层沉积设备，包括其上 布置了待处理衬底的衬底基座；第一气体馈送管，其布置在该衬底基 座的一侧，以在衬底基座上布置的待处理衬底的整个表面上方延伸， 并能从一端到另一端提供源气体；以及第二气体馈送管，其布置在衬 底基座的一侧，以在衬底基座上布置的待处理衬底的整个表面上方延 伸，并能从一端到另一端提供活性气体，该活性气体与待处理衬底上 方的源气体的沉积材料层起反应，其中该第二气体馈送管提供有多个 吹气口，用于吹出与待处理衬底反应的活性气体，并且其中该多个吹 气口以随着朝向第二气体馈送管的一端而远离另一端时逐渐减小的开 口间距离来分布。这种结构在晶片的整个表面上方提供改进均匀性的活性气体的吹出速率，允许利用晶片表面上方的活性气体来提高工艺中的均匀性。 这抑制图13所示的单元电容的局部退化。这里，这些结构中每个的任意组合，或如工艺、器件等的本专利技术 的类型之间的变换也可以被解释为属于本专利技术的范围。根据本专利技术，可以防止通过原子层沉积而在晶片上沉积有膜的晶 片的性能的局部退化。附图说明结合附图，从某些优选实施例的下列描述，本专利技术的上述及其他 目的、优点和特点将变得更加明显，其中图l是垂直区间图，其示意地图示了根据本专利技术的实施例中的原 子层沉积设备的配置例子；图2是平面图，其示意地图示了根据本专利技术的实施例中的原子层 沉积设备的配置例子；图3是垂直区间图，其图示了用于在本专利技术实施例中的原子层沉 积设备中的晶片上沉积膜的工序；图4是垂直区间图，其图示了用于在本专利技术实施例中的原子层沉 积设备中的晶片上沉积膜的工序；图5是平面图，其图示了吹气口的布置例子；图6A和6B是示意地图示了吹气口的布置的视图7A示出了公式，并且图7B是表格，其示出了吹气口中的区间 长度的例子；图8是图示了吹气口中的区间长度的例子的视图； 图9是平面图，其图示了吹气口布置的另一例子； 图10是示意地图示了本专利技术实施例中的原子层沉积设备的另一配置的示例性实施方式的视图11是示意地图示了本专利技术实施例中的原子层沉积设备的另一配置的示例性实施方式的视图；图12是图示了表面中的单元电容的分布图；以及 图13是图示了表面中的单元电容的分布图。具体实施例方式现在将参考说明性实施例描述本专利技术。本领域的技术人员将认识 到，使用本专利技术的指导可以完成许多替换实施例，且本专利技术不局限于 出于示例性目的而说明的实施例。下面将根据附图详细描述根据本专利技术的示例性实施方式。在所有 图中，将相同的标号分配图中共同出现的的元件，且将不再重复其详 细描述。在以下实施例中，原子层沉积设备在衬底上方提供包含源材料的气体，以经由原子层沉积工艺(ALD工艺)来沉积膜，该原子层沉积工艺涉及通过由一个原子层的单位的吸附，来沉积膜。例如，该原子层沉积设备能够适当地进行用于在处理腔中的衬底上方提供金属源 气体以在衬底上吸附金属源材料的操作，由此形成沉积层；以及用于 在处理腔中的衬底上方提供活性气体的操作，以用活性气体激活通过 吸附金属源材料而形成的沉积层。这里，该吸附可以是化学吸收。可 选地，通过在衬底上方提供至少一种等离子体-激发的气体，该原子层 沉积设备能够经由等离子体增强原子层沉积工艺来沉积膜。图1和图2是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原子层沉积设备，包括：　衬底基座，在所述衬底基座上布置待处理衬底；　第一气体馈送管，所述第一气体馈送管布置在所述衬底基座一侧，以在所述衬底基座上布置的所述待处理衬底的整个表面上方延伸，并能从一端到另一端提供源气体；以及　 　第二气体馈送管，所述第二气体馈送管布置在所述衬底基座一侧，以在所述衬底基座上布置的所述待处理衬底的整个表面上方延伸，并能从一端到另一端提供活性气体，所述活性气体可与在所述待处理衬底上方的所述源气体的沉积材料的层相反应，　其中，所述第 二气体馈送管提供有多个吹气口，用于吹出与所述待处理衬底相反应的所述活性气体，以及　其中，在从所述第二气体馈送管的所述一端朝向所述另一端的渐远的方向上，以逐渐减小的开口间距离来分布所述多个吹气口。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：饭野知久，服卷直美，加藤芳健，
申请(专利权)人：恩益禧电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]