CN102051595B - 化学气相沉积装置及其喷头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种化学气相沉积装置及其喷头，所述喷头包括：主体，所述主体的一侧具有进气口，另一侧具有出气口；底板，所述底板与主体活动连接，并密封所述出气口，所述底板包括至少两部分，所述底板的各部分之间密封活动连接，所述底板的各部分上具有通孔，气体从主体的进气口进入后，从所述通孔排出。本发明提高了化学气相沉积的膜层均匀性。

Description

化学气相沉积装置及其喷头

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种化学气相沉积装置及其喷头。

背景技术

在半导体制造领域中，经常需要利用化学气相沉积(CVD，Chemical VaporDeposition)的方法形成膜层，例如氧化硅层、氮化硅层等等介质层。CVD通常是在反应腔室内进行，首先将包括器件层的晶片放置于反应腔内的基台上，然后通入反应气体，反应气体被解离成原子、离子，或原子团，吸附在晶片表面，当反应气体分子相遇时，化学沉积反应便得以进行，然后经由晶粒生长、晶粒聚结，缝道填补等步骤，晶片表面被膜层覆盖，通过控制反应时间，便可以沉积不同厚度的薄膜。

随着晶片尺寸变大，均匀的处理晶片表面变得更加困难。为了解决这个问题，处理晶片表面所用的气体利用喷头注入反应腔室内。因为喷头上具有很多小孔，因此可以使得反应气体均匀的进入反应腔室中，这样就可以在晶片表面上进行一均匀的CVD过程。

例如在专利号为“4854263”的美国专利文献中，提供了一种用于通入CVD(化学气相沉积)反应气体的喷头。

图1为现有技术中一种CVD装置结构示意图，包括CVD腔室10，在腔室10内具有设置于腔室10下方的基台20，基台20可借着驱动装置30而上下或者倾斜移动，加热器40设置于基台20中用来加热晶片50，喷头60设置于反应腔室10的上方，喷头60包括本体60a和位于本体60a上的底板60b，所述本体60a和底板60b围成一个空腔，本体60a连接有气体供应管70，底板60b上具有多个小孔60c，反应气体从气体供应管70道进入喷头60内，然后从底板60b的小孔60c喷出。

现有的喷头60的本体60a与底板60b固定连接，因此当出现CVD形成的膜层均匀性不好时，例如晶片两边的膜层厚度不均匀，则可以通过调整基台20的高度和倾斜度来调整膜层厚度，但是当膜层的均匀性出现某一点或者某一区域偏高或偏低时，现有的CVD设备没办法解决。

发明内容

本发明解决的技术问题提供一种化学气相沉积装置及其喷头，提高CVD膜层的均匀性。

为了解决上述问题，本发明提供了一种化学气相沉积装置的喷头，所述喷头包括：主体，所述主体的一侧具有进气口，另一侧具有出气口；底板，所述底板与主体活动连接，并密封所述出气口，所述底板包括至少两部分，所述底板的各部分之间密封活动连接，所述底板的各部分上具有通孔，气体从主体的进气口进入后，从所述通孔排出。

相应的本发明还提供了一种化学气相沉积装置，包括上述喷头，还包括：反应腔室；基座，用于放置待进行化学气相沉积的晶片；进气管，与主体的进气口连接；控制装置，与所述底板的各部分单独连接，控制所述底板的各部分相对主体移动。

与现有技术相比，本发明主要具有以下优点：

本发明通过将喷头的底板设置为可相对喷头的主体移动的底板，并且底板分为至少两个部分，不同部分可以单独移动，从而使得针对膜层上某一点或者某一区域出现膜层不均匀的问题时，调整该膜层区域对应的底板部分，从而解决了膜层上某一点或者某一区域出现膜层不均匀的问题。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为现有技术中一种CVD装置结构示意图；

图2为本发明的化学气相沉积装置的喷头一实施例的示意图；

图3为图2的仰视图；

图4为本发明的化学气相沉积装置的喷头另一实施例的示意图；

图5是本发明的化学气相沉积装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有的喷头的本体与底板固定连接，因此当出现CVD形成的膜层均匀性不好时，例如晶片两边的膜层厚度不均匀，则可以通过调整基台的高度和倾斜度来调整膜层厚度，但是当膜层的均匀性出现某一点或者某一区域偏高或偏低时，现有的CVD设备没办法解决。

本发明的发明人经过大量的实验，认为通过改造喷头的结构，使得喷头上底板相对于喷头主体可以移动，而且底板的各部分都可以分别相对主体移动，这样当晶片上某一点的膜层均匀性出现问题时，例如过薄或过厚，则可以调整其对应的底板部分和晶片的距离和角度，从而使得晶片上膜层的均匀性变好。

具体的，本发明提供了一种化学气相沉积装置的喷头，所述喷头包括：主体，所述主体的一侧具有进气口，另一侧具有出气口；底板，所述底板与主体活动连接，并密封所述出气口，所述底板包括至少两部分，所述底板的各部分之间密封活动连接，所述底板的各部分上具有通孔，所述气体从主体的进气口进入后，从所述通孔排出。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

图2为本发明的化学气相沉积装置的喷头一实施例的示意图。如图2所示，所述喷头100包括：主体200和底板300。所述主体200的一侧具有进气口200a，另一侧具有出气口200b。所述主体200还可以包括与主体侧壁连接的边沿202。底板300连接在主体200的出气口200b上，与出气口200b密封活动连接。

图3为图2的仰视图，参考图3，所述底板300包括至少两部分，第一部分300a和第二部分300b，所述底板300的各部分之间密封活动连接，所述底板300的各部分上具有通孔400，所述气体从主体200的进气口200a进入后，从所述通孔400排出。优选的，上述底板300为网状。

在一个优选实施方式中，所述主体200的外表面为圆柱形，中间为空，在圆柱形主体200的一端底面具有进气口200a，进气口200a为圆形，进气口20a的直径小于主体200的横截面直径。进气口200a连接有进气管(未图示)。在圆柱形主体200的另一端底面具有出气口200b，出气口200b为圆形，出气口200b的直径等于主体20的横截面直径。当然，在另一实施例中，出气口200b的直径也可以小于主体的横截面直径。

在主体200的出气口200b连接有底板300，出气口200b即为主体200的另一端圆形的敞口，底板300也为圆形，恰好可以将出气口200b密封。底板300连接在主体200的圆周侧壁上，底板300与主体200密封活动相连，换言之，底板300与主体200之间是密闭的，并且底板300可以相对于主体移动。例如底板300与主体200的连接方式可以类似于活塞的连接方式，换言之，主体200相当于气缸，底板300相当于气缸中的活塞，活塞可以在气缸内沿气缸内壁滑动，并且将气缸的内部密封，这样出气口200b就被底板密封。当然，除此之外，也可以为本领域技术人员熟知的其它的连接方式。

底板30包括至少两部分，例如2部分、3部分、4部分、5部分、6部分......在本实施例中，优选的包括4部分，即第一部分300a、第二部分300b、第三部分300c、第四部分300d，每部分的形状相同，为四分之一圆形，所述底板300的每部分能够相对于主体200沿主体200的中心轴200c方向移动或者相对于主体中心轴200c倾斜。底板300的相邻部分之间可以互相挤压连接，换言之，相邻部分的底板侧壁互相挤压，且可以相对滑动，除此之外，也可以如图4所示，在主体200内设置两个经过圆心的、互相垂直的挡板200d，挡板200d连接在主体200的侧壁上，使得底板300的各部分可以以活塞的形式嵌在主体200内。因为上述连接方式为本领域技术人员所熟知的，因此不再赘述，所有能够实现密封活动连接的实现方式都在本发明保护的范围内。

另外也可以将主体的内壁设置为圆弧曲面，并且也可以将挡板200d的表面也设置为和主体的内壁相同的圆弧曲面，底板的外壁设置为和主体内壁互补的曲面，从而底板可以相对主体的中心轴倾斜。

在底板300的各部分上具有通孔400，所述通孔400使得从进气口200a喷头内部的气体，可以从通孔400喷出。优选的，通孔400均匀分布在底板300的各部分上，从而使气体可以均匀的分布在晶片表面。所述底板300的材料为铝。

图5是本发明的化学气相沉积装置一实施例的结构示意图，如图5所示，本发明的化学气相沉积装置包括：反应腔室301、基座302、进气管306、控制装置308以及喷头100。

其中，所述喷头100和上述实施例中相同，因此不再赘述。

所述反应腔室301用于进行化学气相沉积，其为桶状密封容器，通过进气管306和喷头100通入反应气体，然后生成沉积物质，沉积晶片表面。

基座302用于放置待进行化学气相沉积的晶片，其内部具有加热管，可以进行加热，从而升高晶片的温度，便于进行化学气相沉积工艺。

控制装置308与所述底板300的每部分单独连接。所述控制装置308包括与所述底板的各部分数量一致的子控制装置，例如4个子控制装置，第一子控制装置308a、第二子控制装置308b、第三子控制装置308c、第四子控制装置308d。在本实施例中，子控制装置为步进马达。第一子控制装置308a与底板300的第一部分300a相连，第二子控制装置308b与底板300的第二部分300b相连，第三子控制装置308c与底板300的第三部分300c相连，第四子控制装置308d与底板300的第四部分300d相连。从而，第一子控制装置308a可以控制底板300的第一部分300a相对主体移动，例如控制第一部分300a相对于主体300沿主体300的中心轴200c方向移动或者相对于主体中心轴200c倾斜。

在本实施例中，还包括驱动装置309，和基座302相连，用于控制基座302的移动。

下面结合化学气相沉积装置的工作方式，对本发明的化学气相沉积装置及喷头进行说明。

首先，将晶片放置在基座302上，并加热基座302；

接着，向进气管306通入反应气体，反应气体从底板的通孔内喷出，开始进行化学气相沉积工艺；

当发现晶片上的膜层的某一部分沉积的不均匀，则调整对应该位置的底板部分，使该部分底板距离晶片的距离变化。例如发现晶片某一点膜层过薄，则将对应该位置的部分底板沿主体中心轴方向靠近晶片；如发现晶片某一点膜层过厚，则将对应该位置的部分底板沿主体中心轴方向远离晶片；发现晶片某一点膜层过薄，而相邻位置的膜层过厚，则将对应该位置的部分底板相对于主体中心轴倾斜，使该部分底板远离膜层过厚的晶片位置，靠近膜层较薄的晶片位置。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种化学气相沉积装置的喷头，其特征在于，所述喷头包括：

主体，所述主体的一侧具有进气口，另一侧具有出气口；

底板，所述底板与主体活动连接，并密封所述出气口，所述底板包括至少两部分，所述底板的各部分之间密封活动连接，所述底板的各部分上具有通孔，气体从主体的进气口进入后，从所述通孔排出；

其中所述底板为圆形，并被分为四部分，每部分为四分之一圆形，所述密封活动连接的实现方式为：在主体内设置两个经过圆心的、互相垂直的挡板，所述挡板连接在主体的侧壁上，使得底板的各部分以活塞的形式嵌在主体内。

2.根据权利要求1所述的喷头，其特征在于，所述主体的出气口为圆形。

3.根据权利要求1所述的喷头，其特征在于，所述底板为网状。

4.根据权利要求1所述的喷头，其特征在于，所述通孔在底板的各部分上均匀分布。

5.根据权利要求1所述的喷头，其特征在于，所述底板能够沿主体的内壁滑动。

6.一种包括权利要求1至3任意一项所述的喷头的化学气相沉积装置，其特征在于，还包括：

反应腔室；

基座，用于放置待进行化学气相沉积的晶片；

进气管，与主体的进气口连接；

控制装置，与所述底板的各部分单独连接，控制所述底板的各部分相对主体移动。

7.根据权利要求6所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述控制装置包括与所述底板的各部分数量一致的子控制装置，各子控制装置分别控制所述底板的对应部分相对于主体沿主体的中心轴方向移动。

8.根据权利要求7所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述控制装置为步进马达。

9.根据权利要求6所述的化学气相沉积装置，其特征在于，还包括驱动装置，和基座相连，用于控制基座的移动。

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