CN102140629A

CN102140629A - 化学气相沉积装置及其喷头

Info

Publication number: CN102140629A
Application number: CN2010101057992A
Authority: CN
Inventors: 卜维亮; 李勇; 曾明
Original assignee: CSMC Technologies Corp; Wuxi CSMC Semiconductor Co Ltd
Current assignee: CSMC Technologies Corp; Wuxi CSMC Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2011-08-03

Abstract

一种化学气相沉积装置及其喷头，其中喷头包括：第一子喷头和第二子喷头；所述第一子喷头的一侧具有第一进气口，第一子喷头的另一侧具有多个第一出气口；所述第二子喷头的一侧具有第二进气口，第二子喷头的另一侧具有多个第二出气口；所述第一子喷头嵌套在所述第二子喷头内壁且所述第一子喷头与所述第二子喷头能够相对于第一子喷头的中心轴方向移动。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领域，特别涉及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座上，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，均匀的在晶片表面沉积膜层变得更加困难。为了解决这个问题，用喷头注入反应气体进入反应腔室内，使得反应气体沉积膜层在晶片表面。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下方的基座20，基座20可借着驱动装置30而上下或者倾斜移动，加热器40设置于基座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，则可以通过调整基座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中间区域高边缘区域低时，现有的CVD设备没办法解决。

发明内容

本发明解决的问题是CVD设备沉积的薄膜均匀性差。

为解决上述问题，本发明提供了化学气相沉积装置的喷头，包括：第一子喷头和第二子喷头；所述第一子喷头的一侧具有第一进气口，第一子喷头的另一侧具有多个第一出气口；所述第二子喷头的一侧具有第二进气口，第二子喷头的另一侧具有多个第二出气口；所述第一子喷头嵌套在所述第二子喷头内壁且所述第一子喷头与所述第二子喷头能够相对于第一子喷头的中心轴方向移动。

可选的，所述第一子喷头为圆饼状，所述第二子喷头为圆环状。

可选的，所述第一出气口为圆形。

可选的，所述第二出气口为圆形。

本发明还提供化学气相沉积装置，包括：反应腔室；基座，用于放置待进行化学气相沉积的晶片；控制装置，控制喷头；喷头，所述喷头包括第一子喷头和第二子喷头。

可选的，控制装置包括第一控制装置和第二控制装置；第一控制装置与第一子喷头连接，第二控制装置与第二子喷头连接，第一控制装置控制第一子喷头相对第二子喷头移动，第二控制装置控制第二子喷头相对第一子喷头移动。

可选的，还包括驱动装置，和基座相连，用于控制基座的移动。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提供的所述第一子喷头嵌套在所述第二子喷头内壁且所述第一子喷头与所述第二子喷头能够相对于第一子喷头的中心轴方向移动，当沉积的膜层中间区域与边缘区域不均一时，能够控制第一子喷头或者第二子喷头相对于中心轴方向移动，调节中间区域或者边缘区域的沉积速率，从而改善膜层的均一性。

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为本发明的一个实施例的化学气相沉积装置的喷头示意图；

图3为第一子喷头具有第一进气口一侧的俯视图；

图4为第一子喷头具有多个第一出气口一侧的俯视图；

图5为第二子喷头具有第二进气口一侧的俯视图；

图6为第二子喷头具有多个第二出气口一侧的俯视图；

图7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，则可以通过调整基座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中间区域高边缘区域低时，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，通过改造喷头的结构，所述喷头由多个子喷头组成，所述子喷头相对子喷头之间可以移动，

这样当晶片的膜层均匀性出现问题时，例如过薄、过厚或者中间区域膜层高边缘区域膜层低时，则可以调整其对应的分喷头和晶片的距离，改变膜层在晶片上的沉积速率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，包括：第一子喷头和第二子喷头；

所述第一子喷头的一侧具有第一进气口，第一子喷头的另一侧具有多个第一出气口；

所述第二子喷头的一侧具有第二进气口，第二子喷头的另一侧具有多个第二出气口；

所述第一子喷头为圆饼状，所述第二子喷头为圆环状，所述第一子喷头嵌套在所述第二子喷头内壁且所述第一子喷头与所述第二子喷头能够相对于第一子喷头的中心轴方向移动。

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：第一子喷头110和第二子喷头120；所述第一子喷头110嵌套在所述第二子喷头120内壁且所述第一子喷头110与所述第二子喷头120能够沿于第一子喷头110的中心轴101方向上下移动；所述喷头100用于将反应气体均一分布于反应腔室内。

所述第一子喷头110的一侧具有第一进气口，第一子喷头110的另一侧具有多个第一出气口；所述第二子喷头120的一侧具有第二进气口，第二子喷头120的另一侧具有多个第二出气口。

参考图3，图3为所述第一子喷头110具有第一进气口111一侧的俯视图，所述第一子喷头110为圆饼状，所述第一子喷头110材料为金属铝；所述第一进气口111为圆形，与化学气相沉积设备的气体管道相连通，反应气体通过第一进气口111进入所述第一子喷头110，通过所述第一子喷头110的第一出气口通入到化学气相沉积设备的腔室内。

参考图4，图4为所述第一子喷头110具有多个第一出气口112一侧的俯视图，所述第一出气口112为圆形，所述第一出气口112的数量和排列方式可以根据实际沉积薄膜要求来设计，所述第一出气口112用于将反应气体通入到化学气相沉积设备的腔室内。

参考图5，图5为所述第二子喷头120具有第二进气口121一侧的俯视图，所述第二子喷头120为圆环状，所述第二子喷头120材料为金属铝；所述第二进气口121与化学气相沉积设备的气体管道相连通，反应气体通过第二进气口121进入所述第二子喷头120，通过所述第二子喷头120的第二出气口通入到化学气相沉积设备的腔室内。

参考图6，图6为所述第二子喷头120具有多个第二出气口122一侧的俯视图，第二出气口122为圆形，所述第二出气口122的数量和排列方式可以根据实际沉积薄膜要求来设计，所述第二出气口122用于将反应气体通入到化学气相沉积设备的腔室内。

图7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7所示，本发明的化学气相沉积装置包括：反应腔室301、基座302、控制装置308以及喷头100，所述喷头100包括第一子喷头110和第二子喷头120。

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，其为密封结构，通过喷头100通入反应气体，然后生成沉积物质，沉积在晶片303表面。

基座302用于放置待进行化学气相沉积的晶片303，其内部具有加热管，可以进行加热，从而升高晶片303的温度，便于进行化学气相沉积工艺。

控制装置308包括第一控制装置3081和第二控制装置3082；第一控制装置3081与第一子喷头110连接，第二控制装置3082与第二子喷头120连接，第一控制装置3081用于控制第一子喷头110相对第二子喷头120移动，第二控制装置3082用于控制第二子喷头120相对第一子喷头110移动。

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303放置在基座302上，并加热基座302；

接着，通过进气管(未图示)向反应腔室301通入反应气体，反应气体从第一子喷头110和第二子喷头120喷出，开始进行化学气相沉积工艺。

当发现晶片上的膜层的中间区域沉积速度比边缘区域快，则通过第一控制装置3081控制第一子喷头110沿中心轴101方向远离晶片303，以降低中间区域沉积速度；或者通过第二控制装置3082控制第二子喷头120沿中心轴101方向接近晶片303，以提高边缘区域沉积速度。当发现晶片上的膜层的中间区域沉积速度比边缘区域慢，则通过第一控制装置3081控制第一子喷头110沿中心轴101方向接近晶片303，以提高中间区域沉积速度；或者通过第二控制装置3082控制第二子喷头120沿中心轴101方向远离晶片303，以降低边缘区域沉积速度。

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

1.一种化学气相沉积装置的喷头，其特征在于，包括：

第一子喷头和第二子喷头；

所述第一子喷头嵌套在所述第二子喷头内壁且所述第一子喷头与所述第二子喷头能够沿第一子喷头的中心轴方向上下移动。

2.如权利要求所述的化学气相沉积装置的喷头，其特征在于，所述第一子喷头为圆饼状，所述第二子喷头为圆环状。

3.如权利要求所述的化学气相沉积装置的喷头，其特征在于，所述第一出气口为圆形。

4.如权利要求所述的化学气相沉积装置的喷头，其特征在于，所述第二出气口为圆形。

5.一种包括权利要求1至4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；

控制装置，控制喷头。

6.如权利要求5所述的化学气相沉积装置，其特征在于，控制装置包括第一控制装置和第二控制装置；第一控制装置与第一子喷头连接，第二控制装置与第二子喷头连接，第一控制装置控制第一子喷头相对第二子喷头移动，第二控制装置控制第二子喷头相对第一子喷头移动。

7.如权利要求5所述的化学气相沉积装置，其特征在于，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。