CN103871853A - 改善薄膜均匀性的装置及方法 - Google Patents

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周晓强
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Abstract

本发明提供了一种改善薄膜均匀性的装置及方法，包括：反应腔室，位于所述反应腔室中的多个气体喷嘴，所述气体喷嘴的一端连接于所述反应腔室，另一端在所述反应腔室中的方向可以自由调节。通过调节不同的气体喷嘴的方向，来有效的控制反应气体的流向，改善成膜工艺中薄膜的均匀性，特别是对局部薄膜厚度偏高或偏低的现象，可以达到很好的改善效果；并且该方法只需要改善气体喷嘴与反应腔室的连接部分，可以广泛使用于半导体制造技术中含有气体喷嘴的化学气相沉积工艺。

Description

改善薄膜均匀性的装置及方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路及其制造领域，特别涉及改善薄膜均匀性的装置及方法。
背景技术
在集成电路制造工艺中，高密度等离子体化学气相沉积（HDP CVD）工艺自20世纪90年代开始被先进的芯片工厂采用以来，以其卓越的填孔能力，稳定的沉积质量，可靠的电学性能等诸多优点而迅速成为0.25微米以下先进工艺的主流。
图1为现有技术中高密度等离子体化学气相沉积反应室的剖面图，如图1所示，反应室10中设置有气体喷嘴11（nozzle），用于向反应室10内通入反应气体；反应室10中设置有放置半导体衬底的基台（图中未示出），所述气体喷嘴11位于所述基台的四周，并且所述气体喷嘴11朝向基台的方向，从而在所述半导体衬底上反应形成薄膜，所述气体喷嘴21的方向决定了反应气体的流向。
图2为现有技术中气体喷嘴的局部放大示意图，如图2所示，所述气体喷嘴21固定在所述反应腔室20上，一端朝向所述基台的方向。但是近年来随着半导体器件尺寸的降低，对高密度等离子体化学气相沉积薄膜的均匀性要求越来越高，而现有机台调节薄膜均匀性的手段有限，并且由于气体喷嘴11不能转动，使得反应气体的流向不能调节，反应气体流量大的地方薄膜沉积的速率快，形成的薄膜较厚，在反应气体流量下的地方薄膜沉积的速率慢，形成的薄膜较薄，由此形成的薄膜厚度不均匀，对调节薄膜均匀性来说会有很大的限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善薄膜均匀性的装置及方法，用于改善薄膜的均匀性。
本发明的技术方案是一种改善薄膜均匀性的装置，包括：
反应腔室，位于所述反应腔室中的多个气体喷嘴，所述气体喷嘴的一端连接于所述反应腔室，另一端在所述反应腔室中的方向可以自由调节。
进一步的，所述气体喷嘴与所述反应腔室相连的部分为圆形。
进一步的，所述装置用于高密度等离子体化学气相沉积。
进一步的，所述反应腔室中还设置有放置半导体衬底的基台。
进一步的，所述气体喷嘴位于所述基台的四周。
进一步的，根据所述基台与所述气体喷嘴的位置关系调整不同气体喷嘴的方向。
进一步的，在所述装置成膜之前，手动调整所述气体喷嘴的方向。
相应的，本发明还提供一种改善薄膜均匀性的方法，采用上述的改善薄膜均匀性的装置来形成薄膜。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明中气体喷嘴在反应腔室中的方向可以自由调节，通过调节不同的气体喷嘴的方向，来有效的控制反应气体的流向，极大改善成膜工艺中薄膜的均匀性，特别是对局部薄膜厚度偏高或偏低的现象，可以达到很好的改善效果；并且该方法只需要改善气体喷嘴与反应腔室的连接部分，可以广泛使用于半导体制造技术中含有气体喷嘴的化学气相沉积工艺的各种装置。
附图说明
图1为现有技术中高密度等离子体化学气相沉积反应室的剖面图。
图2为现有技术中气体喷嘴的局部放大示意图。
图3为本发明较佳实施例的改善薄膜均匀性的装置的剖面图。
图4为本发明较佳实施例的气体喷嘴的局部放大示意图。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容做进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应对此作为本发明的限定。
请参考图3，图3所示为本发明较佳实施例的改善薄膜均匀性的装置的剖面图。本发明提出的一种改善薄膜均匀性的装置，包括：
反应腔室20，位于所述反应腔室20中的多个气体喷嘴21，所述气体喷嘴21的一端连接于所述反应腔室20，另一端在所述反应腔室20中的方向可以自由调节。
图4为本发明较佳实施例的气体喷嘴的局部放大示意图，如图4所示，所述气体喷嘴21的一端连接于所述反应腔室20，另一端在所述反应腔室20中的方向可以自由调节，本实施例中，所述气体喷嘴21与所述反应腔室20相连的部分为圆形，所述气体喷嘴21的另一端可以围绕所述圆形在一定的角度范围内移动，如图4中虚线所示，所述的可移动的角度范围取决于反应与气体喷嘴连接的反应腔室的厚度、圆形的大小等设备中的参数；在其他实施例中，也可以采用本领域技术人员已知的其他的连接方式使得在反应腔室20中的气体喷嘴21可以自由调节方向。
请继续参考图3，所述反应腔室20中还设置有放置半导体衬底的基台22，用于在所述半导体衬底上形成薄膜。所述气体喷嘴21位于所述基台22的四周，根据所述基台22与所述气体喷嘴21的位置关系调整不同气体喷嘴21的方向，从而有效的控制反应气体的流向，调节所形成的薄膜的均匀性。通过反应气体流向的变化，控制到达某个反应点的反应气体的流量，气体流量大的地方沉积的速率快，薄膜厚度就变得较厚；反之，气体流量小的地方沉积的速率慢，薄膜厚度就变得较薄，这样就可以达到调节薄膜均匀性的目的。
需要说明的是，在所述装置成膜之前，需要根据所需成膜的厚度，提前调整所述气体喷嘴21的方向，本实施例中，手动调节所述气体喷嘴21的方向；所述气体喷嘴21位于所述反应腔室20的不同的位置，则每个气体喷嘴的方向都不相同。
本发明所提供的改善薄膜均匀性的装置主要应用于高密度等离子体化学气相沉积（HDP CVD），同时也可以应用于其他方式的化学气相沉积，只要工艺中使用到气体喷嘴的装置都可以使用。
相应的，本发明还提供一种改善薄膜均匀性的方法，采用上述的改善薄膜均匀性的装置来形成薄膜，由于气体喷嘴的方向可以自由调节，使得反应气体的流量受到控制，从而控制半导体衬底上某个反应点的反应气体的流量，达到调节薄膜均匀性的目的。
本发明所提供的改善薄膜均匀性的装置与方法，操作简单，只需要改善气体喷嘴与反应腔室的连接部分，可以直接应用于现有技术中使用的化学气相沉积装置，无需使用新的装置，在节约成本的前提下实现了改善薄膜均匀性的目的。
综上所述，本发明中气体喷嘴的方向可以自由调节，通过调节不同的气体喷嘴的方向，来有效的控制反应气体的流向，极大改善成膜工艺中薄膜的均匀性，特别是对局部薄膜厚度偏高或偏低的现象，可以达到很好的改善效果；并且该方法只需要改善气体喷嘴与反应腔室的连接部分，可以广泛使用于半导体制造技术中含有气体喷嘴的化学气相沉积工艺的各种装置。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种改善薄膜均匀性的装置，包括：反应腔室，位于所述反应腔室中的多个气体喷嘴，其特征在于，所述气体喷嘴的一端连接于所述反应腔室，另一端在所述反应腔室中的方向可以自由调节。
2.如权利要求1所述的改善薄膜均匀性的装置，其特征在于，所述气体喷嘴与所述反应腔室相连的部分为圆形。
3.如权利要求1所述的改善薄膜均匀性的装置，其特征在于，所述装置应用于高密度等离子体化学气相沉积。
4.如权利要求1所述的改善薄膜均匀性的装置，其特征在于，所述反应腔室中还设置有放置半导体衬底的基台。
5.如权利要求4所述的改善薄膜均匀性的装置，其特征在于，所述气体喷嘴位于所述基台的四周。
6.如权利要求5所述的改善薄膜均匀性的装置，其特征在于，根据所述基台与所述气体喷嘴的位置关系调整不同气体喷嘴的方向。
7.如权利要求6所述的改善薄膜均匀性的装置，其特征在于，在所述装置成膜之前，手动调整所述气体喷嘴的方向。
8.一种改善薄膜均匀性的方法，其特征在于，采用权利要求1～7中任意一项所述的改善薄膜均匀性的装置来形成薄膜。
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