CN111424260A - 具有高效清洁能力的化学气相沉积设备及半导体工艺方法 - Google Patents

具有高效清洁能力的化学气相沉积设备及半导体工艺方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111424260A
CN111424260A CN202010515432.1A CN202010515432A CN111424260A CN 111424260 A CN111424260 A CN 111424260A CN 202010515432 A CN202010515432 A CN 202010515432A CN 111424260 A CN111424260 A CN 111424260A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cavity
chemical vapor
adapter
vapor deposition
source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010515432.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111424260B (zh
Inventor
周云
宋维聪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Betone Semiconductor Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Betone Semiconductor Energy Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Betone Semiconductor Energy Technology Co ltd filed Critical Shanghai Betone Semiconductor Energy Technology Co ltd
Priority to CN202010515432.1A priority Critical patent/CN111424260B/zh
Publication of CN111424260A publication Critical patent/CN111424260A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111424260B publication Critical patent/CN111424260B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4404—Coatings or surface treatment on the inside of the reaction chamber or on parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明提供一种具有高效清洁能力的化学气相沉积设备及半导体工艺方法。设备包括腔体、基座、沉积源装置、等离子体源及适配器；基座位于腔体内，沉积源装置位于腔体的顶部，与工艺气体源相连通；等离子体源位于腔体外，且与适配器相连通；适配器位于腔体内且位于基座的正上方，适配器包括凹槽和外沿部，凹槽表面具有多个喷气孔，凹槽用于承载晶圆，且在晶圆移出所述腔体后，多个喷气孔将自由基供应至腔体内以对腔体内部进行清洁。本发明在不影响化学气相沉积工艺的同时，不仅能够有效避免带电粒子进入沉积腔体对沉积组件造成磨损，而且能够有效确保绝大多数的自由基进入腔内，从而能大幅提高清洁速率，有利于提高设备产出率及降低生产成本。

Description

具有高效清洁能力的化学气相沉积设备及半导体工艺方法
技术领域
本发明涉及一种半导体制造设备，特别是涉及一种具有高效清洁能力的化学气相沉积设备及半导体工艺方法。
背景技术
在集成电路制造领域，化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，简称CVD）方法常被用来沉积氧化硅、氮化硅等钝化层、绝缘层和扩散阻挡层材料。在沉积上述介电膜的时候通常需要定期对CVD工艺腔体的内部进行清洁以尽可能避免颗粒杂质的产生，因为这些颗粒杂质会影响到介电膜的性能和可靠性，严重时甚至会导致器件完全失效。
目前业界使用最普遍的两种腔体清洁技术包括原位(in-situ)等离子体清洁和非原位等离子体（ex-situ）清洁。原位等离子体清洁是在腔体内部产生等离子体，基于干式反应刻蚀原理去除腔体内部表面沉积物，其可快速地去除表面沉积物，但是用于刻蚀沉积物的反应气体电离后产的带电粒子同时会侵蚀反应腔室，导致对腔体内部表面产生不期望的过刻蚀和磨损。非原位等离子体清洁则是使用设置在工艺腔体外部的等离子体源来产生具有活性的自由基，自由基通过与喷淋头上下垂直相连的管路自等离子体源输送至喷淋头，通过喷淋头表面的喷淋孔进入反应腔室内进行清洁，即用于化学气相沉积的工艺气体和用于清洁腔室的等离子体都是通过位于腔室顶部的喷淋头进入反应腔室内。这种将外部等离子体源与CVD腔室分离的方法使得等离子体源产生的绝大多数带电粒子不能进入CVD腔体，从而可以尽量避免因带电粒子的轰击而对腔室内部组件造成的磨损，可以大大提高组件的寿命，降低腔室维护的频率，有利于提高产能，但是商用CVD工艺腔使用的喷淋头表面的喷淋孔尺寸太小（通常在1mm以下），容易导致部分氟自由基在穿过喷淋孔的时候因重新结合而失去活性，使得真正能进入腔室进行腔室清洁的自由基的数量大幅减少，导致清洁速率的下降及成本的上升，而增大喷淋孔的孔径又会导致反应气体难以均匀喷洒到晶圆表面，导致薄膜均匀性下降。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有高效清洁能力的化学气相沉积设备及半导体工艺方法，用于解决现有的化学气相沉积设备中，因为工艺气体和清洁等离子体均通过腔体顶部的喷淋头进入反应腔室内，容易导致部分氟自由基在穿过喷淋孔的时候因重新结合而失去活性，使得真正能进入腔室进行腔室清洁的自由基的数量大幅减少，导致清洁速率的下降及成本的上升，而增大喷淋孔的孔径又会导致反应气体难以均匀喷洒到晶圆表面，导致薄膜均匀性下降等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有高效清洁能力的化学气相沉积设备，所述化学气相沉积设备包括腔体、基座、沉积源装置、等离子体源及适配器；所述基座位于所述腔体内；所述沉积源装置位于所述腔体的顶部，所述沉积源装置与工艺气体源相连通，用于将工艺气体供应至所述腔体内；所述等离子体源位于所述腔体外，且与所述适配器相连通；所述适配器位于所述腔体内且位于所述基座的正上方，所述适配器包括位于中间的凹槽及位于所述凹槽周向上的外沿部，所述凹槽表面具有多个喷气孔，所述适配器的凹槽用于承载晶圆，且在晶圆移出所述腔体后，所述凹槽表面的多个喷气孔将自由基自下而上供应至所述腔体内以对所述腔体内部进行清洁。
可选地，所述等离子体源包括电离室，所述电离室与清洁气体源相连通，且与第一射频装置相连接，用于将供应至所述电离室内的清洁气体电离为等离子体。
可选地，所述清洁气体源包括第一惰性气体源及NF3气源，所述第一惰性气体源和所述NF3气源通过第一支管与所述电离室相连通，电离产生的等离子体包括正负离子、电子和中性含氟自由基粒子。
可选地，所述化学气相沉积设备还包括第二支管，所述第二支管与第二惰性气体源相连通，用于将第二惰性气体供应至所述腔体内。
所述沉积源装置包括喷淋头，所述喷淋头表面具有多个喷淋孔；所述喷淋头与第二射频装置相连接。
更可选地，所述喷淋孔的孔径为0.25mm- 0.7mm；所述第二射频装置的功率包括高频功率和低频功率中的一种或两种，其中，所述高频功率为10MHz-60MHz，所述低频功率为200KHz-1MHz。
可选地，所述基座内设置有加热器，所述适配器的材料包括金属和陶瓷中的一种或两种。
可选地，所述喷气孔的孔径为1mm- 5mm；所述喷气孔在所述凹槽表面的分布包括均匀分布、外密内疏分布及外疏内密分布中的一种。
可选地，所述喷气孔还位于所述凹槽周向上的外沿部的上表面。
可选地，所述喷气孔还位于所述适配器的侧面。
本发明还提供一种依上述任一方案所述的具有高效清洁能力的化学气相沉积设备进行的半导体工艺方法，所述半导体工艺方法包括在将晶圆自所述适配器的凹槽表面移除后，通过所述适配器的凹槽表面的喷气孔向所述腔体内供应自由基以对所述腔体内部进行清洁的步骤。
本发明的具有高效清洁能力的化学气相沉积设备将清洁等离子体源和化学气相沉积腔室相分离，并将清洁等离子体和工艺气体通过不同的路径输送至工艺腔室内，在不影响化学气相沉积工艺的同时，能够确保等离子体源产生的绝大多数带电粒子不能进入沉积腔体，从而可以尽量避免因带电粒子的轰击对腔室内部组件造成的磨损，由此可以大大提高组件的寿命，降低腔室维护的频率，而且能够有效确保绝大多数的自由基进入腔内，从而能大幅提高清洁速率，有利于提高设备产出率及降低生产成本。采用本发明的半导体工艺方法，有助于减少颗粒污染，提高生产良率和效率。
附图说明
图1为本发明实施例一的具有高效清洁能力的化学气相沉积设备的结构示意图。
图2为本发明的化学气相沉积设备的适配器的一例示性结构示意图。
图3为本发明实施例二的化学气相沉积设备的结构示意。
元件标号说明
11-腔体；12-基座；13-喷淋头；14-电离室；15-供应主管路；16-第一惰性气体源；17-NF3气源；18-第一支管；19-阀门；20-适配器；201-喷气孔；202-凹槽；203-外沿部；21-晶圆；22-第二支管；23-第二惰性气体源；24-排气口
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如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示例，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。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征 “之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图1所示，本发明提供一种具有高效清洁能力的化学气相沉积设备。所述化学气相沉积设备包括腔体11、基座12、沉积源装置、等离子体源及适配器20；所述基座12位于所述腔体11内，所述腔体11的底部或者侧壁靠近底部的位置可以设置排气口24；所述沉积源装置位于所述腔体11的顶部，所述沉积源装置与工艺气体源相连通，用于将工艺气体自上而下供应至所述腔体11内；所述等离子体源位于所述腔体11外，且与所述适配器20相连通；所述适配器20位于所述腔体11内且位于所述基座12的正上方，所述适配器20包括位于中间的凹槽202和位于凹槽202周向上的外沿部203（外沿部203优选位于整个凹槽202的周向上，即即所述适配器20为中间低边缘高的结构，且凹槽202和外沿部203优选为一体成型结构），所述凹槽202优选位于沉积源装置，比如位于喷淋头的正下方，所述凹槽202表面具有多个喷气孔201（在其他示例中，所述外沿部203的上表面也可以设置所述喷气孔201），所述凹槽202的表面积大于等于晶圆21的表面积，所述适配器20的凹槽202用于承载晶圆21，且在晶圆21移出所述腔体后，所述凹槽202表面的多个喷气孔201将自由基自下而上供应至所述腔体11内以对所述腔体11内部进行清洁。且由于晶圆21是直接放置于适配器20的表面，因而在需要时适配器20可以对晶圆进行预热。本发明的具有高效清洁能力的化学气相沉积设备将清洁等离子体源和化学气相沉积腔室相分离，并将清洁等离子体（比如含氟自由基）和工艺气体通过不同的路径输送至工艺腔室内，在不影响化学气相沉积工艺的同时，能够确保等离子体源产生的绝大多数带电粒子不能进入沉积腔体，从而可以尽量避免因带电粒子的轰击对腔室内部组件造成的磨损，由此可以大大提高组件的寿命，降低腔室维护的频率，而且能够有效确保绝大多数的自由基进入腔内，从而能大幅提高清洁速率，有利于提高设备产出率及降低生产成本。
作为示例，所述等离子体源包括电离室14，所述电离室14与腔体11通过供应主管路15相连通，且与第一射频装置（未图示）相连接，用于将供应至所述电离室14内的清洁气体电离为等离子体并通过所述适配器20输送至所述腔体11内；具体地，所述供应主管路15自腔体11外部进入腔体11内部，且可以穿过所述基座12下方的支撑座直至穿过所述基座12并最终与所述适配器20的凹槽202表面的喷气孔201相连通。所述电离室14可以位于所述腔体11的上部或者下部，本实施例中并不严格限制。将用于清洁腔体11内部的等离子体源设置在腔体11外部，可以使得等离子体源产生的绝大多数带电粒子不能进入腔体11内，从而可以尽量避免因带电粒子的轰击而对腔室内部组件（尤其是沉积源装置，比如喷淋头13）造成的磨损，可以大大提高组件的寿命，降低腔室维护的频率，有利于提高产能及降低生产成本。
作为示例，所述清洁气体源包括第一惰性气体源16及NF3气源17，所述第一惰性气体源16和所述NF3气源17通过第一支管18与所述电离室14相连通，电离产生的等离子体包括正负离子、电子和中性含氟自由基粒子。所述第一惰性气体源16包括但不限于氮气源、氩气源，所述第一惰性气体源16和所述第一支管18相连通的管路上可以设置阀门19，并且可以进一步设置气体质量流量计（MFC）。所述NF3气源17和所述第一支路相连通的管路上也可以设置阀门19，并且同样可以进一步设置气体质量流量计，且在所述第一支管18和所述电离室14之间的连接管路上还可以进一步设置总控制阀，本实施例中不做严格限制。在晶圆21自所述腔体11内移出后需要对腔体11内部进行清洁时，打开相应的阀门19，NF3气体和第一惰性气体即可通过所述第一支管18进入所述电离室14，经电离产生清洁等离子体，其中的含氟自由基通过所述供应主管路15被输送至所述适配器20，并通过适配器20的凹槽202表面的喷气孔201进入腔体11内，与腔体11内部的沉积组件表面（包括腔体11内壁和沉积源装置表面，比如喷淋头13表面等）沉积的介质膜反应生成挥发性物质，然后由排气口24排出。在腔体11清洁完成后，阀门19关闭，从而停止供应NF3气体和第一惰性气体。
作为示例，所述化学气相沉积设备还包括第二支管22，所述第二支管22与第二惰性气体源23相连通，比如所述第二支管22可以与所述供应主管路15相连通，通过所述供应主管路15将第二惰性气体供应至所述腔体11内。所述第二惰性气体源23包括但不限于氮气源和氦气源等，所述第二惰性气体源23与所述第二支管22的连接管路上可以设置阀门19和气体质量流量计。在进行化学气相沉积工艺前，打开相应的阀门19以使所述第二惰性气体源23的第二惰性气体可依次经过所述第二支管22及供应主管路15被输送至适配器20，第二惰性气体经加热后通过凹槽202表面的喷气孔201喷至晶圆21背面，可对晶圆21进行快速均匀的预热。而为对所述第二惰性气体进行加热，在一示例中，所述基座12内设置有加热器，所述适配器20的材料为导热良好的材质，包括但不限于金属和陶瓷中的一种或两种，即基座12内的加热器产生的热量可以快速传递至所述适配器20，因而第二惰性气体输送至所述适配器20内后即可被快速进行加热，从而对晶圆21进行预热；而在化学气相沉积工艺结束后，阀门19被关闭，从而停止将第二惰性气体输送至适配器20。当然，在其他示例中，也可以在所述第二支管22上设置加热装置以对第二惰性气体进行加热，并且在需要时，比如在完成化学气相沉积工艺后还可以将经冷却后的第二惰性气体经适配器喷洒至晶圆的背面以对晶圆进行冷却，或者第二惰性气体也可以通过其他独立的管路输送至所述适配器20，本实施例中并不严格限制。
作为示例，所述沉积源装置包括喷淋头13，所述喷淋头13表面具有多个喷淋孔，多个喷淋孔在所述喷淋头13表面均匀间隔分布；所述喷淋头13与第二射频装置（未图示）相连接，所述喷淋头13的材质包括但不限于石英、陶瓷、铝合金和不锈钢。且在进一步的示例中，所述喷淋孔的孔径为0.25mm- 0.7mm（包括端点值，如无特殊说明外，本说明书在涉及端点值的描述时均包括端点值）；所述第二射频装置的功率包括高频功率和低频功率中的一种或两种，其中，所述高频功率为10MHz-60MHz，所述低频功率为200KHz-1MHz。
作为示例，所述适配器20的喷气孔201的孔径为1mm- 5mm，这种孔径设置可以让所述等离子体源产生的含氟自由基大部分可以进入腔体11内部，同时可以防止等离子体源产生的离子进入腔室内部，避免清洁过程中离子轰击腔壁和工艺套件（比如喷淋头13）而造成的磨损，而且可以增大含氟自由基的流量，从而有助于提高清洁速率。
在一示例中，如图2所示，所述喷气孔201在所述凹槽202的上表面均匀分布。在化学气相沉积工艺中，晶圆21放置在该凹槽202表面，通过外沿部203的限位作用使晶圆21固定于凹槽202表面以完成化学气相沉积工艺，化学气相沉积过程中，晶圆21将喷气孔201完全覆盖。而在进行腔体内部的清洁时，晶圆21自所述适配器20表面移除，自由基通过凹槽202表面的喷气孔201自下而上喷入腔体11内部，喷射的方向可以垂直于适配器20的上表面，亦可与适配器20的上表面成小于90度的角度。在其他示例中，所述基座12可与驱动装置相连接以实现在上下方向的调整，因而通过调整所述基座12的高度，相应地可以调节所述适配器20与所述沉积源装置，比如与所述喷淋头13的间距，可以对所述喷淋头13表面进行更有效的清洁。采用该示例的化学气相沉积设备，包括喷淋头13在内的腔室清洁速率可以从1μm/min提高至1.6μm/min ，清洁速率提升达60%。而化学气相沉积设备内的所有部件当中，喷淋头13表面沉积的介电膜层是最厚的，也是对工艺影响最大的（因为喷淋头是工艺气体的供应通道，并且位于晶圆正上方），所以如果喷淋头清洁干净了，整个腔室的清洁就算全部完成了。
在另一示例中，所述喷气孔201在所述凹槽202表面上呈外密内疏的排布。比如，对于常见的氮化硅薄膜沉积，会出现喷淋头边缘的沉积偏厚而喷淋头中间的沉积偏薄的情况，因此为了加快喷淋头边缘区域的清洁就很有必要增加边缘区域的自由基浓度，通过对适配器表面的喷气孔进行外密内疏的排布就非常有利于氮化硅薄膜沉积工艺的腔体内部清洁。通过采用这种外密内疏的喷气孔排布方式的适配器供应含氟自由基进行氮化硅薄膜沉积工艺后的腔室清洁，喷淋头下表面介质膜层偏厚的边缘区域和膜层偏薄的中间区域能实现快速同步完成清洁，整个喷淋头清洁完成的时间相较于喷气孔均匀分布的方式可以进一步缩短20%左右。
作为喷气孔201分布密度的又一示例 ，也可以根据清洁的需要对喷气孔的分布进行外疏内密的排布。比如，对于某些特殊的CVD工艺，会出现喷淋头边缘的沉积中间偏厚而边缘偏薄的情况，因此为了加快喷淋头中间区域的清洁就很有必要增加中间区域的自由基浓度，通过对凹槽202表面的喷气孔进行外疏内密的排布就非常有利于这种特殊的CVD工艺的腔体内部清洁。在所述凹槽202表面的喷气孔201为非均匀分布的情况下，还可以通过所述基座12的旋转带动所述适配器20的旋转以将喷气孔分布密度相对较大的区域与重点清洁区域相对应。
本发明的具有高效清洁能力的化学气相沉积设备尤其适于沉积氮化物、氧化物等介质膜，因为在晶圆表面沉积这些介质膜的过程中极其容易在腔体内壁及喷淋头等沉积组件的表面同时沉积不希望的杂质薄膜，这些杂质薄膜如果不及时清除，在后续的化学气相沉积过程中很有可能从沉积组件的表面脱落，产生颗粒杂质而造成污染。采用本发明的化学气相沉积设备，在化学气相沉积工艺结束后，开启等离子体源，通过适配器将含氟自由基等清洁等离子体输送至腔体内部即可将腔体内壁和喷淋头等喷淋组件表面的沉积的介质膜通过反应生成挥发性物质排出，操作非常简单，清洁速率和效果显著提升，有助于提高生产良率和设备产出率。
实施例二
如图3所示，本发明还提供另一种结构的具有高效清洁能力的化学气相沉积设备，本实施例的化学气相沉积设备与实施例一的区别在于：实施例一中，喷气孔201仅分布于适配器20的凹槽202上表面，而本实施例中，喷气孔201除分布于凹槽202表面外，还分布于适配器20的侧面，也就是位于外沿部203的侧面，以及外沿部203的上表面，因而在进行腔体11清洁时，含氟自由基除从适配器20的上表面喷向所述腔体11内部进行清洁外，还可以通过适配器20侧面的喷气孔201喷向腔室侧壁和紧贴侧壁安装的工艺套件，有助于提高侧壁工艺套件的清洁速率。除该区别外，本实施例的化学气相沉积设备的其他结构均与实施例一相同，具体请参考实施例一，出于简洁的目不赘述。
本发明还提供一种半导体工艺方法，所述半导体工艺方法可以依实施例一或实施例二的具有高效清洁能力的化学气相沉积设备进行，故对相关设备的介绍还请参考实施例一或实施例二。本发明的半导体工艺方法包括在将晶圆自所述适配器表面移除后，通过所述适配器表面的喷气孔向所述腔体内供应含氟自由基以对所述腔体内部进行清洁的步骤。具体地，该清洁步骤可以是在每次化学气相沉积工艺之后进行，也可以是根据工艺需要定期进行，本实施例中不做严格限制。通过对腔体内部进行清洁，可以提高设备清洁度，有助于提高生产良率和设备产出率。
综上所述，本发明提供一种具有高效清洁能力的化学气相沉积设备及半导体工艺方法。所述化学气相沉积设备包括腔体、基座、沉积源装置、等离子体源及适配器；所述基座位于所述腔体内；所述沉积源装置位于所述腔体的顶部，所述沉积源装置与工艺气体源相连通，用于将工艺气体自上而下供应至所述腔体内；所述等离子体源位于所述腔体外，且与所述适配器相连通；所述适配器位于所述腔体内且位于所述基座的正上方，所述适配器包括位于中间的凹槽及位于所述凹槽周向上的外沿部，所述凹槽表面具有多个喷气孔，所述适配器的凹槽用于承载晶圆，且在晶圆移出所述腔体后，所述凹槽表面的多个喷气孔将含氟自由基自下而上供应至所述腔体内以对所述腔体内部进行清洁。本发明的化学气相沉积设备将清洁等离子体源和化学气相沉积腔室相分离，并将清洁等离子体和工艺气体通过不同的路径输送至工艺腔室内，在不影响化学气相沉积工艺的同时，能够确保等离子体源产生的绝大多数带电粒子不能进入沉积腔体，从而可以尽量避免因带电粒子的轰击对腔室内部组件造成的磨损，由此可以大大提高组件的寿命，降低腔室维护的频率，而且能够有效确保绝大多数的自由基进入腔内，从而能大幅提高清洁速率，有利于提高设备产出率及降低生产成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种具有高效清洁能力的化学气相沉积设备，其特征在于，包括：腔体、基座、沉积源装置、等离子体源及适配器；所述基座位于所述腔体内；所述沉积源装置位于所述腔体的顶部，所述沉积源装置与工艺气体源相连通，用于将工艺气体供应至所述腔体内；所述等离子体源位于所述腔体外，且与所述适配器相连通；所述适配器位于所述腔体内且位于所述基座的正上方，所述适配器包括位于中间的凹槽及位于所述凹槽周向上的外沿部，所述凹槽表面具有多个喷气孔，所述适配器的凹槽用于承载晶圆，且在晶圆移出所述腔体后，所述凹槽表面的多个喷气孔将自由基自下而上供应至所述腔体内以对所述腔体内部进行清洁。
2.根据权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于：所述等离子体源包括电离室，所述电离室与清洁气体源相连通，且与第一射频装置相连接，用于将供应至所述电离室内的清洁气体电离为等离子体。
3.根据权利要求2所述的化学气相沉积设备，其特征在于：所述清洁气体源包括第一惰性气体源及NF3气源，所述第一惰性气体源和所述NF3气源通过第一支管与所述电离室相连通，电离产生的等离子体包括正负离子、电子和中性含氟自由基粒子。
4.根据权利要求2所述的化学气相沉积设备，其特征在于：所述化学气相沉积设备还包括第二支管，所述第二支管与第二惰性气体源相连通，用于将第二惰性气体供应至所述腔体内。
5.根据权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于：所述沉积源装置包括喷淋头，所述喷淋头表面具有多个喷淋孔；所述喷淋头与第二射频装置相连接。
6.根据权利要求5所述的化学气相沉积设备，其特征在于：所述喷淋孔的孔径为0.25mm- 0.7mm；所述第二射频装置的功率包括高频功率和低频功率中的一种或两种，其中，所述高频功率为10MHz-60MHz，所述低频功率为200KHz-1MHz。
7.根据权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于：所述基座内设置有加热器，所述适配器的材料包括金属和陶瓷中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于：所述喷气孔的孔径为1mm -5mm；所述喷气孔在所述凹槽表面的分布包括均匀分布、外密内疏分布及外疏内密分布中的一种。
9.根据权利要求1 -8任一项所述的化学气相沉积设备，其特征在于：所述喷气孔还位于所述凹槽周向上的外沿部的上表面。
10.根据权利要求1-8任一项所述的化学气相沉积设备，其特征在于：所述喷气孔还位于所述适配器的侧面。
11.一种依权利要求1-10任一项所述的具有高效清洁能力的化学气相沉积设备的半导体工艺方法，其特征在于：所述半导体工艺方法包括在将晶圆自所述适配器的凹槽表面移除后，通过所述适配器的凹槽表面的喷气孔向所述腔体内供应自由基以对所述腔体内部进行清洁的步骤。
CN202010515432.1A 2020-06-09 2020-06-09 具有高效清洁能力的化学气相沉积设备及半导体工艺方法 Active CN111424260B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010515432.1A CN111424260B (zh) 2020-06-09 2020-06-09 具有高效清洁能力的化学气相沉积设备及半导体工艺方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010515432.1A CN111424260B (zh) 2020-06-09 2020-06-09 具有高效清洁能力的化学气相沉积设备及半导体工艺方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111424260A true CN111424260A (zh) 2020-07-17
CN111424260B CN111424260B (zh) 2020-09-11

Family

ID=71551250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010515432.1A Active CN111424260B (zh) 2020-06-09 2020-06-09 具有高效清洁能力的化学气相沉积设备及半导体工艺方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111424260B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112283587A (zh) * 2020-11-17 2021-01-29 江苏雅克福瑞半导体科技有限公司 一种用于制造半导体的化学品供应系统及其净化方法
CN112317196A (zh) * 2020-09-30 2021-02-05 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种喷淋头清洁装置
CN112695299A (zh) * 2020-12-15 2021-04-23 长江先进存储产业创新中心有限责任公司 沉积装置及方法
CN114497283A (zh) * 2022-02-07 2022-05-13 通威太阳能（安徽）有限公司 一种用于硅片的扩散方法及光伏硅片

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0465185A1 (en) * 1990-07-02 1992-01-08 Hitachi, Ltd. Vacuum processing method and apparatus
US5203958A (en) * 1990-07-31 1993-04-20 Tokyo Electron Limited Processing method and apparatus
US6397861B1 (en) * 1998-08-11 2002-06-04 Novellus Systems, Inc. Situ plasma clean gas injection
CN1434883A (zh) * 2000-05-08 2003-08-06 Memc电子材料有限公司 消除自动掺杂和背面晕圈的外延硅晶片
US20030168174A1 (en) * 2002-03-08 2003-09-11 Foree Michael Todd Gas cushion susceptor system
US20100089314A1 (en) * 2004-02-13 2010-04-15 Asm America, Inc. Substrate support system for reduced autodoping and backside deposition
CN104882360A (zh) * 2014-02-27 2015-09-02 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置的清洁方法
CN107541715A (zh) * 2016-06-28 2018-01-05 圆益Ips股份有限公司 基板处理装置以及利用该基板处理装置的薄膜沉积方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0465185A1 (en) * 1990-07-02 1992-01-08 Hitachi, Ltd. Vacuum processing method and apparatus
US5203958A (en) * 1990-07-31 1993-04-20 Tokyo Electron Limited Processing method and apparatus
US6397861B1 (en) * 1998-08-11 2002-06-04 Novellus Systems, Inc. Situ plasma clean gas injection
CN1434883A (zh) * 2000-05-08 2003-08-06 Memc电子材料有限公司 消除自动掺杂和背面晕圈的外延硅晶片
US20030168174A1 (en) * 2002-03-08 2003-09-11 Foree Michael Todd Gas cushion susceptor system
US20100089314A1 (en) * 2004-02-13 2010-04-15 Asm America, Inc. Substrate support system for reduced autodoping and backside deposition
CN104882360A (zh) * 2014-02-27 2015-09-02 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置的清洁方法
CN107541715A (zh) * 2016-06-28 2018-01-05 圆益Ips股份有限公司 基板处理装置以及利用该基板处理装置的薄膜沉积方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
施敏等: "《半导体器件物理与工艺》", 30 April 2014, 苏州大学出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112317196A (zh) * 2020-09-30 2021-02-05 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种喷淋头清洁装置
CN112283587A (zh) * 2020-11-17 2021-01-29 江苏雅克福瑞半导体科技有限公司 一种用于制造半导体的化学品供应系统及其净化方法
CN112695299A (zh) * 2020-12-15 2021-04-23 长江先进存储产业创新中心有限责任公司 沉积装置及方法
CN114497283A (zh) * 2022-02-07 2022-05-13 通威太阳能（安徽）有限公司 一种用于硅片的扩散方法及光伏硅片

Also Published As

Publication number Publication date
CN111424260B (zh) 2020-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111424260B (zh) 具有高效清洁能力的化学气相沉积设备及半导体工艺方法
US10062585B2 (en) Oxygen compatible plasma source
TWI434334B (zh) 電漿ｃｖｄ裝置
US6843858B2 (en) Method of cleaning a semiconductor processing chamber
US10214815B2 (en) Surface treated aluminum nitride baffle
JP4467191B2 (ja) ガス分配システムを有するｃｖｄ処理チャンバ及びそれを用いた膜の堆積方法
TW202106121A (zh) 具有法拉第遮罩裝置的電漿處理系統
US6277235B1 (en) In situ plasma clean gas injection
TW200834783A (en) Gas baffle and distributor for semiconductor processing chamber
KR102598863B1 (ko) 동시에 발생하는 인시츄 플라즈마 소스 및 리모트 플라즈마 소스를 사용한 신속한 챔버 세정
US11056406B2 (en) Stack of multiple deposited semiconductor layers
US20110086184A1 (en) Method of depositing metallic film and memory medium
TWI691607B (zh) 濺射噴淋頭
US20040180553A1 (en) Method of depositing ALD thin films on wafer
TW202236469A (zh) 具有高效能塗層的半導體腔室元件
TW202217914A (zh) 電漿處理裝置及其氣體噴淋環的製作方法
TWI809958B (zh) 半導體處理腔室適配器
CN116568862A (zh) 陈化处理腔室的方法
TW201843340A (zh) 用於可流動式cvd的擴散器設計
TWI814291B (zh) 均勻的原位清洗及沉積
US20220301827A1 (en) Substrate processing apparatus including shower head and edge ring and related methods of manufacturing semiconductor devices
JPH11307521A (ja) プラズマｃｖｄ装置及びその使用方法
US20220375746A1 (en) Semiconductor substrate bevel cleaning
JP2001140077A (ja) 半導体製造装置
KR200379260Y1 (ko) 반도체 프로세싱용 가스 운반 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant