CN201530864U

CN201530864U - 化学气相沉积设备

Info

Publication number: CN201530864U
Application number: CN2009202116810U
Authority: CN
Inventors: 李景伦
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2019-10-30

Abstract

本实用新型揭示了一种化学气相沉积设备，所述化学气相沉积设备包括：进气管路；与所述进气管路连通的第一传输管路；与所述第一传输管路连通的第一反应腔；与所述进气管路连通的第二传输管路；与所述第二传输管路连通的第二反应腔；其中，所述进气管路是螺旋式管路。所述螺旋式管路可加剧源材料分子在管路中的碰撞，有利于源材料在管路内的流动，进而提高两个反应腔内形成的薄膜的厚度以及致密度的一致性，提高了产品的良率。

Description

化学气相沉积设备

技术领域

本实用新型涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种化学气相沉积设备。

背景技术

在超大规模集成电路(ULSI)制造工艺中，随着电路尺寸的不断缩小，开始通过增加沉积层数的方法，在垂直方向上进行拓展。这些增加的层在器件、电路中起到各种不同的作用，主要可作为栅电极、多层布线的层间绝缘膜、金属布线、电阻、表面钝化等。对于小图形，其分辨率受晶片表面的条件影响很大，随着特征图形尺寸减小到亚微米级，芯片制造工艺对低缺陷密度的要求越来越迫切，对沉积薄膜的质量要求也越来越高，其厚度的均匀性不仅会影响到后续工艺的正常进行，也会影响到器件的电性能和机械性能，并进而影响到器件的成品率及产量。

所谓沉积是指一种以物理方式沉积在晶片表面上的工艺过程，薄膜沉积的方法包括化学气相沉积(CVD，Chemical Vapor Deposition)法和物理气相沉积(PVD，Physical Vapor Deposition)法两大类。其中，化学气相沉积是含有薄膜所需要的原子和分子的化学物质在反应腔内混合并在气态下发生反应，其原子或分子沉积在晶片表面聚集形成薄膜的过程。化学气相沉积因其工艺较为简单、不需高真空、便于制备复合产物、沉积速率高，以及沉积的各种薄膜具有良好的阶梯覆盖性能等优点在半导体器件的制造中被广泛使用。

目前，化学气相沉积有很多种选择，可以工作在低压、常压或次常压下。例如，半导体工艺界可利用液态源材料形成二氧化硅薄膜，采用次常压化学气相沉积(Sub-Atmospheric Chemical Vapor Deposition，SACVD)设备，如美国应用材料公司的PRODUCER室。

具体请参考图1，其为现有的化学气相沉积设备的示意图，如图1所示，化学气相沉积设备10包括：进气管路11、第一传输管路12、第二传输管路13、第一反应腔14以及第二反应腔15，所述第一传输管路12以及第二传输管路13与所述进气管路11连通。其中，所述进气管路11、第一传输管路12以及第二传输管路13均为直管。液态的源材料经过气体控制柜(未图示)转化为汽态后，其中一部分源材料气体经过进气管路11以及第一传输管路12导入到第一反应腔14内，另一部分源材料气体经过进气管路11以及第二传输管路13导入到第二反应腔15内。第一反应腔14以及第二反应腔15内分别装载有晶片，且第一反应腔14以及第二反应腔15内还设置有加热元件，所述加热元件可将晶片加热到预定温度，源材料气体到达已加热到预定温度的晶片表面发生化学反应，从而形成二氧化硅薄膜。

然而，由于进气管路11较长，且进气管路11为直管，所述直管不利于源材料分子在管路中碰撞运动，源材料气体在进气管路11有可能部分冷却为液态，气液混合状态的源材料被迅速的导入到第一反应腔14和第二反应腔15中，这极有可能导致进入到第一反应腔14和第二反应腔15内的源材料的摩尔流量相差较大，也就使得两个反应腔内的晶片上薄膜的品质有所差异，影响后续制程的顺利进行。例如，由于第一反应腔14以及第二反应腔15内的晶片的二氧化硅的厚度和致密度的一致性较差，将导致不同晶片上的薄膜在湿法蚀刻时的蚀刻速率不同，进而导致图形线宽不符合工艺要求，降低了产品的良率。

实用新型内容

本实用新型提供一种化学气相沉积设备，以解决现有的进气管路是直管，不利于源材料保持汽化状态，进而导致第一反应腔和第二反应腔内形成的薄膜的品质差异较大，降低了产品的良率的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种化学气相沉积设备，包括：进气管路；与所述进气管路连通的第一传输管路；与所述第一传输管路连通的第一反应腔；与所述进气管路连通的第二传输管路；与所述第二传输管路连通的第二反应腔；其中，所述进气管路是螺旋式管路。

可选的，所述第一传输管路是直管，所述第二传输管路是直管。

可选的，所述第一传输管路是螺旋式管路，所述第二传输管路是螺旋式管路。

可选的，所述进气管路的直径小于1cm，所述第一传输管路的直径小于1cm，所述第二传输管路的直径小于1cm。

可选的，所述进气管路的展开长度与所述第一传输管路的长度之和小于100cm，所述进气管路的展开长度与所述第二传输管路的长度之和小于100cm。

可选的，所述化学气相沉积设备还包括设置于所述第一反应腔内的第一支撑基座以及设置于所述第一支撑基座内的第一加热元件。

可选的，所述化学气相沉积设备还包括设置于所述第一支撑基座内的第一测温装置。

可选的，所述化学气相沉积设备还包括设置于所述第二反应腔内的第二支撑基座以及设置于所述第二支撑基座内的第二加热元件。

可选的，所述化学气相沉积设备还包括设置于所述第二支撑基座内的第二测温装置。

可选的，所述化学气相沉积设备还包括包覆于所述进气管路外的加热装置。

与现有技术相比，本实用新型提供的化学气相沉积设备的进气管路是螺旋式管路，其可加剧源材料分子在管路中的碰撞，有利于源材料在管路内的有效流动，使得进入到第一反应腔及第二反应腔内的源材料为完全汽化的状态，确保进入第一反应腔以及第二反应腔内的源材料的摩尔流量相同，可提高两个反应腔内形成的薄膜的厚度以及致密度的一致性，进而提高产品的良率。

附图说明

图1为现有的化学气相沉积设备的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的化学气相沉积设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合剖面示意图对本实用新型进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本实用新型由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型的核心思想在于，提供一种化学气相沉积设备，所述化学气相沉积设备的进气管路是螺旋式管路，所述螺旋式管路可加剧源材料分子在管路中的碰撞，有利于源材料在管路内的有效流动，可提高两个反应腔内形成的薄膜厚度及致密度的一致性，进而提高产品的良率。

请参考图2，其为本实用新型实施例提供的化学气相沉积设备的示意图，如图2所示，化学气相沉积设备100包括：进气管路110、与进气管路110连通的第一传输管路120、与进气管路110连通的第二传输管路130、与第一传输管路120连通的第一反应腔140、以及与第二传输管路130连通的第二反应腔150，其中，进气管路110是螺旋式管路。所述螺旋式管路可加剧源材料分子在管路中的碰撞运动，有利于源材料在进气管路110内的有效流动，使得进入到第一反应腔140及第二反应腔内150的源材料为完全汽化的状态，确保进入第一反应腔140以及第二反应腔150内的源材料的摩尔流量相同，可提高两个反应腔内形成的薄膜厚度及致密度的一致性，进而提高产品的良率。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述第一传输管路120是直管，所述第二传输管路130也为直管。

当然，在本实用新型的其它实施例中，第一传输管路120也可以是螺旋式管路，可进一步加剧源材料分子在管路中的碰撞运动，确保导入第一反应腔140内均为源材料气体。相应的，第二传输管路130与第一传输管路120匹配，第二传输管路130也可以是螺旋式管路，以进一步的加剧源材料分子在管路中的碰撞运动，确保导入第二反应腔150内均为源材料气体。

较佳的，进气管路110的直径小于1cm，较小的直径可增大源材料分子在进气管路110相互碰撞的几率。

较佳的，第一传输管路120的直径小于1cm，相应的，第二传输管路130与所述第一传输管路120匹配，第二传输管路130的直径也小于1cm，较小的直径可增大源材料分子在第一传输管路120相互碰撞的几率。

可选的，所述进气管路110的展开长度与第一传输管路120的长度之和小于100cm，相应的，进气管路110的展开长度与第二传输管路130的长度之和也小于100cm，以减少源材料在上述各个管路内冷却的几率，避免汽态的源材料转化为液态。

在本实用新型的一个具体实施例中，化学气相沉积设备100还包括第一支撑基座160以及第一加热元件(未图示)，所述第一支撑基座160设置于所述第一反应腔140内，第一加热元件设置于第一支撑基座160内。其中，第一支撑基座160是用于支撑在第一反应腔140内进行沉积反应的晶片。通常来说，可利用位移机构使第一基座160在第一反应腔140内的垂直方向上移动。

较佳的，化学气相沉积设备100还包括设置于第一支撑基座160内的第一测温装置(未图示)。所述第一测温装置可以是热电偶，其埋在第一支撑基座160内，用常规的方式监测第一支撑基座160的温度，所测得的温度用在反馈电路中来控制第一加热元件的电源，使得第一反应腔140内的晶片温度可以保持或控制在适合于特定加工用途的希望的温度。

在本实用新型的一个具体实施例中，化学气相沉积设备100还包括第二支撑基座170以及第二加热元件(未图示)，所述第一支撑基座170设置于所述第二反应腔150内，第二加热元件设置于第二支撑基座170内。其中，第二支撑基座170是用于支撑在第二反应腔150内进行沉积反应的晶片。通常来说，第二基座170可利用位移机构在第二反应腔150内的垂直方向上移动。

较佳的，化学气相沉积设备100还包括设置于第二支撑基座170内的第二测温装置(未图示)。所述第二测温装置可以是热电偶，其埋在第二支撑基座170内，用常规的方式监测第二支撑基座170的温度，所测得的温度用在反馈电路中来控制第二加热元件的电源，使得第二反应腔150内的晶片温度可以保持或控制在适合于特定加工用途的希望的温度。

在本实用新型的其它实施例中，所述化学气相沉积设备还可以包括包覆于所述进气管路外的加热装置，以加热所述进气管路，进而确保将进气管路内的源材料完全蒸发为汽态。

本实用新型实施例所提供的化学气相沉积设备100是这样工作的：液态的源材料经过气体控制柜(未图示)转化为汽态，汽化后的源材料分成两部分，其中，一部分源材料气体经过进气管路110以及第一传输管路120导入到第一反应腔140内，另一部分源材料气体经过进气管路110以及第二传输管路130导入到第二反应腔150内。第一支撑基座160以及第二支撑基座170上分别承载有晶片，第一加热元件可用于加热第一支撑基座160上的晶片，第二加热元件可用于加热第二支撑基座170上的晶片。完全汽化的源材料到达已加热到预定温度的晶片表面发生化学反应，从而形成二氧化硅薄膜。由于所述螺旋式管路可加剧源材料分子在进气管路110中的碰撞，有利于源材料在进气管路110内的有效流动，使得进入到第一反应腔140及第二反应腔内150的源材料为完全汽化的状态，确保进入第一反应腔140以及第二反应腔150内的源材料的摩尔流量相同，因此，确保在两个腔室内形成的薄膜的厚度以及致密度的一致性，并确保第一加热元件以及第二加热元件之间的设定温度的误差值较小，有利于提高产品的良率。

综上所述，本实用新型提供一种化学气相沉积设备，所述化学气相沉积设备包括：进气管路；与所述进气管路连通的第一传输管路；与所述第一传输管路连通的第一反应腔；与所述进气管路连通的第二传输管路；与所述第二传输管路连通的第二反应腔；其中，所述进气管路是螺旋式管路。所述螺旋式管路可加剧源材料分子在管路中的碰撞，有利于源材料在管路内的有效流动，可提高两个反应腔内形成的薄膜的厚度及致密度的一致性，可提高产品的良率。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种化学气相沉积设备，其特征在于，包括：

进气管路；

与所述进气管路连通的第一传输管路；

与所述第一传输管路连通的第一反应腔；

与所述进气管路连通的第二传输管路；

与所述第二传输管路连通的第二反应腔；

其中，所述进气管路是螺旋式管路。

2.如权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述第一传输管路是直管。

3.如权利要求2所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述第二传输管路是直管。

4.如权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述第一传输管路是螺旋式管路。

5.如权利要求4所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述第二传输管路是螺旋式管路。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述进气管路的直径小于1cm。

7.如权利要求6所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述第一传输管路的直径小于1cm。

8.如权利要求7所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述第二传输管路的直径小于1cm。

9.如权利要求6所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述进气管路的展开长度与所述第一传输管路的长度之和小于100cm。

10.如权利要求9所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述进气管路的展开长度与所述第二传输管路的长度之和小于100cm。

11.如权利要求6所述的化学气相沉积设备，其特征在于，还包括设置于所述第一反应腔内的第一支撑基座以及设置于所述第一支撑基座内的第一加热元件。

12.如权利要求11所述的化学气相沉积设备，其特征在于，还包括设置于所述第一支撑基座内的第一测温装置。

13.如权利要求6所述的化学气相沉积设备，其特征在于，还包括设置于所述第二反应腔内的第二支撑基座以及设置于所述第二支撑基座内的第二加热元件。

14.如权利要求13所述的化学气相沉积设备，其特征在于，还包括设置于所述第二支撑基座内的第二测温装置。

15.如权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于，还包括包覆于所述进气管路外的加热装置。