[发明专利]一种原子层沉积设备及方法

说明书

本发明公开了一种原子层沉积设备及方法。该设备包括反应腔室和至少两路气体传输系统，所述气体传输系统向所述反应腔室通入气体，每路所述气体传输系统包括：前驱体源、前驱体携载管路、前驱体稀释管路、前驱体吹扫管路和前驱体供应管路；所述前驱体吹扫管路可通断性连接所述前驱体携载管路和所述前驱体稀释管路；所述前驱体携载管路与所述前驱体源可通断性连接。本发明通过增加前驱体吹扫管路而增大了管路吹扫时通入前驱体管路的吹扫气体流量，可以有效地减少附着在管路内拐角或是盲端位置的残留物，降低工艺颗粒污染。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，具体地，涉及一种原子层沉积设备及方法。

背景技术

原子层沉积(ALD，Atomic layer deposition)是通过将气相前驱体交替通入反应腔室并发生化学反应而形成沉积膜的一种方法，该方法可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面。当前驱体到达沉积基底表面会化学吸附在基底表面，在前驱体脉冲之间需要用惰性气体对反应腔室进行吹扫，以清除未吸附在基体表面的过剩前驱体，以保证化学反应只在基体表面发生。ALD工艺受其生长原理限制，其生长速率较化学气相沉积技术(CVD，Chemical Vapor Deposition)和物理气相沉积技术(PVD，Physical VaporDeposition)是最低的，其产能也相应较低。但ALD技术在台阶覆盖、侧壁及底部覆盖等方面都表现优异，这将是它与PVD竞争的优势。

在ALD工艺生长过程中，气体传输系统将一种或是多种前驱体提供给反应腔室。前驱体源分为：气态源、固态源或是液态源。气态源则由气体管路加脉冲阀直接连接反应腔室，固态源和液态源将主要通过惰性气体载入源瓶，并将前驱体以气态形式携带进入反应腔室，参与ALD工艺。不同前驱体交替进入反应腔室的ALD工艺，以及两种前躯体脉冲之间，惰性气体对管路和腔室的吹扫，主要通过气体传输系统中脉冲阀的开启和关闭实现。

理想ALD工艺生长是两种前躯体与基底表面交替反应，避免两种前躯体相互发生CVD反应沉积在基底表面。因此在第一种前躯体通入到基底表面完成反应后，第二种前躯体进入腔室前，必须去除滞留在腔室和管路里第一种前躯体的残留物。这些残留物容易相互反应形成化合物，对基底表面带来杂质颗粒污染。

在常规ALD气体传输系统工艺循环中，当通入反应源时，前躯体管路中气体流量较小；通入前躯体结束后，管路及腔室吹扫时，前躯体管路内气体流量与通入反应源时相同，不足以达到将管路吹扫干净的程度。因此，有必要提出一种原子层沉积设备及方法，以增加前躯体管路吹扫流量。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种原子层沉积设备及方法，以解决现有技术中的上述问题。

根据本发明的一方面，提出一种原子层沉积设备，包括反应腔室和至少两路气体传输系统，所述气体传输系统向所述反应腔室通入气体，每路所述气体传输系统包括：前驱体源、前驱体携载管路、前驱体稀释管路、前驱体吹扫管路和前驱体供应管路；

所述前驱体吹扫管路可通断性连接所述前驱体携载管路和所述前驱体稀释管路；

所述前驱体携载管路与所述前驱体源可通断性连接；

所述前驱体携载管路的出口端以及所述前驱体稀释管路的出口端与所述前驱体供应管路的入口连接，所述前驱体供应管路的出口与所述反应腔室连接。

优选地，所述前驱体吹扫管路通过第一阀组件连接在所述前驱体携载管路和所述前驱体稀释管路之间。

优选地，所述第一阀组件包括第一三通阀，所述第一三通阀的第一入口和第一出口连接在所述前驱体稀释管路上，所述前驱体吹扫管路的一端与所述第一三通阀的第二出口连接，另一端与所述前驱体携载管路连接。