[发明专利]原子层沉积方法及炉管设备

说明书

本发明提供一种原子层沉积方法及炉管设备，其中一种原子层沉积方法包括步骤S1至步骤S6共六个步骤，本发明一方面通过改进炉管设备中真空泵系统，另一方面通过原子层沉积方法的控制，使得原子层沉积的两种反应气体分别从不同的真空泵通过，致使真空泵内沉积薄膜大幅减少，降低了真空泵中的累积膜厚，提高真空泵的寿命，可以提高真空泵寿命达到两倍或两倍以上。

技术领域

本发明涉及半导体储存器制造技术，尤其涉及一种原子层沉积方法及炉管设备。

背景技术

原子层沉积(ALD)是通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基体上化学吸附并反应而形成沉积膜的一种方法(技术)。当前驱体达到沉积基体表面，它们会在其表面化学吸附并发生表面反应。在前驱体脉冲之间需要用惰性气体对原子层沉积反应器进行清洗。由此可知沉积反应前驱体物质能否在被沉积材料表面化学吸附是实现原子层沉积的关键。气相物质在基体材料的表面吸附特征可以看出，任何气相物质在材料表面都可以进行物理吸附，但是要实现在材料表面的化学吸附必须具有一定的活化能，因此能否实现原子层沉积，选择合适的反应前驱体物质是很重要的。

在集成电路中原子层沉积通常在原子层沉积炉管设备中进行，现有的原子层沉积炉管设备中真空泵配备方法是每台炉管设备配备一台真空泵。氮化硅炉管设备的真空泵的使用寿命与累积膜厚有关，超过一定的累积膜厚需要对真空泵做维护。

现有原子层沉积(ALD)的炉管设备的真空泵系统和氮化硅炉管设备的真空泵系统相同，使用单真空泵系统。

原子层沉积(ALD)反应方式是两种不同气体分别交替饱和化学吸附从而生长成薄膜，两种气体不会同时存在于反应室(101)内；但在真空泵里，前半个循环的残留气体会与后续气体发生反应，使原子层沉积(ALD)炉管中真空泵的寿命大幅低于氮化硅炉管中真空泵的寿命，实际真空泵使用的时间也小于氮化硅炉管中真空泵的使用时间。

中国发明专利(公告号：CN101519771A)公开了一种原子层沉积设备，包括：金属源气体供应管，其布置在晶片一侧，以在晶片的整个表面上方延伸，并能从第一端到第二端提供源气体；以及活性气体供应管，其布置在该晶片一侧，以在晶片的整个表面上方延伸，并能从第一端到第二端提供源气体，其中该活性气体供应管提供有用于吹出活性气体的多个吹气口，该活性气体在晶片上方被激活，并且其中，利用随着朝向活性气体供应管的第二端而远离第一端时逐渐减小的开口间距离来布置该吹气口。

中国发明专利(公告号：CN104532210A)公开了一种原子层沉积设备和应用，惰性气体储罐通过输气管分别连接第一流量计的进气口和第二流量计的进气口，第一流量计的出气口和第二流量计的出气口分别通过输气管与反应腔体的进气口相连，反应腔体的出气口与真空泵相连，在第一流量计的出气口和反应腔体的进气口之间的输气管路上还设置有第一反应物料罐，在第二流量计的出气口和反应腔体的进气口之间的输气管路上设置有第二反应物料罐，第一反应物料罐内设置有第一温控装置，第二反应物料罐内设置有第二温控装置，反应腔体内设置第三温控装置。本发明结构简单，使用方便，成本降低，在进行使用时，通过控制通入的周期数来控制生长的薄膜的厚度。

上述专利都没有解决原子层沉积(ALD)过程中炉管设备中单泵系统存在跳泵的风险，为了避免该风险，往往会提前定期更换和维护真空泵，使其寿命或维护周期不能达到最大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种原子层沉积方法及炉管设备，通过硬件设备改进以及操作方法的改进，避免现有技术中单泵系统存在跳泵的风险，且大大延长了原子层沉积炉管设备中真空泵的使用寿命。为实现上述技术目的，本发明采取的具体的技术方案为：一种原子层沉积方法，包括如下步骤：