[发明专利]用于原子层沉积工艺的进气装置及原子层沉积装置

说明书

本发明实施例公开了一种用于原子层沉积工艺的进气装置及原子层沉积装置，包括：第一进气块和第二进气块；第一进气块插入第二进气块设置的第二中心进气通孔内，在第二中心进气通孔的内壁和第一进气块的侧壁之间形成相互隔离的第一环形密封空腔区域和第二环形密封空腔区域；设置有用于连通第一密封空腔区域和第一中心进气通孔、连通第二密封空腔区域和第一中心进气通孔的第一进气孔；设置有分别与第一密封空腔区域和第二密封空腔区域相连通的第二进气孔。本发明的进气装置、原子层沉积装置，可以防止两种前驱物在进气端初期因混合而发生化学反应；可以有效地减少原子层沉积工艺中由进气端产生的颗粒，对工艺稳定性起到正向作用。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种用于原子层沉积工艺的进气装置及原子层沉积装置。

背景技术

原子层沉积ALD(atomic layer deposition)技术是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法，其生长过程具有周期性，一个制备周期(Cycle)一般包括两个自限制反应(Self-limit reaction)。在一定温度条件下，通过向反应腔室中通入第一种反应前驱物(Precursor)使前驱物分子吸附(以化学吸附为主)在衬底表面上形成活性剂(Species)；当前驱物的吸附达到饱和状态时，化学吸附反应结束，实现了第一种前驱物同衬底表面反应的自限制控制(第一个自限制反应)；在第一个自限制反应结束后，通过一定方法除去(Purge)反应腔室中的第一种前驱物(一般还包括第一种前驱物同衬底表面反应的副产物)，并通入第二种反应前驱物；第二种前驱物与已吸附在衬底表面的活性剂(第一种前驱物)发生化学反应，在衬底表面生成所要制备的薄膜的单分子层，并释放气态的副产物。

如图1所示，两种前驱物分别为SiH₄和WF6，SiH₄MFC(Mass Flow Controller，气体质量流量控制器)和WF6MFC分别将SiH₄和WF6通过快速切换阀交替送入腔体，在进入腔体上部的匀流盘(Showerhead)之前，需要一种进气装置对两种前驱物进行初步的隔离和匀气，即缓冲腔，再经过匀流盘进行进一步的匀气到达衬底表面，制备W成核层，残气或副产物经Foreline排除。针对ALD工艺的两种前驱物，在进气端若相遇会立即发生化学反应，需要交替以脉冲形式进入腔体，在到达衬底表面前，需要尽量隔离，防止二者在到达衬底前发生反应。现有的进气装置没有考虑到对于两种前驱物进行隔离，容易滞留上一个周期中的前驱物，经过若干周期累积后，两种前驱物会在进气装置中反应形成沉积物，从而形成颗粒，导致进气装置失效、达不到初步匀气效果、缩短维护周期等一系列问题。因此，需要一种新型的进气装置。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种用于原子层沉积工艺的进气装置及原子层沉积装置。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种用于原子层沉积工艺的进气装置，包括：第一进气块和第二进气块；第一进气块设置有第一中心进气通孔，所述第二进气块设置有第二中心进气通孔，所述第一进气块插入所述第二中心进气通孔内，所述第一进气块与所述第二进气块固定连接；在所述第二中心进气通孔的内壁和所述第一进气块的侧壁之间形成相互隔离的第一环形密封空腔区域和第二环形密封空腔区域；在所述第一进气块的侧壁上设置有用于连通所述第一密封空腔区域和所述第一中心进气通孔、连通所述第二密封空腔区域和所述第一中心进气通孔的第一进气孔；在所述第二进气块的侧壁上设置有分别与所述第一密封空腔区域和所述第二密封空腔区域相连通的第二进气孔。

可选地，在所述第一进气块的侧壁上设置有在轴向间隔开的第一环形槽和第二环形槽；所述第二中心进气通孔的内壁分别与所述第一环形槽和所述第二环形槽围成所述第一环形密封空腔区域和所述第二环形密封空腔区域；在所述第一环形槽和第二环形槽内分别设置有与所述第一中心进气通孔相连通的所述第一进气孔。