[发明专利]原子层沉积设备及方法

说明书

本发明提供的原子层沉积设备，包括：第一稀释气路、第一前驱体气路以及第一主路，其中，第一前驱体气路的进气端连接第一前驱体源，第一前驱体气路的出气端连接第一主路的进气端，且第一前驱体气路与第一主路选择性连通；第一稀释气路的进气端连接至第一稀释源，第一稀释气路的出气端连接第一主路的进气端，且第一稀释气路和第一主路选择性连通；第一主路的出气端连接反应腔室。通过在第一前驱气路上设置第一限流结构，限制输送至反应腔室的第一前驱气体流量，当第一前驱气体为高蒸汽压前驱体时，有效降低输送至反应腔室的第一前驱气体流量，以在后续第一吹扫步骤中，无需延长吹扫时长，即能将反应腔室中的第一前驱体彻底吹扫，提高沉积均匀性。

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种原子层沉积设备及方法。

背景技术

原子层沉积(Atomic layer deposition)是通过将气相前驱体交替地通入反应器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体表面，它们会化学吸附在基体表面。在前驱体脉冲之间需要用惰性气体对反应器进行吹扫，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。

图1为现有技术中的一种气体传输系统的示意图。如图1所示，该气体传输系统包括前驱体A储存瓶212，前驱体A携带气体自携带气体管路214通入前驱体A储存瓶212，并将携带前驱体A的携带气体通过管路225与前驱体A稀释管路217中的稀释气体一并输送至反应腔室200。在自携带气体管路214上设置有三通阀213，在需要通入前驱体A时，控制三通阀213，使前驱体A携带气体通过三通阀213使携带气体进入前驱体A储存瓶212；在吹扫前驱体A传输管路和反应腔室时，控制三通阀213，使前驱体A携带气体通过三通阀213不通过前驱体A储存瓶212，而是从旁路219直接进入反应腔室200。从而实现前驱体A以及吹扫气体的切换。

在上述气体传输系统中，当使用饱和蒸汽压较高的前躯体时，通常会在前驱体储存瓶外使用制冷机，制冷机温控范围为5℃-40℃，通过制冷机进行温度控制，以使前躯体达到反应所需使用量。水作为一种常见的前驱体，其饱和蒸气压过高，即便将制冷机的温度调节至5℃，水的饱和蒸气压为4.5851Torr，仍然存在传输进入腔室的前驱体过多，此时则需要提高吹扫时长以彻底吹扫残余前驱体，但是长时间的吹扫会影响薄膜厚度均匀性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种原子层沉积设备及方法。

为解决上述问题，本发明提供了一种原子层沉积设备，包括：第一稀释气路、第一前驱体气路以及第一主路，其中，

所述第一前驱体气路的进气端连接至第一前驱体源，所述第一前驱体气路的出气端连接至所述第一主路的进气端，且所述第一前驱体气路与所述第一主路选择性连通；

在所述第一前驱气路上设置有第一限流结构，用以限制输送至反应腔室内的第一前驱气体的流量；

所述第一稀释气路的进气端连接至所述第一稀释源，所述第一稀释气路的出气端连接至所述第一主路的进气端，且所述第一稀释气路和所述第一主路选择性连通；

所述第一主路的出气端连接至所述反应腔室。

进一步地，所述第一限流结构包括限流本体，在所述限流本体上设置有限流通孔。

进一步地，还包括设置在所述第一前驱气路上的第一质量流量计，所述第一质量流量计设置在所述第一限流结构的下游。

进一步地，在所述第一前驱气路上设置有第一前驱通断阀，在所述第一主路上设置有第一主路通断阀。

进一步地，所述抽真空装置包括第真空气路、真空泵、真空蝶阀和尾气收集结构，其中，

所述抽真空气路的进气端连接至所述反应腔室，所述抽真空气路的出气端连接至所述尾气收集结构；