[发明专利]用于均匀气相沉积的岐管

说明书

本发明公开了一种半导体装置，所述半导体装置包括用于均匀气相沉积的岐管。所述半导体装置可以包括岐管，所述岐管包括孔道并且具有内壁。所述内壁可以至少部分地界定所述孔道。所述孔道的第一轴向部分可以沿着所述岐管的纵轴延伸。供应通道可以提供气体源与所述孔道之间的流体连通。所述供应通道可以包括界定穿过所述岐管的所述内壁的至少部分环形的间隙的狭缝，以将气体从所述气体源递送到所述孔道。所述至少部分环形的间隙可以围绕所述纵轴旋转。

发明背景

领域

本领域大体上涉及用于均匀气相沉积的岐管，且具体来说，涉及用于改善原子层沉积(ALD)反应器中的反应物混合的歧管。

相关技术的描述

存在有若干种用于在衬底的表面上沉积薄膜的气相沉积方法。这些方法包括真空蒸发沉积、分子束外延(MBE)、化学气相沉积(CVD)的不同变体(包括低压和有机金属CVD以及等离子体增强型CVD)，和原子层沉积(ALD)。

在ALD过程中，将有至少一个表面待涂覆的一个或多个衬底引入到沉积腔室中。将衬底加热到所要温度，通常高于选定气相反应物的冷凝温度且低于它们的热分解温度。一种反应物能够与先前反应物的吸附物质反应以在衬底表面上形成所要的产物。通常以空间上和时间上分离的脉冲向衬底提供两种、三种或更多种反应物。

在一个实例中，在第一脉冲中，表示前体材料的第一反应物在自限性过程中大部分完好地吸附在晶片上。所述过程是自限性的，这是因为气相前体无法与所述前体的吸附部分反应或吸附在所述吸附部分上。在从晶片或腔室移去任何剩余的第一反应物之后，衬底上吸附的前体材料与后续反应物脉冲反应，以形成所要材料的仅仅单个分子层。后续反应物可以例如从所吸附前体材料剥离配体以使得表面再次具反应性，置换配体并且为化合物留下额外材料等。在无掺杂的ALD过程中，由于空间位阻而平均每个循环形成不到一个单层，其中前体分子的大小阻止对衬底上的吸附位点的接近，所述吸附位点在后续循环中可能会变得可用。通过反复的生长循环而产生较厚的膜，直到实现目标厚度为止。常常以埃/循环为单位来提供生长速率，因为在理论上，只要每个脉冲是饱和的且温度在那些反应物的理想ALD温度窗口内(不会热分解且不会冷凝)，生长就仅仅取决于循环的数目，且不取决于所供应的质量或温度。

通常对反应物和温度进行选择以避免反应物在所述过程期间冷凝和热分解，使得化学反应导致通过多个循环进行生长。然而，在ALD处理的特定变型中，可以对条件进行选择以通过利用混合CVD和ALD反应机制来改变每个循环的生长速率，有可能每个循环超过一个分子单层。其他变型可以允许反应物之间某一量的空间和/或时间重叠。在ALD和其变型中，可以在单个循环中依序供应两种、三种、四种或更多种反应物，且可以改变每个循环的内容来定制组成。

在典型的ALD过程期间，将全部呈蒸气形式的反应物脉冲循序地脉冲冲入到反应空间(例如，反应腔室)中，且在反应物脉冲之间具有移除步骤以避免呈气相的反应物之间的直接相互作用。举例来说，可以在反应物的脉冲之间提供惰性气体脉冲或“吹扫”脉冲。惰性气体在下一个反应物脉冲之前吹扫掉腔室的一个反应物脉冲以避免气相混合。为了获得自限性生长，提供足够量的每个前体以使衬底饱和。在实际ALD过程的每个循环中的生长速率是自限性的时，生长速率与反应序列的重复率而不是反应物通量成比例。

概要

本发明的系统和方法具有若干特征，其中的单个特征不是单独造成其所需属性的原因。在不限制由所附权利要求书表述的本发明范围的情况下，现在将简要地论述各种特征。在考虑此论述之后，且尤其在阅读标题为“详细描述”的部分之后，将了解本文中所描述的特征如何提供优于传统的气体递送方法和系统的若干优势。