[发明专利]一种沉积系统及其气体传输方法

说明书

本发明公开了一种沉积系统，包括第一腔室、第二腔室及其共用的一气体供给装置，气体供给装置包括前躯体A源、前躯体B源和吹扫气体C源，前躯体A源通过第一腔室前躯体A输出管路和第二腔室前躯体A输出管路分别连接第一腔室和第二腔室，前躯体B源通过第一腔室前躯体B输出管路和第二腔室前躯体B输出管路分别连接第一腔室和第二腔室，吹扫气体C源通过第一腔室前躯体A吹扫管路、第一腔室前躯体B吹扫管路分别连接第一腔室，并通过第二腔室前躯体A吹扫管路、第二腔室前躯体B吹扫管路分别连接第二腔室；本发明可提高前躯体的利用率，并可缩减设备的占地空间。本发明还公开了一种沉积系统的气体传输方法。

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，更具体地，涉及一种沉积系统及其气体传输方法。

背景技术

原子层沉积(Atomic layer deposition，ALD)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技术，该技术可以将物质以单原子膜形式一层一层地镀在基底表面,当前驱体到达沉积基底表面时，它们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，以清除未吸附在基底表面的过剩前驱体，保证化学反应只在基底表面发生。ALD工艺受其生长原理限制，其生长速率较CVD和PVD工艺是最低的，其产能也相应较低，但ALD工艺在台阶覆盖、侧壁及底部覆盖等方面都表现优异，这即是它与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、固态源或液态源。其中，气态源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(载气)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，主要通过气体传输系统中脉冲阀的开启和关闭来实现。

现有技术的一种ALD装置如图1所示，其气体传输系统包括前驱体A源瓶110、前驱体B源瓶120、吹扫气体C源瓶130和尾气排放装置13。其中，前驱体A源瓶110用于存储前驱体A，前驱体A源瓶110连接到反应腔室11中的气体分配器12；前驱体B源瓶120用于存储前驱体B，前驱体B源瓶120也连接到反应腔室11中的气体分配器12，两种前驱体A和B进入腔室时各自的气体传输管路无交汇；吹扫气体C源130用于提供吹扫气体C，反应腔室11被吹扫气体C净化之后，经阀门18由尾气排放装置13排出反应腔室11中的剩余产物。为此，尾气排放装置13通常设有泵。

根据ALD工艺原理，一个循环周期可分为以下四步：

第一步：当注入前驱体A时，前驱体A通过阀门14的转向进入反应腔室11；前驱体B被阀门15转向通过尾气排放装置13。此时，阀门16关闭，阀门17开启，吹扫气体C进入反应腔室11；

第二步：前驱体A注入结束后，前驱体A被阀门14转向通过尾气排放装置13。为净化反应腔室内的前驱体A，将阀门16、17开启，吹扫气体C经气体分配器12进入反应腔室；

第三步：当注入前驱体B时，前驱体B被阀门15转向经气体分配器12进入反应腔室；前驱体A被阀门14转向通过尾气排放装置13。此时，阀门16开启，阀门17关闭，吹扫气体C进入反应腔室11；

第四步：前驱体B注入结束后，前驱体B被阀门15转向通过尾气排放装置13。为净化反应腔室内的前驱体B，将阀门16、17开启，吹扫气体C经气体分配器12进入反应腔室。

以上为现有技术的一个ALD循环周期，实现两种前驱体A和B交替进入反应腔室。

然而，在上述现有的ALD装置中，前躯体A和B在传输时需要交替地被传输进反应腔室，且只有两种传输路径，即除了进入反应腔室参与反应外，在其他步骤中都将通过尾气排放装置输送至厂务尾气处理，所以前躯体A源瓶和前驱体B源瓶在工艺循环中一直处于开启状态，且在一个周期内吹扫时间也是固定的，导致前躯体的利用率较低。