一种薄膜沉积设备及沉积方法与流程

专利2026-08-14  27


本发明涉及半导体,具体而言,涉及一种薄膜沉积设备及沉积方法。


背景技术:

1、半导体领域中,随着半导体器件尺寸的不断减小,半导体制作工艺已经进入深亚微米时代,且向超深亚微米发展,然而随着集成电路密度的不断提高,对半导体器件的性能以及稳定性也提出了更高的要求。在半导体器件制作过程中形成的薄膜的平整度对于后续形成的半导体器件的性能有着非常重要的影响。

2、现有技术采用的ald(atomic layer deposition,原子层沉积)沉积方法可以获得具有原子级平整表面的薄膜,ald是以单原子形式一层一层沉积薄膜,每次反应只沉积一层原子,沉积的薄膜具有大面积的均匀性,可以实现高质量的薄膜生长;但是在针对某些材质的薄膜生长时,例如在沉积二氧化铪薄膜时,薄膜的表面平整度和表面质量还是有待提升。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种薄膜沉积设备,其能够显著提升二氧化铪薄膜沉积品质。

2、本发明的另一目的在于提供一种二氧化铪薄膜沉积方法,其能够显著提升二氧化铪薄膜沉积品质。

3、本发明的实施例提供一种技术方案:

4、一种薄膜沉积设备,包括ald主体、铪源过滤器及铪源管路,所述铪源过滤器的两端与所述ald主体及所述铪源管路分别连接;所述ald主体具有沉积腔室,所述铪源管路通过所述铪源过滤器与所述沉积腔室连通,所述铪源管路用于将四氯化铪气体通入所述沉积腔室,所述铪源过滤器用于过滤四氯化铪气体中的四氯化铪颗粒。

5、在可选的实施方式中,所述铪源过滤器包括壳体及滤芯,所述壳体具有过滤腔,所述滤芯容置于所述过滤腔内;所述壳体上设置有第一接头与第二接头,所述第一接头与所述ald主体连接,所述第二接头与所述铪源管路连接,所述第一接头通过所述过滤腔与所述第二接头连通。

6、在可选的实施方式中,所述滤芯将所述过滤腔分隔成第一腔室与第二腔室,所述第一腔室与所述第一接头连通,且所述第一腔室的横截面直径大于所述第一接头的横截面直径;所述第二腔室与所述第二接头连通,且所述第二腔室的横截面直径大于所述第二接头的横截面直径。

7、在可选的实施方式中,所述壳体为经过电解抛光的316l不锈钢。

8、在可选的实施方式中,所述滤芯由316l不锈钢和/或镍形成。

9、在可选的实施方式中,所述滤芯具有直径处于2.9nm至3.1nm之间的过滤孔隙。

10、在可选的实施方式中,所述铪源管路上分别设置有第一气源阀与第二气源阀,所述第一气源阀用于将惰性气体选择性导入所述铪源管路,所述第二气源阀用于将四氯化铪气体选择性导入所述铪源管路。

11、在可选的实施方式中,所述薄膜沉积设备还包括控制器及压力检测件,所述压力检测件用于检测所述铪源管路内的压力,所述控制器与所述压力检测件、第一气源阀及第二气源阀分别通信连接,用于在所述压力检测件检测到所述铪源管路内的压力大于或等于压力阈值的情况下,控制所述第一气源阀开启,并控制所述第二气源阀关闭。

12、在可选的实施方式中,所述铪源过滤器具有加热模块,所述加热模块与所述控制器通信连接,所述控制器还用于在所述铪源管路内的压力大于或等于所述压力阈值的情况下,控制所述加热模块加热所述过滤腔内的四氯化铪颗粒。

13、本发明还提供一种二氧化铪薄膜沉积方法,应用于前述的薄膜沉积设备,所述薄膜沉积设备包括ald主体、铪源过滤器及铪源管路,所述铪源过滤器的两端与所述ald主体及所述铪源管路分别连接;所述ald主体具有沉积腔室,所述铪源管路通过所述铪源过滤器与所述沉积腔室连通,所述铪源管路用于将四氯化铪气体通入所述沉积腔室,所述铪源过滤器用于过滤四氯化铪气体中的四氯化铪颗粒。所述二氧化铪薄膜沉积方法包括:

14、在沉积过程中,控制所述铪源管路向所述沉积腔室输送四氯化铪气体与惰性气体,并实时获取所述铪源管路中的压力;

15、在所述铪源管路中的压力大于或等于压力阈值的情况下,控制所述铪源管路停止输送四氯化铪气体,并增大所述惰性气体的输送流量,并控制所述铪源过滤器开启加热功能。

16、相比现有技术,本发明提供的薄膜沉积设备,其在ald主体与铪源管路之间布置有铪源过滤器,在通过铪源管路将四氯化铪气体通入ald主体的沉积腔室的过程中,铪源过滤器能够对气流进行过滤,阻挡受温度影响而凝结成的四氯化铪颗粒进入沉积腔室,提升二氧化铪薄膜的沉积品质。因此,本发明提供的薄膜沉积设备的有益效果包括:能够显著提升二氧化铪薄膜的沉积品质。



技术特征:

1.一种薄膜沉积设备,其特征在于,包括ald主体(110)、铪源过滤器(120)及铪源管路(130),所述铪源过滤器(120)的两端与所述ald主体(110)及所述铪源管路(130)分别连接;所述ald主体(110)具有沉积腔室(111),所述铪源管路(130)通过所述铪源过滤器(120)与所述沉积腔室(111)连通,所述铪源管路(130)用于将四氯化铪气体通入所述沉积腔室(111),所述铪源过滤器(120)用于过滤四氯化铪气体中的四氯化铪颗粒。

2.根据权利要求1所述的薄膜沉积设备,其特征在于,所述铪源过滤器(120)包括壳体(121)及滤芯(122),所述壳体(121)具有过滤腔,所述滤芯(122)容置于所述过滤腔内;所述壳体(121)上设置有第一接头(124)与第二接头(125),所述第一接头(124)与所述ald主体(110)连接,所述第二接头(125)与所述铪源管路(130)连接,所述第一接头(124)通过所述过滤腔与所述第二接头(125)连通。

3.根据权利要求2所述的薄膜沉积设备,其特征在于,所述滤芯(122)将所述过滤腔分隔成第一腔室(1211)与第二腔室(1212),所述第一腔室(1211)与所述第一接头(124)连通,且所述第一腔室(1211)的横截面直径大于所述第一接头(124)的横截面直径;所述第二腔室(1212)与所述第二接头(125)连通,且所述第二腔室(1212)的横截面直径大于所述第二接头(125)的横截面直径。

4.根据权利要求2所述的薄膜沉积设备,其特征在于,所述壳体(121)为经过电解抛光的316l不锈钢。

5.根据权利要求2所述的薄膜沉积设备,其特征在于,所述滤芯(122)由316l不锈钢和/或镍形成。

6.根据权利要求2所述的薄膜沉积设备,其特征在于,所述滤芯(122)具有直径处于2.9nm至3.1nm之间的过滤孔隙。

7.根据权利要求1所述的薄膜沉积设备,其特征在于,所述铪源管路(130)上分别设置有第一气源阀(131)与第二气源阀(132),所述第一气源阀(131)用于将惰性气体选择性导入所述铪源管路(130),所述第二气源阀(132)用于将四氯化铪气体选择性导入所述铪源管路(130)。

8.根据权利要求7所述的薄膜沉积设备,其特征在于,所述薄膜沉积设备(100)还包括控制器(140)及压力检测件(150),所述压力检测件(150)用于检测所述铪源管路(130)内的压力,所述控制器(140)与所述压力检测件(150)、第一气源阀(131)及第二气源阀(132)分别通信连接,用于在所述压力检测件(150)检测到所述铪源管路(130)内的压力大于或等于压力阈值的情况下,控制所述第一气源阀(131)开启,并控制所述第二气源阀(132)关闭。

9.根据权利要求8所述的薄膜沉积设备,其特征在于,所述铪源过滤器(120)具有加热模块(123),所述加热模块(123)与所述控制器(140)通信连接,所述控制器(140)还用于在所述铪源管路(130)内的压力大于或等于所述压力阈值的情况下,控制所述加热模块(123)加热所述铪源过滤器(120)截留的四氯化铪颗粒。

10.一种二氧化铪薄膜沉积方法,应用于如权利要求1-9任一项所述的薄膜沉积设备(100),其特征在于,所述二氧化铪薄膜沉积方法包括:


技术总结
本发明公开了一种薄膜沉积设备及沉积方法,涉及半导体技术领域。该薄膜沉积设备包括ALD主体、铪源过滤器及铪源管路,铪源过滤器的两端与ALD主体及铪源管路分别连接;ALD主体具有沉积腔室,铪源管路通过铪源过滤器与沉积腔室连通,铪源管路用于将四氯化铪气体通入沉积腔室,铪源过滤器用于过滤四氯化铪气体中的四氯化铪颗粒。本发明提供的薄膜沉积设备能够显著提升二氧化铪薄膜的沉积品质。

技术研发人员:杜晓禹,王新征,许所昌,苏晓华,龚炳建
受保护的技术使用者:江苏微导纳米科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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