高温原子层沉积进气歧管制造技术

一种用于向原子层沉积（ＡＬＤ）反应器分配一种或多于一种气体的系统和方法。被安装在喷头组件上的集成式进气歧管挡块包括直接安装于其上的高温（可达到２００℃）额定阀门以及短的、容易被清洗的反应物管线。整体通道和金属密封件可以避免Ｏ型环及沿流动路径的附带盲区。该歧管包括内部惰性气体管道，用以清洗在挡块进气歧管内的反应物管线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
0002本专利技术一般涉及用于原子层沉积(ALD)反应器的歧管组件。
技术介绍
0003原子层沉积(ALD)是在半导体产业中用于在基片诸如硅片 上形成材料薄膜的公知的工艺。ALD是一种蒸汽沉积，其中通过多重 超薄层的沉积来建立薄膜，其薄膜厚度是由沉积层的数量决定的。在 ALD工艺中，要被沉积的材料的一种或多于一种化合物(前体)的气 态分子被提供给基片或晶片用以在晶片上形成此材料的薄膜。在一个 脉冲中， 一般不到一个单层的第一前体材料在晶片上的自限过程中可 以被大体完全吸收。在随后的一个或多个反应物脉冲中，被吸收的前 体材料可以被分解或反应以形成所需材料的单分子层。例如，被吸收 的前体材料可以与随后的反应物脉冲中的反应物发生反应以形成一种 元素或化合物的单分子层。示例包括仅从被吸收种类中剥夺配位体的 反应物脉冲、用其它种类代替配位体以形成化合物的反应物以及每个 周期内具有三种或多于三种反应物和/或前体脉冲的序列。通过重复生 长周期产生厚的薄膜直到达到目标厚度。0004在ALD工艺中，至少单面将被镀膜的一个或多于一个基片被 传入到反应器或沉积室中。晶片一般被加热到所需温度，此温度高于 所选气相反应物的冷凝温度但是低于其热分解温度。 一种反应物能够 与被吸收的在先反应物种类发生反应以在基片表面形成所需的产物。 该产物可以是薄膜、衬垫或层的形式。0005在ALD工艺过程中，反应物脉冲(一般均是蒸汽或气态形式)被连续地脉冲输送到在反应物脉冲之间具有移除步骤的反应器内。例 如，在反应物脉冲之间提供惰性气体脉冲。惰性气体在下一个反应物 脉冲之前清洗一个反应物脉冲的腔体以避免气相混合或化学气相沉积(CVD)类型的反应。ALD的显著特点是每种反应物(不管是对薄膜 起作用的前体种类或仅是还原剂)都被传送到基片直到达到饱和表面 条件。周期被重复以形成所需厚度的原子层。为了获得自限生长，提 供每种前体的足够数量以使基片饱和。因为生长率是自限的，所以生 长率与反应序列的重复率成比例，而不是像CVD那样与反应物的流量 和/或温度成比例。
技术实现思路
0006本专利技术的系统和方法具有若干特征，没有一个单一的特征能 够单独实现其必要属性。在不限制所附权利要求表达的本专利技术的范围 的情况下，现在简要地讨论其更显著的特征。考虑这些讨论后，尤其 是阅读了标题为"具体实施方式"的部分后，将会理解本文描述的特 征如何比传统的ALD混合方法和系统具有若干优势。0007一方面是原子层沉积装置。该装置包括具有第一通道和第二 通道的歧管主体，第一通道和第二通道没有O型环。该装置进一步包 括位于主体内的孔且该孔与第一通道和第二通道流动连通。该装置还 包括气相沉积腔，该气相沉积腔与孔流动连通并被配置为在固定于其 中的晶片上沉积薄膜。0008另一方面是用于半导体处理装置的多块歧管组件。该歧管组 件包括主体，该主体包括第一金属材料并具有孔，该歧管组件还包括 底板，该底板包括第一金属材料并被耦合到主体上。该组件进一步包 括盖子，该盖子包括第二金属材料并被焊接到底板上，该盖子被配置 为在其上安装一个阀门。该组件还包括在主体的孔和盖子之间形成的 内部通路。至少一部分内部通路延伸穿过主体和底板，而不在主体和 底板之间的焊接界面处形成盲管段。0009另一方面是原子层沉积装置，其包括被配置为分散气体的分 散组件和被安装在分散组件上的进气歧管挡块，该进气歧管挡块包含 孔、第一内部反应物管线和第二内部反应物管线，该第一和第二内部反应物管线与孔流动连通。该组件进一步包括第一反应物阀门和惰性 气体阀门，该第一反应物阀门被安装在进气歧管挡块上并被配置为控 制供给第一反应性气体到第一内部反应物管线，该惰性气体阀门被安 装在进气歧管挡块上并被配置为控制供给惰性气体到第一反应性气体 阀门。该组件进一步包括第二反应物阀门和第二惰性气体阀门，该第 二反应物阀门被耦合到进气歧管挡块上并被配置为控制供给第二反应 性气体到第二内部反应物管线，该第二惰性气体阀门被安装在进气歧 管挡块上并被配置为控制供给惰性气体到第二反应性气体阀门。0010还有另一方面是分配气体到具有歧管和反应器的原子层沉积 装置的方法。该方法包括通过在第一反应物阀门和歧管出口之间没 有O型环的第一通道按路线传送第一反应性气体到歧管，禁止反应性 气体流动，以及通过在第一通道上游的第二通道按路线传送惰性气体 到歧管，其中该第二通道在第一惰性气体阀门和第一通道之间没有o 型环。附图说明0011现在将通过参考几个优选实施例的附图描述本专利技术的这些和其它特征、方面及优势，这些实施例的目的是举例说明而非限制本专利技术。0012图1是根据本专利技术的实施例示出原子层沉积(ALD)装置的 示意性视图。0013图2是根据本专利技术的实施例示出应用于装置的中间分散元件 的一个示例的示意图。0014图3是根据实施例示出薄膜形成步骤的一个示例的示意图。0015图4是根据实施例示出被耦合到ALD反应器的歧管组件的ALD装置的截面视图。0016图5是在图4中图示说明的歧管组件的透视图。0017图6是根据实施例穿过图5中歧管组件的气体流动路径的示意性视图，并且示出四个惰性气体阀门，每个惰性气体阀门与分离的反应性气体阀门流动连通。0018图7是图5中歧管组件的顶视图。0019图8是沿着图7中的线8-8的截面视图。0020图9是沿着图7中的线9-9的放大横断面视图，其示出反应物 阀门、惰性气体阀门和歧管主体之间的流动通道。0021图IO是具有不同材料(诸如铝和不锈钢焊接在一起)的子组 件的歧管组件的另一个实施例。具体实施例方式0022现在将通过参考几个优选实施例的附图描述本专利技术的方面和 优势，这些实施例的目的是举例说明而非限制本专利技术。歧管主体的某 些实施例有一个或多于一个特征。这些特征包括内部惰性气体管道， 整体式加热器，在前体路径中没有O型环或盲区，以及短的反应性气 体通道。0023尽管ALD因为自限反应和在没有完全一致的条件下理论上完 全共形沉积而被称道，但是各种工艺参数必须被仔细地控制以确保 ALD产生高质量的层。已经发现如果反应性气体没有被有效地清除， 当其它前体被脉冲输送时，可能导致存在一种前体，引起CVD反应在 气相中或腔室/基片表面而非ALD反应表面发生。使用O型环组装ALD 装置的子组件使清洗反应性气体变得更加复杂。这些O型环中产生小 的空隙，这些空隙一般指的是接近O型环密封表面的盲管段和供给前 体的气体喷嘴。由于这些空隙中的存留体积而引起前体不适当的抽空 将产生颗粒，因此负面影响ALD工艺。这些O型环还可能是泄漏的根 源，其通过密封表面自身的裂口或通过为高温和化学相容性所选的O 型环材料的渗透而引起泄漏。0024重要的是维持前体气体从源(多半是装有固体前体的容器) 到晶片表面的热控制。通常存在一个允许热量公差的小窗口 (每个前 体不同，但是其遵循相同的原则)。也就是说，通过控制固体媒介的热 量方面来管理蒸汽吸收(或前体的量)。当温度低于临界设定值时，气 体流动路径发生冷凝从而引起负面的工艺结果和短的维护间隔。当温 度高于临界设定值时，发生媒介"分解"而且工艺处于危险中。重要 的是保持所有区域尽可能的短以便维持更好的热稳定性。0025如果歧管组件没有热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原子层沉积ＡＬＤ装置，包括：　歧管主体，其具有第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道没有Ｏ型环；　孔，其位于所述主体内并与所述第一通道和所述第二通道流动连通；以及　蒸汽沉积室，其与所述孔流动连通并被配置为在其中容纳基片。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：TJ普罗文彻，CB黑克森，
申请(专利权)人：ASM美国公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]