物理气相沉积设备制造技术

本实用新型专利技术提供一种物理气相沉积设备，包括：腔体、加热基座、靶材及匀气管路；靶材位于腔体上部，并与射频电源连接；加热基座位于腔体下部，用于承载晶圆；匀气管路位于靶材下方且位于加热基座上方，用于向晶圆表面均匀供应气体，匀气管路包括匀气外环管及匀气内环管以及连接于匀气外环管及匀气内环管之间的支撑管，匀气外环管及匀气内环管上分布有多个出气孔，匀气外环管通过连接管与腔体上的进气口连接。接。接。

【技术实现步骤摘要】
物理气相沉积设备


[0001]本技术半导体制造设备领域，特别是涉及一种可有效改善金属化合物阻值分布均匀性的物理气相沉积设备。

技术介绍

[0002]半导体物理气相沉积(PVD)技术广泛应用于集成电路、微传感器、先进封装等工艺的生产制造，利用半导体物理气相沉积技术所沉积的薄膜具有性质稳定、杂质少、厚度精准等特性，对于高熔点或合金材料亦可很好的通用性。PVD机台在业界已有大量的标准化配置和使用，对新技术推广有很好的生产基础。
[0003]集成电路、微传感器应用中，利用半导体物理气相沉积的金属薄膜阻值均匀性是一项重要性能指标。通常测试片内49点的数值，通过49点标准方差以表征其阻值均匀性，通常要求标准方差小于5％。实际使用中，有时需要沉积金属氧化物，在纯金属溅射时通入氧气，如图2所示，以氧化金属原子生成金属氧化物。金属氧化物阻值测试结果如图3所示，所得的半导体晶圆阻值分布通常偏向一侧，均匀性不佳。因为腔体进气口在单一方向，靠近进气口的位置氧的分布大于远离进气口的位置，所以造成一侧的阻值比另外一侧高。对腔体的压力、射频功率、上下极间距等参数进行调整，无法消除这样的差异，且均匀性大于7.5％。在实际产品应用中，金属氧化物阻值均匀性不佳会造成芯片终端封装后电性均匀性不佳，从而影响到产品性能。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种物理气相沉积设备，用于解决现有技术中沉积的金属化合物的阻值均匀性不佳的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种物理气相沉积设备，包括：腔体、加热基座、靶材及匀气管路；所述靶材位于所述腔体上部，并与射频电源连接；所述加热基座位于所述腔体下部，用于承载晶圆；所述匀气管路位于所述靶材下方且位于所述加热基座上方，用于向所述晶圆表面均匀供应气体，所述匀气管路包括匀气外环管及匀气内环管以及连接于所述匀气外环管及匀气内环管之间的支撑管，所述匀气外环管及匀气内环管上分布有多个出气孔，所述匀气外环管通过连接管与所述腔体上的进气口连接。
[0006]可选地，所述匀气外环管及匀气内环管的出气孔的数量各为3N且均匀分布，其中，N 为大于或等于1的整数。
[0007]可选地，所述匀气外环管的出气孔与所述匀气内环管的出气孔交错分布，且在所述匀气内环管上的任意一个出气孔与在所述匀气外环管上的与该出气孔相邻的两个出气孔的连线呈等边三角形，在所述匀气外环管上的任意一个出气孔与在所述匀气内环管上的与该出气孔相邻的两个出气孔的连线呈等边三角形。
[0008]可选地，所述匀气外环管及匀气内环管的出气孔的方向为朝向各自的圆心。
[0009]可选地，所述所述匀气外环管通过均匀分布的多个支撑管与所述匀气内环管连
接，所述匀气外环管通过均匀分布的多个连接管与所述腔体连接。
[0010]可选地，所述腔体上设置有与所述连接管一一对应的多个进气口。
[0011]可选地，所述匀气内环管的的半径为2～5厘米，所述匀气外环管的半径为5～15厘米，通过控制所述匀气外环管及匀气内环管的半径，以控制沉积于所述晶圆中心区域与边缘区域的薄膜的阻值均匀性。
[0012]可选地，所述匀气外环管的出气孔与所述匀气内环管的出气孔的直径为2～8毫米之间，通过控制所述匀气外环管的出气孔与所述匀气内环管的出气孔，以控制其提供反应气体的进气量。
[0013]可选地，所述物理气相沉积设备用于沉积金属化合物，所述金属化合物包括金属氧化物及金属氮化物中的一种。
[0014]可选地，所述物理气相沉积设备沉积的所述金属化合物的阻值均匀性的标准方差小于 4％。
[0015]如上所述，本技术的物理气相沉积设备，具有以下有益效果：
[0016]本技术设计匀气管路，通过匀气外环管与所述匀气内环管的半径调整来平衡金属化合物阻值分布不佳的问题，一方面改善了阻值单边分布为对称分布，另一方面减小了中心区域和边缘区域的阻值差异。同时，本技术通过调整出气孔的孔径大小，调整反应气体的进气量，进而调整金属化合物阻值分布。
[0017]本技术的出气孔朝向圆心，可以进一步改善反应气体在腔体内的气体分布，提高金属化合物阻值分布的均匀性。
[0018]本技术有利于改善沉积金属化合物薄膜的阻值均匀性，避免晶圆的局部区域，尤其是晶圆边缘区域阻值偏高的情况，有助于提高沉积薄膜的品质、提高生产良率，本技术的物理气相沉积设备沉积的金属化合物薄膜的阻值均匀性的标准方差小于4％。
附图说明
[0019]图1显示为现有技术中的物理气相沉积设备的进气口的结构示意图。
[0020]图2显示为现有技术中的物理气相沉积设备所沉积的金属化合物的阻值分布示意图。
[0021]图3显示为本技术的物理气相沉积设备的结构示意图。
[0022]图4显示为本技术的物理气相沉积设备的匀气管路的结构。
[0023]图5显示为本技术的物理气相沉积设备所沉积的金属化合物薄膜的阻值分布示意图。
[0024]图6显示为本技术的物理气相沉积设备所沉积的金属化合物薄膜的阻值均匀性的标准方差图标。
[0025]元件标号说明
[0026]101
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腔体
[0027]102
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靶材
[0028]103
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加热基座
[0029]104
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匀气管路
[0030]105
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进气口
[0031]106
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晶圆
[0032]107
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加热器
[0033]108
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真空装置
[0034]109
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射频电源
[0035]201
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匀气外环管
[0036]202
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匀气内环管
[0037]203
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出气孔
[0038]204
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支撑管
[0039]205
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连接管
具体实施方式
[0040]以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种物理气相沉积设备，其特征在于，包括：腔体、加热基座、靶材及匀气管路；所述靶材位于所述腔体上部，并与射频电源连接；所述加热基座位于所述腔体下部，用于承载晶圆；所述匀气管路位于所述靶材下方且位于所述加热基座上方，用于向所述晶圆表面均匀供应气体，所述匀气管路包括匀气外环管及匀气内环管以及连接于所述匀气外环管及匀气内环管之间的支撑管，所述匀气外环管及匀气内环管上分布有多个出气孔，所述匀气外环管通过连接管与所述腔体上的进气口连接，所述匀气外环管及匀气内环管的出气孔的方向为朝向各自的圆心。2.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于：所述匀气外环管及匀气内环管的出气孔的数量各为3N且均匀分布，其中，N为大于或等于1的整数。3.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于：所述匀气外环管的出气孔与所述匀气内环管的出气孔交错分布，且在所述匀气内环管上的任意一个出气孔与在所述匀气外环管上的与该出气孔相邻的两个出气孔的连线呈等边三角形，在所述匀气外环管上的任意一个出气孔与在所述匀气内环管上的与该出气孔相邻的两个出气孔的连线呈等边三角形。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹勇，
申请(专利权)人：上海新微技术研发中心有限公司，
类型：新型
国别省市：