專利名稱:化學(xué)汽相淀積裝置的制作方法
本發(fā)明涉及光化增強化學(xué)汽相淀積裝置。
可采用多種化學(xué)汽相淀積(CVD)方法，如在底物上淀積薄膜的氣壓化學(xué)汽相淀積(APCVD)、低壓化學(xué)汽相淀積(LPCVD)、等離子體化學(xué)汽相淀積(plasma CVD)、熱化學(xué)汽相淀積(thermal CVD)等。雖然這些方法各有特點，但每種方法實施的溫度一般是相當高的，如此高溫法是不適于在鋁電極設(shè)備形成鈍化膜。
由于光化增強CVD法可在較低溫度下實施，因而引起人們的興趣。這種方法利用光能，即進行光學(xué)反應(yīng)，例如在用硅烷和氨的光化CVD法的情況下，汞原子受波長2537
紫外線照射激發(fā)，按下述反應(yīng)式在底物上淀積氮化硅薄膜
在以上反應(yīng)式中，x、y和z應(yīng)適當?shù)剡x擇。
圖1是光化CVD裝置的斷面圖，它是由本發(fā)明前的發(fā)明者設(shè)計的。為助于理解本發(fā)明背景，簡要地解釋一下這個裝置。圖中，該裝置包括反應(yīng)室31、光源室39和紫外線源41。在各個光源室39之間，裝有底物加熱車(cart)35，它能朝垂直于圖面方向移動。該加熱車35提供加熱器37，用于加熱安裝在面向光源室39的加熱車35外表面上的底物，使底物33的溫度上升至約200℃，該溫度適于形成氮化硅薄膜。反應(yīng)氣體在幾個托的壓力下循于反應(yīng)室31中，來自光源41的輻射光通過石英窗47照射反應(yīng)氣體，數(shù)字45表示電極，由于該電極與作為另一電極的加熱車而產(chǎn)生放電，沉積在石英窗47表面的不需要的產(chǎn)物，可通過濺射除去。
然而，就這種裝置而言，沉積薄膜的厚度取決于光源和底物位置之間的空間關(guān)系。即CVD方法的產(chǎn)物在較強光照射的位置沉積較厚。一般說來，薄膜厚度變化的容許偏差約10%，此外，石英窗47的厚度必須足以承受反應(yīng)室31內(nèi)與光源室39(冷卻氣在其中循環(huán))之間的差壓，該差壓可能引起冷卻氣體從光源室39向反應(yīng)室31的泄漏。另外一種方法是，可為光源室設(shè)置特殊的冷卻系統(tǒng)，使光源室的壓力降低，因此減小差壓。此外，當要求加熱車35和反應(yīng)室31之間進行放電，并通過濺射除去沉積在光源室窗上不需要的薄膜時，這種放電往往導(dǎo)致偏離光源窗。由于這種原因，必須裝置特殊的電極45以致使裝置的尺寸擴大。
關(guān)于用CVD沉積薄膜的不均勻性，在等離子體CVD情況下也是個問題。等離子體的能量似乎取決于底物和一對放電電極之間的關(guān)系。因此等離子體CVD也需有在涂覆底物上形成均勻淀積的條件。
因此本發(fā)明的一個目的為提供能沉積厚度均勻薄膜的CVD裝置。
本發(fā)明的另一個目的為提供能沉積優(yōu)質(zhì)薄膜的CVD裝置。
本發(fā)明的再一個目的為提供一種較經(jīng)濟的CVD裝置。
本發(fā)明的又一個目的為提供一種小型的CVD裝置。
圖1是光化CVD裝置實施例的斷面圖。
圖2是本發(fā)明一個實施例的斷面圖。
圖3是沿圖2的Ⅲ-Ⅲ線所取的斷面圖。
圖4是本發(fā)明的另一個實施例的斷面圖。
圖5(A)至5(C)表示裝在具有6、12和24邊正多邊形截面的棱柱形底物支持器上底物的光照度分布圖解示意圖。
圖6(A)至6(C)和圖7表示本發(fā)明CVD實施例方法的剖面圖。
參照圖2和圖3，說明本發(fā)明的光化增強CVD裝置。圖中，裝置1包括反應(yīng)室3;用作底物支持器的六角形加熱車7，具有六個側(cè)面，其面上置有底物15;帶有電機21的驅(qū)動裝置9，用來使加熱車7繞軸自轉(zhuǎn);在反應(yīng)室3內(nèi)加熱車7周圍等角間隔的每一端裝有許多石英管17，管子的另一端是封閉的;分別在石英管內(nèi)密封的汞燈19;沿軸向排列的鹵燈加熱器23;還有反應(yīng)氣體引入系統(tǒng)11和抽空系統(tǒng)13。像氮氣一類冷卻氣體借助于再循環(huán)裝置29在石英管19內(nèi)循環(huán)。在加熱車7的每一面上，可安置兩個底物，每個長35厘米、寬30厘米，因此在加熱車7上持有12個底物。最好加熱車可以驅(qū)動裝置拆卸，使底物能在反應(yīng)室3的外面裝置。
接著解釋裝置內(nèi)的反應(yīng)。首先，將裝在加熱車7上的12個底物放入反應(yīng)室3，用抽空系統(tǒng)13將反應(yīng)室3抽真空至10-2～10-6托以后，將反應(yīng)氣體在約3托氣壓下從引入系統(tǒng)11輸入，同時，通過加熱器23將底物15加熱至約200℃。然后，由汞燈19包圍的加熱車7被驅(qū)動裝置9帶動，以2轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)，并接受燈19的紫外線照射，隨后，由光能激發(fā)的反應(yīng)產(chǎn)物沉積在底物15上，而沉積在石英管19上不希望有的產(chǎn)物，借助于加熱車7和反應(yīng)室3之間的放電，經(jīng)濺射除去。例如可按下述反應(yīng)式實施光化增強CVD法
現(xiàn)在參照圖4，說明本發(fā)明的另一實施例。這個實施例與上述實施例相同，所不同的是加熱車的側(cè)面數(shù)，以及供給的電極49是以圓筒形金屬絲網(wǎng)形式配置在加熱車7和反應(yīng)室3之間。加熱車具有12個側(cè)面，每一面可持有2個底物。電極49用于在電極本身和加熱車7之間經(jīng)放電產(chǎn)生等離子氣體，以及用于侵蝕去除沉積在反應(yīng)室3內(nèi)壁上、光源5外表面等不需要的產(chǎn)物，而電極49也可置于光源5和加熱車7之間。等離子體CVD同時可通過光化CVD法產(chǎn)生放電而完成，或通過光化CVD沉積后完成。按下述反應(yīng)式，用TEOS(四乙基氧硅烷)實施等離子體CVD
完成在底物上的沉淀并將底物從反應(yīng)室取出后，借助于加熱車7和電極49之間的放電，經(jīng)侵蝕去除反應(yīng)室內(nèi)不需要的沉積產(chǎn)物，按下述反應(yīng)式進行侵蝕
為研究底物上光照度的均勻性和加熱車側(cè)面數(shù)之間的關(guān)系，進行下述實驗。圖5(A)至5(C)表示裝在具有6、12和24正多邊形截面的棱柱形底物支持器上底物的光照度分布圖解示意圖。圖中，橫座標是測量點離底物中心的距離，縱座標是根據(jù)在底物上測得最大照度值經(jīng)規(guī)范化的照度。正如圖中所示，光照度的分布隨側(cè)面數(shù)的增加而變得更均勻。即在照射面上，光照度波動在六面加熱車情況下大于10%，而具有12面和24面加熱車情況下，光照度波動限制在5%以內(nèi)。由于在每個面上安裝兩個底物，故具有24面的加熱車可持有48個底物。
圖6(A)至6(C)表示本發(fā)明CVD實施例方法的剖面圖。提供的待涂復(fù)底物表面帶有許多鋁引線51，如圖6(A)所示，這些引線51以垂直于圖面方向延伸，引線高0.8微米、寬0.6微米及間隔為0.9微米。如圖6(B)所示，按反應(yīng)式(1)，在400℃左右，用光化CVD法在底物引線51上沉積氧化硅薄膜，厚度達0.3～0.5。此外，如圖6(C)所示，按反應(yīng)式(2)，在200℃下用等離子體CVD沉積另一層氧化硅薄膜55。由于薄膜53耐較高溫度，其絕緣能力極好，而TEOS在較低溫度下處于液態(tài)，該薄膜提供了一層平滑的上表面。如圖7所示，當備有上覆鋁電極57時，該平滑的上表面是理想的。由于平滑的表面而減少電極57斷開的可能。完成沉積后，通過侵蝕凈化反應(yīng)室內(nèi)部，如除去沉積在汞燈19上的產(chǎn)物。圖6(A)至6(C)僅僅是示意圖。為了得到平滑的薄膜表面，或削圓淀積薄膜的棱邊，在等離子體CVD之前或之后，在沉積薄膜上進行侵蝕。
利用這種方法，在每個底物上用光均勻照射，使整個底物15的表面沉積恒定厚度的薄膜。然而，通過調(diào)整汞燈19的光照度使其與加熱車7的旋轉(zhuǎn)同步，或調(diào)整加熱車7的角速度與汞燈19的相應(yīng)位置，可以進一步改進厚度的均勻性。根據(jù)本發(fā)明要點，很容易理解利用可旋轉(zhuǎn)底物支持器也可改善非光化增強等離子體CVD。
本發(fā)明不應(yīng)局限于以上具體的實施例，熟悉本領(lǐng)域的人可以進行很多改進和變化。如加熱車7的斷面，可以用其它正多邊形或不規(guī)則多邊形，或圓形。驅(qū)動裝置也可置于反應(yīng)室的頂邊，或者以傳動齒輪置于側(cè)邊，代替圖2所示的置于底邊的位置。
權(quán)利要求
1.一種光化增強CVD裝置，包括一個反應(yīng)室；一個至少裝有一個底物的底物支持器；在上述反應(yīng)室內(nèi)至少有一個光源，用以照射裝在所述底物支持器上的底物；轉(zhuǎn)動所述底物支持器的驅(qū)動裝置；反應(yīng)氣體引入裝置；以及抽空裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述裝置，其中所述底物支持器被多個所述光源包圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述裝置，其中所述光源排列在環(huán)狀板上，所述支持器圍繞其中心旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述裝置，其中所述光源以固定的角度距離彼此隔開配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述裝置，其中所述底物支持器的旋轉(zhuǎn)軸垂直于所述環(huán)形板。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述裝置，其中所述底物支持器呈圓筒形。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述裝置，其中所述底物支持器呈棱柱體。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述裝置，其中所述底物支持器有六個側(cè)面，其面上裝有底物。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7所述裝置，其中所述底物支持器的側(cè)面數(shù)大于12。
10.根據(jù)權(quán)利要求
6所述裝置，其中所述光源從所述圓筒形底物支持器的軸向延伸形成一燈泡。
11.一種光化增強CVD裝置，包括一個反應(yīng)室;一個至少裝有一個底物的底物支持器;在所述反應(yīng)室內(nèi)至少有一個光源，用以照射裝在所述底物支持器上的底物;反應(yīng)氣體引入裝置;以及抽空裝置，所述裝置特征在于，所述光源安裝在密閉的透明管內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述裝置，其中所述光源是汞燈。
13.根據(jù)權(quán)利要求
11所述裝置，還包括使冷卻氣體通過所述透明管循環(huán)的系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13所述裝置，其中所述冷卻氣體是氮氣。
15.根據(jù)權(quán)利要求
13所述裝置，其中所述管是石英管，其一端是封閉的，另一端與所述循環(huán)系統(tǒng)相連接。
16.一種等離子體增強CVD裝置，包括一個反應(yīng)室;一個至少裝有一個底物的底物支持器;一對用以在所述反應(yīng)室內(nèi)放電的電極;轉(zhuǎn)動所述底物支持器的驅(qū)動裝置;反應(yīng)氣體引入裝置;以及抽空裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求
16所述裝置，其中所述底物支持器被所述電極之一所包圍。
18.根據(jù)權(quán)利要求
17所述裝置，其中所述電極為圓筒形金屬網(wǎng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求
18所述裝置，還包括在所述底物支持器周圍設(shè)置光源。
20.根據(jù)權(quán)利要求
19所述裝置，其中所述電極之一配置在所述反應(yīng)室和底物支持器之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求
20所述裝置，其中另一電極是所述底物支持器。
22.根據(jù)權(quán)利要求
19所述裝置，其中所述底物支持器的側(cè)面數(shù)大于12。
23.一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，包括下述步驟至少將一個底物引進CVD裝置的反應(yīng)室;用光化增強CVD在所述底物上沉積第一層薄膜;用等離子體CVD在所述第一層薄膜上沉積第二層薄膜;從所述反應(yīng)室取出所述底物;用侵蝕法除去所述反應(yīng)室內(nèi)沉積的不需要產(chǎn)物。
24.根據(jù)權(quán)利要求
23所述方法，其中所述光化增強CVD按下述反應(yīng)式進行
25.根據(jù)權(quán)利要求
23所述方法，其中所述等離子體CVD按下述反應(yīng)式進行
26.根據(jù)權(quán)利要求
24所述方法，其中所述光化增強CVD在溫度高于等離子體CVD條件下進行。
27.根據(jù)權(quán)利要求
25所述方法，其中所述等離子體CVD在溫度高于所述光化增強CVD條件下進行。
專利摘要
一種改進的用于沉積均勻薄膜的CVD裝置。該裝置包括一個反應(yīng)室，一個底物支持器和多個用于光化CVD的光源，或一對用于等離子體CVD的電極。底物支持器是被光源包圍的圓筒形底物加熱車，并且是由驅(qū)動裝置帶動繞軸自轉(zhuǎn)。利用這種配置，應(yīng)用光或等離子體可使裝在加熱車上的底物及其周圍，從而使整個待覆涂表面均勻地進行激發(fā)。
文檔編號C23C16/02GK87106283SQ87106283
公開日1988年3月23日 申請日期1987年9月9日
發(fā)明者高山徹, 犬島, 尾高政一, 林茂則, 広瀨直樹 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan