專利名稱：化學(xué)氣相沉積裝置及其噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及化學(xué)氣相沉積裝置及其噴頭。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中，經(jīng)常需要利用化學(xué)氣相沉積(CVD，Chemical VaporDeposition)的方法形成膜層，例如氧化硅層、氮化硅層等等介質(zhì)層。CVD通常是在反 應(yīng)腔室內(nèi)進(jìn)行，首先將包括器件層的晶片放置于反應(yīng)腔內(nèi)的基座上，然后通入反應(yīng)氣體，反 應(yīng)氣體被解離成原子、離子，或原子團(tuán)，吸附在晶片表面，當(dāng)反應(yīng)氣體分子相遇時，化學(xué)沉積 反應(yīng)便得以進(jìn)行，然后經(jīng)由晶粒生長、晶粒聚結(jié)，縫道填補(bǔ)等步驟，晶片表面被膜層覆蓋，通 過控制反應(yīng)時間，便可以沉積不同厚度的薄膜。隨著晶片尺寸變大，均勻的在晶片表面沉積膜層變得更加困難。為了解決這個問 題，用噴頭注入反應(yīng)氣體進(jìn)入反應(yīng)腔室內(nèi)，使得反應(yīng)氣體沉積膜層在晶片表面。因為噴頭上 具有很多小孔，因此可以使得反應(yīng)氣體均勻的進(jìn)入反應(yīng)腔室中，這樣就可以在晶片表面上 進(jìn)行一均勻的CVD過程。例如在專利號為“4邪似63”的美國專利文獻(xiàn)中，提供了一種用于通入CVD(化學(xué)氣 相沉積)反應(yīng)氣體的噴頭。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種CVD裝置結(jié)構(gòu)示意圖，包括CVD腔室10，在腔室10內(nèi)具有 設(shè)置于腔室10下方的基座20，基座20可借著驅(qū)動裝置30而上下或者傾斜移動，加熱器40 設(shè)置于基座20中用來加熱晶片50，噴頭60設(shè)置于反應(yīng)腔室10的上方，噴頭60包括本體 60a和位于本體60a上的底板60b，所述本體60a和底板60b圍成一個空腔，本體60a連接 有氣體供應(yīng)管70，底板60b上具有多個小孔60c，反應(yīng)氣體從氣體供應(yīng)管70道進(jìn)入噴頭60 內(nèi)，然后從底板60b的小孔60c噴出。現(xiàn)有的噴頭60的本體60a與底板60b固定連接，因此當(dāng)出現(xiàn)CVD形成的膜層均勻 性不好時，例如晶片兩邊的膜層厚度不均勻，則可以通過調(diào)整基座20的高度和傾斜度來調(diào) 整膜層厚度，但是當(dāng)膜層的均勻性出現(xiàn)中間區(qū)域高邊緣區(qū)域低時，現(xiàn)有的CVD設(shè)備沒辦法 解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是CVD設(shè)備沉積的薄膜均勻性差。為解決上述問題，本發(fā)明提供了化學(xué)氣相沉積裝置的噴頭，包括第一子噴頭和第 二子噴頭；所述第一子噴頭的一側(cè)具有第一進(jìn)氣口，第一子噴頭的另一側(cè)具有多個第一出 氣口 ；所述第二子噴頭的一側(cè)具有第二進(jìn)氣口，第二子噴頭的另一側(cè)具有多個第二出氣口 ； 所述第一子噴頭嵌套在所述第二子噴頭內(nèi)壁且所述第一子噴頭與所述第二子噴頭能夠相 對于第一子噴頭的中心軸方向移動?？蛇x的，所述第一子噴頭為圓餅狀，所述第二子噴頭為圓環(huán)狀?？蛇x的，所述第一出氣口為圓形。
可選的，所述第二出氣口為圓形。本發(fā)明還提供化學(xué)氣相沉積裝置，包括反應(yīng)腔室；基座，用于放置待進(jìn)行化學(xué)氣 相沉積的晶片；控制裝置，控制噴頭；噴頭，所述噴頭包括第一子噴頭和第二子噴頭。可選的，控制裝置包括第一控制裝置和第二控制裝置；第一控制裝置與第一子噴 頭連接，第二控制裝置與第二子噴頭連接，第一控制裝置控制第一子噴頭相對第二子噴頭 移動，第二控制裝置控制第二子噴頭相對第一子噴頭移動?？蛇x的，還包括驅(qū)動裝置，和基座相連，用于控制基座的移動。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的所述第一子噴頭嵌套在所 述第二子噴頭內(nèi)壁且所述第一子噴頭與所述第二子噴頭能夠相對于第一子噴頭的中心軸 方向移動，當(dāng)沉積的膜層中間區(qū)域與邊緣區(qū)域不均一時，能夠控制第一子噴頭或者第二子 噴頭相對于中心軸方向移動，調(diào)節(jié)中間區(qū)域或者邊緣區(qū)域的沉積速率，從而改善膜層的均 一性。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按 實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種CVD裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的一個實施例的化學(xué)氣相沉積裝置的噴頭示意圖；圖3為第一子噴頭具有第一進(jìn)氣口一側(cè)的俯視圖；圖4為第一子噴頭具有多個第一出氣口一側(cè)的俯視圖；圖5為第二子噴頭具有第二進(jìn)氣口一側(cè)的俯視圖；圖6為第二子噴頭具有多個第二出氣口一側(cè)的俯視圖；圖7是本發(fā)明的化學(xué)氣相沉積裝置一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式由背景技術(shù)可知，現(xiàn)有的噴頭的本體與底板固定連接，因此當(dāng)出現(xiàn)CVD形成的膜 層均勻性不好時，例如晶片兩邊的膜層厚度不均勻，則可以通過調(diào)整基座的高度和傾斜度 來調(diào)整膜層厚度，但是當(dāng)膜層的均勻性出現(xiàn)中間區(qū)域高邊緣區(qū)域低時，現(xiàn)有的CVD設(shè)備沒 辦法解決。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量的實驗，通過改造噴頭的結(jié)構(gòu)，所述噴頭由多個子噴頭 組成，所述子噴頭相對子噴頭之間可以移動，這樣當(dāng)晶片的膜層均勻性出現(xiàn)問題時，例如過薄、過厚或者中間區(qū)域膜層高邊緣 區(qū)域膜層低時，則可以調(diào)整其對應(yīng)的分噴頭和晶片的距離，改變膜層在晶片上的沉積速率 從而使得晶片上膜層的均勻性變好。具體的，本發(fā)明提供了一種化學(xué)氣相沉積裝置的噴頭，包括第一子噴頭和第二子 噴頭；所述第一子噴頭的一側(cè)具有第一進(jìn)氣口，第一子噴頭的另一側(cè)具有多個第一出氣 Π ；
4
所述第二子噴頭的一側(cè)具有第二進(jìn)氣口，第二子噴頭的另一側(cè)具有多個第二出氣 Π ；所述第一子噴頭為圓餅狀，所述第二子噴頭為圓環(huán)狀，所述第一子噴頭嵌套在所 述第二子噴頭內(nèi)壁且所述第一子噴頭與所述第二子噴頭能夠相對于第一子噴頭的中心軸 方向移動。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以 很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，表 示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應(yīng) 限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。圖2為本發(fā)明的化學(xué)氣相沉積裝置的噴頭一實施例的示意圖。如圖2所示，所述 噴頭100包括第一子噴頭110和第二子噴頭120 ；所述第一子噴頭110嵌套在所述第二子 噴頭120內(nèi)壁且所述第一子噴頭110與所述第二子噴頭120能夠沿于第一子噴頭110的中 心軸101方向上下移動；所述噴頭100用于將反應(yīng)氣體均一分布于反應(yīng)腔室內(nèi)。所述第一子噴頭110的一側(cè)具有第一進(jìn)氣口，第一子噴頭110的另一側(cè)具有多個 第一出氣口 ；所述第二子噴頭120的一側(cè)具有第二進(jìn)氣口，第二子噴頭120的另一側(cè)具有多 個第二出氣口。參考圖3，圖3為所述第一子噴頭110具有第一進(jìn)氣口 111 一側(cè)的俯視圖，所述第 一子噴頭110為圓餅狀，所述第一子噴頭110材料為金屬鋁；所述第一進(jìn)氣口 111為圓形， 與化學(xué)氣相沉積設(shè)備的氣體管道相連通，反應(yīng)氣體通過第一進(jìn)氣口 111進(jìn)入所述第一子噴 頭110，通過所述第一子噴頭110的第一出氣口通入到化學(xué)氣相沉積設(shè)備的腔室內(nèi)。參考圖4，圖4為所述第一子噴頭110具有多個第一出氣口 112 —側(cè)的俯視圖，所 述第一出氣口 112為圓形，所述第一出氣口 112的數(shù)量和排列方式可以根據(jù)實際沉積薄膜 要求來設(shè)計，所述第一出氣口 112用于將反應(yīng)氣體通入到化學(xué)氣相沉積設(shè)備的腔室內(nèi)。參考圖5，圖5為所述第二子噴頭120具有第二進(jìn)氣口 121 —側(cè)的俯視圖，所述第 二子噴頭120為圓環(huán)狀，所述第二子噴頭120材料為金屬鋁；所述第二進(jìn)氣口 121與化學(xué)氣 相沉積設(shè)備的氣體管道相連通，反應(yīng)氣體通過第二進(jìn)氣口 121進(jìn)入所述第二子噴頭120，通 過所述第二子噴頭120的第二出氣口通入到化學(xué)氣相沉積設(shè)備的腔室內(nèi)。參考圖6，圖6為所述第二子噴頭120具有多個第二出氣口 122 —側(cè)的俯視圖，第 二出氣口 122為圓形，所述第二出氣口 122的數(shù)量和排列方式可以根據(jù)實際沉積薄膜要求 來設(shè)計，所述第二出氣口 122用于將反應(yīng)氣體通入到化學(xué)氣相沉積設(shè)備的腔室內(nèi)。圖7是本發(fā)明的化學(xué)氣相沉積裝置一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖7所示，本發(fā)明的 化學(xué)氣相沉積裝置包括反應(yīng)腔室301、基座302、控制裝置308以及噴頭100，所述噴頭100 包括第一子噴頭110和第二子噴頭120。其中，所述噴頭100和上述實施例中相同，因此不再贅述。所述反應(yīng)腔室301用于進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，其為密封結(jié)構(gòu)，通過噴頭100通入反應(yīng) 氣體，然后生成沉積物質(zhì)，沉積在晶片303表面?；?02用于放置待進(jìn)行化學(xué)氣相沉積的晶片303，其內(nèi)部具有加熱管，可以進(jìn)行
5加熱，從而升高晶片303的溫度，便于進(jìn)行化學(xué)氣相沉積工藝?？刂蒲b置308包括第一控制裝置3081和第二控制裝置3082 ；第一控制裝置3081 與第一子噴頭110連接，第二控制裝置3082與第二子噴頭120連接，第一控制裝置3081用 于控制第一子噴頭110相對第二子噴頭120移動，第二控制裝置3082用于控制第二子噴頭 120相對第一子噴頭110移動。在本實施例中，還包括驅(qū)動裝置309，和基座302相連，用于控制基座302的移動。下面結(jié)合化學(xué)氣相沉積裝置的工作方式，對本發(fā)明的化學(xué)氣相沉積裝置及噴頭進(jìn) 行說明。首先，將晶片303放置在基座302上，并加熱基座302 ；接著，通過進(jìn)氣管(未圖示)向反應(yīng)腔室301通入反應(yīng)氣體，反應(yīng)氣體從第一子噴 頭110和第二子噴頭120噴出，開始進(jìn)行化學(xué)氣相沉積工藝。當(dāng)發(fā)現(xiàn)晶片上的膜層的中間區(qū)域沉積速度比邊緣區(qū)域快，則通過第一控制裝置 3081控制第一子噴頭110沿中心軸101方向遠(yuǎn)離晶片303，以降低中間區(qū)域沉積速度；或者 通過第二控制裝置3082控制第二子噴頭120沿中心軸101方向接近晶片303，以提高邊緣 區(qū)域沉積速度。當(dāng)發(fā)現(xiàn)晶片上的膜層的中間區(qū)域沉積速度比邊緣區(qū)域慢，則通過第一控制 裝置3081控制第一子噴頭110沿中心軸101方向接近晶片303，以提高中間區(qū)域沉積速度； 或者通過第二控制裝置3082控制第二子噴頭120沿中心軸101方向遠(yuǎn)離晶片303，以降低 邊緣區(qū)域沉積速度。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。任 何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方 法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實 施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做 的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)氣相沉積裝置的噴頭，其特征在于，包括第一子噴頭和第二子噴頭；所述第一子噴頭的一側(cè)具有第一進(jìn)氣口，第一子噴頭的另一側(cè)具有多個第一出氣口 ；所述第二子噴頭的一側(cè)具有第二進(jìn)氣口，第二子噴頭的另一側(cè)具有多個第二出氣口 ；所述第一子噴頭嵌套在所述第二子噴頭內(nèi)壁且所述第一子噴頭與所述第二子噴頭能 夠沿第一子噴頭的中心軸方向上下移動。
2.如權(quán)利要求所述的化學(xué)氣相沉積裝置的噴頭，其特征在于，所述第一子噴頭為圓餅 狀，所述第二子噴頭為圓環(huán)狀。
3.如權(quán)利要求所述的化學(xué)氣相沉積裝置的噴頭，其特征在于，所述第一出氣口為圓形。
4.如權(quán)利要求所述的化學(xué)氣相沉積裝置的噴頭，其特征在于，所述第二出氣口為圓形。
5.一種包括權(quán)利要求1至4所述的噴頭的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，還包括反應(yīng)腔室；基座，用于放置待進(jìn)行化學(xué)氣相沉積的晶片；控制裝置，控制噴頭。
6.如權(quán)利要求5所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，控制裝置包括第一控制裝置 和第二控制裝置；第一控制裝置與第一子噴頭連接，第二控制裝置與第二子噴頭連接，第一 控制裝置控制第一子噴頭相對第二子噴頭移動，第二控制裝置控制第二子噴頭相對第一子 噴頭移動。
7.如權(quán)利要求5所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，其特征在于，還包括驅(qū)動裝 置，和基座相連，用于控制基座的移動。
全文摘要
一種化學(xué)氣相沉積裝置及其噴頭，其中噴頭包括第一子噴頭和第二子噴頭；所述第一子噴頭的一側(cè)具有第一進(jìn)氣口，第一子噴頭的另一側(cè)具有多個第一出氣口；所述第二子噴頭的一側(cè)具有第二進(jìn)氣口，第二子噴頭的另一側(cè)具有多個第二出氣口；所述第一子噴頭嵌套在所述第二子噴頭內(nèi)壁且所述第一子噴頭與所述第二子噴頭能夠相對于第一子噴頭的中心軸方向移動。本發(fā)明提高了化學(xué)氣相沉積的膜層均勻性。
文檔編號C23C16/52GK102140629SQ201010105799
公開日2011年8月3日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者卜維亮, 曾明, 李勇 申請人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司