原子層沉積設備的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體設備制造領域，具體地，涉及一種原子層沉積設備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導體工業(yè)的發(fā)展，不斷縮小的器件尺寸對材料的制備技術(shù)及材料的性能都提出了極大的挑戰(zhàn)。例如，動態(tài)隨機存取存儲器需要深寬比高達100:1的電容器，溝槽內(nèi)需要沉積厚度為Inm至3nm的均勻介質(zhì)層。為了滿足上述要求，目前常采用的工藝方法為原子層沉積工藝。
[0003]原子層沉積也成為原子層外延，是一種基于有序、自限制性反應的化學氣相沉積薄膜的方法。與傳統(tǒng)的化學氣相沉積不同的是，在進行原子層沉積工藝時，前驅(qū)體彼此在氣相里不相遇，并在沉積基底表面完成單層飽和吸附反應。反應具有自限制性，即，當一種前驅(qū)體與沉積基底表面基團反應達到飽和時，反應自動終止?；谧韵拗菩缘奶攸c，利用原子層沉積工藝制備的薄膜具有優(yōu)異的均勻性、無真空、厚度精確可控、重復性好等優(yōu)點。
[0004]US 20110124199 Al中公開了一種氣體懸浮式空間隔離原子層沉積設備,該原子層沉積設備用于沉積Al2O3薄膜。其中，鋁源為Al (CH3)3 (TMA)，氧源為H20。如圖1所示，所述原子層沉積設備的反應腔包括依次排列的TMA區(qū)、沖洗N2區(qū)、H2O區(qū)、沖洗N2區(qū)，沉積基底依次通過TMA區(qū)、沖洗N2區(qū)、H2O區(qū)、沖洗N2區(qū)。
[0005]反應腔內(nèi)沒有加熱裝置，沉積基底在進入反應腔之前首先經(jīng)過預熱腔，通過預加熱使沉積基底達到所需的反應溫度，以為原子層沉積反應提供反應所需的活化能。沉積溫度一般在100至350°C之間，這嚴重地制約了薄膜沉積的范圍，例如，大部分金屬及其氮化物很難在低溫下生長；并且沉積基底的類型也受到了限制，例如，對溫度敏感的聚合物材料將不能用作沉積基底。
[0006]因此，如何降低原子層沉積工藝的沉積溫度成為本領域亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種原子層沉積設備，利用該原子層沉積設備進行原子層沉積工藝時需要較低的沉積溫度。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種原子層沉積設備，所述原子層沉積設備包括至少一個工藝腔室、多個前驅(qū)體源和用于承載并運輸沉積基底的傳送帶，所述傳送帶穿過所述工藝腔室，多個所述前驅(qū)體源包括第一前驅(qū)體源，其中，所述原子層沉積設備還包括第一等離子處理裝置，每個所述工藝腔室都包括等離子體輔助反應段，所述第一等離子處理裝置能夠?qū)λ龅谝磺膀?qū)體源提供的第一前驅(qū)體進行等離子解離，并且所述第一等離子處理裝置將所述第一前驅(qū)體源與所述等離子體輔助反應段連通。
[0009]優(yōu)選地，所述工藝腔室還包括位于所述等離子體輔助反應段上游的熱反應段，多個所述前驅(qū)體源還包括第二前驅(qū)體源，所述熱反應段與所述第二前驅(qū)體源連通，所述熱反應段中設置有反應加熱裝置。
[0010]優(yōu)選地，所述熱反應段設置有與所述第二前驅(qū)體源連通的布氣噴頭，該布氣噴頭朝向所述傳送帶的一端形成有多個均勻分布的噴孔。
[0011]優(yōu)選地，所述工藝腔室還包括位于所述熱反應段與所述等離子體輔助反應段之間的第一沖洗段，所述原子層沉積設備還包括與所述第一沖洗段連通的沖洗氣體源，所述第一沖洗段與所述熱反應段之間以及所述第一沖洗段與所述等離子體輔助反應段之間均設置有第一排氣孔。
[0012]優(yōu)選地，所述工藝腔室還包括設置在所述等離子體輔助反應段下游的第二沖洗段，該第二沖洗段與所述沖洗氣體源連通，該第二沖洗段兩側(cè)設置有第二排氣孔。
[0013]優(yōu)選地，所述第一等離子處理裝置包括介質(zhì)阻擋放電等離子裝置。
[0014]優(yōu)選地，該原子層沉積設備還包括位于最上游的所述工藝腔室上游的預處理腔室，該預處理腔室與所述工藝腔室相通，所述傳送帶穿過所述預處理腔室進入所述工藝腔室，所述預處理腔室包括預熱段，該預熱段能夠?qū)λ龀练e基底進行預熱。
[0015]優(yōu)選地，所述預處理腔室還包括位于所述預熱段下游的激活段以及位于該激活段下游的隔離段，所述原子層沉積設備還包括第二等離子處理裝置和隔離氣體源，所述第二等離子處理裝置連通在所述隔離氣體源和所述激活段之間，所述隔離段兩側(cè)設置有第三排氣孔，且所述隔離氣體源與所述隔離段連通。
[0016]優(yōu)選地，所述隔離氣體源能夠提供惰性氣體。
[0017]優(yōu)選地，所述原子層沉積設備還包括冷卻腔室，該冷卻腔室位于最下游的所述工藝腔室的下游，所述冷卻腔室與所述工藝腔室連通，所述傳送帶穿過所述工藝腔室進入所述冷卻腔室，該冷卻腔室能夠提供冷卻氣體。
[0018]優(yōu)選地，所述傳送帶上設置有多組用于固定所述沉積基底的固定組件。
[0019]優(yōu)選地，所述固定組件包括固定在所述傳送帶上的至少一對限位銷，每對限位銷中的一個設置在所述沉積基底的一側(cè)，每對限位銷中的另一個設置在所述沉積基底的另一偵U，以將所述沉積基底固定在所述傳送帶上。
[0020]優(yōu)選地，所述傳送帶的外表面上形成有用于容納所述沉積基底的基底槽。
[0021]在本發(fā)明所提供的原子層沉積設備中，利用第一等離子處理裝置對第一前驅(qū)體源提供的第一前驅(qū)體進行解離后，可以產(chǎn)生活性較高的基團，如氧自由基、氫自由基、氮自由基等，從而降低了原子層沉積所需要的溫度。并且，本發(fā)明所提供的原子層沉積設備為空間隔離型原子層沉積設備，該原子層沉積設備可以同時對多片沉積基底進行原子層沉積，具有較高的生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0022]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的原子層沉積設備的示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明所提供的原子層沉積設備的示意圖；
[0025]圖3為圖2中所示的原子層沉積設備中的一部分的示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明所提供的原子層沉積設備中的傳送帶及加熱裝置的一種實施方式的不意圖；
[0027]圖5為本發(fā)明所提供的原子層沉積設備中的傳送帶及加熱裝置的另一種實施方式的示意圖；
[0028]圖6為圖3中所示的工藝腔室中的布氣噴頭的示意圖；
[0029]圖7為圖3中所示的工藝腔室中的第一等離子處理裝置的一種實施方式的示意圖；
[0030]圖8為圖3中所示的工藝腔室中的第一等離子處理裝置的另一種實施方式的示意圖；
[0031]圖9為本發(fā)明所提供的原子層沉積設備中的傳送帶的可選實施方式的示意圖；
[0032]圖10為圖2中所示的原子層沉積設備中的預熱腔室的加熱段的示意圖；
[0033]圖11為圖2中所示的原子層沉積設備中的冷卻腔室的示意圖。
[0034]附圖標記說明
[0035]10:工藝腔室11:熱反應段
[0036]12:等離子體輔助反應段13:第一沖洗段
[0037]14:第二沖洗段20:第一前驅(qū)體源
[0038]30:第二前驅(qū)體源40:傳送帶
[0039]41:限位銷42:電阻絲
[0040]43:加熱燈管50:第一等離子處理裝置
[0041]51:第一放電電極52:第一絕緣介質(zhì)
[0042]53:第一解離通道60:沖洗氣體源
[0043]70:預處理腔室71:預熱段
[0044]72:激活段73:隔離段
[0045]80:第二等離子處理裝置81:第二放電電極
[0046]82:第二絕緣介質(zhì)83:第二解離通道
[0047]90:隔離氣體源100:冷卻腔室
[0048]111:布氣噴頭131:第一排氣孔
[0049]141:第二排氣孔200:沉積基底
[0050]731:第三排氣孔Illb:噴孔
【具體實施方式】
[0051]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0052]如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供一種原子層沉積設備，該原子層沉積設備包括至少一個工藝腔室10、多個前驅(qū)體源和用于承載并運輸沉積基底200的傳送帶40，該傳送帶40穿過工藝腔室10，多個前驅(qū)體源包括第一前驅(qū)體源20，其中，所述原子層沉積設備還包括第一等離子處理裝置50，每個工藝腔室10都包括等離子體輔助反應段12，第一等離子處理裝置50可以對第一前驅(qū)體源20提供的第一前驅(qū)體進行等離子解離，并且第一等離子處理裝置50將第一前驅(qū)體源20與等離子體輔助反應段12連通。
[0053]在對沉積基底200進行原子層沉積時，將沉積基底200設置在傳送帶40上，傳送帶40將沉積基底200送入工藝腔室10。第一等離子處理裝置50對第一前驅(qū)體源20提供的第一前驅(qū)體進行等離子解離，經(jīng)過等離子解離之后的第一前驅(qū)體產(chǎn)