本公开实施例涉及半导体技术领域,特别涉及一种存储器制作装置及制作方法。
背景技术:
在存储器的制作过程中,通常会采用气相沉积工艺向容置有目标物的腔室中通入气体,以在目标物表面形成薄膜。
由于形成的薄膜的均匀性会直接影响存储器的性能,因此,如何提高最终形成的薄膜的均匀性成为亟待解决的问题。
技术实现要素:
有鉴于此,本公开实施例提供一种存储器制作装置及制作方法。
根据本公开实施例的第一方面,提供一种存储器制作装置,包括:
容腔;
托盘,位于所述容腔内;
一个或多个第一类喷嘴,位于所述容腔内;
一个或多个第二类喷嘴,位于所述容腔内;
其中,所述第一类喷嘴配置为喷气口与所述托盘的中心之间的距离为第一距离,所述第二类喷嘴配置为喷气口与所述托盘的中心之间的距离为第二距离;
所述第二距离为一数值,所述第二距离小于所述第一距离;或者,
所述第二类喷嘴为活动喷嘴,使得所述第二距离为若干个数值构成的组合或为数值范围,所述第二距离中的最小值小于所述第一距离;所述第一类喷嘴和所述第二类喷嘴,用于喷出第一气体。
在一些实施例中,多个所述第一类喷嘴和多个所述第二类喷嘴在所述容腔的周向方向上交叉分布。
在一些实施例中,多个所述第一类喷嘴以所述容腔的中心为对称中心,在所述周向方向上等角度分布在所述容腔内;
多个所述第二类喷嘴以所述容腔的中心为对称中心,在所述周向方向上等角度分布在所述容腔内。
在一些实施例中,所述托盘为活动托盘;所述活动托盘,能够以所述容腔的中心轴为旋转轴进行旋转。
在一些实施例中,所述装置还包括:
第一供气箱,用于提供所述第一气体;
所述第一类喷嘴和所述第二类喷嘴均通过第一类进气管,与所述第一供气箱连通;
在所述第一类进气管上设置有控制所述第一气体流通的第一类受控阀门。
在一些实施例中,所述装置还包括:
第三类喷嘴,位于所述容腔内,且位于第一类喷嘴和所述第二类喷嘴所在平面的垂直平面内,用于向位于所述托盘上的目标物喷出第二气体;
其中,所述第二气体,能够与所述第一气体反应以在所述目标物表面形成薄膜。
在一些实施例中,所述装置还包括:
第二供气箱,用于提供所述第二气体;
所述第三类喷嘴通过第二类进气管与第二供气箱连通,且在与所述第三类喷嘴连接的所述第二类进气管上设置有控制所述第二气体流通的第二类受控阀门。
在一些实施例中,所述装置包括等离子体气相沉积装置;
所述目标物包括晶圆。
在一些实施例中,所述多个第一类喷嘴的数量为偶数;
所述多个第二类喷嘴的数量为偶数。
根据本公开实施例的第二方面,提供一种存储器制作方法,包括:
将目标物放置在托盘上;
向托盘的第一区域喷出第一气体,并向托盘的第二区域喷出所述第一气体,其中,所述第一区域的第一气体与所述第二区域的第一气体的浓度差在预设范围内;
其中,所述第一区域与所述托盘的中心之间的距离为第一距离,所述第二区域与所述托盘的中心之间的距离为第二距离,所述第一距离不等于所述第二距离。
在一些实施例中,所述将目标物放置在托盘上,包括:将所述目标物固定在容腔中的所述托盘上;
所述方法还包括:以所述容腔的中心轴为旋转轴,旋转固定有所述目标物的所述托盘。
在一些实施例中,所述向托盘的第一区域喷出第一气体,并向托盘的第二区域喷出第一气体,包括:
通过容纳所述目标物的容腔周向方向上的第一类喷嘴向所述第一区域喷出所述第一气体,并通过所述容腔周向方向上的第二类喷嘴向所述第二区域喷出所述第一气体。
在一些实施例中,多个所述第一类喷嘴和多个所述第二类喷嘴在所述容腔的周向方向上交叉分布。
当第一气体从喷嘴中喷出后,第一气体沿喷出方向运动的距离增加时,第一气体的运动速度逐渐减小,并且部分第一气体会吸附在目标物表面,因此第一气体运动距离增加时,第一气体的浓度逐渐减小,导致目标物表面第一气体的均匀性不同。
相较于通过与托盘的中心之间距离相同的喷嘴向目标物表面喷出第一气体,本公开实施例提供的上述存储器制作装置,通过与托盘的中心之间的距离不同的第一类喷嘴和第二类喷嘴,分别向位于托盘上目标物喷出第一气体,提高了目标物表面、且与目标物的中心距离不同的区域中第一气体的分布均匀性,即提高第一气体在目标物表面分布的均匀性,有利于提高利用第一气体形成的薄膜的均匀性,进而提高存储器的质量。
附图说明
图1是根据一示例性实施例示出的一种存储器制作装置的示意图;
图2a是根据一示例性实施例示出的一种多个容腔的排布示意图;
图2b是根据一示例性实施例示出的另一种多个容腔的排布示意图;
图2c是根据一示例性实施例示出的又一种多个容腔的排布示意图;
图3是根据一示例性实施例示出的一种存储器制作装置的局部俯视图;
图4a是根据一示例性实施例示出的另一种存储器制作装置的局部俯视图;
图4b是根据一示例性实施例示出的又一种存储器制作装置的局部俯视图;
图4c是根据一示例性实施例示出的又一种存储器制作装置的局部俯视图;
图5是根据一示例性实施例示出的另一种存储器制作装置的示意图;
图6是根据一示例性实施例示出的一种存储器制作方法的流程图;
图7a是根据一示例性实施例示出的又一种存储器制作装置的示意图;
图7b是根据一示例性实施例示出的又一种存储器制作装置的局部俯视图;
图8a是根据一示例性实施例示出的一种薄膜厚度分布的示意图;
图8b是根据一示例性实施例示出的另一种薄膜厚度分布的示意图;
图9是根据一示例性实施例示出的又一种存储器制作装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本公开的技术方案进一步详细阐述。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方法,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了能够更透彻的理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体的描述本公开。根据下面说明和权利要求书,本公开的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本公开实施例的目的。
在本公开实施例中,术语“a与b相连”包含a、b两者相互接触地a与b相连的情形,或者a、b两者之间还间插有其他部件而a非接触地与b相连的情形。
在本公开实施例中,术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
需要说明的是,本公开实施例所记载的技术方案之间,在不冲突的情况下,可以任意组合。
如图1所示,本实施例提供一种存储器制作装置100,包括:
容腔101;
托盘102,位于容腔101内;
一个或多个第一类喷嘴110,位于容腔101内;
一个或多个第二类喷嘴120,位于容腔101内;
其中,第一类喷嘴110配置为喷气口与托盘102的中心之间的距离为第一距离,第二类喷嘴120配置为喷气口与托盘102的中心之间的距离为第二距离;
所述第二距离为一数值,所述第二距离小于第一距离;
或者,
第二类喷嘴120为活动喷嘴,使得所述第二距离为若干个数值构成的组合或为数值范围,所述第二距离中的最小值小于所述第一距离;
第一类喷嘴110和第二类喷嘴120,用于喷出第一气体。
示例性地,装置100可包括通过气相沉积工艺在目标物表面形成薄膜的装置。例如,装置100可包括:等离子体气相沉积装置、或者化学气相沉积装置等。
装置100还可包括通过气体净化目标物的装置。例如,装置100可通过第一类喷嘴110和第二类喷嘴120喷出的第一气体的流动,使得附着在目标物表面的颗粒等杂质从目标物表面脱离,以净化目标物。
示例性地,装置100中可包括一个或多个容腔101,例如,可包括1个、2个、3个或者4个容腔101等。每个容腔101中均可设置有托盘102、一个或多个第一类喷嘴110、以及一个或多个第二类喷嘴120。可以理解的是,装置100中的多个容腔101可任意排布。
具体地,以装置100包括4个容腔101为例,4个容腔101可如图2a所示平行排布在同一水平高度。或者,4个容腔101可如图2b所示垂直排布。或者,部分容腔101可水平排布,另一部分容腔101可垂直排布,形成如图2c所示的多层层状结构。
托盘102在提供目标物的放置位置的同时,也对目标物起到一定的固定作用。例如,托盘102可包括:静电吸盘卡盘(electro-staticchuck,esc),通过静电吸附作用对目标物起到固定作用;或者,具有凹槽的卡盘,通过凹槽限制目标物的滑动,以对目标物起到固定作用。
示例性地,托盘102的形状可包括:具有对称中心的形状。例如,圆形或者圆环形等。托盘102的中心可看作托盘102的对称中心。例如,当托盘102为圆形时,托盘102的中心即为该圆形的圆心。
目标物可以包括:晶圆。可以理解的是,晶圆可以包括:表面尚未形成存储器结构的半导体衬底,例如,硅衬底或者锗衬底。晶圆还可包括:表面形成有特定结构的半导体衬底,例如,形成有堆叠结构的衬底、或者形成有晶体管结构的衬底等。
需要指出的是,当目标物平行放置在托盘102上时,目标物的中心与托盘102的中心之间的连线垂直于托盘102所在的平面。此处,目标物的中心为目标物的对称中心。具体地,当目标物为圆形的晶圆时,目标物的中心即为晶圆的圆心。
示例性地,当装置100包括多个第二类喷嘴120时,不同第二类喷嘴120的喷气口与托盘102的中心之间的距离可相同,如此,有利于对不同第二类喷嘴120进行统一控制,降低控制难度。
示例性地,当装置100包括多个第二类喷嘴120时,不同第二类喷嘴120的喷气口与托盘102的中心之间的距离也可不同。
当不同第二类喷嘴120的喷气口与托盘102的中心之间的距离不同时,可通过不同的第二类喷嘴120,向目标物表面、且与目标物的中心之间距离不同的区域分别喷出第一气体,如此,不仅有利于提高对于不同第二类喷嘴的控制灵活度,还可对目标物表面、且与目标物中心距离不同的区域分别控制第一气体的的浓度,提高目标物表面第一气体的分布均匀性。
示例性地,活动喷嘴可包括:伸缩部件;伸缩部件可通过自身长度的变化改变活动喷嘴的喷气口与托盘102的中心之间的距离的取值,即改变第二距离的取值。
需要指出的是,当不同第二类喷嘴120的喷气口与托盘102的中心之间的距离相同时,不同第二类喷嘴120也可均为活动喷嘴。
第一类喷嘴110和第二类喷嘴120的组成材料可相同,该组成材料可包括:金属或者塑料等。
图3是根据一示例性实施例示出的一种喷嘴的排布俯视图。参照图3所示,当第一气体从喷嘴中喷出后,第一气体沿喷出方向运动的距离增加时,第一气体的运动速度逐渐减小,并且部分第一气体会吸附在目标物表面。因此沿着目标物边缘指向目标物中心的方向,第一气体的浓度逐渐减小,即目标物表面第一气体的均匀性不同。
可以理解的是,当第一气体用于在目标物表面沉积薄膜时,第一气体在目标物表面的均匀性会直接影响形成的薄膜的均匀性。
相较于通过与托盘的中心之间的距离相同的喷嘴向目标物表面喷出第一气体,本公开实施例提供的上述存储器制作装置,通过与托盘的中心之间距离不同的第一类喷嘴和第二类喷嘴,向位于托盘上的目标物喷出第一气体,提高了目标物表面、且与目标物的中心距离不同的区域中第一气体的分布均匀性,即提高第一气体在目标物表面分布的均匀性,有利于提高利用第一气体形成的薄膜的均匀性,进而提高制作的存储器的质量。
在一些实施例中,多个第一类喷嘴110和多个第二类喷嘴120在容腔101的周向方向上交叉分布。
可以理解的是,容腔101可包括圆柱形腔体,容腔101的周向方向可包括圆柱形腔体侧壁的圆周方向。
示例性地,相邻两个第一类喷嘴110之间可包括一个或多个第二类喷嘴120。或者,相邻两个第二类喷嘴120之间可包括一个或多个第一类喷嘴110。图4a、图4b以及图4c分别是根据不同的示例性实施例示出的装置100俯视图的局部示意图。结合图4a、图4b以及图4c可知,第一类喷嘴110和第二类喷嘴120可交叉设置在容腔101的侧壁上。
在一些实施例中,多个第一类喷嘴110以容腔101的中心为对称中心,在所述周向方向上等角度分布在容腔101内;
多个第二类喷嘴120以容腔101的中心为对称中心,在所述周向方向上等角度分布在容腔101内。
结合图4a、图4b以及图4c可知,当第一类喷嘴110和第二类喷嘴120的数量不同时,相邻两个第一类喷嘴110与容腔101的中心构成的夹角的角度,不同于相邻两个第二类喷嘴120与容腔101的中心构成的夹角的角度。
示例性地,当目标物为晶圆时,多个第一类喷嘴110的数量可为偶数,多个第二类喷嘴120的数量可为偶数。
当目标物置于托盘102上时,目标物关于容腔101的中心对称。可以理解的是,本公开实施例中通过以容腔101的中心为对称中心,将多个第一类喷嘴110在所述周向方向上,等角度分布在容腔101内,并将多个第二类喷嘴120在所述周向方向上等角度分布在容腔101内,有利于提高第一类喷嘴和第二类喷嘴喷出的第一气体在目标物表面的分布均匀性。
在一些实施例中,托盘102为活动托盘;所述活动托盘,能够以容腔101的中心轴为旋转轴进行旋转。
当活动托盘以容腔101的中心轴为旋转轴进行旋转时,置于活动托盘上的目标物可跟随活动托盘一起进行旋转,并与活动托盘保持相对静止状态。
可以理解的是,目标物表面区域与第一类喷嘴的喷气口或第二类喷嘴的喷气口之间的距离,对于该区域第一气体的浓度有影响。对于同一个第一类喷嘴110,位于该第一类喷嘴110正下方的目标物表面区域的第一气体的浓度最大。因此,在利用第一气体进行薄膜沉积的过程中,通过活动托盘携带目标物以容腔101的中心轴为旋转轴进行旋转,有利于提高第一气体在目标物表面的分布均匀度,进而提高形成的薄膜的均匀性。
在一些实施例中,装置100还包括:
第一供气箱,用于提供第一气体;
第一类喷嘴110和第二类喷嘴120均通过第一类进气管,与第一供气箱连通;
在第一类进气管上设置有控制第一气体流通的第一类受控阀门。
第一类受控阀门可包括:手动阀门、或者自动阀门。所述自动阀门可包括电控阀门或磁控阀门等。
第一类受控阀门可包括一个或多个受控阀门,能够用于导通第一气体流通的路径或者关断第一气体流通的路径。或者,第一类受控阀门还可用于调整第一气体流通的流通截面积从而控制第一气体在第一类进气管中的流速。
示例性地,第一供气箱可通过第一个第一类进气管与第一类喷嘴连通,第一供气箱可通过第二个第一类进气管与第二类喷嘴连通。在第一个第一类进气管上设置有第一个第一类受控阀门,在第二个第一类进气管上设置有第二个第一类受控阀门。如此,可分别实现对于第一类喷嘴和第二类喷嘴中第一气体流通的控制,操作灵活。
可以理解的是,为了提高第一气体在目标物表面的分布均匀性,可通过控制第一类喷嘴的喷气口直径和第二类喷嘴的喷气口直径、或者第一类喷嘴和第二类喷嘴中第一气体的流速等,保证第一类喷嘴和第二类喷嘴向目标物的不同区域喷出的第一气体的流量相同。
例如,当第一类喷嘴110的喷气口直径与第二类喷嘴120的喷气口直径不同时,可以通过不同的第一类受控阀门分别控制第一类喷嘴110中第一气体的流速和第二类喷嘴120中第一气体的流速,以使得第一气体在第一类喷嘴110的喷气口处流量与在第二类喷嘴120的喷气口处流量相同。
具体地,可通过上述第一个第一类受控阀门控制第一类喷嘴110中第一气体的流速,并通过上述第二个第一类受控阀门控制第二类喷嘴120中第一气体的流速,以使得通过第一类喷嘴110的喷气口向目标物喷出的第一气体的流量和通过第二类喷嘴120的喷气口向目标物喷出的第一气体的流量相同。
又如,当第一类喷嘴110的喷气口直径与第二类喷嘴120的喷气口直径相同时,可通过同一个第一类受控阀门同时控制第一类喷嘴110和第二类喷嘴120中第一气体的流速,使得通过第一类喷嘴110的喷气口向目标物喷出的第一气体的流量,与通过第二类喷嘴120的喷气口向目标物喷出的第一气体的流量相同。
或者,当第一类喷嘴110中第一气体的流速与第二类喷嘴120中第一气体的流速相同时,可以将第一类喷嘴110的喷气口直径设置为与第二类喷嘴120的喷气口直径相同,如此,可使得第一气体在第一类喷嘴110喷气口处的流量与在第二类喷嘴120的喷气口处的流量相同。
当通过不同的第一类受控阀门分别控制第一类喷嘴110中第一气体的流速和第二类喷嘴120中第一气体的流速,以使得第一类喷嘴110中第一气体的流速大于与第二类喷嘴120中第一气体的流速时,可以将第一类喷嘴110的喷气口直径设置为小于第二类喷嘴120的喷气口直径,如此,可使得第一气体在第一类喷嘴110喷气口处的流量与在第二类喷嘴120喷气口处的流量相同。
在一些实施例中,结合图4a、图4b以及图4c可知,当多个第一类喷嘴110沿容腔侧壁呈环状分布、多个第二类喷嘴120也沿容腔侧壁呈环状分布时,多个第一类喷嘴110用于向目标物表面的第一区域喷出第一气体,多个第二类喷嘴120用于向目标物表面的第二区域喷出第一气体。此处,第一区域和第二区域均可为环状区域,或者第二区域还可为圆形区域,第一区域与目标物的中心之间的距离,大于第二区域与目标物的中心之间的距离。
由于第二类喷嘴120与目标物的中心之间的距离小于第一类喷嘴110与目标物的中心之间的距离,因此,第一区域的面积可大于第二区域的面积。当第一类喷嘴110的喷气口直径与第二类喷嘴120的喷气口直径相同时,为了保证在第一区域和第二区域形成的薄膜的均匀性,也可通过不同的第一类受控阀门分别控制第一类喷嘴110和第二类喷嘴120的流速,以使第一区域和第二区域中第一气体的密度分布相同。
在一些实施例中,参照图5所示,装置100还包括:
第三类喷嘴130,位于容腔101内,且位于第一类喷嘴110和第二类喷嘴120所在平面的垂直平面内,用于向位于托盘102上的目标物喷出第二气体;
其中,所述第二气体,能够与所述第一气体反应以在所述目标物表面形成薄膜。
由于第一气体和第二气体可以发生反应生成薄膜,因此,当通过相同的喷嘴先后喷出第一气体和第二气体时,例如先喷出第一气体,然后利用相同的喷嘴喷出第二气体时,在该喷嘴内可能会残留部分第一气体,残留的第一气体可能会与第二气体发生反应,在该喷嘴中产生固态的薄膜。如此,可能会减小该喷嘴中气体流通路径的横截面积,影响喷嘴的流量,甚至会堵住喷嘴,导致后续无法使用该喷嘴喷出第一气体或第二气体,不利于保证薄膜的均匀性。
相较于通过相同的喷嘴分别喷出不同的反应气体,本公开实施例通过不同的喷嘴分别向容腔内喷出第一气体和第二气体,有利于降低反应气体在喷嘴内发生反应的几率,保证喷嘴中第一气体或第二气体的流量稳定,为提高目标物表面薄膜的均匀性奠定了基础。
在一些实施例中,装置100还包括:
第二供气箱,用于提供所述第二气体;
第三类喷嘴130通过第二类进气管与第二供气箱连通,且在与第三类喷嘴130连接的所述第二类进气管上设置有控制所述第二气体流通的第二类受控阀门。
第二类受控阀门可包括:手动阀门、或者自动阀门。所述自动阀门可包括电控阀门或磁控阀门等。
第二类受控阀门可包括一个或多个受控阀门,能够用于导通第二气体流通的路径或者关断第二气体流通的路径。或者,第二类受控阀门还可用于调整第二气体流通的流通截面积从而控制第二气体在第二类进气管中的流速。
图6是根据一示例性实施例示出的一种存储器制作方法的流程图。参照图6所示,所述方法包括以下步骤:
s100:将目标物放置在托盘上;
s110:向托盘的第一区域喷出第一气体,并向托盘的第二区域喷出第一气体,其中,所述第一区域的第一气体与所述第二区域的第一气体的浓度差在预设范围内;
其中,第一区域与托盘的中心之间的距离为第一距离,第二区域与托盘的中心之间的距离为第二距离,第一距离不等于第二距离。
示例性地,上述方法可应用与本公开实施例提供的存储器制作装置中。
所述第一区域的第一气体与所述第二区域的第一气体的浓度差的预设范围内可包括:第一区域的第一气体与所述第二区域的第一气体的浓度差为零或者该浓度差极小。
需要指出的是,当第一区域的第一气体与所述第二区域的第一气体的浓度差的预设范围内时,可认为第一区域的第一气体与所述第二区域的第一气体的浓度差,不会影响利用第一气体分别在第一区域和第二区域沉积的薄膜的厚度;或者,该浓度差对利用第一气体分别在第一区域和第二区域沉积的薄膜的厚度的影响极小,能够保证制作的存储器满足质量要求。
可以理解的是,当第一区域或第二区域为环形区域时,环形区域与托盘的中心之间的距离:可以通过该环形的内圆与托盘中心之间的距离来表示,或者,还可通过该环形的外圆与托盘中心的距离来表示。
需要指出的是,当第一区域和第二区域可均为环形区域时,用于定义第一距离和第二距离的方式相同。例如,用第一区域的内圆与托盘中心之间的距离来表示第一距离,并用第二区域的内圆与托盘中心之间的距离来表示第二距离;或者,用第一区域的外圆与托盘中心之间的距离来表示第一距离,并用第二区域的外圆与托盘中心之间的距离来表示第二距离。
当第二区域为圆形区域时,第二区域覆盖托盘的中心,第二区域与托盘的中心之间的距离可通过该圆形区域的圆周与托盘中心之间的距离来表示。
本公开实施例中,通过向第一区域喷出第一气体,并向第二区域喷出第一气体,使得所述第一区域的第一气体与所述第二区域的第一气体的浓度差在预设范围内,能够提高放置在托盘上的目标物表面的第一气体分布均匀性,有利于提高利用第一气体形成的薄膜的均匀性,进而提高制作的存储器的质量。
在一些实施例中,s100可包括:将目标物固定在容腔中的托盘上;
所述方法还包括:以容腔的中心轴为旋转轴,旋转固定有目标物的托盘。
示例性地,容腔的中心轴垂直于托盘所在的平面,且容腔的中心轴与托盘的交点与托盘的中心重合。
实际应用中,第一区域和第二区域均可为关于容腔的中心轴对称的区域。
本公开实施例通过在向目标物表面喷出第一气体的同时,以容腔的中心轴为旋转轴,旋转固定有目标物的托盘,提高了第一区域和第二区域中第一气体的分布均匀性,即提高第一气体在目标物表面分布的均匀性,有利于提高利用第一气体形成的薄膜的均匀性,进而提高制作的存储器的质量。
在一些实施例中,s110可包括:
通过容纳目标物的容腔周向方向上的第一类喷嘴向第一区域喷出第一气体,并通过所述容腔周向方向上的第二类喷嘴向第二区域喷出第一气体。
当目标物放置于托盘上时,目标物需要利用第一气体进行薄膜沉积的表面平行于容腔周向方向所在的平面。本公开实施例中通过在容腔周向方向上第一类喷嘴向第一区域喷出第一气体,并通过容腔周向方向上的第二类喷嘴喷出第一气体,有利于提高第一气体在目标物表面的分布均匀性。
在一些实施例中,多个第一类喷嘴和多个第二类喷嘴在容腔的周向方向上交叉分布。
本公开实施例中,通过在容腔周向方向上交叉分布的多个第一类喷嘴和多个第二类喷嘴,向目标物喷出第一气体,有利于提高喷出的第一气体在目标物表面的分布均匀性。
以下结合上述任意实施例提供一个具体示例:
示例1:
在存储器的制作过程中,对于晶圆上的薄膜厚度均匀性控制(withinwaferfilmnone-uniformitycontrol)是评价薄膜沉积(filmdeposition)质量的一项重要指标。
在实际薄膜制作过程中,考虑到薄膜的形成通常需要经过包括沉积工艺在内的多个工艺制程,仅仅提供最优化的沉积工艺条件不一定能获得最好的薄膜均匀性,而是要通过两个或多个薄膜工艺制程之间相互协调互补,才能达到工艺制程的最优化,提高最终形成的薄膜均匀度。
在薄膜沉积工艺中,晶圆表面局部区域的成膜速率与在单位时间内到达该晶圆局部区域的用于成膜的粒子数目相关。具体地,单位时间内到达该晶圆局部区域的用于成膜的粒子数目越多,该晶圆局部区域的成膜速率越快。
通常,可采用高密度等离子体(highdensityplasma,hdp)在目标物表面沉积薄膜。例如,可使用基于应用材料(appliedmaterial,amat)公司提供的高密度等离子体成膜设备在目标物表面沉积介质薄膜。
在进行高密度等离子体成膜时,通常是通过离化中性粒子来获得数量相同的带正电荷的粒子和带负电荷的粒子,以获得等离子体。例如,可通过电容耦合的方式形成等离子体,或者通过电感耦合的方式获得等离子体。
参照图7a所示,等离子体通过成膜装置的侧壁和顶部的喷嘴喷向晶圆表面。图7a中的箭头用于表示喷嘴喷出的等离子体的运动方向。
参照图7b所示,设置在图7a所示成膜设备侧壁上的多个喷嘴与晶圆中心的距离相同,且均匀分布在成膜装置侧壁的圆周方向上,侧壁上的喷嘴喷向晶圆表面的等离子体首先到达晶圆边缘,顶部上的喷嘴喷出的等离子提首先到达晶圆中心。此外,侧壁喷嘴和顶部喷嘴喷出的气体等离子体在晶圆所在的空间内运动,并逐渐覆盖晶圆的整个表面,以在晶圆表面形成薄膜。
由于等离子体从喷嘴中喷出后,等离子体的运动速度逐渐降低,并且晶圆表面会吸附部分等离子体,因此等离子体在晶圆表面的数量沿着等离子体的运动方向逐渐减少。
具体地,当等离子体从成膜装置侧壁的喷嘴喷出时,等离子体到达晶圆边缘的数量多,并且等离子体的数量沿着晶圆边缘到晶圆中心逐渐减少,使得晶圆表面的等离子体分布不均匀,导致在晶圆表面形成的薄膜厚度不均匀,进而影响了存储器的良率。
相关技术中,可通过成膜装置顶部的喷嘴向晶圆中心喷出等离子体,使得晶圆中心具有足够的等离子体。
在实际制作过程中,利用高密度等离子体沉积薄膜后,还会通过化学机械研磨(chemicalmechanicalpolishing,cmp)工艺对沉积的薄膜进行平坦化处理。高密度等离子体沉积薄膜的均匀性,会直接影响化学机械研磨工艺之后形成的薄膜的均匀性。
参照图7a所示,以晶圆的中心为坐标原点,从晶圆中心沿晶圆半径方向建立横坐标,沿垂直于晶圆表面的薄膜沉积方向建立纵坐标,形成坐标系。横坐标用于表示沉积薄膜的区域与晶圆中心的距离,纵坐标用于表示沉积的薄膜厚度。
图8a是采用如图7a和图7b所示的成膜装置在晶圆表面利用高密度等离子体沉积薄膜、且利用化学机械研磨工艺对沉积的薄膜进行平坦化处理之前,沉积的薄膜厚度在晶圆表面的分布状况。图8b是利用高密度等离子体沉积薄膜、并利用化学机械研磨工艺对沉积的薄膜进行平坦化处理后,晶圆表面的薄膜厚度分布状况。
参照图8a和图8b可知,采用如图7a和图7b所示的成膜装置沉积的薄膜,在晶圆中心与晶圆边缘之间的薄膜厚度小于晶圆中心的薄膜厚度,在晶圆中心与晶圆边缘之间的薄膜厚度也小于晶圆边缘的薄膜厚度,即从晶圆中心向晶圆边缘薄膜厚度会呈现“v”字型的分布。
可以理解的是,由于图7a中位于侧壁的喷嘴与晶圆中心之间的距离大于侧壁的喷嘴与晶圆边缘之间的距离,侧壁的喷嘴喷出的等离子体先到达晶圆边缘,顶部的喷嘴喷出的等离子体先到达晶圆中心,因此,晶圆边缘和晶圆中心的等离子体的数目较为充足,而晶圆中心与晶圆边缘之间的晶圆中部区域(wafermiddlezone)等离子体的数目最少,即在晶圆中部区域的气体密度分布最薄弱,使得从晶圆中心向晶圆边缘薄膜厚度会呈现“v”字型的分布,造成后续化学机械研磨工艺需要去除的薄膜厚度的范围难以确定,难以保证制作的存储器质量。
图9是本示例提供的一种半导体制作装置100的示意图。参照图9所示,装置100包括:
容腔101;
托盘102,位于容腔101内;
多个第一类喷嘴110,位于容腔101侧壁;
多个第二类喷嘴120,与多个第一类喷嘴110交叉分布在容腔101的侧壁;
第三喷嘴130,位于容腔101内,且位于第一类喷嘴110和第二类喷嘴120所在平面的垂直平面内,用于向位于托盘102上的目标物喷出第二气体;
第一类喷嘴110和第二类喷嘴120,用于向位于托盘102上目标物的不同区域喷出第一气体;
其中,第一类喷嘴110配置为喷气口与托盘102的中心之间的距离为第一距离,第二类喷嘴120配置为喷气口与托盘102的中心之间的距离为第二距离;
第二距离为一数值,第二距离小于第一距离;
或者,
第二类喷嘴120为活动喷嘴,使得第二距离为若干个数值构成的组合或为数值范围,第二距离中的最小值小于第一距离;
所述第二气体,能够与所述第一气体反应以在所述目标物表面形成薄膜。
示例性地,装置100可用于在晶圆表面形成二氧化硅(sio2)薄膜。此时,第一气体可包括硅烷(sih4),第二气体可包括氧气(o2)。
装置100还可包括通电线圈,用于离化第一气体以产生第一气体的等离子体,还用于离化第二气体以产生第二气体的等离子体。具体的,当第一气体包括硅烷时,离化第一气体可以得到包括硅粒子和氢粒子的等离子体,离化第二气体可以得到包括氧粒子的等离子体。
示例性地,还可通过调整第一类喷嘴110、第二类喷嘴120以及第三类喷嘴130的喷气口大小,来控制晶圆表面形成的薄膜的均匀度,或者通过调整第一类喷嘴110、第二类喷嘴120以及第三类喷嘴130中喷出的气体比例来控制晶圆表面形成的薄膜的均匀度。
实际制作过程中,在采用化学机械研磨工艺对薄膜进行平坦化处理时,通常化学机械研磨工艺对晶圆边缘的研磨速度大于对晶圆中心的研磨速度。因此,即使在沉积薄膜时薄膜厚度均匀性满足条件,但是由于化学机械研磨工艺本身的特点,也会导致研磨之后薄膜的均匀性较差。所以,通常需要考虑薄膜形成过程中的每个制程自身的特点,制定出相应薄膜形成工艺的条件。
相较于采用与目标物的中心之间的距离相同的第一类喷嘴向目标物喷出第一气体,本示例用与目标物的中心之间具有第二距离的第二类喷嘴替代部分与目标物的中心之间具有第一距离的第一类喷嘴,其中,第一距离不同于第二距离,采用与目标物的中心之间距离不同的喷嘴向晶圆表面喷出第一气体,增加了对于目标物表面沉积的薄膜厚度的调节能力,提高形成的薄膜的均匀性。并且,本示例使得对于目标物表面不同区域的薄膜厚度进行独立控制成为可能,为后续化学机械研磨工艺提供定制化的薄膜厚度分布奠定了基础。
在本公开所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的装置、系统与方法,可以通过其他的方式实现。以上所述,仅为本公开的具体实施方式,但本公开的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此,本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
1.一种存储器制作装置,其特征在于,包括:
容腔;
托盘,位于所述容腔内;
一个或多个第一类喷嘴,位于所述容腔内;
一个或多个第二类喷嘴,位于所述容腔内;
其中,所述第一类喷嘴配置为喷气口与所述托盘的中心之间的距离为第一距离,所述第二类喷嘴配置为喷气口与所述托盘的中心之间的距离为第二距离;
所述第二距离为一数值,所述第二距离小于所述第一距离;或者,
所述第二类喷嘴为活动喷嘴,使得所述第二距离为若干个数值构成的组合或为数值范围,所述第二距离中的最小值小于所述第一距离;
所述第一类喷嘴和所述第二类喷嘴,用于喷出第一气体。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,多个所述第一类喷嘴和多个所述第二类喷嘴在所述容腔的周向方向上交叉分布。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,
多个所述第一类喷嘴以所述容腔的中心为对称中心,在所述周向方向上等角度分布在所述容腔内;
多个所述第二类喷嘴以所述容腔的中心为对称中心,在所述周向方向上等角度分布在所述容腔内。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,
所述托盘为活动托盘;所述活动托盘,能够以所述容腔的中心轴为旋转轴进行旋转。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
第一供气箱,用于提供所述第一气体;
所述第一类喷嘴和所述第二类喷嘴均通过第一类进气管,与所述第一供气箱连通;
在所述第一类进气管上设置有控制所述第一气体流通的第一类受控阀门。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
第三类喷嘴,位于所述容腔内,且位于第一类喷嘴和所述第二类喷嘴所在平面的垂直平面内,用于向位于所述托盘上的目标物喷出第二气体;
其中,所述第二气体,能够与所述第一气体反应以在所述目标物表面形成薄膜。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
第二供气箱,用于提供所述第二气体;
所述第三类喷嘴通过第二类进气管与第二供气箱连通,且在与所述第三类喷嘴连接的所述第二类进气管上设置有控制所述第二气体流通的第二类受控阀门。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,
所述装置包括等离子体气相沉积装置;
所述目标物包括晶圆。
9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,
所述多个第一类喷嘴的数量为偶数;
所述多个第二类喷嘴的数量为偶数。
10.一种存储器制作方法,其特征在于,包括:
将目标物放置在托盘上;
向托盘的第一区域喷出第一气体,并向托盘的第二区域喷出所述第一气体,其中,所述第一区域的第一气体与所述第二区域的第一气体的浓度差在预设范围内;
其中,所述第一区域与所述托盘的中心之间的距离为第一距离,所述第二区域与所述托盘的中心之间的距离为第二距离,所述第一距离不等于所述第二距离。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述将目标物放置在托盘上还包括:
将所述目标物固定在容腔中的托盘上;
所述方法还包括:
以所述容腔的中心轴为旋转轴,旋转固定有所述目标物的所述托盘。
12.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述向托盘的第一区域喷出第一气体,并向托盘的第二区域喷出第一气体,包括:
通过容纳所述目标物的容腔周向方向上的多个第一类喷嘴向所述第一区域喷出所述第一气体,并通过所述容腔周向方向上的第二类喷嘴向所述第二区域喷出所述第一气体。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,
多个所述第一类喷嘴和多个所述第二类喷嘴在所述容腔的周向方向上交叉分布。
技术总结