本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種薄膜沉積設(shè)備及制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著集成電路制造工藝的不斷發(fā)展，原子層沉積（atomic?layer?deposition，ald）技術(shù)作為一種重要的薄膜制備方法逐漸得到廣泛應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)原子級(jí)別的精確控制。

2、原子層沉積作為一種先進(jìn)的薄膜沉積方法，通過兩種反應(yīng)物在襯底表面循環(huán)反應(yīng)，逐層沉積形成薄膜。原子層沉積憑借其優(yōu)異的薄膜均勻性、精確的厚度控制以及良好的臺(tái)階覆蓋能力，在半導(dǎo)體、微電子、光學(xué)器件等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。近年來，隨著器件尺寸的不斷縮小，對(duì)原子層沉積的要求也日益提高，尤其是在成膜速度、填孔能力以及薄膜厚度均一性等方面，亟需技術(shù)突破以滿足規(guī)模化生產(chǎn)的需要。

3、為提升原子層沉積的生產(chǎn)效率，空間隔離原子層沉積設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，該設(shè)備通過空間隔離的方式，使兩種反應(yīng)物在不同區(qū)域交替沉積，避免了傳統(tǒng)時(shí)序ald中頻繁切換反應(yīng)氣體的時(shí)間損耗，從而顯著提高了成膜速度。此外，空間隔離ald在填孔能力方面表現(xiàn)出色，尤其適合高深寬比結(jié)構(gòu)的薄膜沉積。然而，現(xiàn)有的空間隔離ald設(shè)備仍存在明顯的局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的問題是提供一種薄膜沉積設(shè)備及制備方法，用于保證空間隔離效果的同時(shí)，還能增加一次可加工晶圓的數(shù)量。

2、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種薄膜沉積設(shè)備，包括：反應(yīng)腔；多個(gè)轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)，在高度方向上間隔設(shè)置，所述轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)包括嵌合件和沿所述嵌合件周向分布的多個(gè)晶圓槽；轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，在所述高度方向上延伸，用于沿所述高度方向移動(dòng)并設(shè)置在單個(gè)所述轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的所述嵌合件中，帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)；多個(gè)氣體隔離結(jié)構(gòu)，所述氣體隔離結(jié)構(gòu)沿所述高度方向延伸，多個(gè)所述氣體隔離結(jié)構(gòu)將所述反應(yīng)腔分隔成多個(gè)隔離空間，所述氣體隔離結(jié)構(gòu)上設(shè)置有供一個(gè)所述轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)穿過的轉(zhuǎn)動(dòng)通道；其中，所述隔離空間的數(shù)量與所述轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)中所述晶圓槽的數(shù)量相等；進(jìn)氣單元，位于所述反應(yīng)腔中；抽氣單元，位于所述反應(yīng)腔中。

3、一種半導(dǎo)體薄膜的制備方法，采用所述薄膜沉積設(shè)備，每個(gè)所述轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)包括四個(gè)所述晶圓槽，所述反應(yīng)腔被所述氣體隔離結(jié)構(gòu)分隔成四個(gè)隔離空間，其中第一隔離空間和第四隔離空間呈對(duì)角線設(shè)置，第二隔離空間和第三隔離空間呈對(duì)角設(shè)置，所述半導(dǎo)體薄膜的制備方法包括：將晶圓傳送至所述反應(yīng)腔中多層所述轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的所述晶圓槽中；將晶圓傳送至所述晶圓槽后，向所述反應(yīng)腔內(nèi)通入惰性氣體進(jìn)行吹掃；往所述第一隔離空間中通入第一反應(yīng)氣體并保持持續(xù)通氣，往所述第二隔離空間、所述第三隔離空間和所述第四隔離空間中通入惰性氣體；在各個(gè)所述氣體隔離結(jié)構(gòu)的同步升降配合下，使各個(gè)所述轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)均旋轉(zhuǎn)90°；在各個(gè)所述轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)均再次旋轉(zhuǎn)90°后，往第四隔離空間通入第二反應(yīng)氣體并保持持續(xù)通氣，且保持所述第二隔離空間和第三隔離空間中持續(xù)通入惰性氣體；此后在各個(gè)所述氣體隔離結(jié)構(gòu)的同步升降配合下，每次使各個(gè)所述轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)均旋轉(zhuǎn)90°后并維持預(yù)設(shè)時(shí)間；其中，所述晶圓槽中的晶圓依次經(jīng)過所述第一隔離空間、第三隔離空間、第四隔離空間和第二隔離空間即為完成了一次原子層薄膜沉積工藝，在各個(gè)所述氣體隔離結(jié)構(gòu)的同步升降配合下，使各個(gè)晶圓多次循環(huán)經(jīng)過所述第一隔離空間、第三隔離空間、第四隔離空間和第二隔離空間，實(shí)現(xiàn)在晶圓上多次循環(huán)沉積至預(yù)設(shè)厚度，即完成了晶圓上薄膜的制備。

4、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

5、本發(fā)明實(shí)施例提供的薄膜沉積設(shè)備中，通過在高度方向上間隔設(shè)置多個(gè)轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)，且每個(gè)轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)上沿嵌合件周向分布多個(gè)晶圓槽，能夠一次性容納更多的晶圓進(jìn)行薄膜沉積加工，有效提高了設(shè)備的生產(chǎn)效率。同時(shí)，通過設(shè)置沿高度方向延伸的氣體隔離結(jié)構(gòu)，將反應(yīng)腔分隔成多個(gè)隔離空間，隔離空間的數(shù)量與轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)中所述晶圓槽的數(shù)量相等，使得各個(gè)晶圓槽所處的環(huán)境獨(dú)立，使得不同晶圓槽所處環(huán)境中氣體的隔離；此外在氣體隔離結(jié)構(gòu)上設(shè)置供轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)穿過的轉(zhuǎn)動(dòng)通道，在薄膜沉積設(shè)備工作時(shí)，反應(yīng)腔中的進(jìn)氣單元提供反應(yīng)氣體，抽氣單元抽走腔室內(nèi)的廢氣，轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)通過沿高度方向移動(dòng)并設(shè)置在單個(gè)轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的嵌合件中來帶動(dòng)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，氣體隔離結(jié)構(gòu)在保持各個(gè)晶圓槽中的晶圓所處氣體環(huán)境隔離的前提下，使得晶圓通過轉(zhuǎn)動(dòng)通道依次循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)到不同隔離空間中，完成原子層薄膜沉積工藝，既保證了空間隔離的效果，又確保了連續(xù)的薄膜沉積過程。

技術(shù)特征：

1.一種薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括：轉(zhuǎn)動(dòng)軸，沿所述高度方向延伸；

3.如權(quán)利要求2所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，多個(gè)所述凸出銷以所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸為中心呈等角度環(huán)形陣列分布；

4.如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)包括：

5.如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，所述氣體隔離結(jié)構(gòu)包括：

6.如權(quán)利要求5所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，所述氣體隔離結(jié)構(gòu)還包括：

7.如權(quán)利要求5所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，所述第一氣簾板的頂部具有第一進(jìn)氣孔，所述第一氣簾板的底部包括多個(gè)間隔排布的第一出氣孔，所述第一出氣孔與所述第一進(jìn)氣孔連通，惰性氣體經(jīng)所述第一進(jìn)氣孔、所述第一出氣孔后被輸送到所述第二氣簾板的頂部；

8.如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，所述氣體隔離結(jié)構(gòu)沿所述高度方向貫穿所述反應(yīng)腔的頂部和底部，所述氣體隔離結(jié)構(gòu)沿所述高度方向滑動(dòng)進(jìn)行升降。

9.如權(quán)利要求8所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，所述薄膜沉積設(shè)備還包括：

10.如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，所述進(jìn)氣單元還包括多個(gè)工藝氣體進(jìn)氣組件，所述抽氣單元還包括多個(gè)廢氣抽氣組件，一個(gè)所述隔離空間內(nèi)容置一個(gè)所述工藝氣體進(jìn)氣組件和一個(gè)所述廢氣抽氣組件；

11.如權(quán)利要求10所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，所述工藝氣體進(jìn)氣組件沿所述高度方向延伸，每個(gè)所述工藝氣體進(jìn)氣組件具有與多個(gè)沿所述高度方向的所述晶圓槽一一對(duì)應(yīng)的噴氣管，且所述噴氣管位于對(duì)應(yīng)所述晶圓槽側(cè)部的上方。

12.如權(quán)利要求10所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，多個(gè)所述工藝氣體進(jìn)氣組件以所述轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)為中心點(diǎn)呈等角度環(huán)形陣列分布。

13.如權(quán)利要求12所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，多個(gè)所述廢氣抽氣組件以所述轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)為中心點(diǎn)呈等角度環(huán)形陣列分布，所述工藝氣體進(jìn)氣組件的中心點(diǎn)和所述廢氣抽氣組件的中心點(diǎn)的連線經(jīng)過所述轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的中心點(diǎn)。

14.如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)中的所述晶圓槽以所述轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)為中心呈等角度環(huán)形陣列分布。

15.如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，各個(gè)所述轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)包括四個(gè)所述晶圓槽。

16.一種半導(dǎo)體薄膜的制備方法，采用權(quán)利要求1至15任一項(xiàng)所述的薄膜沉積設(shè)備，其特征在于，每個(gè)所述轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)包括四個(gè)所述晶圓槽，所述反應(yīng)腔被所述氣體隔離結(jié)構(gòu)分隔成四個(gè)隔離空間，其中第一隔離空間和第四隔離空間呈對(duì)角線設(shè)置，第二隔離空間和第三隔離空間呈對(duì)角設(shè)置，所述半導(dǎo)體薄膜的制備方法包括：

17.如權(quán)利要求16所述的制備方法，其特征在于，所述薄膜沉積設(shè)備的制備方法還包括：在將晶圓傳送至所述反應(yīng)腔中多層所述轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的所述晶圓槽中后，對(duì)所述反應(yīng)腔進(jìn)行抽真空處理。

18.如權(quán)利要求16所述的制備方法，其特征在于，所述氣體隔離結(jié)構(gòu)包括：第一氣簾板，其底部設(shè)有第一出氣孔；第二氣簾板，設(shè)置在所述第一氣簾板的底部，與所述第一氣簾板保持固定間隔設(shè)置，所述第二氣簾板的頂部設(shè)有第二進(jìn)氣孔，所述第一出氣孔和所述第二進(jìn)氣孔對(duì)應(yīng)；

19.如權(quán)利要求16所述的制備方法，其特征在于，在各個(gè)所述氣體隔離結(jié)構(gòu)的同步升降配合下，使各個(gè)所述轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)均旋轉(zhuǎn)90°的過程包括：

技術(shù)總結(jié)
一種薄膜沉積設(shè)備及制備方法，通過在高度方向上間隔設(shè)置多個(gè)轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)，且每個(gè)轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)上沿嵌合件周向分布多個(gè)晶圓槽，能夠一次性容納更多的晶圓進(jìn)行薄膜沉積加工，有效提高了設(shè)備的生產(chǎn)效率。在薄膜沉積設(shè)備工作時(shí)，反應(yīng)腔中的進(jìn)氣單元提供工藝氣體，抽氣單元抽出反應(yīng)腔廢氣，轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)通過沿高度方向移動(dòng)并設(shè)置在單個(gè)轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的嵌合件中來帶動(dòng)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，氣體隔離結(jié)構(gòu)在保持各個(gè)晶圓槽所處氣體環(huán)境隔離的前提下，使得晶圓通過轉(zhuǎn)動(dòng)通道在不同隔離空間中轉(zhuǎn)移，使晶圓依次循環(huán)經(jīng)過不同的隔離空間完成薄膜沉積，既保證了氣體隔離的效果，又確保了連續(xù)的薄膜沉積過程。

技術(shù)研發(fā)人員：萬煜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市昇維旭技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15