專利名稱：氣體分配噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
按照本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及用于制造半導(dǎo)體器件的方法和裝置，具體地涉及高溫沉積工藝中采用的氣體分配噴頭。
背景技術(shù)：
高溫化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)。圖1A顯示用于執(zhí)行傳統(tǒng)的高溫化學(xué)氣相沉積裝置的簡化剖視圖。為了說明的目的，圖1A-本申請(qǐng)的另一個(gè)圖沒有按比例顯示。
裝置100包括晶片支撐結(jié)構(gòu)104，其設(shè)置在沉積腔室105內(nèi)。在襯底加工過程中，晶片102可設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)104上面。
氣體分配噴頭106定位在晶片102的上方，且和晶片102以間隙(gap)Y分開。對(duì)具體的應(yīng)用，間隙Y的大小可通過調(diào)整晶片支撐結(jié)構(gòu)104相對(duì)于噴頭106的高度來控制。例如，在傳統(tǒng)的未攙雜硅玻璃(USG)材料的沉積中，間隙Y可約大于300密耳。
氣體分配噴頭106包括工藝氣體入口108，其與具有孔口(apertures)112的阻滯板(blocker plate)110間有流體傳輸。氣體分配面板114定位在阻滯板110的下游。面板114從阻滯板110接收工藝氣流，并將氣體經(jīng)孔(hole)116輸送到晶片102。作為工藝氣體流動(dòng)的結(jié)果，沉積材料層118形成于晶片102上。
圖1B顯示圖1A中傳統(tǒng)氣體分配面板114透視仰視圖。面板114的孔116分布于面板表面上。圖1B只顯示孔116在面板上分布的一個(gè)例子，面板上的孔可有許多其它的布置。
再參考圖1A，阻滯板110的作用是粗略地分配進(jìn)入的工藝氣流120于面板114的入口側(cè)114a。面板114再分配氣流以產(chǎn)生一致的，精細(xì)分配的氣流，使晶片102暴露在該氣流下。暴露于細(xì)分配的處理氣流的結(jié)果是在晶片102上形成高質(zhì)量的沉積材料層118。
顯示于圖1A-1B的傳統(tǒng)高溫沉積裝置在半導(dǎo)體晶片表面上產(chǎn)生結(jié)構(gòu)是有效的。由高溫CVD形成的一種類型的結(jié)構(gòu)是淺溝槽隔離(shallow trench isolation，STI)。圖2顯示晶片200放大的橫截面圖，該晶片200具有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)202，如有源晶體管。臨近有源半導(dǎo)體器件202與另一個(gè)器件由STI結(jié)構(gòu)204電絕緣，該STI結(jié)構(gòu)204包括注有介電材料，如未攙雜的硅玻璃(USG)的溝槽。
STI結(jié)構(gòu)是通過掩模和蝕刻晶片暴露區(qū)域形成的，從而產(chǎn)生溝槽。掩模然后被除去，且應(yīng)用高溫工藝，沉積USG于晶片上，包括在溝槽內(nèi)。沉積于溝槽外部的USG隨后可通過蝕刻或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)而除去，以顯露出最終的STI結(jié)構(gòu)。
示于圖1A-1B中的傳統(tǒng)裝置已成功應(yīng)用于為STI和其它應(yīng)用在高溫時(shí)沉積材料，如USG。然而，期望對(duì)高溫沉積裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。例如，通過使噴頭距晶片更近而獲得更快的沉積速率是公知的。更快的沉積速率將提高沉積裝置的產(chǎn)量，因此使得經(jīng)營者能夠更快地收回購買和維護(hù)設(shè)備的成本。
然而，晶片相對(duì)于噴頭隔的更近可導(dǎo)致沉積的材料顯示出不均勻的形貌，看起來就是在晶片上形成斑點(diǎn)和條紋。以近的晶片對(duì)噴頭距離沉積的材料的形貌可反應(yīng)孔在面板上位置。
圖3A-3B是說明按照本發(fā)明實(shí)施例材料沉積的結(jié)果的照片。圖3A是顯示具有USG膜的晶片的照片，該膜是用傳統(tǒng)的噴頭沉積的，該噴頭面板到晶片間距為75密耳。圖3A中的晶片顯示有明顯的斑點(diǎn)和條紋。
圖3B是顯示具有USG膜的晶片的照片，該USG膜是用傳統(tǒng)的噴頭沉積的，該噴頭面板到晶片間距為50密耳。圖3B中的晶片比圖3A中的晶片顯示出的斑點(diǎn)和條紋更明顯。
因此，期望獲得允許在緊鄰襯底表面處施加處理氣體的方法和結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
半導(dǎo)體制造應(yīng)用的氣體分配噴頭(gas distribution showerhead)包括具有氣體出口(gas outlet port)的面板(face plate)，該氣體出口的形式為細(xì)長狹縫和通道，而不是獨(dú)立的孔。按照本發(fā)明的實(shí)施例，使用細(xì)長氣體出口顯著減少沉積材料的不期望的斑點(diǎn)和條紋的出現(xiàn)，其中噴頭與晶片近距離間隔開。也公開了為減小沉積材料的邊緣厚度的具有錐形輪廓的噴頭。
用于形成材料于半導(dǎo)體晶片上的裝置的實(shí)施例包括由腔壁形成的處理腔室、處理氣體源(gas supply)和定位在處理腔室內(nèi)且被構(gòu)造以接收半導(dǎo)體晶片的晶片支撐件。氣體分配噴頭位于晶片支撐件上方，并與氣體分配噴頭分隔開，氣體分配噴頭包括具有入口部分的面板，該入口部分包括孔，其與面板出口部分的細(xì)長狹縫輸送氣流，細(xì)長狹縫的長度至少是面板厚度的兩倍。
按照本發(fā)明的實(shí)施例的氣體分配面板的實(shí)施例包括具有一定厚度的面板主體。構(gòu)造面板的入口部分以接收處理氣流，該入口部分包括具有一定寬度的孔口。構(gòu)造面板的出口部分以傳送加工氣流至半導(dǎo)體晶片，該出口部分包括細(xì)長狹縫，其與孔口進(jìn)行氣流傳送，該細(xì)長狹縫的長度至少為面板主體厚度的兩倍。
用于形成材料于半導(dǎo)體晶片上的裝置，該裝置包括由腔壁形成的處理腔室、處理氣體源和晶片支撐件，該晶片支撐件定位在加工腔室內(nèi)，且被構(gòu)造以接收半導(dǎo)體晶片。氣體分配噴頭在晶片支撐件上方且包括錐形面板，該錐形面板臨近晶片支撐件，該錐形面板邊緣顯示出相對(duì)于面板中心的厚度減小的厚度，以便沉積于晶片上的材料顯示出從中心到邊緣一致的厚度，該晶片和晶片支撐件接觸。
在半導(dǎo)體制造工藝中分配氣體的方法包括將氣體從氣體源流到氣體分配面板的入口部分(inlet portion)，該氣體分配面板具有孔，而該孔有一定的寬度，和將氣體從該孔通過氣體分配面板的出口部分的細(xì)長狹縫流到半導(dǎo)體晶片的表面，該細(xì)長狹縫的長度至少為氣體分配面板的厚度的兩倍。
本發(fā)明的這些和其它的實(shí)施例，及其特征和某些潛在的優(yōu)點(diǎn)將在下面結(jié)合說明書和附圖詳細(xì)說明。


圖1A是簡化的傳統(tǒng)高溫沉積系統(tǒng)的剖視圖。
圖1B是圖1A中系統(tǒng)的氣體分配噴頭的面板透視仰視圖。
圖2顯示傳統(tǒng)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖3A顯示具有USG膜的晶片的照片，該膜是用傳統(tǒng)噴頭在面板到晶片間距為75密耳的條件下沉積的。
圖3B顯示具有USG膜的晶片的照片，該膜是用傳統(tǒng)噴頭在面板到晶片間距為50密耳的條件下沉積的。
圖4A是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例簡化的高溫沉積系統(tǒng)的剖視圖。
圖4B是面板的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，該面板用于按照本發(fā)明的氣體分配噴頭。
圖4C是面板的一個(gè)實(shí)施例的底視圖，該面板用于按照本發(fā)明的氣體分配噴頭。
圖4D是圖4A-4B中的面板放大的剖視圖。
圖5A是顯示具有USG膜的晶片的照片，該膜是用按照本發(fā)明實(shí)施例的噴頭在面板到晶片間距為75密耳的條件下沉積的。
圖5B是顯示具有USG膜的晶片的照片，該膜是用按照本發(fā)明實(shí)施例的噴頭在面板到晶片間距為50密耳的條件下沉積的。
圖6A是具有孔和細(xì)長狹縫的復(fù)合面板的平面圖。
圖6B是顯示具有USG膜的晶片的照片，該膜是用具有復(fù)合孔/狹縫(composite hole/slot)結(jié)構(gòu)的噴頭在面板到晶片間距為75密耳的條件下沉積的。
圖6C是顯示具有USG膜的晶片的照片，該膜是用具有復(fù)合孔/狹縫結(jié)構(gòu)的噴頭在面板到晶片間距為50密耳的條件下沉積的。
圖7A-7D是顯示按照本發(fā)明可替換的實(shí)施例的面板的簡化的平面圖，該實(shí)施例的面板具有不同形式的細(xì)長狹縫。
圖8繪出對(duì)于在不同溫度和壓力下的USG沉積中，沉積速率與面板到晶片間距之間關(guān)系的曲線圖。
圖9繪出沉積速率與較大范圍的面板到晶片間距之間關(guān)系的曲線圖。
圖10繪出對(duì)于USG沉積工藝在不同溫度和壓力下，膜收縮百分?jǐn)?shù)和濕蝕刻選擇性與面板到晶片間距之間關(guān)系圖。
圖11A和11B顯示淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的橫截面照片，該淺溝槽橫截面結(jié)構(gòu)是通過高溫USG沉積形成的，該USG沉積分別使用傳統(tǒng)的噴頭和本發(fā)明的噴頭進(jìn)行。
圖12繪出對(duì)于兩個(gè)面板到晶片間距，計(jì)算出的增加的質(zhì)量流量與距離晶片中心的距離之間關(guān)系的曲線圖。
圖13顯示按照本發(fā)明的高溫沉積系統(tǒng)的可替換的實(shí)施例的簡化的剖視圖。
圖14繪出對(duì)于三個(gè)不同的面板到晶片間距，計(jì)算出的增加的質(zhì)量流量與距離晶片中心的距離之間關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明的氣體分配噴頭的實(shí)施例包括具有氣體出口的面板，該出口的形式為細(xì)長狹縫或溝道(channel)。按照本發(fā)明實(shí)施例使用細(xì)長氣體出口，這顯著減少在近面板到晶片間距的條件下沉積材料的不期望的斑點(diǎn)和條紋的形成。也公開了具有錐形輪廓以減少沉積材料的邊緣厚度的噴頭。
圖4A顯示按照本發(fā)明的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的簡化的剖視圖。裝置300包括晶片302，該晶片和晶片支撐結(jié)構(gòu)304接觸且被設(shè)置在沉積腔室306內(nèi)。氣體分配噴頭308定位在晶片302上方，且和晶片302以間隙Y’隔開。
氣體分配噴頭308包括工藝氣體入口310，其與具有孔口314的阻滯板312進(jìn)行氣體傳輸。氣體分配面板316具有主體315，該主體的厚度為Z，且定位在阻滯板312的下游。面板316從阻滯板312接收工藝氣流，且通過主體315內(nèi)的孔口318輸送氣體至晶片302。
為了說明整個(gè)沉積裝置，圖4A被簡化以顯示具有不變的橫截面輪廓的孔口318。然而，轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人的美國專利No.4854263公開了面板孔口的值，該面板孔口顯示與氣流方向相切的橫截面的增加。
圖4B是面板316的一個(gè)實(shí)施例的俯(氣體入口)視圖，該面板316用于按照本發(fā)明的氣體分配噴頭。圖4C是面板316的一個(gè)實(shí)施例的仰(氣體出口)視圖，該面板316用于按照本發(fā)明的氣體分配噴頭。
如圖4B所示，面板316的氣體入口邊316a，接收來自阻滯板的粗分布的工藝氣流，其包括多個(gè)獨(dú)立的直徑為X的孔318a。如圖4C所示，面板316的氣體出口邊316b，將細(xì)分布的工藝氣體從面板傳送到晶片，其包括多個(gè)連續(xù)的長度為L的細(xì)長狹縫318b。細(xì)長狹縫318b可從多于一個(gè)獨(dú)立的孔318a接收氣流。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)提供長度為L細(xì)長狹縫，使面板316能定位在晶片表面鄰近處，而不會(huì)引起沉積材料顯示出不期望的形貌特征，如斑點(diǎn)和條紋，其中狹縫長度L至少為面板316的厚度Z的一半。
圖4D顯示圖4A-4C中面板的放大的剖視圖。圖4D顯示，對(duì)于說明的具體實(shí)施例，氣流入口部分上的孔318a的橫截面寬度X比氣流出口部分316b上的細(xì)長狹縫318b的橫截面寬度X’明顯的窄。本發(fā)明的實(shí)施例可利用X’/X的比值等于2.25或更大的細(xì)長面板狹縫。
圖5A-5B是說明按照本發(fā)明實(shí)施例的材料沉積結(jié)果的照片。圖5B是顯示具有USG膜的晶片的照片，該USG膜是由按照本發(fā)明的實(shí)施例的噴頭在面板到晶片間距為75密耳的條件下沉積的。圖5A中的晶片顯示出比用如圖3A所示的傳統(tǒng)噴頭在間距相同時(shí)沉積的膜顯示出明顯少的斑點(diǎn)和條紋。
圖5B是顯示具有USG膜的晶片的照片，該USG膜是由按照本發(fā)明的實(shí)施例的噴頭在面板到晶片間距為50密耳的條件下沉積的。圖5B中的晶片顯示出比用如圖3B所示的傳統(tǒng)噴頭在相同間距下沉積的膜顯著少的斑點(diǎn)和條紋。
在本發(fā)明的開發(fā)過程中，具有傳統(tǒng)孔和細(xì)長狹縫開口的復(fù)合面板被用于沉積USG于晶片上。圖6A顯示該復(fù)合噴頭450簡化的平面圖，其包括第一區(qū)域452，該區(qū)域包括傳統(tǒng)孔454，也包括第二區(qū)域456，該區(qū)域包括按照本發(fā)明實(shí)施例的細(xì)長狹縫458。
圖6B是顯示具有USG膜的晶片的照片，該USG膜是由圖6A中的復(fù)合噴頭在面板到晶片間距為75密耳條件下沉積的。圖6C是顯示具有USG膜的晶片的照片，該USG膜是由具有復(fù)合孔/狹縫結(jié)構(gòu)的噴頭在面板到晶片間距為50密耳條件下沉積的。圖6B和圖6C揭示出通過細(xì)長狹縫沉積的材料402顯示出比由復(fù)合面板的傳統(tǒng)孔沉積的材料400更光滑的形貌。
雖然上面的圖說明具有多個(gè)連續(xù)的，在出口邊同心取向的狹縫的噴頭，該特定結(jié)構(gòu)不是本發(fā)明必須的。也可采用其它結(jié)構(gòu)的細(xì)長狹縫，且此噴頭將仍然在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
圖7A-7D顯示按照本發(fā)明氣體分配面板的多個(gè)可替換的實(shí)施例的出口部分的簡化的仰視圖，其中每個(gè)氣體分配面板具有不同取向的細(xì)長狹縫。圖7A中的面板出口部分660具有多個(gè)非連續(xù)狹縫662，它們沿圓周方向取向。圖7B中的面板出口部分664具有多個(gè)非連續(xù)狹縫466，它們沿徑向取向。圖7C中的面板出口部分668具有多個(gè)非連續(xù)狹縫670，它們獨(dú)特地采取即不同心，也不在徑向取向的方式排布。圖7D中的面板出口部分672具有多個(gè)非連續(xù)狹縫674，其與傳統(tǒng)孔676組合。
按照本發(fā)明的裝置和方法的實(shí)施例提供了許多好處。例如，圖8繪出在不同溫度下，USG沉積工藝中沉積速率與面板到晶片間距之間關(guān)系的曲線圖。圖8顯示發(fā)生在510℃或540℃的沉積工藝，面板到晶片間距的減小導(dǎo)致沉積速率的增加。在更近的面板到晶片間距下，該關(guān)系更突出。
圖9繪出USG沉積速率對(duì)更廣泛的面板到晶片間距范圍(50-25密耳)。圖9表明在更近的間距下，USG沉積速率的增加，也表明在間距更近的條件下，對(duì)沉積速率的影響。
圖10繪出在不同的溫度和壓力下，對(duì)USG沉積工藝，膜收縮百分?jǐn)?shù)和濕蝕刻選擇性與面板到晶片間距之間的關(guān)系圖。圖10表明當(dāng)在近面板到晶片間距時(shí)，在510℃和540℃沉積的USG膜顯示出低收縮率。此數(shù)據(jù)表明在近間距下，形成密度更高，質(zhì)量更高的膜。
圖10中的濕蝕刻數(shù)據(jù)和在近面板到晶片間距下沉積的質(zhì)量改進(jìn)的沉積層這一發(fā)現(xiàn)相關(guān)。特別地，在近面板到晶片間距時(shí)沉積的USG膜顯示了濕蝕刻選擇性和更高密度的一致性。
圖11A和11B顯示淺溝槽絕緣結(jié)構(gòu)橫截面的照片，該結(jié)構(gòu)是通過應(yīng)用按照本發(fā)明的噴頭高溫USG沉積形成的。圖11A和11B顯示的USG沉積工藝發(fā)生在510℃，面板到晶片間距為75密耳。照片顯示出在1050℃，沉積后(post-deposition)退火60分鐘的USG填充的淺溝槽結(jié)構(gòu)。圖11A和11B顯示出由按照本發(fā)明實(shí)施例的工藝獲得的間隙填充的質(zhì)量與采用傳統(tǒng)面板設(shè)計(jì)的工藝所獲得質(zhì)量是可比的。
雖然到目前為止，本發(fā)明是結(jié)合用在高溫沉積未攙雜硅玻璃中的含硅前體氣體進(jìn)行說明的，本發(fā)明不局限于這個(gè)具體實(shí)施例。按照本發(fā)明的實(shí)施例的噴頭可用于分配品種廣泛的氣體，這些氣體在半導(dǎo)體制造工藝的陣列中有用的，此半導(dǎo)體制造工藝包括但不局限于攙雜氧化硅的化學(xué)氣相沉積，這些氧化硅的形式為磷硅酸鹽玻璃(PSG)、硼硅酸鹽玻璃(BSG)或硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)。
可使用按照本發(fā)明的實(shí)施例的噴頭分配氣體的例子包括，但不局限于四乙基正硅烷(TEOS)、磷酸三乙酯(TEPO)和硼酸三乙酯(TEB)。本發(fā)明不局限于分配前體氣體流，也可用于輸送載體氣如氦氣和氮?dú)獾炔恢苯訁⑴cCVD反應(yīng)的氣體。
按照本發(fā)明實(shí)施例的噴頭也可用于輸送前體氣體以便非氧化硅材料的形成，這些材料包括但不局限于金屬，氮化物和氮氧化物。并且雖然上面是結(jié)合高溫CVD工藝說明該噴頭的，按照本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)施例可用于在其它類型的CVD工藝中輸送氣體，如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝或準(zhǔn)常壓化學(xué)氣相沉積(SACVD)工藝。
按照本發(fā)明的實(shí)施例也不局限于和化學(xué)氣相沉積工藝結(jié)合使用。按照本發(fā)明的噴頭也可用來在其它類型半導(dǎo)體制造工藝中輸送氣體，如干蝕刻工藝或等離子體蝕刻工藝。
按照本發(fā)明的實(shí)施例也不局限于使用具有狹縫的噴頭面板。參考圖4A，噴頭308相對(duì)晶片302近間距的一個(gè)結(jié)果是在晶片邊緣向下的工藝氣流增加。晶片邊緣的質(zhì)量流量的增加引起沉積的材料320邊緣的厚度320a增加。
圖12繪出對(duì)于兩個(gè)面板到晶片間距，計(jì)算出的增加的質(zhì)量流量與距離晶片中心的距離之間的關(guān)系曲線。在0.270英寸的傳統(tǒng)寬面板到晶片間距下，沉積增加的質(zhì)量流量從晶片中心到邊緣相對(duì)一致。然而，在0.075英寸的更窄的面板到晶片間距下，該工藝顯示出有顯著增加的質(zhì)量流量流到晶片外圍區(qū)域。此增加的質(zhì)量流量產(chǎn)生沉積材料層，該沉積材料層邊緣厚度明顯比中心厚度厚。
因此，本發(fā)明的噴頭可替換實(shí)施例可使用具有錐形輪廓的面板以避免近面板到晶片間距條件下，沉積材料在邊緣處厚度的增加。圖13顯示按照本發(fā)明的高溫沉積系統(tǒng)可替換實(shí)施例的簡化的剖視圖。裝置900包括晶片902，其與晶片支撐結(jié)構(gòu)904接觸，且定位在沉積腔室906內(nèi)。氣體分配噴頭908定位在晶片902上方，且與晶片902以間隙Y”分隔開。
氣體分配噴頭908包括工藝氣體入口912，其與具有孔口916的阻滯板914進(jìn)行流體傳輸。氣體分配面板918位于阻滯板914的下游，面板918接收來自阻滯板914的工藝氣流，并且通過孔920將氣體輸送到晶片902。
如上結(jié)合圖4A所述，面板相對(duì)晶片的近間距可導(dǎo)致到晶片邊緣的氣流質(zhì)量的增加。因此，圖13所示的實(shí)施例包括具有錐形輪廓的面板918。特別地，面板918的邊緣部分918a相對(duì)于面板918的中心部分918b凹進(jìn)。圓錐角A代表由面板中心到邊緣的厚度差定義的角，并且該角大小約在0.5°到5°。
使用氣體分配噴頭，使得在近面板到晶片間距時(shí)沉積的材料具有改進(jìn)的厚度一致性。表A比較錐形面板和平面面板在100密耳和75密耳的間距時(shí)沉積的材料，沉積速率，厚度一致性，和厚度范圍。
表A

表A顯示出利用錐形面板沉積導(dǎo)致材料層的形成具有更一致的中心到邊緣厚度。雖然收集在表A中的數(shù)據(jù)反應(yīng)利用錐形面板和平面面板的沉積，該平面面板具有細(xì)長狹縫，按照本發(fā)明實(shí)施例的錐形面板不必具有細(xì)長狹縫。
圖14繪出對(duì)三個(gè)不同的面板輪廓，計(jì)算出的增加的質(zhì)量流量與距晶片中心的距離之間的關(guān)系圖。圖14顯示通過分別將間隙逐漸減小0.025英寸和0.050英寸，在整個(gè)晶片上增加的質(zhì)量的峰谷變化分別減少35％和46％。按照本發(fā)明實(shí)施例的錐形面板結(jié)構(gòu)的使用，可導(dǎo)致材料層的沉積顯示出中心到邊緣厚度的變化為800埃()或更小。
這里只顯示和說明了本發(fā)明某些實(shí)施例。應(yīng)該明白本發(fā)明能使用在多種其它組合和環(huán)境中，并且能夠在本發(fā)明此處公開的范疇內(nèi)變化和修改。例如，按照本發(fā)明實(shí)施例的裝置和方法不局限于加工任何尺寸的半導(dǎo)體晶片，并且對(duì)涉及直徑為200毫米的晶片，直徑為300毫米的晶片或其它形狀和尺寸的半導(dǎo)體晶片制造工藝都有用。
雖然這里詳細(xì)描述了本發(fā)明和多個(gè)實(shí)施例，這些等價(jià)的和可替換的方式和可理解的顯然的變化和修改應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在半導(dǎo)體晶片上形成材料的裝置，該裝置包括由腔壁形成的處理腔室；定位在所述處理腔室內(nèi)的晶片支撐件，構(gòu)造所述晶片支撐件以接收半導(dǎo)體晶片；處理氣體源；和氣體分配噴頭，其在所述晶片支撐件上方并且與所述晶片支撐件分開，所述氣體分配噴頭包括具有入口部分的面板，該入口部分包括孔，其與所述面板的出口部分的細(xì)長狹縫進(jìn)行流體傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述細(xì)長狹縫的長度至少為所述面板厚度的一半。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述氣體分配噴頭進(jìn)一步包括阻滯板，所述阻滯板包括穿孔，所述阻滯板定位在所述面板的所述入口部分的上游，且與其進(jìn)行流體傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述細(xì)長狹縫是連續(xù)的并且為通信取向的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述細(xì)長狹縫的橫截面的寬度大于所述孔的橫截面寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述細(xì)長狹縫的橫截面寬度至少比所述孔的橫截面寬度大2.25倍。
7.一種氣體分配面板，其包括面板主體，其具有一定厚度；入口部分，其被構(gòu)造以接收處理氣流，所述入口部分包括具有一定寬度的孔口；出口部分，其被構(gòu)造以將處理氣流傳送至半導(dǎo)體晶片，所述出口部分包括細(xì)長狹縫，其與所述孔口進(jìn)行流體傳輸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體分配面板，其中所述細(xì)長狹縫的長度至少為所述面板主體的厚度的一半。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體分配面板，其中所述細(xì)長狹縫是環(huán)形的且為連續(xù)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體分配面板，其中所述細(xì)長狹縫的寬度大于所述孔口的寬度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的氣體分配面板，其中所述細(xì)長狹縫的寬度至少比所述孔口的寬度大2.25倍。
12.一種用于在半導(dǎo)體晶片上形成材料的裝置，所述裝置包括由腔壁定義的處理腔室；定位在所述處理腔室內(nèi)的晶片支撐件，構(gòu)造所述晶片支撐以接收半導(dǎo)體晶片；處理氣體源；和氣體分配噴頭，其在所述晶片支撐件上方并且包括錐形面板，該面板鄰近所述晶片支撐件，所述錐形面板的邊緣顯示出相對(duì)于所述面板的中心厚度減小的厚度，從而產(chǎn)生一錐形角，以便沉積于晶片上的材料與所述晶片支撐件接觸，以顯示出一致的中心到邊緣厚度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述錐形角約在0.5°和5°之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述錐形面板包括入口部分，其被構(gòu)造以接收處理氣流，所述入口部分包括具有一定寬度的孔口；出口部分，其被構(gòu)造以傳送所述處理氣流至半導(dǎo)體晶片，所述出口部分包括細(xì)長狹縫，其與所述孔口進(jìn)行流體傳輸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述細(xì)長狹縫的長度至少為所述面板厚度的一半。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述細(xì)長狹縫是環(huán)形的并且為連續(xù)的。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述細(xì)長狹縫寬度大于所述孔口的寬度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述細(xì)長狹縫的寬度至少比所述孔口的寬度大2.25倍。
19.一種在半導(dǎo)體制造工藝過程中分配氣體的方法，其包括從氣源輸送氣體至氣體分配面板的入口部分，所述氣體分配面板包括具有一定寬度的孔；以及通過所述氣體分配面板的出口部分的細(xì)長狹縫，從所述孔輸送所述氣體至半導(dǎo)體晶片表面。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述氣體是通過細(xì)長狹縫輸送的，所述細(xì)長狹縫的長度至少為所述氣體分配面板厚度的一半。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中至少一種載體氣和一種工藝氣體通過所述面板輸送。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述氣體是在化學(xué)氣相沉積工藝中輸送的。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述氣體是在未攙雜硅玻璃的高溫沉積工藝中輸送的，以便所述面板和所述晶片之間的間距為300密耳或更小。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述被輸送的氣體選自由四乙基正硅烷、磷酸三乙酯、硼酸三乙酯、臭氧、氧氣、氦氣和氮?dú)饨M成的組中一種。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述被輸送的氣體導(dǎo)致選自由硼硅酸鹽玻璃、磷硅酸鹽玻璃或硼磷硅酸鹽玻璃組成的組中的材料的沉積。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述氣體是從所述氣體分配面板輸送的，所述氣體分配面板相對(duì)于中心部分凹進(jìn)，從而產(chǎn)生0.5°到5°之間的面板錐形角。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述氣體是在干蝕刻工藝中輸送的。
28.一種用于在半導(dǎo)體晶片上形成材料的裝置，所述裝置包括由腔壁定義的處理腔室；定位在所述處理腔室內(nèi)的晶片支撐件，其被構(gòu)造以接收半導(dǎo)體晶片；處理氣體源；和氣體分配噴頭，其在所述晶片支撐件上方并且包括錐形面板，所述面板鄰近所述晶片支撐件，所述錐形面板包括，入口部分，其被構(gòu)造以接收處理氣流，所述入口部分包括具有一定寬度的孔口；以及出口部分，其被構(gòu)造以傳送處理氣流至半導(dǎo)體晶片，所述出口部分包括細(xì)長狹縫，其與所述孔口進(jìn)行流體傳輸。其中所述錐形面板的邊緣顯示出相對(duì)于所述面板中心的厚度減小的厚度，從而產(chǎn)生錐形角，以便沉積于晶片上的材料與所述晶片支撐件接觸，以顯示出一致的中心到邊緣的厚度。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述裝置，其中所述錐形角在0.5°和5°之間。
全文摘要
一種用于半導(dǎo)體制造工藝的氣體分配噴頭，其具有面板(316)，該面板具有細(xì)長狹縫或通道形式的氣體出口(318B)。按照本發(fā)明的實(shí)施例，細(xì)長氣體出口的使用顯著減少沉積材料的不期望的斑點(diǎn)形成(spotting)和條紋形成(streaking)，其中噴頭和晶片近距離間隔開。也公開了具有面板的噴頭，而面板具有錐形輪廓，以減小在面板到晶片近間距下沉積材料的邊緣厚度。
文檔編號(hào)C23C16/455GK1659308SQ02827497
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2002年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月25日
發(fā)明者K·亞納基拉曼, N·K·英格爾, Z·袁, S·E·賈諾拉基斯 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料有限公司