沉積爐、沉積方法、薄膜及半導體器件的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本申請涉及半導體集成電路的技術(shù)領域，具體而言，涉及一種沉積爐、沉積方法、薄膜及半導體器件。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導體器件的制作過程中，經(jīng)常需要在晶圓上沉積薄膜以形成所需的器件，例如在襯底上沉積二氧化硅薄膜作為柵介質(zhì)層，再例如在襯底上沉積半導體薄膜用于制作鰭式場效應晶體管(FinFET)。沉積薄膜的方法包括物理氣相沉積(PVD)和化學氣相沉積(CVD)，其中采用化學氣相沉積方法獲得的薄膜的結(jié)構(gòu)均勻且致密，成為半導體器件的制作過程中最常用的方法。
[0003]化學氣相沉積方法常用的沉積爐為直立式沉積爐。如圖1所示，現(xiàn)有的直立式沉積爐包括沉積室10'、多個晶舟20'以及進氣口 11'和出氣口 13'。其中，多個晶舟20'沿豎直方向依次設置于沉積室10'中且每個晶舟20'承載一個晶圓，進氣口 11'設置于沉積室10'的底部，出氣口 13'設置于沉積室10'的頂部。采用該直立式沉積爐沉積薄膜的過程包括:首先，將待沉積薄膜的前驅(qū)氣體通過進氣口通入到沉積室中；然后，調(diào)節(jié)沉積室中的溫度和壓力等參數(shù)使前驅(qū)氣體發(fā)生化學反應，生成固態(tài)的薄膜沉積在晶圓表面上；最后，將未反應的前驅(qū)氣體或反應產(chǎn)生的副產(chǎn)物通過出氣口排出沉積室。
[0004]在上述沉積薄膜的過程中，每個晶圓上所形成薄膜的結(jié)構(gòu)致密且厚度均勻。然而，受到重力以及氣體流動的速率分布的影響，與位于沉積室中上方部分的前驅(qū)氣體相比，沉積室中下方部分的前驅(qū)氣體的濃度更高，導致在沉積室中下方的晶圓上所形成的薄膜的厚度大于在沉積室中上方的晶圓上所形成的薄膜的厚度。目前，技術(shù)人員嘗試通過原子層化學氣相沉積方法(ALCVD)沉積薄膜，即將前驅(qū)氣體脈沖交替地通入到沉積室以使每次反應形成的單原子層逐次沉積到晶圓上，然而沉積爐中沿豎直方向的不同晶圓上所形成薄膜的厚度不均勻的問題仍然存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請旨在提供一種沉積爐、沉積方法、薄膜及半導體器件，以提高沉積爐中沿豎直方向的不同晶圓上所形成薄膜的厚度均勻性。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝艘环N沉積爐，包括沉積室以及沿豎直方向依次設置于沉積室中的多個晶舟，且沉積室的底部設置有第一開口，沉積室的頂部設置有第二開口，且沉積爐還包括第一管路和第二管路，第一管路包括與第一開口連通的第一進氣管路以及與第二開口連通的第一出氣管路；第二管路包括與第二開口連通的第二進氣管路以及與第一開口連通的第二出氣管路；其中，第一管路連通時第二管路中的第二進氣管路和第二出氣管路均關閉，第二管路連通時第一管路中的第一進氣管路和第一出氣管路均關閉。
[0007]進一步地，上述沉積爐還包括進氣口和出氣口，第一進氣管路遠離第一開口的一端、第二進氣管遠離第二開口的一端和進氣口之間連接形成三通；第一出氣管路遠離第二開口的一端、第二出氣管遠離第一開口的一端和出氣口之間連接形成三通。
[0008]進一步地，上述沉積爐中，第一進氣管路、第二出氣管路和第一開口之間連接形成三通；第一出氣管路、第二進氣管路和第二開口之間連接形成三通。
[0009]進一步地，上述沉積爐中，在第一進氣管路上設置第一開關閥，在第一出氣管路上設置第二開關閥，在第二進氣管路上設置第三開關閥，在第二出去管路上設置第四開關閥。
[0010]進一步地，上述沉積爐中，在第一進氣管路遠離第一開口的一端、第二進氣管遠離第二開口的一端和進氣口之間設置第一三通閥；第一出氣管路遠離第二開口的一端、第二出氣管遠離第一開口的一端和出氣口之間設置第二三通閥。
[0011]進一步地，上述沉積爐中，第一進氣管路、第二出氣管路和第一開口之間設置第三三通閥；第一出氣管路、第二進氣管路和第二開口之間設置第四三通閥。
[0012]本申請還提供了一種沉積方法，采用本申請上述的沉積爐在晶圓上沉積薄膜，該沉積方法包括:步驟S1、將多個晶圓分別置于沉積爐中的晶舟上；步驟S2、關閉沉積爐中的第二進氣管路和第二出氣管路，打開分層式沉積爐中的第一進氣管路和第一出氣管路，通入薄膜的前驅(qū)氣體；步驟S3、關閉第一進氣管路和第一出氣管路，打開第二進氣管路和第二出氣管路，通入薄膜的前驅(qū)氣體；步驟S4、取出晶圓。
[0013]進一步地，上述沉積方法中，先執(zhí)行步驟S2，再執(zhí)行步驟S3 ;或先執(zhí)行步驟S3，再執(zhí)行步驟S2。
[0014]進一步地，上述沉積方法中，重復步驟S2和步驟S3以形成薄膜，優(yōu)選重復步驟S2和步驟S32?10次。
[0015]進一步地，上述沉積方法中，沉積方法為原子層化學氣相沉積方法，薄膜的材料為氧化物、氮化物或碳化物。
[0016]本申請還提供了一種薄膜，該薄膜由本申請上述的沉積方法制作而成。
[0017]本申請還提供了一種半導體器件，包括薄膜，該薄膜由本申請上述的沉積方法制作而成。
[0018]應用本申請的技術(shù)方案，通過設置具有從沉積室的底部的第一開口進氣和從沉積室的頂部的第二開口出氣的第一管路，以及從沉積室的頂部的第二開口進氣和從沉積室的頂部的第一出口出氣的第二管路的沉積爐，并交替打開沉積爐中的第一管路和第二管路，使得薄膜的前驅(qū)氣體沿沉積室的底部到頂部的方向和沉積室的頂部到底部的方向交替地通入到沉積室中，從而提高了沉積爐中沿豎直方向的不同晶圓上所形成薄膜的厚度均勻性。
【附圖說明】
[0019]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當限定。在附圖中:
[0020]圖1示出了現(xiàn)有直立式沉積爐的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2本申請一種實施方式所提供的沉積爐的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3本申請另一種實施方式所提供的沉積爐的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4本申請又一種實施方式所提供的沉積爐的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5本申請實施方式所提供的沉積方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0025]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本申請。
[0026]需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述【具體實施方式】，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用屬于“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
[0027]為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關系。應當理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應解釋。
[0028]正如【背景技術(shù)】中所介紹的，沉積爐中沿豎直方向的不同晶圓上所形成薄膜的厚度不均勻。本申請的發(fā)明人針對上述問題進行研究，提出了