原子層氧化物薄膜沉積設備的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種原子層氧化物薄膜沉積設備，包括：基座和噴淋頭，所述基座用于放置半導體襯底，所述噴淋頭用于向半導體襯底的正面提供反應氣體，還包括：屏蔽環，環繞半導體襯底的背面設置，用于在原子層氧化物薄膜沉積工藝時將半導體襯底的背面與反應氣體進行隔離屏蔽。本發明解決了原子層氧化物薄膜沉積工藝在半導體襯底背面形成的不均勻的薄膜沉積問題，改善了半導體器件的良率。
【專利說明】
原子層氧化物薄膜沉積設備
技術領域
[0001]本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種原子層氧化物薄膜沉積設備。
【背景技術】
[0002]隨著集成電路工藝的發展，半導體工藝也越來越復雜，很多新工藝被引入，比如氧化鈷原子層氧化物薄膜沉積工藝，因其良好的階梯覆蓋率、精確的厚度控制、良好的薄膜性能等優點在28nm以下產品被廣泛應用。
[0003]原子層氧化物薄膜沉積工藝的原理請參考圖1，圖1是現有的原子層氧化物薄膜沉積設備的腔體結構示意圖。在原子層氧化物薄膜沉積工藝之前，借由機械手臂(圖中未示出)將半導體襯底3放置于基座I及墊圈5上，半導體襯底3的背面與基座I接觸，半導體襯底3的外圍與墊圈5接觸，之后基座I上的若干襯底支撐柱4向上頂起并支撐半導體襯底3，半導體襯底3位于基座I與等離子體噴淋頭2之間，半導體襯底3的正面朝向等離子體噴淋頭2，半導體襯底3的背面朝向基座I。在進行原子層氧化物薄膜沉積時，來自等離子體噴頭2的工藝氣體沉積于半導體襯底3的正面，在半導體襯底3的正面形成氧化層。在原子層氧化物薄膜沉積完成后，所述襯底支撐栓4會向基座I下降，直至將半導體襯底I的背面與基座I的表面接觸，然后借由機械手臂將半導體襯底I從襯底支撐栓4及基座I上移除。
[0004]在實際中發現，進行原子層氧化物薄膜沉積工藝的半導體襯底在經過后續的半導體工藝之后，最終形成的半導體器件的良率有待提升。
【發明內容】
[0005]本發明解決的技術問題是提供一種原子層氧化物薄膜沉積設備，解決了原子層氧化物薄膜沉積工藝在半導體襯底背面形成的不均勻的薄膜沉積問題，改善了半導體器件的良率。
[0006]為了解決上述問題，本發明提供一種原子層氧化物薄膜沉積設備，包括:基座和噴淋頭，所述基座用于放置半導體襯底，所述噴淋頭用于向半導體襯底的正面提供反應氣體，還包括:屏蔽環，環繞半導體襯底的背面設置，用于在原子層氧化物薄膜沉積工藝時將半導體襯底的背面與反應氣體進行隔離屏蔽。
[0007]可選地，所述屏蔽環設置在基座上，還包括:屏蔽環驅動單元，設置在所述基座上，所述屏蔽環驅動單元用于原子層氧化物薄膜沉積工藝開始時抬升屏蔽環并且使得屏蔽環上的半導體襯底遠離基座，所述屏蔽環能夠在原子層氧化物薄膜沉積工藝結束時降低半導體襯底至基座表面。
[0008]可選地，所述屏蔽環為環繞半導體襯底的圓周設置的環形，所述屏蔽環的抬升高度與所述基座的表面和半導體襯底的背面之間的距離，并且所述屏蔽環的高度方向上沒有開口或缺口，使得所述半導體襯底的背面與反應氣體隔離。
[0009]可選地，所述屏蔽環的形狀為環形，抬升高度范圍為1-3厘米，其外側直徑與半導體襯底的直徑相同，其厚度范圍為1-10厘米。
[0010]可選地，所述屏蔽環的形狀為圓形，所述屏蔽環的朝向半導體襯底背面的一側與所述屏蔽環接觸并且將所述屏蔽環完全覆蓋。
[0011 ]可選地，所述半導體襯底還包括:襯底支撐柱，設置在基座上，所述襯底支撐柱能夠相對基座進行抬升或降低，所述屏蔽環位于所述襯底支撐柱的表面，所述屏蔽環與所述襯底支撐柱能夠同步運動;半導體襯底位于屏蔽環上;所述襯底支撐柱和屏蔽環在原子層氧化物薄膜沉積工藝時抬升半導體襯底，使得半導體襯底的背面遠離所述基座的表面;所述襯底支撐柱和屏蔽環還用于在原子層氧化物薄膜沉積工藝結束時降低所述半導體襯底，使得半導體襯底的背面與所述基座的表面接觸。
[0012]可選地，所述屏蔽環的外側直徑與半導體襯底的外側直徑相同，抬升高度范圍為1-3厘米。
[0013]可選地，還包括:設置于基座上的多個襯底支撐柱，所述襯底支撐柱用于在原子層氧化物薄膜沉積工藝時抬升半導體襯底，使得半導體襯底的背面遠離所述基座的表面，并且支撐所述半導體襯底基座的表面;所述襯底支撐柱還用于在原子層氧化物薄膜沉積工藝結束時降低所述半導體襯底，使得半導體襯底的背面與所述基座的表面接觸;所述屏蔽環位于所述襯底支撐柱的外部，所述屏蔽環與所述襯底支撐柱能夠同步運動，并且所述屏蔽環與所述襯底支撐柱同步運動。
[0014]可選地，所述屏蔽環的形狀為環形，抬升高度范圍為1-3厘米，其外側直徑與半導體襯底的直徑相同，其厚度范圍為1-10厘米。
[0015]可選地，所述基座外部還設置有墊圈，所述墊圈環環繞所述基座外圍一周，所述屏蔽環設置在所述墊圈上，所述屏蔽環的內側直徑與所述半導體襯底的外側直徑相同，且在進行原子層氧化物薄膜沉積工藝時，所述屏蔽環的內側與所述半導體襯底的外側一圈接觸，并將半導體襯底的背面隔離。
[0016]與現有技術相比，本發明有以下優點；
[0017]本發明提供的原子層氧化物薄膜沉積設備，通過在半導體襯底背面設置屏蔽環可以在原子層氧化物薄膜沉積工藝時將半導體襯底的背面與反應氣體進行隔離屏蔽，解決了因為半導體襯底背面形成的不均勻的薄膜沉積問題引起的光刻問題，最終改善了半導體器件的良率。
【附圖說明】
[0018]圖1是現有的原子層氧化物薄膜沉積設備的腔體結構示意圖；
[0019]圖2是本發明一個實施例的原子層氧化物薄膜沉積設備的腔體結構示意圖；
[0020]圖3是圖2所示的原子層氧化物薄膜沉積設備的屏蔽環的俯視結構示意圖；
[0021 ]圖4是本發明又一實施例的原子層氧化物薄膜沉積設備的腔體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]現有技術中，在進行原子層氧化物薄膜沉積工藝的半導體襯底在經過后續的半導體工藝之后，最終形成的半導體器件的良率有待提升。經過發明人研究發現，影響半導體器件的良率的原因之一是原子層氧化物薄膜沉積工藝，原子層氧化物薄膜沉積工藝在半導體襯底背面形成了不均勻的氧化物層，表現為半導體襯底背面的邊緣與半導體襯底背面的中心的厚度差異較大，從而產生光刻倒膠和散膠問題，影響器件的良率。為了解決上述問題，可以在氧化物薄膜沉積工藝步驟之后設置復雜的工藝步驟，以消除由于半導體襯底背面的不均勻的氧化物層對半導體器件的影響。然而，復雜的工藝步驟沒有根本解決原子層氧化物薄膜沉積工藝在半導體襯底背面的不均勻氧化層的問題。
[0023]經過發明人研究發現，由于在原子層氧化物薄膜沉積工藝過程中，半導體襯底被若干襯底支撐座頂起而暴露于反應氣體中，這使得半導體襯底背面能夠沉積氧化層，若在原子層氧化物薄膜沉積工藝過程中，半導體襯底的背面能夠與反應氣體有效隔離，則可以解決半導體襯底背面的不均勻氧化層的問題，因而也消除對后續光刻工藝的影響，提高器件的良率。
[0024]為了解決上述問題，本發明提供一種原子層氧化物薄膜沉積設備，包括:基座和噴淋頭，所述基座用于放置半導體襯底，所述噴淋頭用于向半導體襯底的正面提供反應氣體，還包括:屏蔽環，環繞半導體襯底的背面設置，用于在原子層氧化物薄膜沉積工藝時將半導體襯底的背面與反應氣體進行隔離屏蔽。通過在半導體襯底背面設置屏蔽環，避免半導體襯底背面暴露于反應氣體中，從而消除半導體襯底背面的不均勻沉積問題，消除因為該不均勻問題引起的光刻問題，提高最終形成的半導體器件的良率。
[0025]下面結合附圖對本發明的技術方案進行詳細的說明。請參考圖2，圖2為本發明一個實施例的原子層氧化物薄膜沉積設備的腔體結構示意圖。基座10外圍有墊圈50。多個襯底支撐柱40將半導體襯底30從基座10抬升并且支撐半導體襯底10，在進行原子層氧化物薄膜沉積工藝時，半導體襯底10位于基座10與噴淋頭20之間，反應氣體自噴淋頭20流向半導體襯底30的正面。半導體襯底10的背面一圈環繞設置屏蔽環60。
[0026]作為本發明的一個實施例，屏蔽環60設置于基座10上，該屏蔽環60具有對應的屏蔽環驅動單元(圖中未示出)，所述屏蔽環驅動單元用于原子層氧化物薄膜沉積工藝開始時抬升屏蔽環60并且使得屏蔽環60上的半導體襯底30遠離基座10，所述屏蔽60環能夠在原子層氧化物薄膜沉積工藝結束時降低半導體襯底30至基座10的表面。為了滿足屏蔽環60升降的需要，基座10上可以對應設置用于容納屏蔽環的凹槽(圖中未示出)。當然，在優選的實施例中，屏蔽環驅動單元也可以集成在襯底支撐柱40的驅動單元中，通過該襯底支撐柱40的驅動單元，控制屏蔽環60與襯底支撐柱40抬升或降低，以簡化設備的硬件結構和控制電路。上述屏蔽環60與襯底支撐柱40的抬升或降低可以同步進行或者分別進行。較為優選的，所述屏蔽環60與支撐柱40同步抬升或同步降低，提高機臺的生產效率。
[0027]較為優選的，所述屏蔽環10為環繞半導體襯底的圓周設置的環形，所述屏蔽環60的抬升高度H與所述基座10的靠近半導體襯底30的一側的表面和半導體襯底30的背面之間的距離，并且所述屏蔽環60的高度方向上沒有開口或缺口，使得所述半導體襯底30的背面與反應氣體隔咼。
[0028]繼續參考圖2并結合圖3，圖3為圖2所示的原子層氧化物薄膜沉積設備的屏蔽環的俯視結構示意圖。所述屏蔽環60的形狀為環形，抬升高度范圍為1-3厘米，其外側直徑D與半導體襯底20的直徑相同，其厚度d范圍為1-10厘米。
[0029]本實施例通過環形屏蔽環實現將半導體襯底背面與反應氣體的隔離，在其他的實施例中，還可以有其他的方式將屏蔽環隔離。請參考圖4，圖4是本發明又一實施例的原子層氧化物薄膜沉積設備的腔體結構示意圖，其中與圖2相同的部件采用相同的標號，在此不做重復說明。本實施例中，屏蔽環60設置于襯底支撐柱40上，所述襯底支撐柱40能夠相對基座10進行抬升或降低，所述屏蔽環60與所述襯底支撐柱40能夠同步運動;半導體襯底30位于屏蔽環上;所述襯底支撐柱40和屏蔽環60在原子層氧化物薄膜沉積工藝時抬升半導體襯底30，使得半導體襯底30的背面遠離所述基座10的表面;所述襯底支撐柱40和屏蔽環60還用于在原子層氧化物薄膜沉積工藝結束時降低所述半導體襯底30，使得半導體襯底30的背面與所述基座10的表面接觸。
[°03°]本實施例中，屏蔽環60的形狀為圓形，所述屏蔽環60的朝向半導體襯底30背面的一側與所述屏蔽環接觸并且將所述屏蔽環30完全覆蓋。所述屏蔽環的外側直徑與半導體襯底30的外側直徑相同，抬升屏蔽環1-3厘米。當然，在其他的實施例中，所述屏蔽環60的外側直徑也可以比半導體襯底30的直徑大1-2厘米。
[0031]在本發明的再一實施例中，所述襯底支撐柱用于在原子層氧化物薄膜沉積工藝時抬升半導體襯底，使得半導體襯底的背面遠離所述基座的表面，并且支撐所述半導體襯底基座的表面;所述襯底支撐柱還用于在原子層氧化物薄膜沉積工藝結束時降低所述半導體襯底，使得半導體襯底的背面與所述基座的表面接觸;所述屏蔽環位于所述襯底支撐柱的外部，所述屏蔽環與所述襯底支撐柱能夠同步運動，并且所述屏蔽環與所述襯底支撐柱同步運動。此時，優選的，所述屏蔽環的形狀為環形，抬升高度范圍為1-3厘米，其外側直徑與半導體襯底的直徑相同，其厚度范圍為1-10厘米。
[0032]在其他的實施例中，所述屏蔽環還可以設置在所述墊圈上，所述屏蔽環的內側直徑與所述半導體襯底的外側直徑相同，且在進行原子層氧化物薄膜沉積工藝時，所述屏蔽環的內側與所述半導體襯底的外側一圈接觸，并將半導體襯底的背面隔離。
[0033]綜上，本發明提供的原子層氧化物薄膜沉積設備，通過在半導體襯底背面設置屏蔽環可以在原子層氧化物薄膜沉積工藝時將半導體襯底的背面與反應氣體進行隔離屏蔽，解決了因為半導體襯底背面形成的不均勻的薄膜沉積問題引起的光刻問題，最終改善了半導體器件的良率。
[0034]因此，上述較佳實施例僅為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種原子層氧化物薄膜沉積設備，包括:基座和噴淋頭，所述基座用于放置半導體襯底，所述噴淋頭用于向半導體襯底的正面提供反應氣體，其特征在于，還包括:屏蔽環，環繞半導體襯底的背面設置，用于在原子層氧化物薄膜沉積工藝時將半導體襯底的背面與反應氣體進行隔離屏蔽。2.如權利要求1所述的原子層氧化物薄膜沉積設備，其特征在于，所述屏蔽環設置在基座上，還包括:屏蔽環驅動單元，設置在所述基座上，所述屏蔽環驅動單元用于原子層氧化物薄膜沉積工藝開始時抬升屏蔽環并且使得屏蔽環上的半導體襯底遠離基座，所述屏蔽環能夠在原子層氧化物薄膜沉積工藝結束時降低半導體襯底至基座表面。3.如權利要求1所述的原子層氧化物薄膜沉積設備，其特征在于，所述屏蔽環為環繞半導體襯底的圓周設置的環形，所述屏蔽環的抬升高度與所述基座的表面和半導體襯底的背面之間的距離，并且所述屏蔽環的高度方向上沒有開口或缺口，使得所述半導體襯底的背面與反應氣體隔離。4.如權利要求1所述的原子層氧化物薄膜沉積設備，其特征在于，所述屏蔽環的形狀為環形，抬升高度范圍為1-3厘米，其外側直徑與半導體襯底的直徑相同，其厚度范圍為1-10厘米。5.如權利要求1所述的原子層氧化物薄膜沉積設備，其特征在于，所述屏蔽環的形狀為圓形，所述屏蔽環的朝向半導體襯底背面的一側與所述屏蔽環接觸并且將所述屏蔽環完全覆蓋。6.如權利要求5所述的原子層氧化物薄膜沉積設備，其特征在于，所述半導體襯底還包括:襯底支撐柱，設置在基座上，所述襯底支撐柱能夠相對基座進行抬升或降低，所述屏蔽環位于所述襯底支撐柱的表面，所述屏蔽環與所述襯底支撐柱能夠同步運動;半導體襯底位于屏蔽環上;所述襯底支撐柱和屏蔽環在原子層氧化物薄膜沉積工藝時抬升半導體襯底，使得半導體襯底的背面遠離所述基座的表面;所述襯底支撐柱和屏蔽環還用于在原子層氧化物薄膜沉積工藝結束時降低所述半導體襯底，使得半導體襯底的背面與所述基座的表面接觸。7.如權利要求5所述的原子層氧化物薄膜沉積設備，其特征在于，所述屏蔽環的外側直徑與半導體襯底的外側直徑相同，抬升高度范圍為1-3厘米。8.如權利要求1所述的原子層氧化物薄膜沉積設備，其特征在于，還包括:設置于基座上的多個襯底支撐柱，所述襯底支撐柱用于在原子層氧化物薄膜沉積工藝時抬升半導體襯底，使得半導體襯底的背面遠離所述基座的表面，并且支撐所述半導體襯底基座的表面;所述襯底支撐柱還用于在原子層氧化物薄膜沉積工藝結束時降低所述半導體襯底，使得半導體襯底的背面與所述基座的表面接觸； 所述屏蔽環位于所述襯底支撐柱的外部，所述屏蔽環與所述襯底支撐柱能夠同步運動，并且所述屏蔽環與所述襯底支撐柱同步運動。9.如權利要求8所述的原子層氧化物薄膜沉積設備，其特征在于，所述屏蔽環的形狀為環形，抬升高度范圍為1-3厘米，其外側直徑與半導體襯底的直徑相同，其厚度范圍為1-10厘米。10.如權利要求1所述的原子層氧化物薄膜沉積設備，其特征在于，所述基座外部還設置有墊圈，所述墊圈環環繞所述基座外圍一周，所述屏蔽環設置在所述墊圈上，所述屏蔽環的內側直徑與所述半導體襯底的外側直徑相同，且在進行原子層氧化物薄膜沉積工藝時，所述屏蔽環的內側與所述半導體襯底的外側一圈接觸，并將半導體襯底的背面隔離。
【文檔編號】H01L21/205GK105895513SQ201610356792
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月25日
【發明人】范榮偉, 陳宏璘, 龍吟, 袁增藝
【申請人】上海華力微電子有限公司