喷洒装置及薄膜沉积设备的制作方法

本发明有关于一种喷洒装置及薄膜沉积设备，可用以在喷洒装置的下方输出分布均匀及浓度相近的两种前驱物。

背景技术：

1、随着集成电路技术的不断进步，目前电子产品朝向轻薄短小、高性能、高可靠性与智能化的趋势发展。电子产品中晶体管的微缩技术至关重要，随着晶体管的尺寸缩小，可减少电流传输时间及降低耗能，以达到快速运算及节能的目的。在现今微小化的晶体管中，部分关键的薄膜几乎仅有几个原子的厚度，而原子层沉积制程则是发展这些微量结构的主要技术之一。

2、原子层沉积制程是一种将物质以单原子的形式一层一层地镀于基板表面的技术，原子层沉积的主要反应物有两种化学物质，通常被称作前驱物，并将两种前驱物依序传送至反应空间内。

3、具体而言，先将第一前驱物输送至反应空间内，使得第一前驱物被导引至基板表面，化学吸附的过程直至表面饱和时就自动终止。将清洁气体输送至反应空间内，并抽出反应空间内的气体，以去除反应空间内残余的第一前驱物。将第二前驱物注入反应空间，使得第二前驱物与化学吸附于基板表面的第一前驱物反应生成所需薄膜，反应的过程直至吸附于基板表面的第一前驱物反应完成为止。之后再将清洁气体注入反应空间，以去除反应空间内残余的第二前驱物。透过上述步骤的反复进行，并可在基板上形成薄膜。

4、在实际应用时，反应空间内前驱物的均匀分布，以及基板的温度都会对原子层沉积的薄膜均匀度造成相当大的影响，为此各大制程设备厂莫不极尽所能的改善喷洒装置，以提高原子层沉积制程的品质。

技术实现思路

1、如先前技术所述，习用的喷洒装置往往无法使得前驱物均匀的分布在基板上，而影响沉积在基板表面的薄膜质量。为此本发明提出一种新颖的喷洒装置及应用该喷洒装置的薄膜沉积设备，可以在基板及或承载盘的上方形成均匀分布的前驱物，以利于在基板的表面形成厚度均匀的薄膜。

2、本发明的一目的，在于提出一种喷洒装置包括一扩散单元及一环形扩散单元，其中环形扩散单元设置在扩散单元的周围。扩散单元包括复数个第一进气管及复数个第二进气管，并分别经由第一及第二进气管将第一前驱物及第二前驱物输送至扩散单元的下方。

3、环形扩散单元包括一第一环形输送管线及复数个第三进气管，其中第一环形输送管线连接第三进气管，并经由第三进气管将第二前驱物输送至扩散单元的下方，以提高扩散单元下方的第二前驱物的总量或浓度。此外第三进气管可相对于扩散单元的底表面倾斜，以利于第三进气管将第二前驱物输送至扩散单元的下方。

4、此外环形扩散单元上可进一步设置一第二环形输送管线及复数个第四进气管，其中第二环形输送管线位于第一环形输送管线的径向外侧，并流体连接第四进气管。第二环形输送管线可经由第四进气管将一非反应气体输送至扩散单元的周围，以在扩散单元的下方周围形成一气墙，并透过气墙限制第一及第二前驱物的流动或扩散范围。

5、喷洒装置的扩散单元包括一第一扩散板、一第二扩散板及一第三扩散板的层叠，其中第二扩散板位于第一及第三扩散板之间。第一进气管贯穿第一、第二及第三扩散板，而第二进气管则贯穿第三扩散板，并连接第二扩散板上的至少一扩散空间。此外第一及第二扩散板上可进一步设置至少冷却流体信道，以降低扩散单元的温度。

6、本发明的一目的，在于提出一种薄膜沉积设备，主要包括一腔体、一喷洒装置及一承载盘，其中承载盘位于腔体的一容置空间内，而喷洒装置则流体连接腔体的容置空间。承载盘包括一承载面用以承载至少一晶圆，喷洒装置面对承载盘，并用以将第一及第二前驱物输送至晶圆上方的反应空间。

7、喷洒装置包括一扩散单元及一环形扩散单元，其中扩散单元输出第一前驱物的速率大于第二前驱物。环形扩散单元设置在扩散单元周围，其中环形扩散单元的第三进气管朝向承载面，并用以将第二前驱物输送至承载盘及晶圆的上方，以提高承载盘及晶圆上方的第二前驱物的浓度，并有利于在晶圆的表面形成厚度均匀的薄膜。

8、为了达到上述的目的，本发明提出一种喷洒装置，包括：至少一第一输送管线，用以输送一第一前驱物；至少一第二输送管线，用以输送一第二前驱物；一扩散单元，包括复数个第一进气管及复数个第二进气管，其中复数个第一进气管流体连接第一输送管线，并用以将第一前驱物输送至扩散单元的下方，而复数个第二进气管流体连接第二输送管线，并用以将第二前驱物输送至扩散单元的下方；及一环形扩散单元，设置在扩散单元的周围，并位于扩散单元的下方，环形扩散单元包括至少一第一环形输送管线及复数个第三进气管，其中第一环形输送管线流体连接复数第三进气管，第一环形输送管线经由第三进气管将第二前驱物输送至扩散单元的下方。

9、本发明提供一种薄膜沉积设备，包括：一腔体，包括一容置空间；一喷洒装置，流体连接容置空间，包括：至少一第一输送管线，用以输送一第一前驱物；至少一第二输送管线，用以输送一第二前驱物；一扩散单元，包括复数个第一进气管及复数个第二进气管，其中复数个第一进气管流体连接第一输送管线及容置空间，并用以将第一前驱物输送至容置空间，而复数个第二进气管流体连接第二输送管线及容置空间，并用以将第二前驱物输送至容置空间；及一环形扩散单元，设置在扩散单元的周围，并位于扩散单元的下方，环形扩散单元包括一第一环形输送管线及复数个第三进气管，其中复数第三进气管流体连接第一环形输送管线及容置空间，第一环形输送管线经由第三进气管将第二前驱物输送至容置空间；一承载盘，位于容置空间内，面对喷洒装置，并用以承载至少一晶圆。

10、所述的喷洒装置及薄膜沉积设备，其中环形扩散单元包括一第二环形输送管线及复数个第四进气管，第二环形输送管线环绕设置在第一环形输送管线的周围，而复数个第四进气管则流体连接第二环形输送管线，第二环形输送管线用以将一非反应气体输送至复数个第四进气管。

11、所述的喷洒装置及薄膜沉积设备，其中第三进气管朝向第一进气管或第二进气管的延伸方向，并相对于第一进气管或第二进气管倾斜，而第四进气管则平行第一进气管或第二进气管。

12、所述的喷洒装置及薄膜沉积设备，其中第一输送管线的截面积大于第二输送管线，且第二输送管线设置在第一输送管线内部。

13、所述的喷洒装置及薄膜沉积设备，其中第一输送管线包括一第一管部、一第二管部及一延伸管线，第一管部经由第二管部连接扩散单元，其中第二管部的截面积大于第一管部，而延伸管线则设置在第一管部及部分第二管部内，并于第一管部及第二管部上缠绕设置一线圈。

14、所述的喷洒装置及薄膜沉积设备，其中扩散单元包括：一第一扩散板，第一进气管贯穿第一扩散板；一第二扩散板，包括至少一扩散空间，其中第一进气管贯穿第二扩散板；至少一冷却管线，设置在第一扩散板或第二扩散板内部；及一第三扩散板，第一进气管及第二进气管贯穿第三扩散板，其中第一扩散板、第二扩散板及第三扩散板层叠设置，且第二扩散板位于第一扩散板及第三扩散板之间，其中第一扩散板、第二扩散板及第三扩散板上的第一进气管相连通，而第三扩散板的第二进气管则连接第二扩散板的扩散空间。

15、本发明的有益效果是：提出一种新颖的喷洒装置及应用该喷洒装置的薄膜沉积设备，可以在基板及或承载盘的上方形成均匀分布的前驱物，以利于在基板的表面形成厚度均匀的薄膜。