扩散机构及薄膜沉积腔体的制作方法

1.本实用新型有关于一种扩散机构及薄膜沉积腔体，可用以在扩散机构的下方输出分布均匀的前驱物。


背景技术：

2.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。
3.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。
4.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。
5.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扩散机构，以提高原子层沉积制程的品质。


技术实现要素：

6.如先前技术所述，习用的扩散机构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。为此本实用新型提出一种新颖的扩散机构及应用该扩散机构的薄膜沉积腔体，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。
7.本实用新型的一目的，在于提出一种扩散机构，主要包括一传输管线、一导流单元及一扩散板，其中传输管线流体连接扩散板。导流单元设置在传输管线的传输空间内，并将传输空间区分为一第一传输空间及一第二传输空间。
8.导流单元具有一凸起部及复数个导流管线，其中凸起部设置在导流单元的上表面，而导流管线则环绕设置在凸起部的周围，且导流管线相对于导流单元的上表面及下表面倾斜。
9.气体或电浆由第一传输空间经由导流单元传输至第二传输空间，气体或电浆在经过倾斜的导流管线后会在第二传输空间形成漩涡，并传送至导流管线连接的扩散板。具体
而言，透过导流单元的设置可提高气体或电浆的传输速度，并有利于在扩散板下方形成均匀分布的气体或电浆，以在晶圆的表面形成厚度均匀的薄膜。
10.传输管线的第一传输空间连接一输入管线，其中输入管线设置在凸起部的一侧，并可相对于导流单元的上表面倾斜，使得由输入管线进入第一传输空间的气体或电浆，会以凸起部为中心旋转，并在第一传输空间内形成漩涡，以利于第一传输空间内的气体或电浆经由倾斜的导流管线传送至第二传输空间。
11.本实用新型的一目的，在于提出一种薄膜沉积腔体，主要包括一腔体、一扩散机构及一承载盘，其中承载盘位于腔体的一容置空间内，而扩散机构则流体连接腔体的容置空间。承载盘用以承载至少一晶圆，而扩散机构面对承载盘及/或晶圆，并用以将前驱物气体或电浆输送至晶圆上方，以利于在晶圆的表面沉积厚度均匀的薄膜。
12.为了达到上述的目的，本实用新型提出一种扩散机构，包括：一传输管线，包括一传输空间；一导流单元，设置在传输管线的传输空间内，并将传输空间区分为一第一传输空间及一第二传输空间，导流单元包括：一主体部，包括一第一表面及一第二表面，其中第一表面朝向第一传输空间，而第二表面则朝向第二传输空间；一凸起部，设置在主体部的第一表面；复数个导流管线，位于主体部的凸起部的周围，并连通主体部的第一表面及第二表面，其中导流管相对于主体部的第一表面及第二表面倾斜；至少一输入管线，流体连接传输管线的第一传输空间，并用以将至少一气体或至少一电浆输送至第一传输空间，其中进入第一传输空间的气体或电浆经由导流单元的复数个导流管线输送至第二传输空间；及一扩散板，连接传输管线，扩散板包括一第三表面、一第四表面及复数个穿孔，穿孔连通扩散板的第三表面及第四表面，其中扩散板的第三表面流体连接第二传输空间，而第二传输空间内的气体或电浆经由扩散板的复数个穿孔传输至扩散板的第四表面的一侧。
13.本实用新型提供一种薄膜沉积腔体，包括：一腔体，包括一容置空间；一扩散机构，连接腔体，包括：一传输管线，包括一传输空间；一导流单元，设置在传输管线的传输空间内，并将传输空间区分为一第一传输空间及一第二传输空间，导流单元包括：一主体部，包括一第一表面及一第二表面，其中第一表面朝向第一传输空间，而第二表面则朝向第二传输空间；一凸起部，设置在主体部的第一表面；复数个导流管线，位于主体部的凸起部的周围，并连通主体部的第一表面及第二表面，其中导流管相对于主体部的第一表面及第二表面倾斜；至少一输入管线，流体连接传输管线的第一传输空间，并用以将至少一气体或至少一电浆输送至第一传输空间，其中进入第一传输空间的气体或电浆经由导流单元的复数个导流管线输送至第二传输空间；一扩散板，连接传输管线，扩散板包括一第三表面、一第四表面及复数个穿孔，穿孔连通扩散板的第三表面及第四表面，其中扩散板的第三表面流体连接第二传输空间，而扩散板的第四表面则连接腔体的容置空间，而第二传输空间内的气体或电浆经由扩散板的复数个穿孔传输至容置空间；一承载盘，位于容置空间内，面对扩散机构，并用以承载至少一晶圆。
14.所述的扩散机构及薄膜沉积腔体，其中传输管线包括：一管体，包括一承载部用以承载导流单元，其中导流单元与管体形成第二传输空间；及一盖体，用以连接管体，并覆盖导流单元，其中盖体与导流单元之间形成第一传输空间。
15.所述的扩散机构及薄膜沉积腔体，其中盖体包括一凹部，连接第一传输空间，而管体包括一第一端及一第二端，第一端连接导流单元，第二端则流体连接扩散板。
16.所述的扩散机构及薄膜沉积腔体，其中管体的第二端的截面积大于第一端的截面积。
17.所述的扩散机构及薄膜沉积腔体，包括一扩散空间位于扩散板的第三表面与管体的第二端之间，扩散空间的截面积由管体的第二端朝扩散板的第三表面的方向逐渐扩大。
18.本实用新型的有益效果是：提出一种新颖的扩散机构及薄膜沉积腔体，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。
附图说明
19.图1为本实用新型扩散机构一实施例的立体剖面示意图。
20.图2为本实用新型扩散机构的导流单元一实施例的立体透视图。
21.图3为本实用新型扩散机构的导流单元及盖体一实施例的立体剖面示意图。
22.图4为本实用新型扩散机构的传输管线及导流单元一实施例的立体剖面示意图。
23.图5为本实用新型应用该扩散机构的薄膜沉积腔体一实施例的剖面示意图。
24.图6为本实用新型扩散机构传输气体或电浆的模拟示意图。
25.附图标记说明：10-扩散机构；11-传输管线；111-盖体；1111-凹部；113-管体；1131-承载部；1132-第一端；1134-第二端；12-传输空间；121-第一传输空间；123-第二传输空间；13-导流单元；131-主体部；132-第一表面；133-凸起部；134-第二表面；135-导流管线；1351-第一开口；1353-第二开口；137-环形凸缘；14-扩散空间；15-扩散板；151-第三表面；153-第四表面；155-穿孔；17-输入管线；19-转接单元；191-开口；20-薄膜沉积腔体；21-腔体；22-容置空间；23-承载盘；25-晶圆。
具体实施方式
26.请参阅图1，为本实用新型扩散机构一实施例的剖面示意图。如图所示，扩散机构10主要包括一传输管线11、一导流单元13、一扩散板15及至少一输入管线17，其中输入管线17透过传输管线11流体连接扩散板15，而导流单元13则设置在传输管线11内。
27.传输管线11可为空心柱状体，并包括一传输空间12。导流单元13设置在传输管线11的传输空间12内，并将传输空间12区分成一第一传输空间121及一第二传输空间123。
28.请配合参阅图2，导流单元13包括一主体部131、一凸起部133及复数个导流管线135，其中主体部131可为板状，并包括一第一表面132及一第二表面134，例如第一表面132为上表面，而第二表面134为下表面。在将导流单元13设置在传输管线11的传输空间12后，主体部131的第一表面132会朝向第一传输空间121，而主体部131的第二表面134则会朝向第二传输空间123。
29.凸起部133设置于主体部131的第一表面132上，例如主体部131的第一表面132可为圆形，而凸起部133则设置在第一表面132的圆心或中央区域上，并凸出主体部131的第一表面132。在本实用新型一实施例中，凸起部133可为截顶圆锥状体、圆锥状体及圆柱状体。
30.复数个导流管线135环绕设置在凸起部133的周围，并连通主体部131的第一表面132及第二表面134，其中导流管线135相对于主体部131的第一表面132及第二表面134倾斜。例如导流管线135在主体部131的第一表面132上形成一第一开口1351，并在主体部131的第二表面134上形成一第二开口1353，其中第一表面132上的复数个第一开口1351环绕在
凸起部133的周围。例如第一开口1351及第二开口1353可位于同一个虚拟的圆的投影上，并形成倾斜的导流管线135。
31.在本实用新型一实施例中，主体部131的第一表面132上可设置一环形凸缘137，其中环形凸缘137凸出主体部131的第一表面132，并环绕设置在凸起部133及复数个导流管线135的第一开口1351周围，例如环形凸缘137设置在主体部131的第一表面132的边缘位置。
32.如图3所示，输入管线17流体连接传输管线11的第一传输空间121，并用以将至少一气体或至少一电浆传送至第一传输空间121。进入第一传输空间121的气体或电浆会以凸起部133为中心在第一传输空间121内旋转，并经由导流单元13的复数个导流管线135输送至第二传输空间123。例如输入管线17的延伸线不对准凸起部133的中心，并略微偏向凸起部133的一侧，以利于进入第一传输空间121的气体或电浆以凸起部133为中心进行旋转。
33.在本实用新型一实施例中，输入管线17连接传输管线11的第一传输空间121的出口可等于或高于凸起部133的顶部。此外输入管线17可相对于主体部131的第一表面132倾斜，使得由输入管线17输入第一传输空间121的气体或电浆以凸起部133的中心向下旋转，并形成漩涡。
34.本实用新型所述的导流管线135相对于主体部131的第一表面132倾斜，例如导流管线135倾斜的方向与第一传输空间121内气体或电浆的旋转方向相同，使得第一传输空间121内的气体或电浆可沿着倾斜的导流管线135传送至第二传输空间123，并在第二传输空间123内形成以传输管线11的轴心为旋转中心的漩涡。
35.气体或电浆在第二传输空间123内形成的漩涡除了以传输管线11的轴心为中心旋转外，还具有向下位移的分量，使得气体或电浆形成的漩涡朝扩散板15的方向位移，详细的模拟图会在后续的实施例说明。
36.在本实用新型一实施例中，如图4所示，传输管线11包括一管体113及一盖体111，其中管体113包括一承载部1131用以承载导流单元13，例如承载部1131可以是位于管体113内表面的凸出部，其中承载部1131可沿着管体113的径向，并朝管体113的轴心凸出。在将导流单元13放置在管体113的承载部1131后，导流单元13会与管体113形成第二传输空间123。
37.盖体111用以连接管体113，并覆盖设置在管体113上的导流单元13。具体而言，可先将导流单元13放置在管体113的承载部1131，而后再透过盖体111覆盖导流单元13，并透过螺丝将盖体111锁固在管体113上，以完成盖体111、管体113及导流单元13之间的连接。
38.在本实用新型一实施例中，盖体111的下表面可设置一凹部1111，并在盖体111与导流单元13之间形成第一传输空间121，例如凹部1111的形状与凸起部133的形状相近，两者皆为截顶圆锥状体。
39.管体113为中空的管状构件，并包括一第一端1132及一第二端1134，其中管体的第二端1134的截面积可大于第一端1132，使得管体113的第二传输空间123为一截顶圆锥状体。管体113的第一端1132连接导流单元13，例如导流单元13覆盖管体113的第一端1132，而管体113的第二端1134则流体连接扩散板15。
40.扩散板15包括一第三表面151及一第四表面153，例如第三表面151及第四表面153分别是上表面及下表面，其中扩散板15的第三表面151流体连接传输管线11的第二传输空间123。在本实用新型一实施例中，如图1所示，扩散板15的第三表面151流体连接管体113的第二端1134，并于扩散板15的第三表面151与管体113的第二端1134之间形成一扩散空间
14。
41.具体而言，传输管线11可透过一转接单元19连接扩散板15，其中转接单元19为中空管体。转接单元19的上表面具有一承载部，可将传输管线11的管体113放置在转接单元19的承载部上，并透过螺丝将传输管线11固定在转接单元19上，使得传输管线11的第二传输空间123连接转接单元19的中空部。
42.此外转接单元19的下表面具有一开口191，其中开口191可以是喇叭状、圆锥状或截顶圆锥状。转接单元19连接扩散板15时，转接单元19的开口191将会覆盖扩散板15，并于转接单元19与扩散板15之间形成扩散空间14，其中扩散空间14的截面积由管体113的第二端1134朝扩散板15的第三表面151的方向逐渐扩大。
43.扩散板15可为一板状体，例如圆板状，并包括复数个穿孔155，其中穿孔155连通扩散板15的第三表面151及第四表面153。在实际应用时，气体或电浆会在传输管线11的第二传输空间123内形成漩涡，并传送至扩散空间14，而后经由扩散板15的穿孔155传输至扩散板15的第四表面153的一侧。
44.请参阅图5，为本实用新型应用该扩散机构的薄膜沉积腔体一实施例的剖面示意图。如图所示，可于薄膜沉积腔体20上应用本实用新型上述实施例的扩散机构10，其中薄膜沉积腔体20可以是原子层沉积机台或化学气相沉积机台。
45.薄膜沉积腔体20主要包括一腔体21、一承载盘23及一扩散机构10，其中承载盘23位于腔体21的一容置空间22内，并用以承载至少一晶圆25。
46.扩散机构10设置在腔体21上，并流体连接腔体21的容置空间22，其中扩散机构10的扩散板15面对承载盘23，例如扩散板15的第四表面153连接腔体21的容置空间22。如图6所示，扩散机构10可将气体或电浆以漩涡的方式传送至扩散板15，并经由扩散板15的穿孔155输送至容置空间22内的承载盘23及/或晶圆25的上方。晶圆25的上方会形成一均匀分布的气体或电浆，有利于在晶圆25的表面形成厚度均匀的薄膜。
47.本实用新型优点：
48.提出一种新颖的扩散机构及薄膜沉积腔体，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。
49.以上所述，仅为本实用新型的一较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的申请专利范围内。