延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法与流程

本发明涉及半导体，特别是涉及一种延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法。

背景技术：

1、pecvd(等离子增强化学气相淀积)广泛应用于集成电路制造生产工艺中，其成膜原理为材料源以气体形式进入工艺腔体内，在rf(射频源)加功率的情况下，反应气体从辉光放电(plasma：等离子场)中获得激活能，激活并增强化学反应，从而实现化学气相淀积。等离子体中，高能电子撞击反应物气体分子，使之激活并电离，产生化学性质很活泼的自由基团，并使衬底产生更为活泼的表面结点，从而启动并加快了低温下的化学反应，各种反应气体最终流过气体喷头后进入腔体，在这个过程中气体喷头主要起到均匀分配气体的作用。

2、pecvd设备在实际生产过程中，不仅仅是晶圆表面沉积了薄膜，设备腔体和气体喷头表面同时也会沉积薄膜，为了保证腔体的洁净度，通常按照膜厚累计或者膜质切换等条件，使用远程等离子体源将腔体和气体喷头表面沉积的膜层清理干净，在腔体外部用远程等离子体解离nf3，解离后的f-离子进入反应腔体，与在腔体和气体喷头表面的薄膜反应生成sif4和其他副产物，最后被泵抽走以达到清洁腔体的目的。

3、因为被解离的f-离子具有很高的能量，在与气体喷头表面薄膜反应的同时，会对气体喷头产生等离子体损伤，f-会吸附在气体喷头表面特别是边缘，形成alfx，随着alfx的累积，边缘效应更加明显，影响晶圆成膜的均匀性，随着清洁次数的累积，气体喷头会被损伤的愈发严重，严重影响气体喷头的寿命。

4、为解决上述问题，需要提出一种新型的延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法，用于解决现有技术中被解离的f-离子具有很高的能量，在与气体喷头表面薄膜反应的同时，会对气体喷头产生等离子体损伤，f-会吸附在气体喷头表面特别是边缘，形成alfx，随着alfx的累积，边缘效应更加明显，影响晶圆成膜的均匀性，随着清洁次数的累积，气体喷头会被损伤的愈发严重，严重影响气体喷头的寿命的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法，包括：

3、步骤一、提供沉积机台，所述沉积机台中的反应气体通过气体喷头进入至反应腔体，所述气体喷头和所述反应腔体上形成有至少一膜层；

4、步骤二、利用射频源将含f气体解离，利用f-离子与所述膜层反应，之后去除反应产物，在所述沉积机台在晶圆上形成其他膜层之前，所述气体喷头上残留有含氟副产物；

5、步骤三、在所述气体喷头中通入水蒸气，利用所述水蒸气与所述f-离子形成hf气体；

6、步骤四、去除所述hf气体。

7、优选地，步骤一中的所述沉积机台用于离子体增强化学气相沉积。

8、优选地，步骤一中的所述气体喷头的材料包括铝。

9、优选地，步骤二中的所述含f气体为nf3。

10、优选地，步骤二中利用风泵去除所述反应产物。

11、优选地，步骤二中的所述含氟副产物包括alfx，其中x为不同的整数。

12、优选地，步骤三中的所述沉积机台还包括与所述气体喷头相连通的水蒸气管路，所述水蒸气通过所述水蒸气管路进入至所述气体喷头。

13、优选地，步骤三中的所述在所述气体喷头中通入水蒸气的方法包括：在所述沉积机台中的反应气体管路通入用于形成水蒸气的反应气体；利用所述反应气体形成所述水蒸气，之后将所述水蒸气通入所述气体喷头。

14、优选地，步骤三中在所述反应气体管路中通入n2o和nh3，之后利用射频源升温，使得所述n2o和所述nh3反应形成氮气和水蒸气。

15、优选地，步骤四中利用风泵去除所述hf气体。

16、如上所述，本发明的延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法，具有以下有益效果：

17、本发明可以有效延长气体喷头使用寿命以及改善成膜均匀性。

技术特征：

1.一种延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法，其特征在于，至少包括：

2.根据权利要求1所述的延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法，其特征在于：步骤一中的所述沉积机台用于离子体增强化学气相沉积。

3.根据权利要求1所述的延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法，其特征在于：步骤一中的所述气体喷头的材料包括铝。

4.根据权利要求1所述的延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法，其特征在于：步骤二中的所述含f气体为nf3。

5.根据权利要求1所述的延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法，其特征在于：步骤二中利用风泵去除所述反应产物。

6.根据权利要求3所述的延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法，其特征在于：步骤二中的所述含氟副产物包括alfx，其中x为不同的整数。

7.根据权利要求1所述的延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法，其特征在于：步骤三中的所述沉积机台还包括与所述气体喷头相连通的水蒸气管路，所述水蒸气通过所述水蒸气管路进入至所述气体喷头。

8.根据权利要求1所述的延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法，其特征在于：步骤三中的所述在所述气体喷头中通入水蒸气的方法包括：在所述沉积机台中的反应气体管路通入用于形成水蒸气的反应气体；利用所述反应气体形成所述水蒸气，之后将所述水蒸气通入所述气体喷头。

9.根据权利要求8所述的延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法，其特征在于：步骤三中在所述反应气体管路中通入n2o和nh3，之后利用射频源升温，使得所述n2o和所述nh3反应形成氮气和水蒸气。

10.根据权利要求1所述的延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法，其特征在于：步骤四中利用风泵去除所述hf气体。

技术总结
本发明提供一种延长气体喷头寿命、提高成膜均匀性的方法，提供沉积机台，沉积机台中的反应气体通过气体喷头进入至反应腔体，气体喷头和反应腔体上形成有至少一膜层；利用射频源将含F气体解离，利用F‑离子与膜层反应，之后去除反应产物，在沉积机台在晶圆上形成其他膜层之前，气体喷头上残留有含氟副产物；在气体喷头中通入水蒸气，利用水蒸气与F‑离子形成HF气体；去除HF气体。本发明可以有效延长气体喷头使用寿命以及改善成膜均匀性。

技术研发人员：陈翔,刘善鹏,闫宝安,郭杰,刘金亮
受保护的技术使用者：华虹半导体（无锡）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24