一种原子沉积腔室、设备、设备制造方法及电容制备方法与流程

本发明涉及半导体制造设备，特别是一种原子沉积腔室、设备、设备制造方法及电容制备方法。

背景技术：

1、ald(原子层沉积)是采用原子层逐层生长来实现薄膜沉积的一种方式，广泛应用于芯片晶圆制造领域。由于ald台阶覆盖率极高，因此在芯片45纳米以下节点每一代制程均会扩大ald应用。ald可分为等离子ald(peald)和热ald(thermalald)，区别在于peald使用离子体前驱物，反应不需要加热，器件损伤小，主要用于沉积低介电材料等介质；thermalald(热ald)需要加热来发生反应，在高温下进行反应，沉积速率较快，薄膜致密性好，但高温可能损伤薄膜，主要用于沉积金属栅极/高介电金属化合物薄膜。

2、高稳态存储器(hsram)是在逻辑芯片基础上，使用high-k铁电材料作为电容介质，形成一个内嵌式铁电电容，利用铁电材料极性特征，实现存储功能的一种新型存储芯片。在3d-cell段制备过程中，上下电极层和high-k(高介电材料)层需要镀在array(阵列区)区介电层上的一个个圆柱孔内，其中上下电极层及high-k铁电层制备，需要使用ald(原子层沉积)设备，分别通过pe ald(等离子原子层沉积)和thermalald(热原子层沉积)来实现，而孔外的膜层需要通过干刻来去除。由于high-k铁电材料(氧化铪/氧化锆)的特殊性，为避免制程中发生工艺与设备的交叉污染，所以一般晶圆厂要求high-k制程生产设备专机专用，且进出high-k制程均需要更换foup(晶圆盒)。按照一般晶圆厂标准，完成hsram(超稳态存储器)芯片铁电电容制程中的，3层薄膜需要至少使用3台不同的ald设备并搭配两台以上dryetch(干刻，等离子气体刻蚀)来实现，而电容制作占整个工艺流程的比重又相对较低，ald设备和对应干刻设备利用率就会很低，另外如果区分ald(原子层沉积)机台及dry etch(干刻，等离子气体刻蚀)机台，多机台联合控制来实现，生产制造运营成本大。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明的第一个目的是提供一种原子沉积腔室，其能够将原子沉积工艺和刻蚀工艺集成在一个腔室中完成，减少设备数量。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种原子沉积腔室，其包括，等离子反应腔体；隔离环，其设置于所述等离子反应腔体的内部，所述隔离环的外壁覆盖所述等离子反应腔体的内壁。

4、作为本发明所述原子沉积腔室的一种优选方案，其中：还包括刻蚀管路，其与所述等离子反应腔体连通，用于释放刻蚀气体。

5、作为本发明所述原子沉积腔室的一种优选方案，其中：所述隔离环与所述等离子反应腔体为可拆卸式连接。

6、作为本发明所述原子沉积腔室的一种优选方案，其中：所述隔离环的材料为硅或碳化硅材料。

7、作为本发明所述原子沉积腔室的一种优选方案，其中：所述等离子反应腔体的材料为铝合金材料。

8、本发明的第二个目的是提供一种原子沉积设备，其能够解决制备电容时，晶圆需要在多台设备之间转移的问题。

9、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种原子沉积设备，其包括原子沉积腔室，还包括设备本体；热反应腔室，其与所述等离子反应腔体并列设置；真空单元，用于设备中真空与大气环境的切换，包括第一真空锁和第二真空锁；装载单元，用于放置晶圆，包括第一装载台和第二装载台；转移单元，用于转移晶圆，包括第一机械臂和第二机械臂。

10、本发明的第三个目的是提供一种原子沉积设备的制造方法，通过该方法可以制造出上述的原子沉积设备。

11、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种原子沉积设备的制造方法，其适用于制造上述的原子沉积设备，包括于设备本体上设置等离子反应腔体；于所述等离子反应腔体的内部设置隔离环，使得隔离环的外壁覆盖所述等离子反应腔体的内壁。

12、作为本发明所述原子沉积设备的制造方法的一种优选方案，其中：在所述等离子反应腔体上还连通有刻蚀管路，所述刻蚀管路内通有刻蚀气体。

13、本发明的第四个目的是提供一种电容制备方法，其能够简化电容的工艺流程，减少设备之间的转移，避免晶圆污染。

14、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种电容制备方法，其采用上述的原子沉积设备进行制备，包括：提供介电层；于所述介电层形成电容孔；于所述电容孔的内壁上依次形成阻隔层、下电极层、电介质层，以及上电极层；于所述上电极层上形成铝线板，并将所述电容孔填满。

15、作为本发明所述电容制备方法的一种优选方案，其中：所述下电极层和所述上电极层的通过原子沉积的方式在所述等离子反应腔体中形成；所述下电极层、所述上电极层以及所述电介质层所需要的刻蚀在所述等离子反应腔体中完成

16、本发明有益效果为：通过设备改造，充分发挥原子沉积设备功能，使其单腔室具备沉积和刻蚀双重功能，提高设备利用率，实现一机多能，以应对一般量产产品必须但是使用量又比较少的机台。

技术特征：

1.一种原子沉积腔室，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的原子沉积腔室，其特征在于：还包括刻蚀管路(300)，其与所述等离子反应腔体(100)连通，用于释放刻蚀气体。

3.如权利要求1或2所述的原子沉积腔室，其特征在于：所述隔离环(200)与所述等离子反应腔体(100)为可拆卸式连接。

4.如权利要求3所述的原子沉积腔室，其特征在于：所述隔离环(200)的材料为硅或碳化硅材料。

5.如权利要求1、2或4任一项所述的原子沉积腔室，其特征在于：所述等离子反应腔体(100)的材料为铝合金材料。

6.一种原子沉积设备，其特征在于：包括如权利要求1～5任一所述的原子沉积腔室，还包括，

7.一种原子沉积设备的制造方法，其特征在于：适用于制造如权利要求6所述的原子沉积设备，包括，

8.如权利要求7所述的原子沉积设备的制造方法，其特征在于：在所述等离子反应腔体(100)上还连通有刻蚀管路(300)，所述刻蚀管路(300)内通有刻蚀气体。

9.一种电容制备方法，其特征在于：采用如权利要求6所述的原子沉积设备进行制备，包括：

10.如权利要求9所述的电容制备方法，其特征在于：所述下电极层(1200)和所述上电极层(1400)的通过原子沉积的方式在所述等离子反应腔体(100)中形成；

技术总结
本发明公开了一种原子沉积腔室，涉及半导体制造设备领域，原子沉积腔室包括等离子反应腔体；隔离环，其设置于所述等离子反应腔体的内部，所述隔离环的外壁覆盖所述等离子反应腔体的内壁。原子沉积设备包括设备本体；热反应腔室，其与所述等离子反应腔体并列设置；真空单元，用于设备中真空与大气环境的切换，包括第一真空锁和第二真空锁；装载单元，用于放置晶圆，包括第一装载台和第二装载台；转移单元，用于转移晶圆，包括第一机械臂和第二机械臂。本发明通过设备改造，充分发挥原子沉积设备功能，使其单腔室具备沉积和刻蚀双重功能，提高设备利用率，实现一机多能，以应对一般量产产品必须但是使用量又比较少的机台。

技术研发人员：请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名
受保护的技术使用者：温州核芯智存科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/13