用于制備低介電常數(shù)材料的等離子增強化學氣相沉積裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種用于制備低介電常數(shù)材料的等離子增強化學氣相沉積裝置，包括爐體、位于爐體一側的液體源噴射機構，爐體前半段纏繞有感應線圈，此感應線圈依次連接到13.36MHz射頻電源和匹配器，液體源噴射機構包括耐壓不銹鋼釜、第一耐壓混氣罐和第二耐壓混氣罐，第一耐壓混氣罐另一端與耐壓不銹鋼釜一端通過安裝有頂針閥的管路連接，耐壓不銹鋼釜另一端通過安裝有頂針閥、第一質量流量計的管路連接到第一噴嘴；第二耐壓混氣罐一端連接安裝有第三進氣管、第四進氣管，第二耐壓混氣罐另一端連接到第二噴嘴。本實用新型結構簡單、操作便捷、制造及使用費用低，實現(xiàn)了將不易于控制流量及速率的液態(tài)液體源轉化為易于控制流量及速率的氣體流，從而便捷精確調控薄膜介電常數(shù)值。
【專利說明】用于制備低介電常數(shù)材料的等離子增強化學氣相沉積裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于制備低介電常數(shù)材料的等離子增強化學氣相沉積裝置，屬于半導體【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在集成電路內部，不同的器件之間主要是靠金屬導線相互連接，隨著集成電路制程的不斷縮小，各個互連線之間的距離和間距不算縮小，由此所產生的互聯(lián)電阻(R)和電容(C)所產生的寄生效應也越來越明顯。為了降低RC所帶來的延遲，進一步提升集成電路芯片的性能，具有低介電常數(shù)(low-k)特性的材料不斷被提出并且得到了廣泛的研究。
[0003]通常用于制備低介電常數(shù)(low-k)材料薄膜的方法主要有氣相沉積法(CVD)和旋凃(spin-coating)兩種方法。其中，氣相沉積法由于使用的原料相對較少，沉積厚度較為均勻等特點，在半導體工業(yè)中得到了廣泛的應用。然而，通常作為氣相沉積法的原材料的物質通常為氣態(tài)的含碳氣體如甲烷，乙烯，乙炔和含硅氣體如硅烷等，這一類物質由于其常壓下是氣態(tài)因此不利于儲存運輸和攜帶。隨著半導體工業(yè)的發(fā)展，液體源材料得到了越來越多的重視，然而，如何用液體源材料制備滿足半導體工藝要求的低介電常數(shù)材料薄膜仍然具有一定的困難。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型目的是提供一種用于制備低介電常數(shù)材料的等離子增強化學氣相沉積裝置，該等離子增強化學氣相沉積裝置結構簡單、操作便捷、制造及使用費用低，實現(xiàn)了將不易于控制流量及速率的液態(tài)液體源轉化為易于控制流量及速率的氣體流，從而便捷精確調控薄膜介電常數(shù)值。
[0005]為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種用于制備低介電常數(shù)材料的等離子增強化學氣相沉積裝置，包括兩端密封安裝有端蓋的爐體、位于爐體一側的液體源噴射機構，所述爐體前半段纏繞有感應線圈，此感應線圈依次連接到13.36MHz射頻電源和匹配器，所述液體源噴射機構包括耐壓不銹鋼釜、第一耐壓混氣罐和第二耐壓混氣罐，此第一耐壓混氣罐一端連接均安裝有第一質量流量計的第一進氣管、第二進氣管，第一耐壓混氣罐另一端與耐壓不銹鋼釜一端通過安裝有頂針閥的管路連接，耐壓不銹鋼釜另一端通過安裝有頂針閥、第一質量流量計的管路連接到第一噴嘴；所述第二耐壓混氣罐一端連接安裝有第二質量流量計的第三進氣管、第四進氣管，所述第二耐壓混氣罐另一端連接到第二噴嘴，所述第一噴嘴、第二噴嘴密封地插入所述爐體一端的端蓋從而嵌入爐體內；
[0006]一真空泵位于爐體另一側，連接所述真空泵一端的管路密封地插入爐體另一端的端蓋內，一手動擋板閥。
[0007]上述技術方案中進一步改進的方案如下:
[0008]1.上述方案中，一尾氣凈化器安裝于端蓋和真空泵之間。
[0009]2.上述方案中，所述端蓋和真空泵之間的管路上安裝有真空計。[0010]3.上述方案中，所述13.36MHz射頻電源、匹配器的功率為25W?300W。
[0011]4.上述方案中，所述第一噴嘴、第二噴嘴均為不銹鋼噴嘴。
[0012]由于上述技術方案運用，本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點和效果:
[0013]本實用新型用于制備低介電常數(shù)材料的等離子增強化學氣相沉積裝置，其將不易于控制流量及速率的液態(tài)液體源轉化為易于控制流量及速率的氣體流，通過精確調控各氣體源的成分以及流量，可以精確地調控所沉積的低介電常數(shù)材料薄膜層內的碳含量，從而精確地調控所制備的低介電常數(shù)材料薄膜的介電常數(shù)值；其次，通過精確調控載氣的成分以及流量，可以調整氣流的大小，從而調整所沉積的低介電常數(shù)材料薄膜的厚度，均勻性以及沉積速率；再次，該沉積裝置可調節(jié)的成分多，可調節(jié)的流量多，因此控制精度高，數(shù)據(jù)的可靠性及準確性強。該設備還具有結構簡單，操作便捷，制造及使用費用低，節(jié)約原料，可靠性強等優(yōu)點；再次，沉積裝置在氣流量小，真空度高的時候，可以將樣品靠前放置(進氣端)來獲得更高的沉積速率，氣流量大，真空度低的時候可以將樣品靠后放置來獲得均勻，較慢的沉積速率，因而制備出的樣品具有更高的均勻性，也不需要額外的負極基板，因此對樣品沒有任何導電性的要求，此外，由于本裝置依靠正負離子的自然重力進行沉積，故對等離子體中的正負離子吸附性相同，因此制備出的樣品成分更加符合制定實驗時的要求，其成分能夠得到保證。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]附圖1為本實用新型等離子增強化學氣相沉積裝置結構示意圖。
[0015]以上附圖中:1、爐體；2、端蓋；3、液體源噴射機構；4、感應線圈；5、13.36MHz射頻電源；6、匹配器；7、耐壓不銹鋼釜；8、第一耐壓混氣罐；9、第二耐壓混氣罐；101、第一質量流量計；102、第二質量流量計；111、第一進氣管；112、第二進氣管；12、頂針閥；13、第一噴嘴；141、第三進氣管；15、第二噴嘴；16、尾氣凈化器；17、真空泵；18、真空計；19、手動擋板閥。
【具體實施方式】
[0016]下面結合實施例對本實用新型作進一步描述:
[0017]實施例:一種用于制備低介電常數(shù)材料的等離子增強化學氣相沉積裝置，包括兩端密封安裝有端蓋2的爐體1、位于爐體I 一側的液體源噴射機構3，所述爐體I前半段纏繞有感應線圈4，此感應線圈4依次連接到13.36MHz射頻電源5和匹配器6，所述液體源噴射機構3包括耐壓不銹鋼釜7、第一耐壓混氣罐8和第二耐壓混氣罐9，此第一耐壓混氣罐8一端連接均安裝有第一質量流量計101的第一進氣管111、第二進氣管112，第一耐壓混氣罐8另一端與耐壓不銹鋼釜7 —端通過安裝有頂針閥12的管路連接，耐壓不銹鋼釜7另一端通過安裝有頂針閥12、第一質量流量計101的管路連接到第一噴嘴13 ;所述第二耐壓混氣罐9 一端連接安裝有第二質量流量計102的第三進氣管141、第四進氣管，所述第二耐壓混氣罐9另一端連接到第二噴嘴15，所述第一噴嘴13、第二噴嘴15密封地插入所述爐體一端的端蓋從而嵌入爐體內；
[0018]一真空泵17位于爐體I另一側，連接所述真空泵17 —端的管路密封地插入爐體I另一端的端蓋2內，一手動擋板閥19。[0019]一尾氣凈化器16安裝于端蓋2和真空泵17之間。
[0020]上述端蓋2和真空泵17之間的管路上安裝有真空計18。
[0021]上述13.36MHz射頻電源5、匹配器6的功率為25W?300W。
[0022]上述第一噴嘴13、第二噴嘴15均為不銹鋼噴嘴。
[0023]生長過程如下:
[0024]整個生長過程在爐體I內進行，在進行沉積前，先將正硅酸乙酯與環(huán)己烷以體積比1:1的比例混合均勻并注入耐壓不銹鋼釜7內，關閉所有的頂針閥12、第一質量流量計101和第二質量流量計102。打開手動擋板閥19和真空泵17，當真空計18所示真空度小于10_3Pa時，啟動13.36MHz射頻電源5和匹配器6，打開第二質量流量計102，按照工藝要求第三進氣管141通入氬氣，流量設定為2?5sCCm，第四進氣管通入氮氣，流量設定為2?5sCCm。通氣10分鐘排凈爐體I殘存氣體后，依次打開第一質量流量計101、頂針閥12，第一質量流量計101，按照工藝要求第一進氣管111通入氮氣，流量設定為flOsccm，第二進氣管112通入甲烷，流量設定為5?8SCCm，質量流量計流量調整為2(T50sCCm，沉積10分鐘，沉積結束后，關閉13.36Mhz射頻電源，關閉氣路閥門及各個閥門，關閉手動擋板閥19，對爐體I進行放氣處理，當爐體I內壓力恢復至大氣壓力時，打開端蓋2，將樣品轉移至爐體I加熱溫區(qū)內，關閉端蓋2，打開手動擋板閥19，對爐體進行抽真空處理，當真空計18所示真空度小于KT3Pa時，啟動爐體I加熱并恒定溫度于400° C進行退火處理60分鐘。待退火結束爐體I溫度回復至室溫時，關閉真空泵，關閉手動擋板閥19，對爐體I進行放氣處理，當爐體I內壓力恢復至大氣壓力時，打開端蓋2，取出樣品即可對樣品的介電常數(shù)值進行測試，所得介電常數(shù)值為2.28。
[0025]上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于制備低介電常數(shù)材料的等離子增強化學氣相沉積裝置，其特征在于:包括兩端密封安裝有端蓋(2)的爐體(I)、位于爐體(I) 一側的液體源噴射機構(3)，所述爐體Cl)前半段纏繞有感應線圈(4)，此感應線圈(4)依次連接到13.36MHz射頻電源(5)和匹配器(6)，所述液體源噴射機構(3)包括耐壓不銹鋼釜(7)、第一耐壓混氣罐(8)和第二耐壓混氣罐(9)，此第一耐壓混氣罐(8)—端連接均安裝有第一質量流量計(101)的第一進氣管(111)、第二進氣管(112)，第一耐壓混氣罐(8)另一端與耐壓不銹鋼釜(7) —端通過安裝有頂針閥(12)的管路連接，耐壓不銹鋼釜(7)另一端通過安裝有頂針閥(12)、第一質量流量計(101)的管路連接到第一噴嘴(13);所述第二耐壓混氣罐(9) 一端連接安裝有第二質量流量計(102)的第三進氣管(141)、第四進氣管，所述第二耐壓混氣罐(9)另一端連接到第二噴嘴(15)，所述第一噴嘴(13)、第二噴嘴(15)密封地插入所述爐體一端的端蓋從而嵌入爐體內； 一真空泵(17)位于爐體(I)另一側，連接所述真空泵(17) —端的管路密封地插入爐體(I)另一端的端蓋(2 )內，一手動擋板閥(19 )。
2.根據(jù)權利要求1所述的等離子增強化學氣相沉積裝置，其特征在于:一尾氣凈化器(16)安裝于端蓋(2)和真空泵(17)之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的等離子增強化學氣相沉積裝置，其特征在于:所述端蓋(2)和真空泵(17)之間的管路上安裝有真空計(18)。
4.根據(jù)權利要求1所述的等離子增強化學氣相沉積裝置，其特征在于:所述13.36MHz射頻電源(5)、匹配器(6)的功率為25W?300W。
5.根據(jù)權利要求1所述的等離子增強化學氣相沉積裝置，其特征在于:所述第一噴嘴(13)、第二噴嘴(15)均為不銹鋼噴嘴。
【文檔編號】H01J37/32GK203774246SQ201420164948
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權日:2014年4月8日
【發(fā)明者】孫旭輝, 夏雨健 申請人:蘇州大學