[发明专利]喷嘴组件、改善材料层厚度均匀性的沉积装置及方法

说明书

本发明提供一种喷嘴组件、改善材料层厚度均匀性的沉积装置及方法，喷嘴组件用以自衬底的边缘向衬底表面喷射反应气体，以在衬底表面形成材料层，喷嘴组件至少包括第一反应气体喷嘴及第二反应气体喷嘴，其中，第二反应气体喷嘴以衬底的中心为中心、沿衬底的周向相较于第一反应气体喷嘴偏移第一夹角；第一反应气体喷嘴的喷口朝向衬底的中心，第二反应气体喷嘴的喷口的朝向与正对衬底的中心的方向具有第二夹角。本发明的喷嘴组件通过设置至少两个反应气体喷嘴，并通过设置增设的反应气体喷嘴的位置及喷口朝向，在使用喷嘴组件在衬底表面上沉积材料层时，可以使得沉积的材料层的膜厚具有较好的均匀性。

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，特别是涉及一种喷嘴组件、改善材料层厚度均匀性的沉积装置及方法。

背景技术

金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)结构被广泛地运用于半导体集成电路(IC)的制程布局当中，其中，在MOSFET的结构中必需在栅极结构侧壁上形成一侧壁绝缘层以隔离接触导电层与栅导电层，藉以避免两导体层的短路造成器件(Device)失效。

随着动态随机存储器(DRAM)的工艺持续微缩至纳米(nano)等级后，栅极之间的间距以及栅极和接触孔之间的间距也随之缩小，这给半导体制造技术带来了许多挑战。譬如，在现有工艺中，使用ALD(原子沉积)机台沉积形成氮化硅栅极侧壁绝缘层时，是使用一支DCS(二氯硅烷)喷嘴及一支氨气喷嘴同时自晶圆的边缘向晶圆表面喷射DCS气体及氨气，以在晶圆表面形成氮化硅层。但由于DCS喷嘴的数量只有一支，且DCS喷嘴位于晶圆边缘一侧，达到晶圆中心的DCS气体远小于位于晶圆边缘的DCS气体，使得在晶圆表面形成的氮化硅层的厚度不均匀，即位于晶圆边缘的氮化硅层的厚度明显大于位于晶圆中心的氮化硅层的厚度，位于晶圆边缘的氮化硅层的厚度甚至可以达到位于晶圆中心的氮化硅层厚度的1.2倍之多。这就使得位于晶圆中心的栅极结构侧壁上的侧壁绝缘层的厚度要明显小于位于晶圆边缘的栅极结构的侧壁上的侧壁绝缘层的厚度。栅极结构侧壁上的侧壁绝缘层太薄会导致漏电流偏高，而栅极结构侧壁上的侧壁绝缘层太厚又会导致接触导电层的电阻阻值偏高。

发明内容

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喷嘴组件、改善材料层厚度均匀性的沉积装置及方法，用于解决现有技术中在沉积氮化硅栅极侧壁绝缘层时，由于使用一支DCS喷嘴而导致的位于晶圆中心的栅极结构侧壁上的侧壁绝缘层的厚度与位于晶圆边缘的栅极结构侧壁上的侧壁绝缘层的厚度不均匀，从而导致侧壁绝缘层的厚度太薄的器件漏电流偏高，侧壁绝缘层的厚度太厚的器件中接触导电层的电阻阻值偏高的问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种喷嘴组件，所述喷嘴组件用以自衬底的边缘向所述衬底表面喷射反应气体，以在所述衬底表面形成材料层，所述喷嘴组件至少包括第一反应气体喷嘴及第二反应气体喷嘴，其中，所述第二反应气体喷嘴的设置位置是以所述衬底的中心为中心、沿所述衬底的周向相较于所述第一反应气体喷嘴朝向所述衬底的中心偏移第一夹角；所述第一反应气体喷嘴的喷口朝向所述衬底的中心，所述第二反应气体喷嘴的喷口的朝向与正对所述衬底中心的方向具有第二夹角。

作为本发明的一种优选方案，所述喷嘴组件还包括至少一第三反应气体喷嘴，其设置位置是以所述衬底的中心为中心、沿所述衬底的周向相较于所述第二反应气体喷嘴或邻近的其他第三反应气体喷嘴向远离所述第一反应气体喷嘴的一侧偏移第一夹角，所述第三反应气体喷嘴的喷口朝向与正对所述衬底中心的方向具有第二夹角。

作为本发明的一种优选方案，所述喷嘴组件还包括氨气喷嘴，所述氨气喷嘴的设置位置是以所述衬底的中心为中心、沿所述衬底的周向相较于所述第一反应气体喷嘴向远离所述第二反应气体喷嘴的一侧偏移第一夹角。

作为本发明的一种优选方案，所述喷嘴组件还包括氨气喷嘴，所述氨气喷嘴以所述衬底的中心为中心设置于所述衬底在所述第一反应气体喷嘴与所述第二反应气体喷嘴的周向之间。