本公開總體涉及氣體注射系統(tǒng)。更具體地，本公開涉及用于解耦跨襯底厚度變化和跨襯底電阻率變化的調(diào)整的裝置和方法。

背景技術(shù)：

1、半導(dǎo)體器件是在處理室中制造的。可以將一種或多種前體源、摻雜劑源和載體源注射到處理室中，以將前體反應(yīng)物沉積到襯底比如硅晶片上。氣體注射系統(tǒng)可以包括主集管(例如主歧管)和輔助集管(例如輔助歧管)。傳統(tǒng)系統(tǒng)可能試圖通過調(diào)整主集管上的注射器設(shè)置來調(diào)整沉積到襯底上的材料層的厚度，并且隨后通過調(diào)整輔助集管上的注射器設(shè)置來調(diào)整沉積到襯底上的材料層的表面電阻率。然而，調(diào)整表面電阻率可能對沉積在襯底上的材料層的厚度分布產(chǎn)生負(fù)面影響，并導(dǎo)致干擾。結(jié)果，傳統(tǒng)系統(tǒng)可能缺乏一種機(jī)制來解耦跨襯底厚度變化和跨襯底電阻率變化的調(diào)整，從而限制了其控制材料層變化和在半導(dǎo)體制造過程中提供最佳性能、產(chǎn)量和效率的能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、以下給出了本文描述的各個(gè)方面的簡化概述。該概述不是廣泛的綜述，并且不旨在標(biāo)識關(guān)鍵或重要的元素或描繪權(quán)利要求的范圍。以下概述僅僅以簡化的形式呈現(xiàn)一些概念，作為下面提供的更詳細(xì)描述的介紹性序言。

2、描述了用于獨(dú)立調(diào)整跨襯底厚度變化和跨襯底電阻變化的一個(gè)或多個(gè)方面。在一方面，氣體注射系統(tǒng)可以包括以下中的一個(gè)或多個(gè)：包括具有第一質(zhì)量流量范圍的多個(gè)第一質(zhì)量流量控制器(mfc)的主集管和包括具有第二質(zhì)量流量范圍的多個(gè)第二mfc的輔助集管，其中第二質(zhì)量流量范圍可以不同于第一質(zhì)量流量范圍。主集管可以耦合到前體源、摻雜劑源和載體源。輔助集管可以耦合到摻雜劑源和載體源。該系統(tǒng)還可以包括控制器，該控制器包括一個(gè)或多個(gè)處理器和存儲計(jì)算機(jī)可讀指令的存儲器，當(dāng)由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，該計(jì)算機(jī)可讀指令使控制器通過控制多個(gè)第一mfc和多個(gè)第二mfc在襯底上沉積材料層。這些指令可以使控制器通過控制多個(gè)第一mfc來調(diào)整材料層的跨襯底厚度變化。該指令還可以通過控制多個(gè)第二mfc并且獨(dú)立于跨襯底厚度變化來調(diào)整材料層的跨襯底電阻率變化。

3、在一些示例中，第二質(zhì)量流量范圍中的值可以在第一質(zhì)量流量范圍中的值的約1％和約10％之間。在輔助集管上使用具有相對較低質(zhì)量流量范圍的mfc可以將對輔助集管上的第二mfc之間的流量分配的調(diào)整與主集管上的第一mfc之間的流量分配的調(diào)整解耦。這種應(yīng)用可以允許調(diào)整跨襯底電阻(即電阻均勻性)，而平均襯底電阻均勻性沒有變化或變化很小，平均襯底電阻均勻性是總摻雜物流過的函數(shù)。第一質(zhì)量流量范圍可以不與第二質(zhì)量流量范圍重疊。例如，第一質(zhì)量流量范圍可以是約30至約110標(biāo)準(zhǔn)升每分鐘(slm),第二質(zhì)量流量范圍可以是約1至約7slm。第一mfc和第二mfc可以具有不同的流量限制結(jié)構(gòu)。例如，每個(gè)第一mfc和每個(gè)第二mfc可以包括入口端口、控制閥和出口端口。處于第一位置的控制閥可以將入口端口流體耦合到出口端口。處于第二位置的控制閥可以將入口端口與出口端口流體解耦?？刂崎y可以包括閥座和螺線管致動的可移動隔膜。在第一位置，隔膜遠(yuǎn)離閥座，使得氣體能夠從入口端口通過閥座流到出口端口。在第二位置，隔膜鄰接閥座，從而抑制氣體從入口端口通過閥座流向出口端口。入口端口可以包括具有有效流通面積的孔，當(dāng)控制閥處于第一位置時(shí)，該有效流通面積限制氣體從入口端口通過控制閥到出口端口的質(zhì)量流量。每個(gè)第一mfc中的孔的有效流通面積可以大于每個(gè)第二mfc中的孔的有效流通面積。每個(gè)第一mfc中的有效流通面積可以將質(zhì)量流量限制在第一質(zhì)量流量范圍內(nèi)，并且每個(gè)第二mfc中的有效流通面積可以將質(zhì)量流量限制在第二質(zhì)量流量范圍內(nèi)。在一些示例中，每個(gè)第一mfc中的入口端口、控制閥和出口端口可以形成第一質(zhì)量流量限制結(jié)構(gòu)，其將氣體的質(zhì)量流量限制在第一質(zhì)量流量范圍內(nèi)。同樣，每個(gè)第二mfc中的入口端口、控制閥和出口端口可以形成第二質(zhì)量流量限制結(jié)構(gòu)，其將氣體的質(zhì)量流量限制在第二質(zhì)量流量范圍內(nèi)。在一些示例中，第一和第二質(zhì)量流量限制結(jié)構(gòu)可包括不同的入口端口橫截面、不同的出口端口橫截面、不同的入口端口直徑、不同的隔膜到閥座的間距、不同的出口端口直徑或具有不同有效流通面積的孔板。每個(gè)第一mfc可與配置成測量第一質(zhì)量流量范圍內(nèi)的第一氣體流量的第一傳感器耦合，每個(gè)第二mfc可與配置成測量第二質(zhì)量流量范圍內(nèi)的第二氣體流量的第二傳感器耦合。第二傳感器可以具有比第一傳感器更高的靈敏度。多個(gè)第一mfc可以包括七個(gè)mfc，多個(gè)第二mfc可以包括三個(gè)mfc。

4、在另一方面，氣體注射系統(tǒng)可以包括注射凸緣，該注射凸緣包括與多個(gè)第一mfc一一對應(yīng)的多個(gè)主注射端口和與多個(gè)第二mfc一一對應(yīng)的多個(gè)輔助注射端口。多個(gè)第一mfc可以配置為控制前體、摻雜劑和載體通過多個(gè)主注射端口到沉積室的流動。多個(gè)第二mfc可以配置為控制摻雜劑和載體通過多個(gè)輔助注射端口到沉積室的流動。控制器可以通過多個(gè)第二mfc調(diào)整通過多個(gè)輔助注射端口到沉積室的載體流的分布，以調(diào)整材料層的跨襯底電阻率變化?？刂破骺梢酝ㄟ^多個(gè)第二mfc調(diào)整主集管上的多個(gè)主注射端口和輔助集管上的多個(gè)輔助注射端口之間的摻雜劑分布，以調(diào)整材料層的跨襯底電阻率變化。例如，輔助集管和主集管承載的摻雜劑的比例可以是1比4?？刂破骺梢酝ㄟ^多個(gè)第二mfc調(diào)整跨襯底摻雜劑濃度變化，以調(diào)整材料層的跨襯底電阻率變化。

5、在另一方面，載體源可以包括包含載體的一個(gè)或多個(gè)罐，所述載體選自氮?dú)?、氫?h2)和氦氣。前體源可以包括包含選自三氯硅烷、二氯硅烷、硅烷、乙硅烷、丙硅烷和四氯化硅的前體的一個(gè)或多個(gè)罐。摻雜劑源可以包括包含摻雜劑的一個(gè)或多個(gè)罐，所述摻雜劑選自鍺烷、乙硼烷、磷化氫、砷化氫和三氯化磷。

6、在另一方面，一種氣流控制方法可以包括通過控制氣體注射系統(tǒng)中的多個(gè)第一mfc和多個(gè)第二mfc來在襯底上沉積材料層。多個(gè)第一mfc可具有第一質(zhì)量流量范圍，多個(gè)第二mfc可具有第二質(zhì)量流量范圍，其中第一質(zhì)量流量范圍可不同于第二質(zhì)量流量范圍。多個(gè)第一mfc可以通過主集管連接到前體源、摻雜劑源和載體源。多個(gè)第二mfc可以通過輔助集管連接到摻雜劑源和載體源。該方法可以包括通過控制多個(gè)第一mfc來調(diào)整材料層的跨襯底厚度變化。該方法可以進(jìn)一步包括通過控制多個(gè)第二mfc并且獨(dú)立于跨襯底厚度變化來調(diào)整材料層的跨襯底電阻率變化。

7、下文更詳細(xì)地描述了額外的方面、配置、實(shí)施例和示例。

技術(shù)特征：

1.一種氣體注射系統(tǒng)，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述第二質(zhì)量流量范圍中的值在所述第一質(zhì)量流量范圍中的值的約1％和約10％之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述第一質(zhì)量流量范圍不與所述第二質(zhì)量流量范圍重疊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體注射系統(tǒng)，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述控制閥包括閥座和螺線管致動的可移動隔膜，其中，在所述第一位置，隔膜與閥座間隔開，使得氣體能夠從所述入口端口通過閥座流到所述出口端口，并且在所述第二位置，隔膜鄰接閥座，使得氣體從入口端口通過閥座流到出口端口被抑制。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述入口端口包括具有有效流通面積的孔，當(dāng)所述控制閥處于所述第一位置時(shí)，有效流通面積限制氣體從入口端口通過控制閥到所述出口端口的質(zhì)量流量。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)第一mfc中的每個(gè)中的孔的有效流通面積大于所述多個(gè)第二mfc中的每個(gè)中的孔的有效流通面積。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)第一mfc中的每個(gè)中的有效流通面積將質(zhì)量流量限制在所述第一質(zhì)量流量范圍內(nèi)，并且所述多個(gè)第二mfc中的每個(gè)中的有效流通面積將質(zhì)量流量限制在所述第二質(zhì)量流量范圍內(nèi)。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體注射系統(tǒng)，其中：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述第一和第二質(zhì)量流量限制結(jié)構(gòu)包括不同的入口端口橫截面、不同的出口端口橫截面、不同的入口端口直徑、不同的隔膜到閥座間距、不同的出口端口直徑或具有不同有效流通面積的不同孔板。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)第一mfc中的每個(gè)包括配置為測量在所述第一質(zhì)量流量范圍內(nèi)的第一氣體流量的第一傳感器，并且所述多個(gè)第二mfc中的每個(gè)包括配置為測量在所述第二質(zhì)量流量范圍內(nèi)的第二氣體流量的第二傳感器，并且其中第二傳感器具有比第一傳感器更高的靈敏度。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述第一質(zhì)量流量范圍為約30至約110標(biāo)準(zhǔn)升每分鐘(slm)，所述第二質(zhì)量流量范圍為約1至約7slm。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)第一mfc包括七個(gè)mfc，并且所述多個(gè)第二mfc包括三個(gè)mfc。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體注射系統(tǒng)，進(jìn)一步包括：

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，當(dāng)由所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)可讀指令還使所述控制器：

16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，當(dāng)由所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)可讀指令還使所述控制器：

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，由所述輔助集管和所述主集管承載的摻雜劑的比例是1比4。

18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，當(dāng)由所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)可讀指令還使控制器：

19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述載體源包括一個(gè)或多個(gè)罐，所述罐包含選自氮?dú)狻錃夂秃獾妮d體。

20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述前體源包括一個(gè)或多個(gè)罐，所述罐包含選自三氯硅烷、二氯硅烷、硅烷、乙硅烷、丙硅烷和四氯化硅的前體。

21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述摻雜劑源包括一個(gè)或多個(gè)罐，所述罐包含選自鍺烷、乙硼烷、磷化氫、砷化氫和三氯化磷的摻雜劑。

22.一種氣體流量控制方法，包括：

23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的氣體流量控制方法，其中，所述第二質(zhì)量流量范圍中的值在所述第一質(zhì)量流量范圍中的值的約1％和約10％之間。

24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的氣體流量控制方法，其中，所述第一質(zhì)量流量范圍不與所述第二質(zhì)量流量范圍重疊。

25.一種存儲指令的非暫時(shí)性機(jī)器可讀介質(zhì)，其中，當(dāng)由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，所述指令使一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行包括以下的步驟：

技術(shù)總結(jié)
描述了用于解耦氣體注射系統(tǒng)中跨襯底厚度變化和跨襯底電阻變化的調(diào)整的方法和裝置。氣體注射系統(tǒng)中的控制器可以通過控制多個(gè)第一質(zhì)量流量控制器(MFC)和多個(gè)第二MFC來在襯底上沉積材料層?？刂破骺梢酝ㄟ^控制多個(gè)第一MFC來調(diào)整材料層的跨襯底厚度變化?？刂破骺梢酝ㄟ^控制多個(gè)第二MFC并且獨(dú)立于跨襯底厚度變化來調(diào)整材料層的跨襯底電阻率變化。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇俊瑋,J·項(xiàng),Z·陳,Y·王,林興
受保護(hù)的技術(shù)使用者：ASM IP私人控股有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2