[發明專利]氣體輸入裝置和半導體加工設備

有效

• 申請號: 200910086605.6
• 申請日: 2009-06-12
• 公開（公告）號: CN101924015A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 張風港
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L31/18;C23C14/00;C23C16/455;C23F4/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明;王寶筠

技術領域

本發明涉及半導體加工技術領域，特別涉及一種氣體輸入裝置和半導體加工設備。

背景技術

集成電路、太陽能電池的制造過程中，通常需要使用半導體加工設備對單晶硅等半導體晶片進行薄膜沉積、刻蝕等加工工藝。而在半導體加工設備中，氣體輸入裝置通常是為半導體晶片的加工提供所需的工藝氣體，也可以在特定情況下或設備維護時提供所需輔助氣體。

加工半導體晶片時，氣體輸入裝置向半導體加工設備的反應腔中輸入工藝氣體，工藝氣體在射頻功率的激發下，產生電離而形成等離子體。所述等離子體是由帶電的電子和離子組成，反應腔中的工藝氣體在電子的撞擊下，除了轉變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團，通過射頻電源的電磁場能量耦合，將工藝氣體激發成等離子態，從而對反應腔內的半導體晶片表面進行相應的材料刻蝕或沉積，而刻蝕或沉積反應的生成物及殘余氣體脫離半導體晶片表面，并被真空系統抽出反應腔。

對于半導體晶片加工來說，整個半導體晶片表面處理的均勻性是加工工藝的一個極其重要的指標，而與該指標密切相關的是工藝氣體進入反應腔后在半導體晶片表面形成的氣流場，該氣流場均勻性對加工工藝的結果相當重要。影響半導體晶片表面氣流場的均勻性的因素有很多，氣體注入裝置就是其中一個直接因素，氣流注入裝置的結構、位置和輸氣方式對氣流場會產生很大的影響。

如圖1所示為一種常用的半導體加工設備的結構，其特點為在反應腔1頂部的中心安裝有一多區噴嘴2，該多區噴嘴2具有多個輸入氣路，工藝氣體可以分多路進入到反應腔，對各個輸入氣路之間的氣流比例進行調節，從而使所處理的半導體晶片3表面氣流更加均勻，如圖中虛線所示為反應腔內氣流的分布情況。

上述半導體加工設備采取反應腔1頂部中心進氣的方式，通過位于半導體晶片四周的環形區域的排氣通道4將殘余氣體及反應生成物抽離反應腔，由于從半導體晶片3中心到邊緣的氣流路徑長度的差異，會導致晶片表面上的氣流場從中心到邊緣形成梯度分布，使得工藝氣體在中心濃度較高，在邊緣濃度較低，整個半導體晶片3上方氣流分布不均勻，影響對半導體晶片3的加工質量。

雖然可以通過改變多區噴嘴2不同輸入氣路之間的進氣比例來改善上述氣流分布不均勻的現象，但也僅能在一定程度內減小梯度分布，而且隨著技術的發展，半導體晶片的尺寸逐步增加，其中心與邊緣的氣流分布的差異將進一步增大。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種氣體輸入裝置和半導體加工設備，能夠改善所處理的半導體晶片整個表面上方氣流分布的均勻性。

為解決上述問題，本發明提供一種氣體輸入裝置，用于向半導體晶片表面輸入工藝氣體，包括：

主進氣部，基本朝向所述半導體晶片的中心；

補償環，所述主進氣部基本位于所述補償環的軸線位置；

密封環，與所述補償環密封連接，從而在所述密封環和補償環之間形成有氣流分配腔；

所述密封環具有至少兩個進氣口，所述補償環具有出氣口，所述出氣口朝向所述補償環的軸線方向。

所述至少兩個進氣口在所述密封環上對稱布置。

所述出氣口為一系列通孔，所述一系列通孔環繞補償環的軸線均勻布置。

所述通孔的軸線與半導體晶片表面平行或相交。

所述一系列通孔中，越靠近半導體晶片的通孔其孔徑越大。

所述補償環的內壁為朝向半導體晶片的喇叭口形。

所述補償環為圓環形，所述密封環位于補償環的外圓，則所述氣流分配腔也為圓環形。

所述補償環和密封環為金屬材質，則該補償環和密封環的接觸面設有導電件和/或密封件。

所述氣體輸入裝置還包括控制氣路，所述控制氣路包括主要氣路和補償氣路，其中，

所述主要氣路與所述主進氣部連通，用于給主進氣部供氣；

所述補償氣路與所述密封環的至少兩個進氣口連通，用于給所述補償環供氣。

所述補償氣路包括至少兩條支路，每條支路上設有開關裝置和限流裝置。

本發明還提供一種半導體加工設備，包括：反應腔，位于反應腔一側的、用于固定半導體晶片的晶片支撐裝置，位于反應腔的另一側的、與所述晶片支撐裝置相對的氣體輸入裝置，所述氣體輸入裝置包括：

主進氣部，基本朝向所述半導體晶片的中心；

補償環，所述主進氣部基本位于所述補償環的軸線位置；

密封環，與所述補償環密封連接，從而在所述密封環和補償環之間形成有氣流分配腔；

所述密封環具有至少兩個進氣口，所述補償環具有出氣口，所述出氣口朝向所述補償環的軸線方向。

所述半導體加工設備還包括排氣通道，位于所述晶片支撐裝置周圍。