[發明專利]半導體工藝設備及其進氣機構

有效

• 申請號: 202011060316.1
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112359344B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 蘭玥
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/44
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;王婷

本申請實施例提供了一種半導體工藝設備及其進氣機構。該進氣機構設置于半導體工藝設備的工藝腔室上，用于將氣體導入工藝腔室內，其包括：包括進氣筒組件；進氣筒組件內形成有氣體通路，并且進氣筒組件的兩端分別為進氣口及出氣口；氣體通路的內徑沿進氣口至出氣口的方向變小；進氣口與半導體工藝設備的供氣源連接，出氣口與工藝腔室的頂部連接；進氣筒組件的內壁上還設置有螺旋線組，螺旋線組用于使流經氣體通路的氣體產生渦旋，以使得進入工藝腔室內的氣體呈渦旋狀態。本申請實施例實現了大幅縮短氣體的飽和吸附時間以及對工藝腔室的吹掃時間，因此大幅提高半導體工藝設備的產能，并且能有效降低設備的應用成本。

技術領域

本申請涉及半導體加工技術領域，具體而言，本申請涉及一種半導體工藝設備及其進氣機構。

背景技術

目前，隨著集成電路技術的快速迭代更新，促使電子元器件不斷向著微型化、集成化、高效能的方向發展，集成電路的線寬不斷縮小。當集成電路的線寬微縮到14nm(納米)以下時，傳統的薄膜沉積技術，例如：物理氣相沉積技術(Physical Vapor Deposition，PVD)、化學氣相沉積技術(Chemical Vapor Deposition，CVD)等，越來越難以滿足小尺寸、高深寬比的深孔/溝槽的填充。因此原子層沉積技術(Atomic layer deposition，ALD)在目前先進的技術代產線中得到了廣泛的應用，包括并不限于金屬、非金屬材料的沉積。

ALD技術是一種以單原子層逐層吸附在襯底上的薄膜沉積技術，其最大的特點就是自限制性，這決定了以原子層沉積技術制備的薄膜具有厚度高度可控、均勻性優良、臺階覆蓋率高等多種優點。通過將兩種氣相前驅體交替通入工藝腔室并發生化學反應而形成沉積薄膜的一種技術，該技術可以將物質以單原子膜的形式逐層沉積在襯底表面。在兩種前驅體脈沖之間需要用惰性氣體對工藝腔室進行吹掃，以清除未吸附在襯底表面的過剩前驅體，以保證化學反應只在襯底表面發生。

在ALD工藝生長過程中，不同前驅體交替進入工藝腔室內執行工藝，在兩種前驅體脈沖之間，通過惰性氣體對氣體管路和工藝腔室進行吹掃，現有技術中主要通過氣體傳輸系統中脈沖閥的開啟和關閉實現。理想ALD工藝生長是兩種前軀體與襯底表面交替反應，避免兩種前軀體相互發生CVD反應沉積在襯底表面。因此在第一種前軀體通入到襯底表面完成反應后，第二種前軀體進入工藝腔室前，必須去除滯留在工藝腔室和氣體管路里第一種前軀體的殘留物。這些殘留物容易相互反應形成化合物，對襯底表面帶來雜質顆粒污染。ALD工藝受其生長原理限制，其相較于CVD和PVD工藝來說生長速率較低，因此導致原子層沉積設備的產能相應較低。

發明內容

本申請針對現有方式的缺點，提出一種半導體工藝設備及其進氣機構，用以解決現有技術存在原子層沉積設備產能較低的技術問題。

第一個方面，本申請實施例提供了一種進氣機構，設置于半導體工藝設備的工藝腔室上，用于將氣體導入所述工藝腔室內，包括：包括進氣筒組件；所述進氣筒組件內形成有氣體通路，并且所述進氣筒組件的兩端分別為進氣口及出氣口；所述氣體通路的內徑沿所述進氣口至所述出氣口的方向變小；所述進氣口與所述半導體工藝設備的供氣源連接，所述出氣口與所述工藝腔室的頂部連接；所述進氣筒組件的內壁上還設置有螺旋線組，所述螺旋線組用于使流經所述氣體通路的氣體產生渦旋，以使得進入所述工藝腔室內的氣體呈渦旋狀態。

于本申請的一實施例中，所述進氣機構還包括相互連接的安裝套筒和進氣組件，其中，所述安裝套筒與所述進氣口連接，所述進氣組件與所述半導體工藝設備的供氣源連接，所述進氣組件用于通過所述安裝套筒向所述進氣筒組件內導入氣體。

于本申請的一實施例中，所述進氣組件包括主管路、以及與所述主管路連通的至少兩條進氣支路，所述主管路設置于所述安裝套筒頂面的中部位置；至少兩條所述進氣支路設置于所述供氣源與所述主管路之間，用于向所述主管路導入氣體。