半导体工艺腔室制造技术

本发明专利技术提供一种半导体工艺腔室，包括腔体、基座和导气结构，导气结构包括上导气件和下导气件，上导气件的上导气腔用于由基座的四周接收气体，且其底部形成有环形开口，下导气件的底部与排气口601连通，下导气件的顶部具有多个将上导气腔与下导气件的下导气腔连通的导气通孔，下导气腔中设置有与导气通孔一一对应的多个导气组件，导气组件能够使气体通过导气通孔由上导气腔流入下导气腔的最小流通截面积随导上下气体之间的压差增大而减小。在本发明专利技术中，上导气腔通过多个开度随上下气体压差增大而减小的导气组件与下导气腔连接，从而在各种工况下均能保证晶圆上方气体流场的周向均匀性，进而在提高薄膜厚度均匀性的同时提高半导体工艺腔室的适应性。高半导体工艺腔室的适应性。高半导体工艺腔室的适应性。

【技术实现步骤摘要】
半导体工艺腔室


[0001]本专利技术涉及半导体工艺设备领域，具体地，涉及一种半导体工艺腔室。

技术介绍

[0002]随着集成电路技术的快速迭代更新，电子元器件不断向着微型化、集成化、高效能的方向发展，业界对薄膜沉积技术也提出了更高的要求。物理气相沉积技术(Physical Vapor Deposition，PVD)、化学气相沉积技术(Chemical Vapor Deposition，CVD)等传统的薄膜沉积技术越来越难以应对日益增长的工艺需求，原子层沉积技术(Atomic layer deposition，ALD)成为薄膜沉积技术的热门发展方向。
[0003]原子层沉积技术是一种以单原子层逐层吸附在晶圆上的薄膜沉积技术，其最大的特点是自限制性(self
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limiting)，即随着反应产物完全覆盖产品表面，其薄膜会将反应物之间隔开、阻止反应继续进行，其决定了以原子层沉积技术制备的薄膜具有厚度高度可控、均匀性优良、台阶覆盖率高等多种优点。然而实际上，在原子层沉积技术制备大多数薄膜时，团聚、形核、反应粒子活化能大小等多种因素都会对成膜效果产生影响，并非每个工艺循环都可以完美沉积一个原子层的厚度，单个工艺循环所沉积的薄膜往往只有一个原子层厚度的1/2或1/3，例如：在三甲基铝(TMA)与水(H2O)合成氧化铝(Al2O3)薄膜的工艺中，每个工艺循坏可沉积厚度的薄膜，基本为氧化铝单原子层的1/3。并且，薄膜厚度及均匀性往往会受到温度、压力、气流场等多种因素的影响，如，基座的调温功能与温度均匀性、进气系统进气气流的均匀性。同样地，排气系统的排气均匀性也会对薄膜的厚度以及均匀性产生显著影响。
[0004]在现有原子层沉积设备中，由于腔室结构及加热基座等硬件的限制，排气系统通常会偏心放置，导致晶圆四周的排气压力不一致，排气气流场沿工艺腔室的周向分布不均匀，进而影响薄膜的厚度及均匀性。因此，如何提供一种周向排气流场均匀性更佳的工艺腔室结构，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种半导体工艺腔室，该半导体工艺腔室在真空状态及大气状态下，均能够保证晶圆上方气体流场的周向均匀性。
[0006]为实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，提供一种半导体工艺腔室，包括腔体和设置在所述腔体中的基座，所述腔体上形成有排气口，所述半导体工艺腔室还包括环绕所述基座且与所述腔体内壁贴合设置的导气结构，所述导气结构包括环绕所述基座轴线且沿高度方向层叠设置的上导气件和下导气件，所述上导气件内具有上导气腔，所述下导气件内具有下导气腔，所述上导气腔用于由所述基座的四周接收气体，且所述上导气件的底部形成有环绕所述基座轴线的环形开口，所述下导气件的底部与所述排气口连通，所述下导气件的顶部具有多个位置与所述环形开口对应且沿周向等间隔分布的导气通孔，所述导气通孔用于将所述上导气腔与所述下导气腔连通，所述下导气腔中设置有位置与多个所述导
气通孔一一对应的多个导气组件，所述导气组件能够使气体通过对应的所述导气通孔由所述上导气腔流入所述下导气腔的最小流通截面积随所述导气组件上方气体与所述导气组件下方气体之间的压差增大而减小。
[0007]可选地，所述导气组件包括排气堵和弹性件，所述排气堵包括堵头部，多个所述堵头部一一对应地设置在多个所述导气通孔中，且能够沿所述导气通孔运动，所述堵头部上形成有多个沿高度方向贯穿所述堵头部的导气孔，所述下导气腔的内壁上还固定设置有多个固定座，多个所述固定座的位置与多个所述导气组件的排气堵一一对应，且所述固定座具有与所述堵头部的底面相对的限流顶面，所述弹性件用于通过弹力驱动所述排气堵升高，使所述堵头部的底面与所述限流顶面之间的距离增大，进而使气体通过对应的所述导气通孔由所述上导气腔流入所述下导气腔的最小流通截面积增大。
[0008]可选地，多个所述导气孔绕所述堵头部的轴线周向等间隔设置。
[0009]可选地，所述下导气件的顶部具有12～36个所述导气通孔。
[0010]可选地，所述排气堵中形成有与所述堵头部同轴的阶梯孔，所述阶梯孔包括形成在所述堵头部顶面上的定位槽和由所述定位槽的底部贯穿至所述排气堵另一侧表面的导向通孔；
[0011]所述导气组件还包括阶梯螺钉轴，所述固定座上形成有螺钉轴固定孔，所述阶梯螺钉轴包括同轴设置且依次连接的定位头、导向段和螺纹段，所述阶梯螺钉轴在所述螺纹段的外表面上形成有外螺纹，所述阶梯螺钉轴对应于所述螺纹段的一端依次穿过所述导向通孔和所述螺钉轴固定孔并与所述固定座固定连接，所述弹性件能够通过弹力驱动所述排气堵升高至所述定位头与所述定位槽的底面接触。
[0012]可选地，所述排气堵还包括连接柱，所述连接柱固定设置在所述堵头部的底面上且与所述堵头部同轴，所述连接柱的底端表面上形成有第一环形槽，所述第一环形槽与所述排气堵同轴，所述弹性件为弹簧，所述弹性件套设在所述阶梯螺钉轴上且位于所述连接柱的底端与所述固定座之间，所述弹性件的顶端设置在所述第一环形槽中。
[0013]可选地，所述固定座的限流顶面上形成有与所述排气堵同轴的容纳槽，所述容纳槽的底部设置有密封件，所述密封件的中央形成有避让通孔，所述螺钉轴固定孔形成在所述容纳槽的底部，所述阶梯螺钉轴穿过所述避让通孔与所述螺钉轴固定孔固定连接；所述密封件的顶面上形成有环形凸起，所述连接柱的底端表面上还形成有环形密封槽，所述环形密封槽与所述第一环形槽同心且位于所述第一环形槽的外侧，所述连接柱的底端位于所述容纳槽中，且所述环形凸起位于所述环形密封槽中。
[0014]可选地，所述密封件的顶面上还形成有第二环形槽，所述第二环形槽与所述环形凸起同心且位于所述环形凸起的内侧，所述弹性件的底端设置在所述第二环形槽中。
[0015]可选地，所述下导气件包括挡流环、环形底板、组件支撑环和下挡环，所述下挡环同轴套设在所述组件支撑环的外侧，所述挡流环的外沿和内沿分别与所述下挡环和所述组件支撑环的顶端连接，且所述挡流环形成为所述下导气腔的顶壁，所述环形底板的外沿和内沿分别与所述下挡环和所述组件支撑环的底端连接；所述下挡环上形成有位置与所述排气口对应的排气缺口；
[0016]所述上导气件包括环形顶板、匀流栅和上挡环，所述上挡环同轴套设在所述匀流栅的外侧，所述环形顶板的外沿和内沿分别与所述上挡环和所述匀流栅的顶端连接；所述
匀流栅的侧壁上形成有多个周向等间隔分布的排气口。
[0017]可选地，所述组件支撑环的顶部具有环形定位槽，所述环形定位槽的底部形成有多个定位凸起，所述匀流栅的底端端面上形成有多个定位凹槽，所述匀流栅的底端设置在所述环形定位槽中，且多个所述定位凸起一一对应地插入多个所述定位凹槽中。
[0018]在本专利技术提供的半导体工艺腔室中，导气结构包括沿高度方向层叠设置的上导气件和下导气件，且上导气件的上导气腔通过多个开度随上下气体压差增大而减小的导气组件与下导气件的下导气腔连接，从而在半导体工艺腔室为真空状态时，各导气组件的开度能够根据各自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体工艺腔室，包括腔体和设置在所述腔体中的基座，所述腔体上形成有排气口，其特征在于，所述半导体工艺腔室还包括环绕所述基座且与所述腔体内壁贴合设置的导气结构，所述导气结构包括环绕所述基座轴线且沿高度方向层叠设置的上导气件和下导气件，所述上导气件内具有上导气腔，所述下导气件内具有下导气腔，所述上导气腔用于由所述基座的四周接收气体，且所述上导气件的底部形成有环绕所述基座轴线的环形开口，所述下导气件的底部与所述排气口连通，所述下导气件的顶部具有多个位置与所述环形开口对应且沿周向等间隔分布的导气通孔，所述导气通孔用于将所述上导气腔与所述下导气腔连通，所述下导气腔中设置有位置与多个所述导气通孔一一对应的多个导气组件，所述导气组件能够使气体通过对应的所述导气通孔由所述上导气腔流入所述下导气腔的最小流通截面积随所述导气组件上方气体与所述导气组件下方气体之间的压差增大而减小。2.根据权利要求1所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述导气组件包括排气堵和弹性件，所述排气堵包括堵头部，多个所述堵头部一一对应地设置在多个所述导气通孔中，且能够沿所述导气通孔运动，所述堵头部上形成有多个沿高度方向贯穿所述堵头部的导气孔，所述下导气腔的内壁上还固定设置有多个固定座，多个所述固定座的位置与多个所述导气组件的排气堵一一对应，且所述固定座具有与所述堵头部的底面相对的限流顶面，所述弹性件用于通过弹力驱动所述排气堵升高，使所述堵头部的底面与所述限流顶面之间的距离增大，进而使气体通过对应的所述导气通孔由所述上导气腔流入所述下导气腔的最小流通截面积增大。3.根据权利要求2所述的半导体工艺腔室，其特征在于，多个所述导气孔绕所述堵头部的轴线周向等间隔设置。4.根据权利要求3所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述下导气件的顶部具有12～36个所述导气通孔。5.根据权利要求2所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述排气堵中形成有与所述堵头部同轴的阶梯孔，所述阶梯孔包括形成在所述堵头部顶面上的定位槽和由所述定位槽的底部贯穿至所述排气堵另一侧表面的导向通孔；所述导气组件还包括阶梯螺钉轴，所述固定座上形成有螺钉轴固定孔，所述阶梯螺钉轴包括同轴设置且依次连接的定位头、导向段和螺纹段，所述阶梯螺钉轴在所述螺纹段的外表面上形成有外螺纹，所述阶梯螺钉轴对应于所述螺纹段的一端依次穿过所述导向通孔和所述螺钉...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪彪，兰云峰，王勇飞，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：