半导体工艺设备及其进气系统技术方案

本申请公开了一种半导体工艺设备及其进气系统，属于半导体工艺技术领域，该进气系统包括混流器和工艺气体管路；混流器上设置有一个气体出口以及至少两个气体入口，每个气体入口连接有一个带第一气体流量控制器的进气管路；气体出口通过压力控制气体支路和流量控制气体支路同时连通工艺气体管路的第一端；工艺气体管路的第二端连通工艺腔室。本技术方案，其可在携带气体和掺杂反应气体进入工艺气体管路前进行充分混流处理，以确保掺杂反应气体参与工艺反应前在混合气体中的浓度稳定性，进而提升工艺腔室的工艺效果。而提升工艺腔室的工艺效果。而提升工艺腔室的工艺效果。

【技术实现步骤摘要】
半导体工艺设备及其进气系统


[0001]本申请属于半导体工艺
，尤其涉及一种半导体工艺设备及其进气系统。

技术介绍

[0002]化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)是指化学气体或蒸汽在基质表面反应合成涂层或纳米材料的方法，是半导体工业中应用最为广泛地用来沉积多种材料的技术。与硅(Si)外延相比，碳化硅(SiC)的外延温度更高且生长周期更长，单片晶圆的外延生长时间长达90分钟以上。整个外延生长过程中，掺杂气体的浓度和流量控制十分重要。碳化硅外延设备由于腔室记忆效应，炉次之间掺杂浓度不同，且由于腔室是水平腔室，造成涂层(coating)对衬底的中心和边缘的掺杂浓度影响幅度不同。因而，在工艺过程中，一般有以下几点要求：1、掺杂气体浓度稳定，波动越小越好；2、掺杂气体与携带气体混合之后的总流量要稳定；3、掺杂气体与携带气体在进入工艺腔室参与化学反应之前要混合均匀。只有同时满足以上几点要求，做完相应半导体工艺的晶圆才可能满足对产品的膜厚及电阻率均匀性的要求。
[0003]然而，现有工艺腔室采用的进气方案，在携带气体和掺杂反应气体进入工艺气体管路前未经任何混流处理，仅在两者同时流经工艺气体管路时进行简单的流动混合，这样容易在气体注入的初期或者掺杂反应气体端的压力和流量出现变化时，会短时间内出现掺杂气体与携带气体在进入工艺腔室参与工艺反应之前无法充分混合，即无法保证掺杂反应气体在混合气体中的浓度稳定性，进而影响工艺腔室的工艺效果。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种半导体工艺设备及其进气系统，旨在改善现有工艺腔室的进气方案，在携带气体和掺杂反应气体进入工艺气体管路前未经任何混流处理，无法保证掺杂反应气体在混合气体中的浓度稳定性，进而影响工艺腔室的工艺效果的问题。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种半导体工艺设备的进气系统，所述进气系统包括混流器和工艺气体管路；
[0006]所述混流器上设置有一个气体出口以及至少两个气体入口，每个所述气体入口连接有一个带第一气体流量控制器的进气管路；所述气体出口通过压力控制气体支路和流量控制气体支路同时连通所述工艺气体管路的第一端；所述工艺气体管路的第二端连通工艺腔室。
[0007]可选地，在一些实施例中，所述混流器包括内置有螺旋混流结构的混流腔室和至少两个进气管路；
[0008]所述至少两个进气管路与所述至少两个气体入口一一对应；
[0009]每一所述进气管路的第一端连通所述混流腔室，每一所述进气管路的第二端引出一个对应的所述气体入口，由每一所述进气管路进入所述混流腔室的气体经所述螺旋混流结构后由所述气体出口排出。
[0010]可选地，在一些实施例中，所述混流器包括两个所述进气管路，且两个所述进气管路的第一端的延伸方向相互垂直。
[0011]可选地，在一些实施例中，至少有两个所述进气管路的进气路径长度不相同。
[0012]可选地，在一些实施例中，所述螺旋混流结构包括内置于所述混流腔室内的多个螺旋片组，每个所述螺旋片组包括交错连接成一体的第一螺旋片和第二螺旋片，且所述第一螺旋片的螺旋方向与所述第二螺旋片的螺旋方向呈相反设置。
[0013]可选地，在一些实施例中，多个所述螺旋片组等间隔安设在所述混流腔室内；或，
[0014]多个所述螺旋片组依次相连安设在所述混流腔室内。
[0015]可选地，在一些实施例中，所述混流器包括还包括出气管路；所述混流腔室包括内置有所述螺旋混流结构的混流腔段，所述出气管路的第一端连通所述混流腔段，且所述混流腔段的内径大于所述出气管路的内径，所述出气管路的第二端引出所述气体出口。
[0016]可选地，在一些实施例中，所述压力控制气体支路包括带前端气体压力控制器的第一管路以及带第一开关控制阀的第二管路，所述第一管路的第一端连通所述气体出口，所述第一管路的第二端经所述第二管路连通所述工艺气体管路；
[0017]所述流量控制气体支路包括带第二气体流量控制器的第三管路以及带第二开关控制阀的第四管路，所述第三管路的第一端连通所述气体出口，所述第三管路的第二端经所述第四管路连通所述工艺气体管路。
[0018]可选地，在一些实施例中，所述进气系统还包括吹扫气体管路；
[0019]所述压力控制气体支路还包括带第三开关控制阀的第五管路；
[0020]所述流量控制气体支路还包括带第四开关控制阀的第六管路；
[0021]所述第一管路的第二端经所述第五管路连通所述吹扫气体管路的第一端，所述第三管路的另一端经所述第六管路连通所述吹扫气体管路的第一端，所述吹扫气体管路的第二端连通尾气处理器。
[0022]可选地，在一些实施例中，所述进气系统还包括中心气体支路和至少一个边缘气体支路；
[0023]所述工艺气体管路的第二端通过所述中心气体支路连通工艺腔室的中心区域，以及通过所述边缘气体支路连通所述工艺腔室的边缘区域；
[0024]所述中心气体支路包括带中心气体流量控制器的第七管路，所述第七管路的第一端经带中心开关控制阀的第八管路连通所述工艺气体管路，所述第七管路的第二端连通所述工艺腔室的中心区域，且所述工艺腔室的中心区域内设置有第一气体传感器，所述第一气体传感器用于检测待检测气体中预设元素的浓度；
[0025]所述边缘气体支路包括带边缘气体流量控制器的第九管路，所述第九管路的第一端经带边缘开关控制阀的第十管路连通所述工艺气体管路，所述第九管路的第二端连通所述工艺腔室的边缘区域，且所述工艺腔室的边缘区域内设置有第二气体传感器，所述第二气体传感器用于检测待检测气体中预设元素的浓度。
[0026]第二方面，本申请实施例提供一种半导体工艺设备，包括工艺腔室以及与工艺腔室连通的上述的进气系统。
[0027]在本申请中，其半导体工艺设备的进气系统包括混流器和工艺气体管路。混流器上设置有一个气体出口以及至少两个气体入口，每个气体入口连接有一个带第一气体流量
控制器的进气管路，可分别实现携带气体和掺杂反应气体的稳定接入。同时，气体出口通过压力控制气体支路和流量控制气体支路同时连通工艺气体管路的第一端，工艺气体管路的第二端连通工艺腔室。这样一来，本申请的进气系统，其可在携带气体和掺杂反应气体进入工艺气体管路前进行充分混流处理，同时，还通过压力控制气体支路和至少一个流量控制气体支路的共同配合，确保携带气体和掺杂反应气体充分混合后可流量稳定地流入工艺气体管路中，进而确保掺杂反应气体参与工艺反应前在混合气体中的浓度稳定性，进而提升工艺腔室的工艺效果。
附图说明
[0028]下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其有益效果显而易见。
[0029]图1是现有技术半导体工艺设备的结构示意图
[0030]图2是本申请实施例提供的半导体工艺设备的结构示意图。
[0031]图3是图1所示半导体工艺设备的进气系统的混流器的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体工艺设备的进气系统，其特征在于，所述进气系统包括混流器和工艺气体管路；所述混流器上设置有一个气体出口以及至少两个气体入口，每个所述气体入口连接有一个带第一气体流量控制器的进气管路；所述气体出口通过压力控制气体支路和流量控制气体支路同时连通所述工艺气体管路的第一端；所述工艺气体管路的第二端连通工艺腔室。2.根据权利要求1所述的进气系统，其特征在于，所述混流器包括内置有螺旋混流结构的混流腔室和至少两个进气管路；所述至少两个进气管路与所述至少两个气体入口一一对应；每一所述进气管路的第一端连通所述混流腔室，每一所述进气管路的第二端引出一个对应的所述气体入口，由每一所述进气管路进入所述混流腔室的气体经所述螺旋混流结构后由所述气体出口排出。3.根据权利要求2所述的进气系统，其特征在于，所述混流器包括两个所述进气管路，且两个所述进气管路的第一端的延伸方向相互垂直。4.根据权利要求2所述的进气系统，其特征在于，至少有两个所述进气管路的进气路径长度不相同。5.根据权利要求2所述的进气系统，其特征在于，所述螺旋混流结构包括内置于所述混流腔室内的多个螺旋片组，每个所述螺旋片组包括交错连接成一体的第一螺旋片和第二螺旋片，且所述第一螺旋片的螺旋方向与所述第二螺旋片的螺旋方向呈相反设置。6.根据权利要求5所述的进气系统，其特征在于，多个所述螺旋片组等间隔安设在所述混流腔室内；或，多个所述螺旋片组依次相连安设在所述混流腔室内。7.根据权利要求2所述的进气系统，其特征在于，所述混流器还包括出气管路；所述混流腔室包括内置有所述螺旋混流结构的混流腔段，所述出气管路的第一端连通所述混流腔段，且所述混流腔段的内径大于所述出气管路的内径，所述出气管路的第二端引出所述气体出口。8.根据权利要求1所述的进气系统，其特征在于，所述压力控制气体支路包括带前端气体压力控制器的第一管路以及带第一开关控制阀的第二管路，所述第一管路...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙小芹，李世凯，徐爽，邓晓军，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：新型
国别省市：