边缘进气装置、半导体工艺腔室及半导体工艺设备制造方法及图纸

技术编号：40647057 阅读：4 留言：0更新日期：2024-03-13 21:26

本发明专利技术提供一种边缘进气装置、半导体工艺腔室及半导体工艺设备，该装置包括旋转进气组件，呈环状，旋转进气组件能够围绕自身轴线旋转；固定进气组件，呈环状，设置在旋转进气组件外侧，位于旋转进气组件的外周的第一对接面与位于固定进气组件的内周的第二对接面可相对旋转地对接，旋转进气组件中设置有第一进气通道，第一进气通道在第一对接面设置有第一进气口，且沿旋转进气组件的内周设置有多个第一出气口；固定进气组件中设置有第二进气通道，第二进气通道在第二对接面设置有第二出气口，第一进气口与第二出气口相连通。本方案可以提高通入半导体工艺腔室中的气体分布均匀性，从而可以提高工艺均匀性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种边缘进气装置、半导体工艺腔室及半导体工艺设备。

技术介绍

1、在集成电路芯片制造过程中的一个重要工艺是氧化硅的沉积，由于集成电路制造需要考虑热预算，一般采用适用于低温沉积的等离子体增强化学气相沉积(plasmaenhanced chemical vapordeposition，pecvd)的方法来进行氧化硅的沉积。通常情况下，基于电容耦合等离子体(capacitively coupled plasma，ccp)原理的pecvd可以满足上述沉积工艺的需求，但是，当氧化硅的沉积需要在一定深宽比的结构中进行时，基于ccp原理的pecvd就不能满足要求了，原因是沉积容易在具有深宽比结构的开口处产生封口效应，从而在该结构内部形成空洞(void)。

2、针对具有深宽比结构的氧化硅沉积，人们提出了很多解决方案，例如，基于电感耦合等离子体(inductively coupled plasma，icp)原理的高密度等离子体化学气相沉积(high density plasma chemicalvapor deposition，hdp cvd)、次常压化学气相沉积(selected areachemical vapor deposition，sacvd)和可流动性化学气相沉积(flamechemical vapor deposition，fcvd)等。虽然sacvd和fcvd的填孔能力强于hdp cvd，但其膜层质量相比于hdp cvd更差，因此，hdp cvd仍然受到工业界的重视。

<p>3、在氧化硅的等离子体沉积中，其成膜依赖于表面反应：

4、sih4-x*+o*→si(oh)n→sio2+h2o↑+h2↑

5、这是一个两步反应，先生成中间产物si(oh)n，然后在下电极功率辅助产生的热效应和离子物理轰击下生成氧化硅。而sih4-x*和o*

6、自由基的产生则基于如下的气相反应：

7、sih4→sih4-x++sih4-x*+e-

8、o2→o++o*+e-

9、由于sih4和o2在通入工艺腔室中时如果过早地混合，很容易发生化学反应从而带来颗粒问题，这就需要将sih4和o2分别从工艺腔室的顶部和侧部通入工艺腔室，但是，通过目前的边缘进气装置将上述气体从工艺腔室的侧部通入工艺腔室时，存在通入工艺腔室中的气体分布不均匀的问题，从而导致工艺结果不均匀，尤其无法满足采用hdp cvd工艺对气体分布均匀性的要求。

技术实现思路

1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种边缘进气装置、半导体工艺腔室及半导体工艺设备，其可以提高通入半导体工艺腔室中的气体分布均匀性，从而可以提高工艺均匀性。

2、为实现本专利技术的目的而提供一种边缘进气装置，用于半导体工艺腔室，包括：

3、旋转进气组件，呈环状，所述旋转进气组件能够围绕自身轴线旋转；

4、固定进气组件，呈环状，设置在所述旋转进气组件外侧，位于所述旋转进气组件的外周的第一对接面与位于所述固定进气组件的内周的第二对接面可相对旋转地对接，所述旋转进气组件中设置有第一进气通道，所述第一进气通道在所述第一对接面设置有第一进气口，且在沿所述旋转进气组件的内周设置有多个第一出气口；所述固定进气组件中设置有第二进气通道，所述第二进气通道在所述第二对接面设置有第二出气口，所述第一进气口与所述第二出气口相连通。

5、可选地，所述第一进气口呈环状，且沿所述旋转进气组件的外周延伸设置。

6、可选地，所述第二出气口呈环状，且沿所述固定进气组件的内周延伸设置；或者，所述第二出气口包括沿所述固定进气组件的内周均匀分布的多个子出气口，多个所述子出气口均与所述第一进气口相连通。

7、可选地，所述边缘进气装置还包括：

8、动密封组件，设置于所述第一对接面与所述第二对接面的对接位置处，用于对所述对接位置处的间隙进行密封，同时保证所述旋转进气组件能够旋转。

9、可选地，所述动密封组件包括第一环形动密封部和第二环形动密封部，所述第一环形动密封部和第二环形动密封部分别位于所述对接位置的上侧和下侧，用于分别对所述对接位置的上侧间隙和下侧间隙进行密封，同时保证所述旋转进气组件能够旋转。

10、可选地，所述旋转进气组件和所述固定进气组件均采用导磁材料制作；

11、所述第一环形动密封部和第二环形动密封部的两端分别与所述固定进气组件和所述旋转进气组件之间具有环形间隙，所述第一环形动密封部的两端与所述第二环形动密封部的两端的磁极方向相反，所述环形间隙中填充有磁流体。

12、可选地，所述固定进气组件包括固定进气环，所述固定进气环用于穿设于所述半导体工艺腔室的侧壁，且所述固定进气环的一部分用于位于所述半导体工艺腔室的外部；所述第二进气通道在所述固定进气环的用于位于所述半导体工艺腔室外部的部分设置有第二进气口，用于与工艺气体的气源连接。

13、可选地，所述固定进气组件包括固定进气环和至少一条进气管路，所述固定进气环用于位于所述半导体工艺腔室的侧壁与所述旋转进气组件之间；

14、所述第二进气通道具有至少一个第二进气口，各所述第二进气口与各所述进气管路的出气端一一对应地连接，各所述进气管路的进气端用于贯通所述半导体工艺腔室的侧壁，并延伸至所述半导体工艺腔室的外部，用于与气源连接。

15、可选地，所述旋转进气组件包括旋转进气环、用于驱动所述旋转进气环旋转的旋转驱动源和多个进气喷嘴；其中，多个所述进气喷嘴与所述旋转进气环连接，且沿所述旋转进气环的周向均匀分布；

16、所述旋转进气环中设置有第一子通道，各所述进气喷嘴中均设置有第二子通道，所述第一子通道与各所述第二子通道相连通，且共同构成所述第一进气通道，各所述第二子通道的出气口用作所述第一出气口。

17、可选地，各所述进气喷嘴与所述旋转进气环通过角度调节结构连接，所述角度调节结构用于调节所述进气喷嘴的出气方向。

18、作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种半导体工艺腔室包括：

19、腔室本体，在所述腔室本体中设置有用于承载晶圆的承载装置；

20、本专利技术提供的上述边缘进气装置，所述旋转进气组件环绕设置于所述腔室本体中的所述承载装置的外围，且位于所述承载装置上方；

21、旋转驱动源，用于驱动所述旋转进气组件旋转。

22、可选地，所述旋转驱动源包括旋转驱动件、传动结构和动密封件，其中，所述旋转驱动件位于所述腔室本体外，用于提供旋转动力；所述传动结构可旋转地穿设于所述腔室本体，且分别与所述旋转驱动件和所述旋转进气组件连接，用于在所述旋转驱动件的驱动下，带动所述旋转进气组件旋转；

23、所述动密封件用于对所述传动结构与所述腔室本体之间的间隙进行密封，同时保证所述传动结构能够旋转。

24、可选地，所述旋转驱动件本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种边缘进气装置，用于半导体工艺腔室，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的边缘进气装置，其特征在于，所述第一进气口呈环状，且沿所述旋转进气组件的外周延伸设置。

3.根据权利要求2所述的边缘进气装置，其特征在于，所述第二出气口呈环状，且沿所述固定进气组件的内周延伸设置；或者，所述第二出气口包括沿所述固定进气组件的内周均匀分布的多个子出气口，多个所述子出气口均与所述第一进气口相连通。

4.根据权利要求1所述的边缘进气装置，其特征在于，所述边缘进气装置还包括：

5.根据权利要求4所述的边缘进气装置，其特征在于，所述动密封组件包括第一环形动密封部和第二环形动密封部，所述第一环形动密封部和第二环形动密封部分别位于所述对接位置的上侧和下侧，用于分别对所述对接位置的上侧间隙和下侧间隙进行密封，同时保证所述旋转进气组件能够旋转。

6.根据权利要求5所述的边缘进气装置，其特征在于，所述旋转进气组件和所述固定进气组件均采用导磁材料制作；

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的边缘进气装置，其特征在于，所述固定进气组件

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的边缘进气装置，其特征在于，所述固定进气组件包括固定进气环和至少一条进气管路，所述固定进气环用于位于所述半导体工艺腔室的侧壁与所述旋转进气组件之间；

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的边缘进气装置，其特征在于，所述旋转进气组件包括旋转进气环、用于驱动所述旋转进气环旋转的旋转驱动源和多个进气喷嘴；其中，多个所述进气喷嘴与所述旋转进气环连接，且沿所述旋转进气环的周向均匀分布；

10.根据权利要求9所述的边缘进气装置，其特征在于，各所述进气喷嘴与所述旋转进气环通过角度调节结构连接，所述角度调节结构用于调节所述进气喷嘴的出气方向。

11.一种半导体工艺腔室，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述旋转驱动源包括旋转驱动件、传动结构和动密封件，其中，所述旋转驱动件位于所述腔室本体外，用于提供旋转动力；所述传动结构可旋转地穿设于所述腔室本体，且分别与所述旋转驱动件和所述旋转进气组件连接，用于在所述旋转驱动件的驱动下，带动所述旋转进气组件旋转；

13.根据权利要求12所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述旋转驱动件设置于所述腔室本体的上方，所述传动结构包括第一连杆和多个第二连杆，所述第一连杆竖直设置，且所述第一连杆的一端贯穿所述腔室本体的顶部，并延伸至所述腔室本体的外部，与所述旋转驱动件的驱动轴连接，所述第一连杆的另一端与多个所述第二连杆的一端连接；多个所述第二连杆的另一端弯折延伸至所述腔室本体内部的边缘处，并与所述旋转进气组件在其周向上的不同位置连接。

14.根据权利要求12或13所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述半导体工艺腔室还包括中心进气装置，所述中心进气装置用于自所述腔室本体的顶部向所述腔室本体内部输送工艺气体。

15.根据权利要求14所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述半导体工艺腔室为化学气相沉积腔室；所述中心进气装置和所述边缘进气装置用于分别向所述半导体工艺腔室内部输送第一工艺气体和第二工艺气体。

16.一种半导体工艺设备，包括权利要求11-15中任意一项所述的半导体工艺腔室。

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【技术特征摘要】

1.一种边缘进气装置，用于半导体工艺腔室，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的边缘进气装置，其特征在于，所述第一进气口呈环状，且沿所述旋转进气组件的外周延伸设置。

4.根据权利要求1所述的边缘进气装置，其特征在于，所述边缘进气装置还包括：

6.根据权利要求5所述的边缘进气装置，其特征在于，所述旋转进气组件和所述固定进气组件均采用导磁材料制作；

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的边缘进气装置，其特征在于，所述固定进气组件包括固定进气环，所述固定进气环用于穿设于所述半导体工艺腔室的侧壁，且所述固定进气环的一部分用于位于所述半导体工艺腔室的外部；所述第二进气通道在所述固定进气环的用于位于所述半导体工艺腔室外部的部分设置有第二进气口，用于与工艺气体的气源连接。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的边缘进气装置，其特征在于，所述旋转进气组件包括旋转进气环、用于驱动所述旋转进气环旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤正雄，林源为，
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：

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