CN106711066A - 干蚀刻反应设备及用于干蚀刻反应的气体喷嘴 - Google Patents

干蚀刻反应设备及用于干蚀刻反应的气体喷嘴 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种干蚀刻反应设备及用于干蚀刻反应的气体喷嘴。其中，干蚀刻反应设备包括：反应腔体；气体管道，设置于反应腔体内；气体喷嘴，包括依序连通的气体入口、气体通道以及至少两个气体出口，气体入口还连通气体管道，至少两个气体出口的出气方向互不垂直。通过上述方式，本发明能够控制反应腔体内反应气体的均匀性，提高干蚀刻过程中气体离子的均匀性，使干蚀刻更加均匀，以达到控制蚀刻速率的目的。

Description

干蚀刻反应设备及用于干蚀刻反应的气体喷嘴
技术领域
本发明涉及干蚀刻领域，特别是涉及一种干蚀刻反应设备及用于干蚀刻反应的气体喷嘴。
背景技术
硅化合物在半导体领域中是重要、不可欠缺的材料。尤其是，以DRAM(DynamicRandom Access Memory，即动态随机存取存储器)闪存中所含的晶体管等为代表的半导体元件集成化越来越高，导致硅化合物越来越受到瞩目。
通常，在半导体制造工序中，利用干蚀刻法对硅及硅化合物进行加工。目前在对硅及硅化合物进行蚀刻的过程中，对蚀刻速率的要求很高。其中，金属制程的蚀刻速率较难控制，很难通过一般方法如蚀刻气体比例的改变、调整蚀刻气体流量等方法优化金属制程的蚀刻速率。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种干蚀刻反应设备及气体喷嘴，能够控制反应腔体内反应气体的均匀性，提高干蚀刻过程中气体离子的均匀性，使干蚀刻更加均匀，以达到控制蚀刻速率的目的。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种干蚀刻反应设备，包括：反应腔体；气体管道，设置于反应腔体内；气体喷嘴，包括依序连通的气体入口、气体通道以及至少两个气体出口，气体入口还连通气体管道，至少两个气体出口的出气方向互不垂直。
其中，气体喷嘴的种类至少包括两种，其中一种气体喷嘴包括两个气体出口，两个气体出口的出气方向小于90度，其中另一种气体喷嘴包括两个气体出口，两个气体出口的出气方向大于90度。
其中，气体喷嘴的种类至少包括两种，其中一种气体喷嘴包括两个气体出口，两个气体出口的出气方向小于90度，其中另一种气体喷嘴包括四个气体出口。
其中，气体喷嘴的种类至少包括两种，其中一种气体喷嘴包括两个气体出口，两个气体出口的出气方向大于90度，其中另一种气体喷嘴包括四个气体出口。
其中，气体喷嘴的种类至少包括三种，其中一种气体喷嘴包括两个气体出口，两个气体出口的出气方向小于90度，其中另一种气体喷嘴包括两个气体出口，两个气体出口的出气方向大于90度，其中再一种气体喷嘴包括四个气体出口。
其中，气体管道分布在反应腔体四周及内部，分布在反应腔体内部的气体管道为多条横纵排列方式，气体喷嘴分布于反应腔体四周及横纵排列的气体管道上。
其中，具有两个气体出口的气体喷嘴分布于横纵排列的气体管道上，且位于离反应腔体中心三分之二半径范围内，具有四个或以上气体出口的气体喷嘴分布于横纵排列的气体管道的中央。
其中，进一步包括具有一个气体出口的气体喷嘴，分布于反应腔体四周及内部。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种用于干蚀刻反应的气体喷嘴，包括：依序连通的气体入口、气体通道以及至少两个气体出口，气体入口还连通气体管道，至少两个气体出口的出气方向互不垂直。
其中，气体喷嘴的种类至少包括以下一种：包括两个气体出口，两个气体出口的出气方向小于90度；包括两个气体出口，两个气体出口的出气方向大于90度；包括四个气体出口。
以上方案，干蚀刻反应设备包括反应腔体，气体管道，设置于反应腔体内，气体喷嘴，包括依序连通的气体入口、气体通道以及至少两个气体出口，气体入口还连通气体管道，至少两个气体出口的出气方向互不垂直，能够实现控制反应腔体内反应气体的均匀性，提高干蚀刻过程中气体离子的均匀性，使干蚀刻更加均匀，以达到控制蚀刻速率的目的。
附图说明
图1是本发明干蚀刻反应设备一实施方式的结构示意图；
图2是本发明干蚀刻反应设备中的气体喷嘴第一实施方式的实体结构示意图；
图3是图2中气体喷嘴的正视图；
图4是图2中气体喷嘴的简易视图；
图5是本发明干蚀刻反应设备中的气体喷嘴第二实施方式的实体结构示意图；
图6是图5中气体喷嘴的简易视图；
图7是本发明干蚀刻反应设备中的气体喷嘴第三实施方式的实体结构示意图；
图8是图7中气体喷嘴的简易视图；
图9是本发明干蚀刻反应设备中的气体喷嘴第四实施方式的实体结构示意图；
图10是图9中气体喷嘴的简易视图；
图11是本发明干蚀刻反应设备中的气体喷嘴第五实施方式的实体结构示意图；
图12是图11中气体喷嘴的简易视图；
图13是本发明干蚀刻反应设备中的气体管道分布一实施方式结构示意图；
图14是本发明用于干蚀刻反应的气体喷嘴的一实施方式的正视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
请参阅图1，图1是本发明干蚀刻反应设备一实施方式的结构示意图。如图1所示，本实施方式的干蚀刻反应设备包括：气体输送管路11、气体分流室12、气体反应腔体13，气体反应腔体13内设置气体管道14和气体喷嘴15。其中，气体喷嘴15包括依序连通的气体入口、气体通道以及至少两个气体出口，气体入口还连通气体管道14，至少两个气体出口的出气方向互不垂直。
如图2所示，图2是本发明干蚀刻反应设备中的气体喷嘴第一实施方式的实体结构示意图。图3是图2中气体喷嘴的正视图。图4是图中气体喷嘴的简易视图。图3中的气体喷嘴30包括气体入口31、气体通道32以及两个气体出口33，气体入口31还连通气体管道14，两个气体出口33的出气方向互不垂直。
其中，在干蚀刻反应设备中，气体喷嘴15的种类至少有两种，一种是两个气体出口33的出气方向小于90度，也即是θ<90度；另一种是两个气体出口33的出气方向大于90度，也即是θ>90度。可选地，气体喷嘴15的种类还可以是两个气体出口33的出气方向可以转动的，也即是，θ可以在0度到180度之间连续变化的。
如图5所示，图5是本发明干蚀刻反应设备中的气体喷嘴第二实施方式的实体结构示意图。图6是图5中的气体喷嘴的简易视图。图5中的气体喷嘴50包括四个气体出口。其中，四个气体出口的出气方向可以互相垂直，也可以互相不垂直，还可以两个互相垂直，两个互相不垂直。可选地，气体喷嘴50的四个气体出口均可以旋转出气方向。
如图7所示，图7是本发明干蚀刻反应设备中的气体喷嘴第三实施方式的实体结构示意图。图8是图7中的气体喷嘴的简易视图。图7中的气体喷嘴70包括八个气体出口。其中，四个气体出口的出气方向可以互相垂直，也可以互相不垂直。可选地，气体喷嘴70的八个气体出口均可以旋转出气方向。
如图9所示，图9是本发明干蚀刻反应设备中的气体喷嘴第四实施方式的实体结构示意图。图10是图9中的气体喷嘴的简易视图。图9中的气体喷嘴90包括一个气体出口。可选地，气体喷嘴90的气体出口可以旋转出气方向。
如图11所示，图11是本发明干蚀刻反应设备中的气体喷嘴第五实施方式的实体结构示意图。图12是图11中气体喷嘴的简易视图。图11中的气体喷嘴110包括一个气体出口阀门。
可选地，在干蚀刻反应设备中，气体喷嘴15的种类至少有两种，一种是两个气体出口的出气方向小于90度的气体喷嘴30，一种是气体喷嘴50。
可选地，在干蚀刻反应设备中，气体喷嘴15的种类至少有两种，一种是两个气体出口的出气方向大于90度的气体喷嘴30，一种是气体喷嘴50。
可选地，在干蚀刻反应设备中，气体喷嘴15的种类至少有三种，一种是两个气体出口的出气方向小于90度的气体喷嘴30，一种是两个气体出口的出气方向大于90度的气体喷嘴30，一种是气体喷嘴50。
可选地，在干蚀刻反应设备中，气体喷嘴15的种类至少有四种，一种是两个气体出口的出气方向小于90度的气体喷嘴30，一种是两个气体出口的出气方向大于90度的气体喷嘴30，一种是气体喷嘴50，一种是气体喷嘴70。
可选地，在干蚀刻反应设备中，气体喷嘴15的种类至少有五种，一种是两个气体出口的出气方向小于90度的气体喷嘴30，一种是两个气体出口的出气方向大于90度的气体喷嘴30，一种是气体喷嘴50，一种是气体喷嘴70，一种是气体喷嘴90。
可选地，在干蚀刻反应设备中，气体喷嘴15的种类至少有六种，一种是两个气体出口的出气方向小于90度的气体喷嘴30，一种是两个气体出口的出气方向大于90度的气体喷嘴30，一种是气体喷嘴50，一种是气体喷嘴70，一种是气体喷嘴90，一种是气体喷嘴110。
其中，气体管道14分布在反应腔体13的四周及内部，分布在反应腔体13内部的气体管道14为多条横纵排列方式，气体喷嘴分布于反应腔体13的四周及横纵排列的气体管道14上。其中，具有两个气体出口的气体喷嘴30分布于横纵排列的气体管道14上，且位于离反应腔体13中心三分之二半径范围内，具有四个气体出口的气体喷嘴50和/或具有八个气体出口的气体喷嘴70分布于横纵排列的气体管道14的中央。
如图13所示，是本发明干蚀刻反应设备中的气体管道分布一实施方式结构示意图。其中，包括四周气体管道131、两个横向排列的气体管道132、四个纵向排列的位于四周气体管道和横向排列的气体管道之间的气体管道133以及一个纵向的排列的位于横向排列的气体管道之间的气体管道134。其中，具有两个气体出口的气体喷嘴30分布于横向排列的气体管道132和纵向排列的气体管道134上，且位于离反应腔体13中心三分之二半径范围内，具有四个气体出口的气体喷嘴50分布于横向排列的气体管道132的中央，具有一个气体出口的气体喷嘴90分布于反应腔体13的四周气体管道131和两条横向排列的气体管道132上，具有气体出口阀门的气体喷嘴110分布于反应腔体13的四周气体管道131和横纵排列的气体管道132及133上，且位于离反应腔体13中心三分之二半径范围外。
在其中一个应用场景中，利用图13所示的气体管道分布的反应腔体对TFT(ThinFilm Transistor，薄膜晶体管)的源级和漏级进行蚀刻，蚀刻速率由原来的61.5％改善到24.2％，蚀刻的精度CD Loss(Critical Dimension Loss)由原来的0.37微米减小到0.066微米。
本实施方式中，干蚀刻反应设备包括反应腔体，气体管道，设置于反应腔体内，气体喷嘴，包括依序连通的气体入口、气体通道以及至少两个气体出口，气体入口还连通气体管道，至少两个气体出口的出气方向互不垂直，能够实现控制反应腔体内反应气体的均匀性，提高干蚀刻过程中气体离子的均匀性，使干蚀刻更加均匀，以达到控制蚀刻速率的目的。
请参阅图14，图14是本发明用于干蚀刻反应的气体喷嘴的一实施方式的正视结构示意图。其中，气体喷嘴140包括依序连通的气体入口141、气体通道142以及两个气体出口143。其中，气体入口141还连通设置于腔体内的气体管道，两个气体出口143的出气方向互不垂直。
可选地，气体喷嘴140的两个气体出口143的出气方向小于90度，也即是θ<90度。其中，两个气体出口143的出气方向是可以旋转的。
可选地，气体喷嘴140的两个气体出口143的出气方向大于90度，也即是θ>90度。其中，两个气体出口143的出气方向是可以旋转的。
可选地，气体喷嘴140还可以包括四个气体出口143。其中，四个气体出口143的出气方向是可以旋转的。
本实施方式中，用于干蚀刻反应的气体喷嘴依序连通的气体入口、气体通道以及至少两个气体出口，气体入口还连通气体管道，至少两个气体出口的出气方向互不垂直，能够实现控制反应腔体内反应气体的均匀性，提高干蚀刻过程中气体离子的均匀性，使干蚀刻更加均匀，以达到控制蚀刻速率的目的。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种干蚀刻反应设备，其特征在于，包括：
反应腔体；
气体管道，设置于所述反应腔体内；
气体喷嘴，包括依序连通的气体入口、气体通道以及至少两个气体出口，所述气体入口还连通所述气体管道，所述至少两个气体出口的出气方向互不垂直。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述气体喷嘴的种类至少包括两种，其中一种所述气体喷嘴包括两个所述气体出口，两个所述气体出口的出气方向小于90度，其中另一种所述气体喷嘴包括两个所述气体出口，两个所述气体出口的出气方向大于90度。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述气体喷嘴的种类至少包括两种，其中一种所述气体喷嘴包括两个所述气体出口，两个所述气体出口的出气方向小于90度，其中另一种所述气体喷嘴包括四个所述气体出口。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述气体喷嘴的种类至少包括两种，其中一种所述气体喷嘴包括两个所述气体出口，两个所述气体出口的出气方向大于90度，其中另一种所述气体喷嘴包括四个所述气体出口。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述气体喷嘴的种类至少包括三种，其中一种所述气体喷嘴包括两个所述气体出口，两个所述气体出口的出气方向小于90度，其中另一种所述气体喷嘴包括两个所述气体出口，两个所述气体出口的出气方向大于90度，其中再一种所述气体喷嘴包括四个所述气体出口。
6.根据权利要求1至5任一项所述的设备，其特征在于，
所述气体管道分布在所述反应腔体四周及内部，分布在所述反应腔体内部的所述气体管道为多条横纵排列方式，所述气体喷嘴分布于所述反应腔体四周及横纵排列的所述气体管道上。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，
具有两个所述气体出口的所述气体喷嘴分布于所述横纵排列的气体管道上，且位于离所述反应腔体中心三分之二半径范围内，具有四个或以上所述气体出口的所述气体喷嘴分布于所述横纵排列的所述气体管道的中央。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，
进一步包括具有一个气体出口的气体喷嘴，分布于所述反应腔体四周及内部。
9.一种用于干蚀刻反应的气体喷嘴，其特征在于，包括：
依序连通的气体入口、气体通道以及至少两个气体出口，所述气体入口还连通所述气体管道，所述至少两个气体出口的出气方向互不垂直。
10.根据权利要求9所述的喷嘴，其特征在于，
所述气体喷嘴的种类至少包括以下一种：
包括两个所述气体出口，两个所述气体出口的出气方向小于90度；
包括两个所述气体出口，两个所述气体出口的出气方向大于90度；
包括四个所述气体出口。
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