CN113430502A - 半导体工艺设备及其混合进气装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种半导体工艺设备及其混合进气装置。该混合进气装置包括：混合进气块及盖体组件；混合进气块内具有第一环形腔及多个进气通道，第一环形腔与顶部与多个进气通道连通，底部与盖体组件中的混气通道连通；多个进气通道均沿第一环形腔的切向延伸设置，并且多个进气通道的出气口沿第一环形腔的周向均匀分布；盖体组件的顶部居中位置设置有上述混合进气块，盖体组件的底部盖合于工艺腔室顶部，盖体组件中设置有上述混气通道，用于将混合进气块内的工艺气体再次混合并匀流后输入工艺腔室内。本申请实施例实现了在工艺气体到达晶圆表面前有效地改善工艺气体浓度分布，从而能够在有效缩短工艺时间的同时大幅改善晶圆成膜均匀性。

Description

半导体工艺设备及其混合进气装置
技术领域
本申请涉及半导体加工技术领域，具体而言，本申请涉及一种半导体工艺设备及其混合进气装置。
背景技术
目前，原子层沉积(Atomic layer deposition，ALD)工艺是一种较为先进的薄膜沉积工艺，随着线宽至7nm、5nm制程，用ALD工艺沉积薄膜会变得越来越广泛应用，比如Al2O3、HfO、HfZrO、TaN、TiN、TaO及W等薄膜，可以应用于大多数集成电路(integratedcircuit，IC)领域，如逻辑器件、动态随机存取存储器(DRAM)、3D闪存等。ALD工艺自限制周期性生长、薄膜质量优、台阶覆盖率优是其优势，但生长速率低及工艺时间较长会较大程度影响设备的产能。
现在主流的ALD工艺设备，两种工艺气体分别通过一个主管路及四个分管路独立进气，四个分管路的顶端与主管路连接，底端与环形腔的顶部连接，环形腔再分流至八个匀气筛，匀气筛上面的若干横向小孔喷出工艺气体，从而实现与晶圆的反应。但是，由于两种工艺气体只是简单的利用管路以及一个大环形腔来汇合，不能很有效的将两种工艺气体进气混合，不仅混气效率低，而且还会造成到达晶圆表面的工艺气体浓度不均匀，进而导致成膜的均匀性较差。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种半导体工艺设备及其混合进气装置，用以解决现有技术存在的工艺气体混合效率低以及混气效率低造成的晶圆成膜均匀性较差的技术问题。
第一个方面，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备的混合进气装置，设置于所述半导体工艺设备的工艺腔室顶部，用于向工艺腔室内输入工艺气体，混合进气块及盖体组件；所述混合进气块内具有第一环形腔及多个进气通道，所述第一环形腔的顶部与多个所述进气通道连通，底部与所述盖体组件中的混气通道连通；多个所述进气通道均沿所述第一环形腔的切向延伸设置，并且多个所述进气通道的出气口沿所述第一环形腔的周向均匀分布；所述盖体组件的顶部居中位置设置有所述混合进气块，所述盖体组件的底部盖合于所述工艺腔室顶部，所述盖体组件中设置有所述混气通道，用于将所述混合进气块内的工艺气体再次混合并匀流后输入所述工艺腔室内。
于本申请的一实施例中，所述混合进气块内还具有混气腔，所述混气腔位于所述第一环形腔的底部，并且与所述第一环形腔同轴设置；所述混气腔的径向尺寸小于所述第一环形腔的径向尺寸，并且所述第一环形腔通过所述混气腔与所述盖体组件中的所述混气通道连通。
于本申请的一实施例中，所述混合进气块内还具有第二环形腔，所述第二环形腔位于所述混气腔的底部，并且与所述混气腔同轴设置；所述第二环形腔的径向尺寸大于所述混气腔的径向尺寸，并且所述第一环形腔通过所述混气腔及所述第二环形腔与所述盖体组件中的所述混气通道连通。
于本申请的一实施例中，所述第一环形腔底部的径向尺寸逐渐缩小，以与所述混气腔的顶部连通；所述第二环形腔顶部的径向尺寸逐渐缩小，以与所述混气腔的底部连通。
于本申请的一实施例中，所述盖体组件包括盖体及转接盘，所述盖体的底面开设有容置槽，所述转接盘设置于所述容置槽内，所述混气通道包括第一分气通道、第二分气通道及第三环形腔，所述第一分气通道设置于所述盖体内，所述容置槽的底面开设有环形槽，所述转接盘的顶面与所述容置槽底面贴合，与所述环形槽配合形成所述第三环形腔，所述第一分气通道的两端分别与所述混合进气块及第三环形腔连通，并且多个所述第一分气通道沿圆周方向均匀分布，所述第二分气通道设置于所述转接盘内，所述第二分气通道的两端分别与第三环形腔及所述工艺腔室连通，并且多个所述第二分气通道沿圆周方向均匀分布。
于本申请的一实施例中，所述盖体组件还包括多个第一匀气筛，多个所述第一匀气筛设置于所述转接盘的底面上，呈环形分布，与多个所述第二分气通道一一对应，所述第二分气通道通过所述第一匀气筛与所述工艺腔室连通。
于本申请的一实施例中，所述盖体组件还包括第二匀气筛，所述混气通道还包括第三分气通道，所述第三分气通道设置于所述转接盘内，并且沿圆周方向均匀分布，多个所述第三分气通道一端与所述第三环形腔连通，另一端通过所述第二匀气筛与所述工艺腔室连通，所述第二匀气筛位于呈环形分布的多个所述第一匀气筛的中心。
于本申请的一实施例中，所述第一匀气筛呈长圆形，所述第二匀气筛呈正圆形，所述第一匀气筛及所述第二匀气筛中均设置有有多个沿其自身径向延伸设置的出气通道。
于本申请的一实施例中，所述第二分气通道的进气口位于所述第三环形腔靠近外缘的位置，所述第三分气通道的进气口位于所述第三环形腔靠近内缘的位置，并且多个所述第二分气通道及多个所述第三分气通道的进气口沿所述第三环形腔的周向交替排布。
于本申请的一实施例中，所述第二分气通道的内径大于所述第三分气通道的内径。
于本申请的一实施例中，所述第三环形腔的径向尺寸大于所述第二环形腔的径向尺寸，多个所述第一匀气筛形成的所述环形的径向尺寸大于所述第三环形腔的径向尺寸，并且所述第一分气通道、所述第二分气通道及所述第三分气通道均为斜向直线通道。
于本申请的一实施例中，所述盖体组件还包括匀流盘，所述匀流盘设置于所述容置槽内，所述匀流盘与所述转接盘配合形成匀流空间，所述第一匀气筛及所述第二匀气筛均位于所述匀流空间内；所述匀流盘上还开设有多个贯穿所述匀流盘的匀流孔，所述匀流空间通过多个匀流孔与所述工艺腔室连通。
于本申请的一实施例中，多个所述进气通道的出气口位于所述第一环形腔的轴向上的位置不同。
第二个方面，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备，包括工艺腔室以及如第一个方面提供的混合进气装置。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：
本申请实施例通过在混合进气块上设置多个进气通道，多个进气通道均沿第一环形腔的切向延伸设置，并且多个进气通道的出气口沿第一环形腔的周向均匀分布，当多种工艺气体在进入第一环形腔后在切向上作强制调整，使得多种工艺气体在第一环形腔内呈螺旋形流动，从而大幅提高工艺气体的混合均匀性，在工艺气体到达晶圆表面前有效地改善工艺气体浓度分布，从而不仅能够有效的缩短工艺时间，而且还能大幅改善晶圆成膜均匀性，并且还能大幅提升设备的产能。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例提供的一种混合进装置与工艺腔室配合的剖视示意图；
图2为本申请实施例提供的一种混合进气块的横向剖视示意图；
图3为本申请实施例提供的一种第三环形腔的横向剖视示意图；
图4为本申请实施例提供的一种第一匀气筛及第二匀气筛配合的横向剖视示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
本申请实施例提供了一种半导体工艺设备的混合进气装置，设置于半导体工艺设备的工艺腔室顶部，用于向工艺腔室内输入工艺气体，该混合进气装置的结构示意图如图1及图2所示，包括：混合进气块1及盖体组件2；混合进气块1内具有第一环形腔11及多个进气通道12，第一环形腔11的顶部与多个进气通道12连通，底部与盖体组件2中的混气通道连通；多个进气通道12均沿第一环形腔11的切向延伸设置，并且多个进气通道12的出气口沿第一环形腔11的周向均匀分布；盖体组件2的顶部居中位置设置有混合进气块1，盖体组件2的底部盖合于工艺腔室200顶部，盖体组件2中设置有混气通道，用于将混合进气块1内的工艺气体再次混合并匀流后输入工艺腔室200内。
如图1及图2所示，半导体工艺设备例如可以是原子层沉积工艺设备，并且具体可以用于执行氮化钛(TiN)沉积工艺，但是本申请实施例并不以此为限。混合进气块1可以采用圆柱形结构，并采用同轴方式设置于盖体组件2上。第一环形腔11可以位于混合进气块1内部，并且与混合进气块1同轴设置，第一环形腔11的顶部与两个进气通道12连通，底部与盖体组件2中的混气通道连通。两个进气通道12的出气口分别与第一环形腔11的两侧连通，并且可以沿第一环形腔11的周向均匀分布。两个进气通道12的延伸方向均沿第一环形腔11的切向延伸设置，即进气通道12的延伸方向与和第一环形腔11相切设置。两个进气通道12可以用于分别通入两种工艺气体，两种工艺气体均包括反应气体及稀释气体，反应气体例如可以包括但不限于四氯化钛及氨气，而稀释气体则可以包括但不限于氮气。盖体组件2的顶部居中位置设置有上述混合进气块1，盖体组件2中设置有混气通道，底部盖合于工艺腔室200的顶部，以与工艺腔室200配合形密封的反应腔201。盖体组件2内的混气通道与混合进气块1内的第一环形腔11连通，以将混合进气块1内的工艺气体再次混合并匀流后输入工艺腔室200，工艺气体在工艺腔室200内参与执行工艺后，可以从工艺腔室200的抽气口202排出工艺腔室200。
本申请实施例通过在混合进气块上设置多个进气通道，多个进气通道均沿第一环形腔的切向延伸设置，并且多个进气通道的出气口沿第一环形腔的周向均匀分布，当多种工艺气体在进入第一环形腔后在切向上作强制调整，使得多种工艺气体在第一环形腔内呈螺旋形流动，从而大幅提高工艺气体的混合均匀性，在工艺气体到达晶圆表面前有效地改善工艺气体浓度分布，从而不仅能够有效的缩短工艺时间，而且还能大幅改善晶圆成膜均匀性，并且还能大幅提升设备的产能。
需要说明的是，本申请实施例并不限定进气通道12的具体实施方式，例如采用两条以上的进气通道12分别通入不同的工艺气体，或者采用更多条进气通道12，以分别通入工艺气体的反应气体及稀释气体。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图1及图2所示，混合进气块1内还具有圆形的混气腔13，混气腔13位于第一环形腔11的底部，并且与第一环形腔11同轴设置；混气腔13的径向尺寸小于第一环形腔11的径向尺寸，并且第一环形腔11通过混气腔13与盖体组件2中的混气通道连通。
如图1及图2所示，混合进气块1内还开设有圆形的混气腔13，该混气腔13可以位于第一环形腔11的底部，并且混气腔13与第一环形腔11同轴设置。混气腔13的外径可以小于第一环形腔11的外径，并且具体可与第一环形腔11的内径相同，即混气腔13的径向尺寸小于第一环形腔11的径向尺寸，但是本申请实施例并不以此为限。第一环形腔11的底部与混气腔13连通，以使第一环形腔11可以通过混气腔13与盖体组件2中的混气通道连通。在实际应用时，两个进气通道12的工艺气体预先在第一环形腔11内进行混合，并且呈螺旋形流动进入混气腔13内，由于混气腔13的外径小于第一环形腔11的内径，两种工艺气体能够受到切向及径向两个方向的作用力，使得两种工艺气体可以强制进行调整，从而进一步提高工艺气体的混合效果，进而大幅提高工艺气体的混合均匀性及混合效率。
于本申请的一实施例中，如图1及图2所示，混合进气块1内还具有第二环形腔14，第二环形腔14位于混气腔13的底部，并且与混气腔13同轴设置；第二环形腔14的径向尺寸大于混气腔13的径向尺寸，并且第一环形腔11通过混气腔13及第二环形腔14与盖体组件2中的混气通道连通。
如图1及图2所示，混合进气块1内还开设第二环形腔14，该第二环形腔14位于混气腔13的底部，并且与混气腔13采用同轴设置，第二环形腔14的顶部与混气腔13连通，以使得第一环形腔11可以通过混气腔13及第二环形腔14与盖体组件2中的混气通道连通。第二环形腔14的外径可以大于混气腔13的外径，即第二环形腔14的径向尺寸大于混气腔13的径向尺寸。具体来说，第二环形腔14可以采用与第一环形腔11相同的规格设置，但是本申请实施例并不此为限，只要第二环形腔14的径向尺寸大于混气腔13的径向尺寸即可。具体来说，由于两种工艺气体在混气腔13内进行强制混合，并且采用上述设计，能将混合工艺气体的流速做适当减缓，从而达到适当降低流速且快速混气及匀气的目的。采用上述设计，由于减缓了混合工艺气体的流速，使得工艺气体能在混气腔13内充分混合，从而进一步提高混合均匀性及混合效率。
于本申请的一实施例中，如图1及图2所示，第一环形腔11的底部的径向尺寸逐渐缩小，以与混气腔13的顶部连通；第二环形腔14的顶部的径向尺寸逐渐缩小，以与混气腔13的底部连通。
如图1及图2所示，在混合进气块1的纵向剖视图中，第一环形腔11的底部两侧同时收窄，即第一环形腔11的底部的径向尺寸呈逐渐缩小状态，以便于与混气腔13的顶部连通，具体可以参照如图1中所示。第二环形腔14的顶部采用与第一环形腔11的底部相同的结构，并且两者方向相反，以实现与混气腔13的底部进行连通。采用上述设计，使得混合进气块1内整体可以呈“X”形混合进气腔，由上至下的混合区域直径由大变小再变大，从而能够大幅提高混合均匀性及混合效率。具体来说，两个进气通道12进入的两种工艺气体首先会沿第一环形腔11向下进气，并且预先在第一环形腔11内形成环形气流，以实现让两个进气通道12的工艺气体进行初步混气，然后在进入混气腔13的过程中，使得两种工艺气体在切向和径向方向做强制的调整，从而继续增加两种工艺气体的混合程度，具体可以参照图1中的所示出的工艺气体流线示意图，最后再进入第二环形腔14将两种工艺气体的流速作适当减缓，从而达到适当降低流速且快速混气(匀气)的目的。由于原子层沉积工艺使用的很多反应气体分子量都很大，并且粘性也大，需要适当降低流速才能使其较好的混气，但对于原子层沉积工艺来说，又需要工艺周期较短且能实现快速匀气，因此采用上述设计不仅能提高本申请实施例的适用性及适用范围，而且还能提高工艺效率。
需要说明的是，本申请实施例并不限定第一环形腔11及第二环形腔14与混气腔13之间连接处的具体形状，只要其能满足与混气腔13连通设置即可。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图1及图3所示，盖体组件2包括盖体23及转接盘24，盖体23的底面开设有容置槽231，转接盘24设置于容置槽231内，混气通道包括第一分气通道21、第二分气通道25及第三环形腔22，第一分气通道21设置于盖体23内，容置槽231的底面开设有环形槽，转接盘24的顶面与容置槽231底面贴合，与环形槽配合形成第三环形腔22，第一分气通道21的两端分别与第二环形腔14及第三环形腔22连接，并且多个第一分气通道21沿圆周方向均匀分布，第二分气通道25设置于转接盘24内，第二分气通道25的两端分别与第三环形腔22及工艺腔室200连通，并且多个第二分气通道25沿圆周方向均匀分布。
如图1及图3所示，盖体23整体可以为圆形板状结构，盖体23的底面上可以开设圆形的容置槽231，并且容置槽231的底面上还开设有环形槽。转接盘24也可以为圆形板状结构，与容置槽231的形状相匹配，转接盘24设置于容置槽231内，其顶面与容置槽231底面贴合设置，以与环形槽配合形成第三环形腔22。采用上述设计，使得本申请实施例不仅结构简单，而且还能有效降低故障率，从而大幅降低应用及维护成本。盖体23内可以形成有多个第一分气通道21，并且该第一分气通道21的具体数量例如可设置为四个，但是本申请实施例并不以此为限，例如第一分气通道21的数量还可以是四个以下或者四个以上。第一分气通道21的两端分别与第二环形腔14及第三环形腔22连接，并且多个第一分气通道21可以沿第二环形腔14及和第三环形腔22的周向均匀分布。在实际应用时，第二环形腔14的混合工艺气体经由多个第一分气通道21输入第三环形腔22内，以在第三环形腔22内进一步混合，从而进一步提高各种工艺气体的混合均匀性，进而进一步提高晶圆的成膜均匀性。采用上述设计，多个第一分气通道21均匀分布，使得第二环形腔14内的混合工艺气体均匀的输入第三环形腔22内，从而进一步提高混合均匀性及混合效率。第二分气通道25设置于转接盘24内，并且多个第二分气通道25沿圆周方向均匀分布，但是本申请实施例并不限定第二分气通道25的具体数量，例如八个第二分气通道25可以形成于转接盘24内，第二分气通道25的一端与第三环形腔22连通，另一端与转接盘24的底面连通，以使得第三环形腔22与工艺腔室200连通。
需要说明的是，本申请实施例并不限定第三环形腔22的具体实施方式，例如第三环形腔22可以形成于转接盘24上，或者形成于容置槽231与转接盘24之间。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图1及图3所示，盖体组件2还包括多个第一匀气筛26，多个第一匀气筛26设置于转接盘24的底面上，呈环形分布，与多个第二分气通道25一一对应，第二分气通道25通过第一匀气筛26与工艺腔室200连通。具体来说，盖体组件2还包括第一匀气筛26，八个第一匀气筛26可设置于转接盘24的底面上，并且围绕转接盘24的圆心呈环形结构，多个第一匀气筛26分别与多个第二分气通道25连通，即多个第一匀气筛26与多个第二分气通道25一一对应，用于对第三环形腔22内的混合工艺气体进行匀流，并且经由第二分气通道25及第一匀气筛26通入工艺腔室200的反应腔201内。采用上述设计，由于采用多个第一匀气筛26环绕成环形结构，并且多个第二分气通道25均匀排布，从而在混合工艺气体进入工艺腔室200的反应腔201之前充分匀流。
需要说明的是，本申请实施例并不限定第二分气通道25及第一匀气筛26的具体数量，只要两者一一对应即可。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图1及图3所示，盖体组件2还包括第二匀气筛28，混气通道还包括第三分气通道27，多个第三分气通道27设置于转接盘24内，并且沿圆周方向均匀分布，多个第三分气通道27一端分别与第三环形腔22连通，另一端均通过第二匀气筛28与工艺腔室200连通，第二匀气筛28位于呈环形分布的多个第一匀气筛26的中心。具体来说，四个第三分气通道27均形成于转接盘24内，而第二匀气筛28则可以设置为一个，并且具体设置于转接盘24的底面(中心位置)上。多个第三分气通道27的一端分别与第三环形腔22的连通，并且沿第三环形腔22的周向均匀分布，多个第三分气通道27的另一端均与一个第二匀气筛28连通，以通过第二匀气筛28与工艺腔室200连通。采用上述设计，由于第二匀气筛28位于多个第一匀气筛26合围成的环形的居中位置，从而进一步提高混合工艺气体的均匀性，尤其是中心区域和边缘区域的相对均匀性。
需要说明的是，本申请实施例并不限定第三分气通道27及第二匀气筛28的具体数量，只要多个第三分气通道27与第二匀气筛28合理地对应设置即可。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图1及图4所示，第一匀气筛26呈长圆形，第二匀气筛28呈正圆形，第一匀气筛26及第二匀气筛28中均设置有多个沿其自身径向延伸设置的出气通道32。
如图1及图4所示，第一匀气筛26可以设置为长圆形块状结构，第一匀气筛26的顶面可以设置进气孔31以用于与第二分气通道25连通，并且第一匀气筛26上设置有多个沿(水平方向)径向延伸设置的出气通道32，多个出气通道32可以均匀分布且均与第一匀气筛26的进气孔31连通。多个第一匀气筛26合围成环形结构，并且多个第一匀气筛26较长的轴可以沿环形的径向延伸设置，较短的轴可以沿环形的周向延伸设置，以使得第一匀气筛26位于环形周向的出气通道32的路径较短，以及位于环形径向上的出气通道32路径较长。第二匀气筛28可以设置为圆形块状结构，第二匀气筛28的顶面上设置有进气孔31以用于与第三分气通道27连通。第二匀气筛28上设置有多个沿(水平方向)径向延伸设置的出气通道32，多个出气通道32可以均匀分布，并且均与第二匀气筛28的进气孔31连通，第二匀气筛28的多个出气通道32的长度相同。第一匀气筛26位于环形的径向上出气通道32的路径较长，使得混合工艺气体流阻稍大导致出气稍慢，以避免与第二匀气筛28之间对冲力较大，从而大幅降低产生紊流的可能性；而第一匀气筛26位于环形周向上的出气通道32相对较短，使得混合工艺气体的流阻稍小导致出气稍快；并且进一步的将第二匀气筛28的出气通道32的路径设置为相同长度。采用上述设计，通过改变第一匀气筛26在环形的径向和周向的出气通道32的路径长度来改变出气流速，并且加上第二匀气筛28相互间的气流对冲，能得到很好的匀气效果，也就是能使工艺气体的浓度分布很均匀，从而进一步提高晶圆的成膜均匀性。
需要说明的是，本申请实施例并不限定第一匀气筛26及第二匀气筛28的具体结构，只要能满足上述出气通道32的路径长度设置即可。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图1及图3所示，第二分气通道25的进气口位于第三环形腔22靠近外缘的位置，第三分气通道27的进气口位于第三环形腔22靠近内缘的位置，并且多个第二分气通道25及多个第三分气通道27的进气口沿第三环形腔22的周向交替排布。可选地，第二分气通道25的内径大于第三分气通道27的内径。
如图1及图3所示，多个第二分气通道25位于第三环形腔22靠近外缘的位置，以便于与多个第一匀气筛26连通，并且能缩短两者之间的距离；而第三分气通道27的进气口则位于第三环形腔22靠近内缘的位置，以便于与第二匀气筛28连通，并且能缩短两者之间的距离。第二分气通道25及第三分气通道27的进气口在第三环形腔22的周向上可以采用交替设置，即两个第二分气通道25的进气口之间具有一个第三分气通道27的进气口，从而大幅提高混合工艺气体的均匀性。进一步的，第二分气通道25的直径可以为6-12mm，而第三分气通道27的直径则可以设置为1-4mm，即第二分气通道25的内径大于第三分气通道27的内径。由于每个第二分气通道25分别对应一个第一匀气筛26，而多个第三分气通道27均对应一个第二匀气筛28，采用上述设计能进一步提高各匀气筛的出气量，从而进一步提高出气的均匀性。
于本申请的一实施例中，如图1及图4所示，第三环形腔22的径向尺寸大于第二环形腔14的径向尺寸，多个第一匀气筛26形成的环形的径向尺寸大于第三环形腔22的径向尺寸，并且第一分气通道21、第二分气通道25及第三分气通道27均为斜向直线通道。具体来说，第三环形腔22的径向尺寸大于第二环形腔14的径向尺寸，多个第一匀气筛26合围成的环形的径向尺寸大于第三环形腔22的径向尺寸，采用该设计使得本申请实施例结构简单，能快速将工艺气体扩大至与晶圆对应的尺寸，从而进一步提高混合均匀性及混合效率。进一步的，由于采用上述设计，使得多个第一分气通道21及第二分气通道25均设置为由上至下向外倾斜的斜向直线通道，以便于与第三环形腔22及多个第一匀气筛26连通；以及多个第三分气通道27由上至下向内倾斜的斜向直线通道，以便于与第二匀气筛28连通。采用上述设计，使得混合工艺气体用最短的路径到各匀气筛，并且加上各匀气筛径向上的出气通道32，使得混合工艺气体能够快速进一步混气，从而进一步提高混合均匀性及混合效率。
于本申请的一实施例中，如图1所示，盖体组件2还包括匀流盘29，匀流盘29设置于容置槽231内，匀流盘29用于与转接盘24配合在容置槽231内形成有匀流空间291，第一匀气筛26及第二匀气筛28均位于匀流空间291内；匀流盘29上还开设有多个贯穿匀流盘29的匀流孔292，匀流空间291通过多个匀流孔292与工艺腔室连通。
如图1所示，匀流盘29可以为圆形板状结构，匀流盘29也设置于容置槽231内，并且与盖体23底面平齐设置。转接盘24的底面上可以开设凹槽，匀流盘29的顶面可以与凹槽合围构成一匀流空间291，匀流盘29垂直方向上可以开设有贯穿匀流盘29的多个匀流孔292，匀流空间291通过多个匀流孔292与工艺腔室200的反应腔201连通。在实际应用时，多个匀气筛输出的混合工艺气体能够在匀流空间291内进一步的混气，再经过匀流盘29上的匀流孔292将混合工艺气体垂直且均匀地送达晶圆表面，从而进一步提高混合均匀性，进而提高晶圆的成膜均匀性。
需要说明的是，本申请实施例并不限定匀流空间291的具体实施方式，例如将匀流盘29与转接盘24间隔设置以形成匀流空间291。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，多个进气通道12的出气口位于第一环形腔11的轴向上的位置可以不同。具体来说，多个进气通道12的出气口在第一环形腔11轴向上的高度位置不同，例如位于左侧的进气通道12的出气口相对较高，位于右侧的进气通道12的出气口相对较低，从而能进一步提高多种工艺气体在第一环形腔11内的旋转速度，从而进一步提高混合均匀性及混合效率。但是本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整。
基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备，包括工艺腔室以及如上述各实施例提供的混合进气装置。
应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：
本申请实施例通过在混合进气块上设置多个进气通道，多个进气通道均沿第一环形腔的切向延伸设置，并且多个进气通道的出气口沿第一环形腔的周向均匀分布，当多种工艺气体在进入第一环形腔后在切向上作强制调整，使得多种工艺气体在第一环形腔内呈螺旋形流动，从而大幅提高工艺气体的混合均匀性，在工艺气体到达晶圆表面前有效地改善工艺气体浓度分布，从而不仅能够有效的缩短工艺时间，而且还能大幅改善晶圆成膜均匀性，并且还能大幅提升设备的产能。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (14)

1.一种半导体工艺设备的混合进气装置，设置于所述半导体工艺设备的工艺腔室顶部，用于向工艺腔室内输入工艺气体，其特征在于，包括：混合进气块及盖体组件；
所述混合进气块内具有第一环形腔及多个进气通道，所述第一环形腔的顶部与多个所述进气通道连通，底部与所述盖体组件中的混气通道连通；多个所述进气通道均沿所述第一环形腔的切向延伸设置，并且多个所述进气通道的出气口沿所述第一环形腔的周向均匀分布；
所述盖体组件的顶部居中位置设置有所述混合进气块，所述盖体组件的底部盖合于所述工艺腔室顶部，所述盖体组件中设置有所述混气通道，用于将所述混合进气块内的工艺气体再次混合并匀流后输入所述工艺腔室内。
2.如权利要求1所述的混合进气装置，其特征在于，所述混合进气块内还具有混气腔，所述混气腔位于所述第一环形腔的底部，并且与所述第一环形腔同轴设置；所述混气腔的径向尺寸小于所述第一环形腔的径向尺寸，并且所述第一环形腔通过所述混气腔与所述盖体组件中的所述混气通道连通。
3.如权利要求2所述的混合进气装置，其特征在于，所述混合进气块内还具有第二环形腔，所述第二环形腔位于所述混气腔的底部，并且与所述混气腔同轴设置；所述第二环形腔的径向尺寸大于所述混气腔的径向尺寸，并且所述第一环形腔通过所述混气腔及所述第二环形腔与所述盖体组件中的所述混气通道连通。
4.如权利要求3所述的混合进气装置，其特征在于，所述第一环形腔底部的径向尺寸逐渐缩小，以与所述混气腔的顶部连通；所述第二环形腔顶部的径向尺寸逐渐缩小，以与所述混气腔的底部连通。
5.如权利要求1至4的任一所述的混合进气装置，其特征在于，所述盖体组件包括盖体及转接盘，所述盖体的底面开设有容置槽，所述转接盘设置于所述容置槽内，所述混气通道包括第一分气通道、第二分气通道及第三环形腔，所述第一分气通道设置于所述盖体内，所述容置槽的底面开设有环形槽，所述转接盘的顶面与所述容置槽底面贴合，与所述环形槽配合形成所述第三环形腔，所述第一分气通道的两端分别与所述混合进气块及第三环形腔连通，并且多个所述第一分气通道沿圆周方向均匀分布，所述第二分气通道设置于所述转接盘内，所述第二分气通道的两端分别与第三环形腔及所述工艺腔室连通，并且多个所述第二分气通道沿圆周方向均匀分布。
6.如权利要求5所述的混合进气装置，其特征在于，所述盖体组件还包括多个第一匀气筛，多个所述第一匀气筛设置于所述转接盘的底面上，呈环形分布，与多个所述第二分气通道一一对应，所述第二分气通道通过所述第一匀气筛与所述工艺腔室连通。
7.如权利要求6所述的混合进气装置，其特征在于，所述盖体组件还包括第二匀气筛，所述混气通道还包括第三分气通道，所述第三分气通道设置于所述转接盘内，并且沿圆周方向均匀分布，多个所述第三分气通道一端与所述第三环形腔连通，另一端通过所述第二匀气筛与所述工艺腔室连通，所述第二匀气筛位于呈环形分布的多个所述第一匀气筛的中心。
8.如权利要求7所述的混合进气装置，其特征在于，所述第一匀气筛呈长圆形，所述第二匀气筛呈正圆形，所述第一匀气筛及所述第二匀气筛中均设置有有多个沿其自身径向延伸设置的出气通道。
9.如权利要求7所述的混合进气装置，其特征在于，所述第二分气通道的进气口位于所述第三环形腔靠近外缘的位置，所述第三分气通道的进气口位于所述第三环形腔靠近内缘的位置，并且多个所述第二分气通道及多个所述第三分气通道的进气口沿所述第三环形腔的周向交替排布。
10.如权利要求7所述的混合进气装置，其特征在于，所述第二分气通道的内径大于所述第三分气通道的内径。
11.如权利要求7所述的混合进气装置，其特征在于，所述第三环形腔的径向尺寸大于所述第二环形腔的径向尺寸，多个所述第一匀气筛形成的所述环形的径向尺寸大于所述第三环形腔的径向尺寸，并且所述第一分气通道、所述第二分气通道及所述第三分气通道均为斜向直线通道。
12.如权利要求7所述的混合进气装置，其特征在于，所述盖体组件还包括匀流盘，所述匀流盘设置于所述容置槽内，所述匀流盘与所述转接盘配合形成匀流空间，所述第一匀气筛及所述第二匀气筛均位于所述匀流空间内；所述匀流盘上还开设有多个贯穿所述匀流盘的匀流孔，所述匀流空间通过多个匀流孔与所述工艺腔室连通。
13.如权利要求1至4的任一所述的混合进气装置，其特征在于，多个所述进气通道的出气口位于所述第一环形腔的轴向上的位置不同。
14.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括工艺腔室以及如权利要求1至13的任一所述的混合进气装置。
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