CN115287630A - 一种半导体器件制备装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种半导体器件制备装置及制备方法，该装置包括气体管道、气体优化系统以及反应腔室；气体管道包括多个气体入口管道；所述反应腔室内部自上而下设置有射频匹配器、气体分配盘、晶圆托盘以及气体排出部；多个气体入口连接所述气体混合优化系统；气体优化系统设置在所述反应腔室外部；气体混合优化系统包括气体搅拌装置和气体过滤装置。气体搅拌装置实现多路气体的均匀分布，气体过滤装置将均匀分布后的多路气体中携带的颗粒杂质有效去除，气体混合优化系统实现混合后的多路气体在PECVD装置反应腔室中的多方向分布，从而使气体电离后形成的等离子体的均匀分布，有效保证等离子体在晶圆上沉积后形成的薄膜的膜厚均匀性以及更少的颗粒表现。

Description

一种半导体器件制备装置及制备方法

技术领域

本公开属于半导体存储器件薄膜生长技术领域，特别涉及一种半导体器件制备装置及制备方法。

背景技术

PECVD(等离子体增强型化学气相沉积)是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，等离子体中充满大量的被解离的化学活性很强的活性基团，很容易被吸附在基片表面沉积出所期望的薄膜。PECVD工艺广泛应用于半导体制造领域，主要应用于沉积各种半导体存储器件薄膜。

PECVD制程工艺对成膜气体均匀性有一定的要求，目前现有技术中PECVD装置中的气体混合装置无法使多路成膜气体混合均匀，且混合后的气体往往存在颗粒杂质，导致气体不纯净；从而使气体在射频能量作用下形成等离子体沉积在晶圆上的薄膜出现膜厚不均匀、膜产品颗粒表现不佳等问题。

公开内容

为克服现有检测方法的不足，本公开通过设计一种气体混合优化系统，替换现有PECVD装置中的气体混合装置，并将该气体混合优化系统集成到现有的PECVD装置中，形成一种改善薄膜均匀性以及颗粒分布的半导体器件制备装置。

本公开采用的技术方案如下:一种半导体器件制备装置，包括气体管道、气体优化系统以及反应腔室；所述气体管道包括多个气体入口管道；所述反应腔室内部自上而下设置有射频匹配器、气体分配盘、晶圆托盘以及气体排出部；所述多个气体入口连接所述气体混合优化系统；所述气体优化系统设置在所述反应腔室外部；所述气体混合优化系统包括气体搅拌装置和气体过滤装置。

例如，所述气体优化混合系统为腔体结构，其上部区域设置所述气体搅拌装置；中间区域设置所述气体过滤装置。

例如，所述气体优化混合系统为梯形、圆柱形、圆形、矩形或椭圆形腔体结构。

例如，所述气体搅拌装置包括旋转轴套、连接在旋转轴套上的多个搅拌扇叶；所述多个搅拌扇叶之间呈等角度或非等角度设置。

例如，所述多个搅拌扇叶均设置有微孔结构，所述微孔机构的孔径为0.1-1cm；所述多个搅拌扇叶呈45°-120°角，所述多个搅拌扇叶的转速为10-50r/min。

例如，所述气体过滤装置为过滤网，所述过滤网的孔径为0.01-10um。

例如，所述过滤网上的过滤孔从内到外分布不一，其外圈上的过滤孔数量多于内圈，且过滤孔向外倾斜。

例如，所述气体过滤装置为具有吸附作用的多孔介质材料。

例如，所述多孔介质材料为陶瓷多孔材料、纤维增强材料或炭泡沫多孔材料。

例如，所述多个搅拌扇叶的材料为合金或陶瓷。

例如，所述搅拌扇叶为螺旋叶片，所述螺旋叶片沿着气体搅拌装置中心轴线延伸。

例如，所述气体搅拌装置为竖向设置的固定杆、固定杆上设置有多个自下而上的呈螺旋线分布的折流板组成的结构。

例如，所述多个气体入口管道为第一气体入口管道、第二气体入口管道以及第三气体入口管道，所述第一气体入口管道、第二气体入口管道以及第三气体入口管道均与气体混合优化系统连接，所述气体混合优化系统连接的底部区域与反应腔室连通。

本公开还涉及一种利用上述装置制备半导体器件的方法，所述方法包括：

将晶圆置于反应腔室内的晶圆托盘上；多路反应气体通过多个气体入口进入气体混合优化系统中；气体混合优化系统中的气体搅拌装置对多路反应气体进行搅拌；气体混合优化系统中的气体过滤装置对多路反应气体进行过滤；射频匹配器提供射频将过滤后的多路反应气体电离成等离子体；等离子体通过气体分配盘在晶圆上沉积，形成薄膜。

例如，等离子体通过气体分配盘在晶圆上沉积，形成薄膜为：等离子体经气体分配盘上的垂直贯穿的孔洞，均匀分布在晶圆的上方区域，并经晶圆下方的晶圆托盘加热至50-500℃，在晶圆上发生化学气相沉积反应，形成薄膜。

本公开设计的一种半导体器件制备装置和制备方法，其有益效果为:本公开设计的气体混合优化系统通过气体搅拌装置实现多路气体的均匀分布，通过气体过滤装置将均匀分布后的多路气体中携带的颗粒杂质有效去除，并通过气体混合优化系统实现混合后的多路气体在PECVD装置反应腔室中的多方向分布，从而使气体电离后形成的等离子体的均匀分布，有效保证等离子体在晶圆上沉积后形成的薄膜的膜厚均匀性以及更少的颗粒表现。

本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了现有技术中一种半导体器件制备装置的示意图；

图2示出了本公开第一实施例中气体混合优化系统的示意图；

图3示出了本公开第一实施例半导体器件制备装置的示意图；

图4示出了本公开第二实施例中气体混合优化系统的示意图；

图5a为现有技术中半导体器件制备装置制备的薄膜膜厚示意图，图5b为经本公开第一实施例半导体器件制备装置制备的薄膜膜厚示意图；

图6a为现有半导体器件制备装置制备的薄膜产品颗粒示意图，图6b为经本公开第一实施例半导体器件制备装置制备薄膜产品颗粒示意图。

附图标记：1、第一气体入口管道；2、第二气体入口管道；3、第三气体入口管道；4、气体混合装置；5、射频匹配器；6、气体分配盘；7、晶圆托盘；8、反应腔室；9、气体排出部；10、标准排气口；4’、气体混合优化系统；41、气体搅拌装置；42、气体过滤装置。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

如图1所示为现有技术中一种半导体器件制备装置，包括第一气体入口管道1、第二气体入口管道2、第三气体入口管道3、气体混合装置4、射频匹配器(RF)5、气体分配盘6、晶圆托盘7、反应腔室8以及气体排出部9。第一气体入口管道1、第二气体入口管道2、第三气体入口管道3均与气体混合装置4连接，不同气体从第一气体入口管道1、第二气体入口管道2、第三气体入口管道3进入气体混合装置4中混合，图1中给出了三路气体混合的示意图，实际进入气体混合装置4中有多少路气体根据本领域技术人员制备不同类型薄膜的需要决定。在图1所示的气体混合装置4中，三路成膜气体进入气体混合装置4中仅沿着进入方向实现简单混合，且混合区域的接触面积较小，无法实现三路成膜气体的在气体混合装置4中的均匀分布。气体混合装置4设置在反应腔室8外部，气体混合装置4的底部区域与反应腔室8连接。反应腔室8内部自上而下设置有射频匹配器5、气体分配盘6、晶圆托盘7以及气体排出部9。射频匹配器5的输出端电连接射频开关的第一端，射频开关的第二端电连接反应腔室8。射频匹配器5用于对输入阻抗与输出阻抗进行阻抗匹配，以便减少射频回波损耗，其可以采用现有的匹配电路实现。射频开关用于导通或截止位于射频匹配器5与反应腔室8之间的射频通路，以便在沉积反应阶段导通射频通路，向反应腔室8馈入射频电流；射频开关可采用现有的射频开关实现。射频匹配器5通过提供射频能量将气体混合装置4中的三路混合气体电离成等离子体。气体分配盘6可以呈圆形花洒头设计，其内部设置有多个气流分配孔，多个气流分配孔从内向外呈等间距分布，内部区域设置的气流分配孔孔径较小，向外区域设置的气流分配孔孔径相对于内部区域设置的气流分配孔孔径增大。气体分配盘6也可以呈凹槽结构，如图1中所示，在气体分配盘6的中间位置及左右两侧区域气流分配孔均设置为多个垂直贯穿的孔洞，在气体混合装置4中混合的三路成膜气体经射频能量作用后电离成多个等离子体，多个等离子体穿过气体混合装置4的底部区域进入反应腔室8中，并经气体分配盘6中的垂直贯穿的孔洞分布在晶圆的上方区域，从而实现成膜混合气体在晶圆上的沉积。晶圆托盘7位于晶圆下方区域，与晶圆紧贴，从而为成膜混合气体在晶圆上发生化学气相沉积提供一定的加热温度，加热温度可以设置为50-500℃，具体温度设置根据不同的工艺决定。需要说明的是，晶圆托盘7可以在刻蚀设备上使用，也可以不加热。晶圆托盘7下方还设置支撑件，用于固定晶圆托盘7。同时，气体排出部9设置在在反应腔室8内靠近其底部区域，该气体排出部9具有用于将反应腔室8内的气体向外部排气的标准排气口10，反应腔室8内未反应完的成膜气体也从标准排气口10排出。标准排气口10用于排出反应腔室8内未反应完的气体。

然而，图1所示的PECVD装置中的气体混合装置4在混合多路成膜气体时，由于气体混合装置4仅仅是将通入多路的成膜气体在其中简单混合，进入反应腔室8内的成膜气体受其通入位置的影响，使得成膜气体进入反应腔室8内的每个位置气体浓度不够均匀；同时，气体混合装置4无法实现对进入其中的多路气体进行净化处理，以保证进入反应腔室8之前的气体纯净度，因此还可能导致混合后进入反应腔室8内的成膜气体携带颗粒杂质，从而影响后续在反应腔室8中成膜时薄膜的膜厚均匀性以及薄膜上颗粒的分布表现。

因此，本公开旨在改进现有的气体混合装置4，通过设计一种气体混合优化系统4’，如图2所示，将进入PECVD机台的成膜气体经气体搅拌装置41进行更充分均匀的混合，经过充分均匀混合后的成膜气体通过气体过滤装置42，从而将成膜气体的洁净度进一步纯化，使在晶圆上沉积的薄膜均匀性以及颗粒的表现更佳。

该气体混合优化系统4’集成到PECVD机台的进气端，组装成一种能够改善薄膜均匀性以及颗粒分布的半导体器件制备装置，该装置示意图如图3所示，其包括多个气体入口管道(图3中示意为第一气体入口管道1、第二气体入口管道2和第三气体入口管道3)、气体混合优化系统4’、射频匹配器5、气体分配盘6、晶圆托盘7、反应腔室8以及气体排出部9。气体混合优化系统4’包括气体搅拌装置41和气体过滤装置42；气体混合优化系统4’的一端分别连接有第一气体入口管道1、第二气体入口管道2和第三气体入口管道3，第一气体入口管道1、第二气体入口管道2和第三气体入口管道3的管径相同。气体混合优化系统4’的底部连接有一根混合进气管(图3中未示出)，混合进气管的另一端通入反应腔室8内。本公开实施例中，混合进气管的管径远小于第一气体入口管道1、第二气体入口管道2和第三气体入口管道3的管径，可保证第一气体入口管道1、第二气体入口管道2和第三气体入口管道3内的负压，从而保证混合成膜气体从气体排出部9均匀排出。气体混合优化系统4’设置在反应腔室8外部，位于反应腔室8的一侧，在本公开实施例中其位于反应腔室8上方；反应腔室8内部自上而下设置有射频匹配器5、气体分配盘6、晶圆托盘7以及气体排出部9。本公开中，多个气体入口管道用于通入成膜气体，根据沉积薄膜的不同，使用的成膜气体也不同，可以使用含硅、含氮气体以及其他气体。成膜气体和射频能量信号采用不同通道注入反应腔室8中，由于PECVD制程对成膜工艺气体的均匀性有严格的要求，将成膜工艺气体通入气体混合优化系统4’中，使其依次进入气体搅拌装置41和气体过滤装置42，形成成膜气体均匀分布层和成膜气体净化层；由此可以改善气体分布的均匀性，从而有利于获得较好的膜厚均一性；以及达到净化气体去除颗粒杂质，从而获得使在晶圆上沉积的薄膜中颗粒分布较少。

图2是本公开一实施例中气体混合优化系统4’的示意图，该气体混合优化系统4’在集成到PECVD装置中用于整体替换图1中的气体混合装置4。在本公开实施例中，如图2所示，该气体混合优化系统4’外部呈圆柱形腔室结构设计，其上部区域为气体搅拌装置41，中间区域为气体过滤装置42；气体混合优化系统4’还可以设计为梯形、圆形、椭圆形、矩形等腔体，只要能够实现上层均匀分布、下层过滤颗粒杂质的作用即可。气体搅拌装置41包括旋转轴套、连接在旋转轴套上的多个搅拌扇叶，多个搅拌扇叶之间呈等角度或非等角度设置，多个搅拌扇叶上均设有一定数量的微孔结构，多个搅拌扇叶呈45°-120°设置。气体混合优化系统4’顶部安装有一个旋转电机，旋转电机驱动气体搅拌装置41上的旋转轴套转动，从而带动搅拌扇叶转动。搅拌叶片可根据本领域技术人员的需要设计成特殊形状，例如可以设计成图2所示的花瓣形，还可以设计成梯形；保证搅拌叶片转动时可以产生朝向混合进气管的负压，进一步保证混合气体管内的负压，提高反应腔室8内的各位置的成膜气体的均匀程度，进而提高成膜气体的反应速率及反应效果。在本公开实施例中，搅拌扇叶可以设置为三个，扇叶之间呈等角度(120°)设置，搅拌扇叶的数量多少可以根据本领域技术人员的实际需要确定，例如，可以设置为四叶片或五叶片。搅拌扇叶上设置的微孔结构其孔径有一定的要求，其孔径可以为0.1-1cm。微孔结构能够提高成膜气体在气体混合优化系统4’中的通过速度，并在一定程度上减少扇叶搅动形成的扰流。同时，相比现有技术中的气体混合装置4，通过搅拌扇叶的搅动能够使进入气体混合优化系统4’中的多路成膜气体呈螺旋向下运动，在一定程度上能够增大多种成膜气体之间的接触面积，提高混合效率，保证多种成膜气体充分混合。搅拌扇叶的材料组成一般选用耐腐蚀的材料，例如可以为合金或陶瓷材料；其材料选择需要考虑成膜气体的性质，若成膜气体中含有酸性气体，搅拌扇叶的材料可以选用陶瓷材料，陶瓷材料耐腐蚀，能够在一定程度上保护气体优化系统4’，提高其使用寿命；若成膜气体均为惰性气体或不含有酸性气体，搅拌扇叶的材料可以选用合金材料。总而言之，搅拌扇叶的材料可以根据制备不同类型薄膜的实际需要决定。当多路成膜气体进入到气体混合优化系统4’的气体搅拌装置41中时，混合气体压迫搅拌扇叶，搅拌扇叶旋转实现对混合气体的搅拌，混合气体在气体搅拌装置41中呈顺时针方向流动。本公开实施例中，混合气体在气体搅拌装置41中也可呈逆时针方向流动，混合气体的流动方向根据花瓣形搅拌扇叶的搅拌方向决定。在本公开实施例中，搅拌扇叶转速一般设计为10-50r/min。图2中，气体混合优化系统4’中部区域设置的气体过滤装置42，用于将来自气体过滤装置42上方的经气体搅拌装置41混合均匀后的气体进一步净化处理，以去除气体中的颗粒杂质，提高气体的洁净度。

本公开实施例中，搅拌扇叶还可以为螺旋叶片，螺旋叶片沿着气体搅拌装置41中心轴线延伸。搅拌扇叶还可以设置为若干个钢丝编制，且搅拌叶径向分布，通过轴向钢丝与斜拉钢丝相互焊接固定，使得不同方位的钢丝对旋转的流化气体均有剪切作用。

本公开实施例中，图4示出了本公开第二实施例中气体混合优化系统的示意图；气体混合优化系统4’设计为梯形腔体，气体搅拌装置41设计为竖向设置的固定杆、固定杆上设置有多个自下而上的呈螺旋线分布的用于混合的折流板组成的结构，固定杆通过多个固定支架与气体混合优化系统4’的腔壁连接。折流板能够增加混合效果，呈螺旋线分布设计能够使气体混合更加均匀。

本公开实施例中，气体过滤装置42可以设计成孔径为0.01-10um的过滤网，过滤网上的过滤孔从内到外分布不一(如图4所示)，其外圈上的过滤孔设置较多，且过滤孔向外倾斜，这样可以使经过滤装置42净化后的成膜气体与射频匹配器5的接触面积增大。同时，过滤网较大的接触面积能够保证混合后的成膜气体从各个方向流出，有效改善进入反应腔室8中的混合气体的均匀性，即本公开设计的气体过滤装置42不仅能够净化气体，同时还起到导流的作用。本公开实施例中，气体过滤装置42还可以设计成内部固定有上支架和下支架，上支架和下支架之间可拆卸连接有线性均布的过滤芯。过滤芯包括骨架，骨架上包覆至少一层无纺布。骨架由不锈钢丝网制作而成，其外壁贴合缝织无纺布。利用不锈钢丝做的骨架拆除无纺布后可重复利用。

与现有技术中的气体混合装置4相比，图2以及图4中的过滤网能够使沉积在晶圆上的薄膜产品颗粒表现更佳。气体过滤装置42还可以设置箱体结构，其内部布置多层具有吸附作用的多孔介质材料，多孔介质材料可以为陶瓷多孔材料、纤维增强材料、炭泡沫多孔材料等，只要能实现对气体产生纯化的作用，且不会影响气体通过即可。当气体过滤装置42设置为过滤箱时，可以在过滤箱内铺设多层多孔介质材料，多层多孔介质材料包含有化纤无纺滤料过滤层一、合成纤维滤材过滤层二、合成纤维滤材过滤层三和活性炭过滤层四，合成纤维滤材过滤层二固定安装在化纤无纺滤过滤层一的顶部，合成纤维滤材过滤层三固定安装在合成纤维滤材过滤层二的顶部，活性炭过滤层四固定安装在合成纤维滤材过滤层三的顶部，通过四级过滤作用实现对成膜气体的净化处理。图2和图4中，气体过滤装置42可拆卸地安装在气体混合优化系统4’中，便于操作人员定期更换，提高气体过滤装置42的工作效率。同时，需要保证气体过滤装置42在气体混合优化系统4’的腔体中连接处的密封性。

通过上述气体搅拌装置41和气体过滤装置42的搅拌和过滤作用，在气体混合优化系统4’中混合的三路成膜气体经射频能量作用后电离成多个等离子体，多个等离子体穿过气体混合优化系统4’的底部区域进入反应腔室8中，并经气体分配盘6中的垂直贯穿的孔洞均匀分布在晶圆的上方区域，从而实现成膜混合气体在晶圆上的均匀沉积。

将本公开设计的气体混合优化系统4’集成到现有的PECVD装置中，用于替换气体混合装置4，再利用集成后的PECVD装置制备得到薄膜，并计算薄膜膜厚均匀性，如图5b所示。膜厚均匀性采用专门的测量设备检测并反馈薄膜的厚度信息，厚度信息采用膜厚偏差表示，厚度偏差可以使用标准方差或使用表示膜厚均匀性好坏的系数。膜厚均匀性的测量方法如下：在晶圆上选定18个预定位置，这些预定位置的分布方式为：靠近圆周最外层选定8个预定位置，离最外层圆周的圆周处选定6个预定位置，靠近圆心的圆周处选定3个预定位置，圆心处选定1个预定位置；预定位置对应的膜厚监控结构的关键尺寸需要被量测。预定位置的选定原则为其能够均匀的分布在晶圆上，保证可以呈现各区域的膜厚。通过在晶圆上预定膜层的表面形成膜厚监控结构，量测晶圆上预定位置的膜厚监控结构的关键尺寸，根据量测得到的关键尺寸，检测预定膜层的厚度均匀性。相比与利用图1所示的现有PECVD装置制备得到的薄膜(如图5a所示)，图5a膜厚整体跨度大，局部区域集中堆叠严重，中心点偏移明显处于晶圆边缘，等高线单位3um，出现7次高度差，总体高度差21um，大于15um标准偏差，膜厚呈现不均匀分布；而图5b膜厚整体跨度小，无明显集中堆叠，中心点处于晶圆中心，等高线单位3um，出现3次高度差，总体高度差9um，小于10um标准偏差，膜厚整体呈现均匀分布。因此，本公开设计的气体混合优化系统4’在改善膜厚均匀性上具有显著效果。

将本公开设计的气体混合优化系统4’集成到现有的PECVD装置中，用于替换气体混合装置4，再利用集成后的PECVD装置制备得到薄膜，并通过专业的检测设备测量薄膜产品中颗粒的分布情况。具体检测过程为：通过采样管道连通反应腔室8与颗粒物分析仪，将反应腔室8内的气体直接采样后传输至颗粒物分析仪进行分析，采样管道与反应腔室8的排气口相连，且不影响反应腔室8内处理工艺的正常进行，需要说明的是，反应腔室8的排气口包括标准排气口10和备用排气口，所述采样管道的第一端用于与所述备用排气口连通口连通。经上述装置分析得到的薄膜颗粒分布情况如图6a和图6b所示。图6b中，相比与经现有技术中PECVD装置制备薄膜产品颗粒分布(图6a中)，从图6a中可以看出，薄膜产品表面附着有较多颗粒杂质，这将极大影响芯片功能甚至导致芯片功能失效；而在图6b中的薄膜产品表面几乎没有颗粒杂质，说明气体混合优化系统4’中由于气体过滤装置的设计，能够有效去除混合成膜气体中的杂质，使进入反应腔室8中经射频作用电离后的等离子体进一步纯化，最终沉积在基片表面的薄膜中含有的颗粒杂质大幅度减少，成膜质量大大增加。

本公开实施例的另一方面，涉及一种利用上述装置制备半导体器件的方法，该方法包括：将晶圆置于反应腔室8内的晶圆托盘7上，多路反应气体通过多个气体入口进入气体混合优化系统4’中；气体混合优化系统4’中的气体搅拌装置41对多路反应气体进行搅拌；气体混合优化系统4’中的气体过滤装置42对多路反应气体进行过滤；射频匹配器5提供射频将过滤后的多路反应气体电离成等离子体；等离子体通过气体分配盘6在晶圆上沉积，形成薄膜。

具体地，等离子体通过气体分配盘6在晶圆上沉积，形成薄膜为：等离子体经气体分配盘6上的垂直贯穿的孔洞，均匀分布在晶圆的上方区域，并经晶圆下方的晶圆托盘7加热至50-500℃，在晶圆上发生化学气相沉积反应，形成薄膜。

综上，本公开的气体混合优化系统4’通过气体搅拌装置41实现多路气体的均匀分布，通过气体过滤装置42将均匀分布后的多路气体中携带的颗粒杂质有效去除，并通过气体混合优化系统4’实现混合后的多路气体在PECVD反应腔室8中的多方向分布，从而使气体电离后形成的等离子体的均匀分布，有效保证等离子体在晶圆上沉积后形成的薄膜的膜厚均匀性以及更少的颗粒表现。

尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (15)

1.一种半导体器件制备装置，包括气体管道、气体优化系统(4’)以及反应腔室(8)；

所述气体管道包括多个气体入口管道；

所述反应腔室(8)内部自上而下设置有射频匹配器(5)、气体分配盘(6)、晶圆托盘(7)以及气体排出部(9)；

所述多个气体入口连接所述气体混合优化系统(4’)；

所述气体优化系统(4’)设置在所述反应腔室(8)外部；

所述气体混合优化系统(4’)包括气体搅拌装置(41)和气体过滤装置(42)。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述气体优化混合系统(4’)为腔体结构，其上部区域设置所述气体搅拌装置(41)；中间区域设置所述气体过滤装置(42)。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述气体优化混合系统(4’)为梯形、圆柱形、圆形、矩形或椭圆形腔体结构。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其中，所述气体搅拌装置(41)包括旋转轴套、连接在旋转轴套上的多个搅拌扇叶；所述多个搅拌扇叶之间呈等角度或非等角度设置。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述多个搅拌扇叶均设置有微孔结构，所述微孔机构的孔径为0.1-1cm；所述多个搅拌扇叶呈45°-120°角，所述多个搅拌扇叶的转速为10-50r/min。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述气体过滤装置(42)为过滤网，所述过滤网的孔径为0.01-10um。

7.根据权利要求6所述的装置，所述过滤网上的过滤孔从内到外分布不一，其外圈上的过滤孔数量多于内圈，且过滤孔向外倾斜。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述气体过滤装置(42)为具有吸附作用的多孔介质材料。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述多孔介质材料为陶瓷多孔材料、纤维增强材料或炭泡沫多孔材料。

10.根据权利要求3或5所述的装置，其中，所述多个搅拌扇叶的材料为合金或陶瓷。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述搅拌扇叶为螺旋叶片，所述螺旋叶片沿着气体搅拌装置(41)中心轴线延伸。

12.根据权利要求2所述的装置，其中，所述气体搅拌装置(41)为竖向设置的固定杆、固定杆上设置有多个自下而上的呈螺旋线分布的折流板组成的结构。

13.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其中，所述多个气体入口管道为第一气体入口管道(1)、第二气体入口管道(2)以及第三气体入口管道(3)，所述第一气体入口管道(1)、第二气体入口管道(2)以及第三气体入口管道(3)均与气体混合优化系统(4’)连接，所述气体混合优化系统(4’)连接的底部区域与反应腔室(8)连通。

14.一种利用如权利要求1-13任一项所述的装置制备半导体器件的方法，所述方法包括：

将晶圆置于反应腔室(8)内的晶圆托盘(7)上；

多路反应气体通过多个气体入口进入气体混合优化系统(4’)中；

气体混合优化系统(4’)中的气体搅拌装置(41)对多路反应气体进行搅拌；

气体混合优化系统(4’)中的气体过滤装置(42)对多路反应气体进行过滤；

射频匹配器(5)提供射频将过滤后的多路反应气体电离成等离子体；

等离子体通过气体分配盘(6)在晶圆上沉积，形成薄膜。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，等离子体通过气体分配盘(6)在晶圆上沉积，形成薄膜为：

等离子体经气体分配盘(6)上的垂直贯穿的孔洞，均匀分布在晶圆的上方区域，并经晶圆下方的晶圆托盘(7)加热至50-500℃，在晶圆上发生化学气相沉积反应，形成薄膜。

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