CN117059466A - 半导体沉积设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体沉积设备，属于半导体技术领域。半导体沉积设备包括半导体工艺腔室，分隔板设置于半导体工艺腔室内，并将半导体工艺腔室分隔为上腔体和下腔体，分隔板上设有通气通道；石英筒设置于分隔板上且位于上腔体内，石英筒的外壁面绕设有磁感线圈；输气管路穿过上腔体并与石英筒连通；加热盘固定设置于下腔体内用于放置晶圆；通气组件包括导流筒和设置于分隔板底部的通气板主体，通气板主体上设有多个通气孔，通气孔的第一端口的内径小于第二端口的内径，导流筒沿靠近加热盘的方向延伸。本发明便于二次扩散气体，而且使气体集中均匀分布在晶圆上，保证半导体表面沉积的均匀性，而且缩短流动路径提高半导体沉积效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体沉积设备。
背景技术
半导体沉积设备在处理晶圆时，使用的技术包括：物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、电浆增强化学气相沉(PECVD)、原子层沉积(ALD)、电浆增强原子层沉积(PEALD)、蚀刻以及光阻去除。
但是，现阶段存在以下技术问题：
1）将反应气体直接输入至半导体工艺腔室内，由于反应气体流动速度不均匀容易造成半导体表面形成的沉积层也不均匀，降低了产品的良率；
2）反应气体进入半导体工艺腔室后，四处弥散，使加热盘周围的浓度过低，降低了半导体沉积的效率；
3）需要额外独立增设等离子体气体产生装置，增大了半导体沉积设备的占地面积，而且等离子体气体产生装置与半导体工艺腔室之间通过较长管路连接，使设备整体的沉积效率受到严重影响。
为此，亟需提供一种半导体沉积设备以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体沉积设备，不仅便于扩散气体，使气体均匀分布在晶圆上，晶圆在工艺过程中能均匀的接触反应气体，保证半导体表面沉积的均匀性，而且缩短流动路径提高半导体沉积效率。
为实现上述目的，提供以下技术方案：
半导体沉积设备，包括
半导体工艺腔室，分隔板设置于所述半导体工艺腔室内，并将所述半导体工艺腔室分隔为上腔体和下腔体，所述分隔板上设有通气通道；
石英筒，设置于所述分隔板上且位于所述上腔体内，所述石英筒的外壁面绕设有磁感线圈；
输气管路，穿过所述上腔体并与所述石英筒连通；
加热盘，固定设置于所述下腔体内，用于放置晶圆；
通气组件，包括导流筒和设置于所述分隔板底部的通气板主体，所述通气板主体上均匀开设有多个通气孔，所述通气孔的第一端口的内径小于所述通气孔的第二端口的内径，所述通气板主体包括第一端面和第二端面，所述第一端口与所述第一端面贯通，所述第二端口与所述第二端面贯通，所述导流筒设置于所述通气板主体的第二端面，所述导流筒沿靠近所述加热盘的方向延伸，多个所述通气孔的所述第二端口均与所述导流筒的内腔连通。
作为半导体沉积设备的可选方案，所述通气孔内的导流孔洞的内径沿所述第一端口朝向所述第二端口的方向逐渐增大。
作为半导体沉积设备的可选方案，所述通气孔内的导流孔洞呈锥形结构。
作为半导体沉积设备的可选方案，所述通气孔内的导流孔洞呈碗形结构。
作为半导体沉积设备的可选方案，所述通气板主体上周向间隔开设有第一连接孔，第一紧固件穿过所述第一连接孔与所述分隔板连接。
作为半导体沉积设备的可选方案，所述通气板主体上周向间隔开设有第二连接孔，所述导流筒上设有第三连接孔，第二紧固件穿过所述第三连接孔与所述第二连接孔的孔壁连接。
作为半导体沉积设备的可选方案，所述通气板主体的材质为铝合金。
作为半导体沉积设备的可选方案，所述第一端口的内径为2 mm-4mm，所述第二端口的内径为5mm-7mm。
作为半导体沉积设备的可选方案，还包括温度调节模块，所述温度调节模块设置于所述上腔体的侧壁。
作为半导体沉积设备的可选方案，还包括带有顶针的升降台，所述升降台设置于所述下腔体的底部，所述加热盘上开设有避让孔，所述顶针穿设于所述避让孔内。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明所提供的半导体沉积设备，采用分隔板将半导体工艺腔室分隔为上腔体和下腔体，上腔体和下腔体之间气密性隔绝，反应气体通过输气管路进入石英筒内，石英筒外壁面的磁感线圈在石英筒内产生磁场，变化的磁场能够使反应气体在石英筒内解离形成等离子气体，无需额外独立增设等离子气体发生装置和较长管路，缩短了等离子气体的流动路径，加快半导体的沉积效率，使整体结构更加紧凑，减小占用面积；从上到下石英筒、通气通道和通气孔依次连通，晶圆放置于下腔体内的加热盘上，通过通气板主体上的多个通气孔，通气孔的第一端口的内径小于通气孔的第二端口的内径，不仅便于扩散等离子气体，而且实现等离子气体均匀的流入下腔体内，使等离子气体均匀分布在晶圆上，晶圆在工艺过程中能均匀的接触解离后的反应气体，保证半导体表面沉积的均匀性；将导流筒的一端安装在通气板主体的第一端面，导流筒的另一端沿靠近加热盘的方向延伸，等离子气体经过通气板主体的通气孔匀化后进入下腔体，通过在通气板主体的第二端面增设沿靠近加热盘方向延伸的导流筒，使匀化后的等离子气体沿着导流筒流向加热盘，避免等离子气体在下腔体内四处弥散，有助于在加热盘周围形成均匀的高浓度的等离子气体，进一步保证在晶圆上沉积的效率和质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中半导体沉积设备的结构示意图；
图2为本发明实施例中通气板主体和导流筒的爆炸示意图；
图3为本发明实施例中通气板主体的结构示意图；
图4为本发明实施例中通气板主体的俯视图；
图5为本发明实施例中通气板主体的仰视图；
图6为图5中A-A向的剖视图；
图7为本发明实施例中通气板主体的仰视图；
图8为图7中B-B向的剖视图。
附图标记：
100、半导体工艺腔室；101、上腔体；102、下腔体；200、分隔板；201、通气通道；300、石英筒；400、磁感线圈；500、输气管路；600、加热盘；700、通气组件；800、温度调节模块；900、升降台；901、顶针；
1、通气板主体；2、通气孔；3、导流筒；4、第二紧固件；5、晶圆；
11、第一端面；12、第二端面；13、第一连接孔；14、第二连接孔；
21、第一端口；22、第二端口；23、导流孔洞；
31、内腔；32、第三连接孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。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。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接。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。
下面详细描述本发明的实施例，所述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元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
为了便于扩散气体，而且使气体均匀分布在晶圆上，晶圆在工艺过程中能均匀的接触反应气体，保证半导体表面沉积的均匀性，而且提高半导体沉积效率，本实施例提供一种半导体沉积设备，以下结合图1至图8对本实施例的具体内容进行详细描述。
实施例一
如图1-图6所示，半导体沉积设备包括半导体工艺腔室100、石英筒300、输气管路500、加热盘600和通气组件700。分隔板200设置于半导体工艺腔室100内，并将半导体工艺腔室100分隔为上腔体101和下腔体102，分隔板200上设有通气通道201。石英筒300设置于分隔板200上且位于上腔体101内，石英筒300的外壁面绕设有磁感线圈400。其中石英筒300的底部与分隔板200的接触面之间夹设有密封圈，避免气体泄漏，保证气密性。输气管路500穿过上腔体101并与石英筒300连通。加热盘600固定设置于下腔体102内，用于放置晶圆5。通气组件700包括设置于分隔板200底部的通气板主体1，通气板主体1上均匀开设有多个通气孔2，通气孔2的第一端口21的内径小于通气孔2的第二端口22的内径。
简而言之，本发明所提供的半导体沉积设备，采用分隔板200将半导体工艺腔室100分隔为上腔体101和下腔体102，上腔体101和下腔体102之间气密性隔绝，反应气体通过输气管路500进入石英筒300内，石英筒300外壁面的磁感线圈400在石英筒300内产生磁场，变化的磁场能够使反应气体在石英筒300内解离形成等离子气体，无需额外独立增设等离子气体发生装置和较长管路，缩短了等离子气体的流动路径，加快半导体的沉积效率，使整体结构更加紧凑，减小占用面积。从上到下石英筒300、通气通道201和通气孔2依次连通，晶圆5放置于下腔体102内的加热盘600上，通过通气板主体1上的多个通气孔2，通气孔2的第一端口21的内径小于通气孔2的第二端口22的内径，不仅便于扩散等离子气体，而且实现等离子气体均匀的流入下腔体102内，使等离子气体均匀分布在晶圆5上，晶圆5在工艺过程中能均匀的接触解离后的反应气体，保证半导体表面沉积的均匀性。
进一步地，如图2至图3所示，通气组件700还包括导流筒3，通气板主体1包括第一端面11和第二端面12，第一端口21与第一端面11贯通，第二端口22与第二端面12贯通，导流筒3设置于通气板主体1的第二端面12，导流筒3沿靠近加热盘600的方向延伸，多个通气孔2的第二端口22均与导流筒3的内腔31连通。等离子气体经过通气板主体1的通气孔2匀化后进入下腔体102，通过在通气板主体1的第二端面12增设沿靠近加热盘600方向延伸的导流筒3，使匀化后的等离子气体沿着导流筒3流向加热盘600，避免等离子气体在下腔体102内四处弥散，有助于在加热盘600周围形成均匀的高浓度的等离子气体，保证在晶圆5上沉积的效率和质量。示例性地，在本实施例中，导流筒3的材质为铝合金。
进一步地，通气孔2内的导流孔洞23的内径沿第一端口21朝向第二端口22的方向逐渐增大。解离后的等离子气体通过第一端口21进入导流孔洞23，并沿着通气孔2内的导流孔洞23流动并从第二端口22流出，由于导流孔洞23的内径沿第一端口21朝向第二端口22的方向逐渐增大，保证等离子气体流动的顺畅性。
示例地，如图4和图5所示，通气孔2内的导流孔洞23呈锥形结构。锥形结构的导流孔保证气体通过通气孔2后呈伞状快速扩散。
在本实施例中，如图2所示，通气板主体1上周向间隔开设有第一连接孔13，第一紧固件穿过第一连接孔13与分隔板200连接。其中，第一紧固件可以为但不限于螺栓、螺钉或铆钉等，在此不做过多限制。
更进一步地，如图2所示，通气板主体1上周向间隔开设有第二连接孔14，导流筒3上设有第三连接孔32，第二紧固件4穿过第三连接孔32与第二连接孔14的孔壁连接。示例性地，第二紧固件4为螺钉，螺钉穿过第三连接孔32与第二连接孔14螺纹连接。因此，通气组件700由两部分组成，一部分是通气板主体1，气体通过输气管路500吹出经过通气板主体1，通气板主体1上添加通气孔2，便于气体的均匀扩散；第二部分是通气板主体1下方的导流筒3，安装在通气板主体1上，便于气体按照指定的方向二次扩散。
示例性地，在本实施例中，通气板主体1的材质为铝合金。采用AL6061-T6 材质，6061-T6系列为铝、镁、硅合金,是一种热处理型的耐腐蚀性合金.强度和耐腐蚀性较高，均匀性皆较好。
示例性地，第一端口21的内径为2mm-4mm，第二端口22的内径为5mm-7mm。具体地，第一端口21的内径为3mm，第二端口22的内径为6mm。
进一步地，如图1所示，半导体沉积设备还包括温度调节模块800，温度调节模块800设置于上腔体101的侧壁。在本实施例中温度调节模块800为散热风扇，在上腔体101的侧壁上相对设置有两个散热风扇，两个散热风扇中一个用于抽入冷风，另一个用于排出热风。通气板主体1在加热盘600上方不与热表面直接接触，而且其上方有扇热风扇进行温度控制，这样做降低了温度对通气板主体1铝材形变的影响。
更进一步地，如图1所示，半导体沉积设备还包括带有顶针901的升降台900，升降台900设置于下腔体102的底部，加热盘600上开设有避让孔，顶针901穿设于避让孔内。带有上下夹板的机械手夹取晶圆5并放置顶针901上，上下夹板抽离后，顶针901携带晶圆5下降，使晶圆5放置在加热盘600上进行沉积。
实施例二
本实施例提供了一种半导体沉积设备，与实施例一相比，本实施例提供的半导体沉积设备的基本结构与实施例一相同，仅通气孔2内的导流孔洞23的设置存在差异，本实施例不再对与实施例一相同的结构进行赘述。
示例性地，如图7和图8所示，通气孔2内的导流孔洞23呈碗形结构。由于导流孔洞23为碗形结构，第二端口22在碗口处，使气体通过通气孔2后呈圆柱状快速扩散。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (9)
1.半导体沉积设备，其特征在于，包括：
半导体工艺腔室(100)，分隔板(200)设置于所述半导体工艺腔室(100)内，并将所述半导体工艺腔室(100)分隔为上腔体(101)和下腔体(102)，所述分隔板(200)上设有通气通道(201)；
石英筒(300)，设置于所述分隔板(200)上且位于所述上腔体(101)内，所述石英筒(300)的外壁面绕设有磁感线圈(400)；
输气管路(500)，穿过所述上腔体(101)并与所述石英筒(300)连通；
加热盘(600)，固定设置于所述下腔体(102)内，用于放置晶圆(5)；
通气组件(700)，包括导流筒(3)和设置于所述分隔板(200)底部的通气板主体(1)，所述通气板主体(1)上均匀开设有多个通气孔(2)，所述通气孔(2)的第一端口(21)的内径小于所述通气孔(2)的第二端口(22)的内径，所述通气孔(2)内的导流孔洞(23)的内径沿所述第一端口(21)朝向所述第二端口(22)的方向逐渐增大，所述通气板主体(1)包括第一端面(11)和第二端面(12)，所述第一端口(21)与所述第一端面(11)贯通，所述第二端口(22)与所述第二端面(12)贯通，所述导流筒(3)设置于所述通气板主体(1)的第二端面(12)，所述导流筒(3)沿靠近所述加热盘(600)的方向延伸，多个所述通气孔(2)的所述第二端口(22)均与所述导流筒(3)的内腔(31)连通。
2.根据权利要求1所述的半导体沉积设备，其特征在于，所述通气孔(2)内的导流孔洞(23)呈锥形结构。
3.根据权利要求1所述的半导体沉积设备，其特征在于，所述通气孔(2)内的导流孔洞(23)呈碗形结构。
4.根据权利要求1所述的半导体沉积设备，其特征在于，所述通气板主体(1)上周向间隔开设有第一连接孔(13)，第一紧固件穿过所述第一连接孔(13)与所述分隔板(200)连接。
5.根据权利要求1所述的半导体沉积设备，其特征在于，所述通气板主体(1)上周向间隔开设有第二连接孔(14)，所述导流筒(3)上设有第三连接孔(32)，第二紧固件(4)穿过所述第三连接孔(32)与所述第二连接孔(14)的孔壁连接。
6.根据权利要求1所述的半导体沉积设备，其特征在于，所述通气板主体(1)的材质为铝合金。
7.根据权利要求1所述的半导体沉积设备，其特征在于，所述第一端口(21)的内径为2mm-4mm，所述第二端口(22)的内径为5mm-7mm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的半导体沉积设备，其特征在于，还包括温度调节模块(800)，所述温度调节模块(800)设置于所述上腔体(101)的侧壁。
9.根据权利要求8所述的半导体沉积设备，其特征在于，还包括带有顶针(901)的升降台(900)，所述升降台(900)设置于所述下腔体(102)的底部，所述加热盘(600)上开设有避让孔，所述顶针(901)穿设于所述避让孔内。
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2023
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