CN117089823A - 半导体气体输送系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体气体输送系统及方法，通过在第一气瓶和载气管路之间额外设置第二气瓶和第一控制组件，这样在第一气瓶内的液态源气化后形成的反应气体经过第一控制组件稳压至预设阈值后再送入第二气瓶内进行存储，这样第二气瓶内反应气体的实时压力就可以保持在预设阈值，如此第二气瓶能够向载气管路输入压力稳定的反应气体，即可以保证载气管路压力稳定，从而保证工艺效果的稳定。

Description

半导体气体输送系统及方法

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，尤其是涉及一种半导体气体输送系统及方法。

背景技术

化学气相沉积(CVD)是半导体工业中应用广泛的用来沉积多种材料的技术，例如大范围的绝缘材料、大多数金属材料以及大多数金属合金材料。

对于一些具有液态源反应气体的工艺，需将液态源填充进气瓶并加热达到饱和蒸压力，然后送入反应腔内，由于温度控制误差，会使气瓶内的饱和蒸汽压力产生波动，从而影响工艺效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体气体输送系统及方法，可以保证载气管路压力稳定，从而保证工艺效果的稳定。

第一方面，本发明提供一种半导体气体输送系统，包括依次连接的第一气瓶、第一控制组件、第二气瓶和载气管路，所述第一气瓶内的液态源气化后反应气体通过所述第一控制组件稳压至预设阈值后输入所述第二气瓶内进行存储，以使所述第二气瓶内反应气体的压力为所述预设阈值，所述第二气瓶与载气管路连接，以通过所述载气管路向反应腔内输送反应气体。

在可选的实施方式中，所述半导体气体输送系统还包括第二控制组件，所述第二控制组件连接在所述第二气瓶和所述载气管路之间，所述第二控制组件用于控制所述第二气瓶输出反应气体的流量。

在可选的实施方式中，所述第二气瓶和载气管路之间有第一阀门，所述第一阀门用于控制所述第二气瓶和所述载气管路之间的连通或阻断。

在可选的实施方式中，所述半导体气体输送系统还包括第三控制组件和第三气瓶，保护气源通过所述第三控制组件与所述第三气瓶连接，所述保护气源输出的保护气体通过所述第三控制组件稳压至所述预设阈值后输入所述第三气瓶内，以使所述第三气瓶内保护气体的压力为所述预设阈值，所述第三气瓶与所述第二气瓶并联于所述载气管路，所述第三气瓶通过所述载气管路能够向所述反应腔内输入保护气体。

在可选的实施方式中，所述半导体气体输送系统还包括第四控制组件，所述第四控制组件连接在所述第三气瓶和所述载气管路之间，所述第四控制组件用于控制所述第三气瓶输出保护气体的流量。

在可选的实施方式中，所述第三气瓶和所述载气管路之间有第二阀门，所述第二阀门用于控制所述第三气瓶和所述载气管路之间的连通或阻断。

在可选的实施方式中，在所述第二气瓶和所述第三气瓶两者的其中一者与所述载气管路连通时，另一者与所述载气管路能够阻断。

在可选的实施方式中，所述半导体气体输送系统还包括设置于所述载气管路上的第五控制组件，所述第五控制组件用于控制所述载气管路输出气体的流量。

第二方面，本发明提供一种半导体气体输送方法，应用于前述实施方式所述的半导体气体输气系统，所述方法包括：

使所述第一气瓶内的液态源气化；

调节所述第一控制组件，以使从所述第一气瓶进入所述第二气瓶的反应气体的压力为所述预设阈值；

使所述第二气瓶和所述载气管路连通，以使所述第二气瓶内的反应气体进入所述载气管路。

在可选的实施方式中，所述半导体气体输送系统还包括第三控制组件和第三气瓶，保护气源通过所述第三控制组件与所述第三气瓶连接，所述保护气源输出的保护气体通过所述第三控制组件稳压至所述预设阈值后输入所述第三气瓶内，以使所述第三气瓶内保护气体的压力为所述预设阈值，所述第三气瓶与所述第二气瓶并联于所述载气管路，所述第三气瓶通过所述载气管路能够向所述反应腔内输入保护气体；

所述方法还包括：

调节所述第三控制组件，以使进入所述第三气瓶内的保护气体的压力为所述预设阈值；

使所述第三气瓶和所述载气管路连通，以使所述第三气瓶内的保护气体进入所述载气管路。

本发明实施例的有益效果包括：

通过在第一气瓶和载气管路之间额外设置第二气瓶和第一控制组件，这样在第一气瓶内的液态源气化后形成的反应气体经过第一控制组件稳压至预设阈值后再送入第二气瓶内进行存储，这样第二气瓶内反应气体的实时压力就可以保持在预设阈值，如此第二气瓶能够向载气管路输入压力稳定的反应气体，即可以保证载气管路压力稳定，从而保证工艺效果的稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例半导体气体输气系统的示意图。

图标：10-第一气瓶；20-第二气瓶；30-第三气瓶；40-载气管路；51-第一控制组件；52-第二控制组件；53-第三控制组件；54-第四控制组件；55-第五控制组件；61-第一阀门；62-第二阀门。

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。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“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。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

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”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。

下面结合附图1，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例公开了一种半导体气体输送系统，该半导体气体输送系统包括依次连接的第一气瓶10、第一控制组件51、第二气瓶20和载气管路40，第一气瓶10内的液态源气化后反应气体通过第一控制组件51稳压至预设阈值后输入第二气瓶20内进行存储，以使第二气瓶20内反应气体的压力为预设阈值，第二气瓶20与载气管路40连接，以通过载气管路40向反应腔内输送反应气体。

在本实施例中，通过在第一气瓶10和载气管路40之间额外设置第二气瓶20和第一控制组件51，这样在第一气瓶10内的液态源气化后形成的反应气体经过第一控制组件51稳压至预设阈值后再送入第二气瓶20内进行存储，这样第二气瓶20内反应气体的实时压力就可以保持在预设阈值，如此第二气瓶20能够向载气管路40输入压力稳定的反应气体，即可以保证载气管路40压力稳定，从而保证工艺效果的稳定。

其中，第一气瓶10内反应气体的压力可以是100torr，预设阈值可以是40torr。

在本实施例中，第一控制组件51具体为压力调节阀(Pressure Control Valve，PCV)，以具有自动反馈调节的作用，通过设置在PCV阀后端的第一检测件来检测第二气瓶20内反应气体的实时压力，通过比较实时压力与预设阈值，PCV阀会自动调节自身开度以改变从第一气瓶10输向第二气瓶20内的反应气体的气流量，从而使得第二气瓶20内的实时压力始终保持在预设阈值附近，保证第二气瓶20输入至载气管路40内反应气体的压力稳定。

例如，若实时压力大于预设阈值，则调小第一控制组件51的开度，从而减小通入第二气瓶20内反应气体的气流量，若实时压力小于预设阈值，则调大第一控制组件51的开度，从而增大通入第二气瓶20内反应气体的气流量。

在本实施例中，半导体气体输送系统还包括第二控制组件52，第二控制组件52具体为气体质量流量控制器(Mass Flow Controller，MFC)，第二控制组件52连接在第二气瓶20和载气管路40之间，第二控制组件52用于控制第二气瓶20输出反应气体的流量，从而保证第二气瓶20输出反应气体流量的精确控制，而且，由于通过第一控制组件51使得第二气瓶20内反应气体的压力稳定，因此在第二气瓶20输出反应气体的压力稳定有利于提高第二控制组件52的控制精度，从而保证工艺效果。

在第二气瓶20和载气管路40之间有第一阀门61，第一阀门61用于控制第二气瓶20和载气管路40之间的连通或阻断，从而通过第一阀门61的开启或关闭来方便灵活控制第二气瓶20是否需要向载气管路40输入反应气体。

由于反应腔内的沉积反应需要在一个安全的环境下进行，因此还需要提供例如氩气等保护气体输入到反应腔内，为此，在本实施例中，半导体气体输送系统还包括第三控制组件53和第三气瓶30，保护气源通过第三控制组件53与第三气瓶30连接，保护气源输出的保护气体通过第三控制组件53稳压至预设阈值后输入第三气瓶30内，以使第三气瓶30内保护气体的压力为预设阈值，第三气瓶30与第二气瓶20并联于载气管路40，第三气瓶30通过载气管路40能够向反应腔内输入保护气体。

如此，通过设置额外设置第三气瓶30与载气管路40连接，且第二气瓶20和第三气瓶30并联，因此第三气瓶30可以通过载气管路40向反应腔内输入保护气体，其中，由于保护气源是通过第三控制组件53与第三气瓶30连接，由于第三控制组件53可以将保护气源提供的保护气体的压力稳压至预设阈值后再输入第三气瓶30内进行存储，以使得第三气瓶30内保护气体的实时气压维持在预设阈值，如此第三气瓶30向载气管路40提供的保护气体压力稳定，从而保证工艺效果。

在本实施例中，第三控制组件53具体为压力调节阀(Pressure Control Valve，PCV)，具有自动反馈调节的作用，通过设置在PCV阀后端的第二检测件来检测第三气瓶30内反应气体的实时压力，通过比较该实时压力与预设阈值，PCV阀会自动调节自身开度以改变输向第三气瓶30内的保护气体的气流量，从而使得第三气瓶30内的实时压力始终保持在预设阈值附近，保证第三气瓶30输入至载气管路40内保护气体的压力稳定。

例如，若实时压力大于预设阈值，则调小第伞控制组件的开度，从而减小通入第三气瓶30内反应气体的气流量，若实时压力小于预设阈值，则调大第三控制组件53的开度，从而增大通入第三气瓶30内反应气体的气流量。

半导体气体输送系统还包括第四控制组件54，第四控制组件54具体为气体质量流量控制器(Mass Flow Controller，MFC)，第四控制组件54连接在第三气瓶30和载气管路40之间，第四控制组件54用于控制第三气瓶30输出保护气体的流量，从而保证第三气瓶30输出保护气体流量的精确控制，而且，由于通过第三控制组件53使得第三气瓶30内保护气体的压力稳定，因此在第二气瓶20输出反应气体的压力稳定有利于提高第四控制组件54的控制精度，从而保证工艺效果。

在第三气瓶30和载气管路40之间有第二阀门62，第二阀门62用于控制第三气瓶30和载气管路40之间的连通或阻断，从而通过第二阀门62的开启或关闭来方便灵活控制第三气瓶30是否需要向载气管路40输入保护气体。

其中，在第二气瓶20和第三气瓶30两者的其中一者与载气管路40连通时，另一者与载气管路40能够阻断，即第一阀门61和第二阀门62两者中的其中一者开启时，另一者能够关闭，如此可以根据实际工艺需求依次交替向反应腔内输入反应气体或保护气体，例如第一阀门61打开第一预设时间内，第二阀门62关闭，如此第二气瓶20与载气管路40连通第一预设时间，第三气瓶30与载气管路40阻断，从而通过载气管路40向反应腔内输入反应气体第一预设时间，当第一阀门61关闭时，第二阀门62开启第二预设时间，如此第二气瓶20与载气管路40阻断，第三气瓶30与载气管路40连通第二预设时间，如此通过载气管路40向反应腔内输入保护气体第二预设时间，这样交替开启，从而实现想反应腔内交替输入反应气体和保护气体。

当然，对于实际工艺的需求，第一阀门61和第二阀门62也可以同时开启，即第二气瓶20和第三气瓶30同时与载气管路40连通。

半导体气体输送系统还包括设置于载气管路40上的第五控制组件55，第五控制组件55具体为气体质量流量控制器(Mass Flow Controller，MFC)，第五控制组件55用于控制载气管路40输出气体的流量，从而保证第在载气管路40内气体流量的精确控制。

此外，本实施例还提供一种半导体气体输送方法，该半导体书气体输送方法应用于上述实施例的半导体气体输气系统，该方法包括：

使第一气瓶10内的液态源气化；

调节第一控制组件51，以使从第一气瓶10进入第二气瓶20的反应气体的压力为预设阈值；

使第二气瓶20和载气管路40连通，以使第二气瓶20内的反应气体进入载气管路40。

调节第三控制组件53，以使进入第三气瓶30内的保护气体的压力为预设阈值；

使第三气瓶30和载气管路40连通，以使第三气瓶30内的保护气体进入载气管路40。

综上，本发明实施例公开了一种半导体气体输送系统及方法，通过在第一气瓶10和载气管路40之间额外设置第二气瓶20和第一控制组件51，这样在第一气瓶10内的液态源气化后形成的反应气体经过第一控制组件51稳压至预设阈值后再送入第二气瓶20内进行存储，这样第二气瓶20内反应气体的实时压力就可以保持在预设阈值，如此第二气瓶20能够向载气管路40输入压力稳定的反应气体，即可以保证载气管路40压力稳定，从而保证工艺效果的稳定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种半导体气体输送系统，其特征在于，包括依次连接的第一气瓶(10)、第一控制组件(51)、第二气瓶(20)和载气管路(40)，所述第一气瓶(10)内的液态源气化后反应气体通过所述第一控制组件(51)稳压至预设阈值后输入所述第二气瓶(20)内进行存储，以使所述第二气瓶(20)内反应气体的压力为所述预设阈值，所述第二气瓶(20)与载气管路(40)连接，以通过所述载气管路(40)向反应腔内输送反应气体。

2.根据权利要求1所述的半导体气体输送系统，其特征在于，所述半导体气体输送系统还包括第二控制组件(52)，所述第二控制组件(52)连接在所述第二气瓶(20)和所述载气管路(40)之间，所述第二控制组件(52)用于控制所述第二气瓶(20)输出反应气体的流量。

3.根据权利要求1所述的半导体气体输送系统，其特征在于，所述第二气瓶(20)和载气管路(40)之间有第一阀门(61)，所述第一阀门(61)用于控制所述第二气瓶(20)和所述载气管路(40)之间的连通或阻断。

4.根据权利要求1所述的半导体气体输送系统，其特征在于，所述半导体气体输送系统还包括第三控制组件(53)和第三气瓶(30)，保护气源通过所述第三控制组件(53)与所述第三气瓶(30)连接，所述保护气源输出的保护气体通过所述第三控制组件(53)稳压至所述预设阈值后输入所述第三气瓶(30)内，以使所述第三气瓶(30)内保护气体的压力为所述预设阈值，所述第三气瓶(30)与所述第二气瓶(20)并联于所述载气管路(40)，所述第三气瓶(30)通过所述载气管路(40)能够向所述反应腔内输入保护气体。

5.根据权利要求4所述的半导体气体输送系统，其特征在于，所述半导体气体输送系统还包括第四控制组件(54)，所述第四控制组件(54)连接在所述第三气瓶(30)和所述载气管路(40)之间，所述第四控制组件(54)用于控制所述第三气瓶(30)输出保护气体的流量。

6.根据权利要求4所述的半导体气体输送系统，其特征在于，所述第三气瓶(30)和所述载气管路(40)之间有第二阀门(62)，所述第二阀门(62)用于控制所述第三气瓶(30)和所述载气管路(40)之间的连通或阻断。

7.根据权利要求4所述的半导体气体输送系统，其特征在于，在所述第二气瓶(20)和所述第三气瓶(30)两者的其中一者与所述载气管路(40)连通时，另一者与所述载气管路(40)能够阻断。

8.根据权利要求1所述的半导体气体输送系统，其特征在于，所述半导体气体输送系统还包括设置于所述载气管路(40)上的第五控制组件(55)，所述第五控制组件(55)用于控制所述载气管路(40)输出气体的流量。

9.一种半导体气体输送方法，应用于权利要求1所述的半导体气体输气系统，其特征在于，所述方法包括：

使所述第一气瓶(10)内的液态源气化；

调节所述第一控制组件(51)，以使从所述第一气瓶(10)进入所述第二气瓶(20)的反应气体的压力为所述预设阈值；

使所述第二气瓶(20)和所述载气管路(40)连通，以使所述第二气瓶(20)内的反应气体进入所述载气管路(40)。

10.根据权利要求9所述的半导体气体输送方法，其特征在于，所述半导体气体输送系统还包括第三控制组件(53)和第三气瓶(30)，保护气源通过所述第三控制组件(53)与所述第三气瓶(30)连接，所述保护气源输出的保护气体通过所述第三控制组件(53)稳压至所述预设阈值后输入所述第三气瓶(30)内，以使所述第三气瓶(30)内保护气体的压力为所述预设阈值，所述第三气瓶(30)与所述第二气瓶(20)并联于所述载气管路(40)，所述第三气瓶(30)通过所述载气管路(40)能够向所述反应腔内输入保护气体；

所述方法还包括：

调节所述第三控制组件(53)，以使进入所述第三气瓶(30)内的保护气体的压力为所述预设阈值；

使所述第三气瓶(30)和所述载气管路(40)连通，以使所述第三气瓶(30)内的保护气体进入所述载气管路(40)。