CN117512561A - 半导体处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请的一个方面涉及一种半导体处理系统。所述半导体处理系统包括处理腔室、缓冲容器及控制组件、第一气体源以及第二气体源。所述缓冲容器通过所述控制组件连接至所述处理腔室。所述控制组件经配置以选择性地将所述缓冲容器内的气体提供至所述处理腔室。所述第一气体源用以提供第一气体。所述第一气体源通过第一质量流量控制器连接至所述控制组件。所述第二气体源用以提供第二气体。所述第二气体源通过第二质量流量控制器连接至所述缓冲容器。

Description

半导体处理系统

技术领域

本申请涉及一种装置，具体地，本申请是有关于一种半导体处理系统。

背景技术

在现有技术中，质量流量控制器可用来控制进入处理腔室的气体流量。但在某些应用(例如等离子体增强型原子层沉积工艺)中，需要快速切换(例如，切换时间小于10ms)进入处理腔室的气体。由于质量流量控制器无法满足气体快速切换的响应时间要求，因此，传统上会使气体常流并额外设置气阀来切换气体是流入腔室或进入泵组。然而，使前驱体气体常流会浪费前驱体，进而增加成本。另外，进入泵组的前驱体与从处理腔室进入泵组的残余反应气体可能会发生反应生成反应物，进而堵塞泵组。

发明内容

有鉴于此，本申请提出一种半导体处理系统来解决上述问题。

依据本申请的一实施例，提出一种半导体处理系统。所述半导体处理系统包括处理腔室、缓冲容器及控制组件、第一气体源以及第二气体源。所述缓冲容器通过所述控制组件连接至所述处理腔室。所述控制组件经配置以选择性地将所述缓冲容器内的气体提供至所述处理腔室。所述第一气体源用以提供第一气体。所述第一气体源通过第一质量流量控制器连接至所述控制组件。所述第二气体源用以提供第二气体。所述第二气体源通过第二质量流量控制器连接至所述缓冲容器。

依据本申请的一实施例，所述第一气体是补偿气体，所述第二气体是前驱体。

依据本申请的一实施例，所述补偿气体包括氮气，所述前驱体包括二氯硅烷。

依据本申请的一实施例，所述控制组件包括第一气阀和第二气阀。所述第一气阀耦接至所述第一气体源。所述第一气阀经配置以选择性地输送所述第一气体至所述处理腔室。所述第二气阀耦接至所述缓冲容器。所述第二气阀经配置以选择性地输送所述缓冲容器内的气体至所述处理腔室。

依据本申请的一实施例，所述控制组件还包括第一压力侦测组件和第二压力侦测组件。所述第一压力侦测组件连接于所述第一气阀和所述处理腔室之间。所述第二压力侦测组件连接于所述第二气阀和所述缓冲容器之间。

依据本申请的一实施例，当所述半导体处理系统操作在第一阶段时，所述第一气阀和所述第二气阀关闭，所述第二气体源输送所述第二气体至所述缓冲容器以使得所述缓冲容器达到预设压力。

依据本申请的一实施例，当所述半导体处理系统操作在第二阶段时，所述第一气阀关闭且所述第二气阀开启以输送所述缓冲容器内的所述第二气体至所述处理腔室，其中所述第二阶段接续在所述第一阶段之后。

依据本申请的一实施例，当所述半导体处理系统操作在第三阶段时，所述第二气阀关闭且所述第一气阀开启以输送所述第一气体至所述处理腔室，其中所述第三阶段接续在所述第二阶段之后。

依据本申请的一实施例，所述第一气体是载气，所述第二气体是前驱体。

依据本申请的一实施例，所述载气包括氮气，所述前驱体包括二氯硅烷。

依据本申请的一实施例，所述控制组件包括第一气阀、第二气阀以及第三气阀。所述第一气阀耦接至所述第一气体源。所述第一气阀经配置以选择性地输送所述第一气体至所述处理腔室。所述第二气阀耦接至所述缓冲容器。所述第二气阀经配置以选择性地输送所述缓冲容器内的气体至所述处理腔室。所述第三气阀连接于所述第一气体源和所述缓冲容器之间。所述第三气阀经配置以选择性地输送所述第一气体至所述缓冲容器。

依据本申请的一实施例，所述控制组件还包括：第一压力侦测组件以及第二压力侦测组件。所述第一压力侦测组件连接于所述第一气阀和所述处理腔室之间。所述第二压力侦测组件连接于所述第二气阀和所述缓冲容器之间。

依据本申请的一实施例，当所述半导体处理系统操作在第一阶段时，所述第一气阀、所述第二气阀和所述第三气阀关闭，所述第二气体源输送所述第二气体至所述缓冲容器以使得所述缓冲容器达到预设压力。

依据本申请的一实施例，当所述半导体处理系统操作在第二阶段时，所述第一气阀关闭且所述第二气阀和所述第三气阀开启，以输送所述第一气体至所述缓冲容器内，并将所述缓冲容器内的所述第一气体和所述第二气体输送至所述处理腔室，其中所述第二阶段接续在所述第一阶段之后。

依据本申请的一实施例，当所述半导体处理系统操作在第三阶段时，所述第二气阀和所述第三气阀关闭且所述第一气阀开启，以输送所述第一气体至所述处理腔室，其中所述第三阶段接续在所述第二阶段之后。

依据本申请的一实施例，提出一种半导体处理系统。所述半导体处理系统包括处理腔室、第一缓冲容器、第一气体源以及第一压力控制器。所述第一缓冲容器通过第一气阀连接至所述处理腔室。所述第一气阀经配置以选择性地将所述第一缓冲容器内的气体提供至所述处理腔室。所述第一气体源用以提供第一气体至所述第一缓冲容器。所述第一压力控制器连接于所述第一气体源和所述第一缓冲容器之间。所述第一压力控制器经配置以通过监测所述第一气体源和所述第一缓冲容器之间的压力来控制所述第一气体的流量。

依据本申请的一实施例，所述第一气体包括二氯硅烷。

依据本申请的一实施例，所述半导体处理系统还包括第二气体源。所述第二气体源用以提供第二气体。所述第二气体源通过质量流量控制器以及第二气阀连接至所述处理腔室。

依据本申请的一实施例，所述半导体处理系统还包括第二缓冲容器、第二气体源以及第二压力控制器。所述第二缓冲容器通过第二气阀连接至所述处理腔室。所述第二气阀经配置以选择性地将所述第二缓冲容器内的气体提供至所述处理腔室。所述第二气体源用以提供第二气体至所述第二缓冲容器。所述第二压力控制器连接于所述第二气体源和所述第二缓冲容器之间。所述第二压力控制器经配置以通过监测所述第二气体源和所述第二缓冲容器之间的压力来控制所述第二气体的流量。

依据本申请的一实施例，所述第二气体是补偿气体，所述补偿气体包括氮气。

依据本申请的一实施例，所述第一气阀包括电子控制阀。

依据本申请的一实施例，所述第二气阀包括电子控制阀。

依据本申请的一实施例，所述第一压力控制器包括串联的多个压力控制器。

依据本申请的一实施例，所述第二压力控制器包括串联的多个压力控制器。

本申请提出的半导体处理系统，可以有效地避免由于气态源的气体常流而导致的浪费，且可以在不设置额外泵组的情况下避免堵塞泵组，进而可以减少成本、延长维护周期以及延长附属设备寿命。

附图说明

附图是用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请，但并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1演示依据本申请一实施例的半导体处理系统的方块示意图。

图2演示依据本申请一实施例的半导体处理系统的示意图。

图3演示依据本申请一实施例的半导体处理系统的示意图。

图4演示依据本申请一实施例的半导体处理系统的方块示意图。

图5演示依据本申请一实施例的半导体处理系统的示意图。

图6演示依据本申请一实施例的半导体处理系统的示意图。

具体实施方式

以下揭示内容提供了多种实施方式或例示，其能用以实现本揭示内容的不同特征。下文所述之组件与配置的具体例子用以简化本揭示内容。当可想见，这些叙述仅为例示，其本意并非用于限制本揭示内容。举例来说，在下文的描述中，将一第一特征形成于一第二特征上或之上，可能包括某些实施例其中所述的第一与第二特征彼此直接接触；且也可能包括某些实施例其中还有额外的组件形成于上述第一与第二特征之间，而使得第一与第二特征可能没有直接接触。此外，本揭示内容可能会在多个实施例中重复使用组件符号和/或标号。此种重复使用乃是基于简洁与清楚的目的，且其本身不代表所讨论的不同实施例和/或组态之间的关系。

本说明书内使用的词汇“在一实施例”或“根据一实施例”并不必要参照相同具体实施例，也不意味着请求保护的技术方案必须包含实施例所描述的所有特征，且本说明书内使用的“在其他(一些/某些)实施例”或“根据其他(一些/某些)实施例”并不必然是参照不同的具体实施例。其目的在于例如主张的主题包括全部或部分范例具体实施例的组合。本说明书使用某些术语来指称特定的系统部件，正如本领域技术人员将会理解的，不同的企业可能会用不同的名称来指称这些系统部件。

虽然用以界定本申请较广范围的数值范围与参数皆是约略的数值，此处已尽可能精确地呈现具体实施例中的相关数值。然而，任何数值本质上不可避免地含有因个别测试方法所致的标准偏差。在此处，“约”通常指实际数值在一特定数值或范围的正负10％、5％、1％或0.5％之内。或者是，“约”一词代表实际数值落在平均值的可接受标准误差之内，视本申请所属技术领域中具有通常知识者的考虑而定。当可理解，除了实验例之外，或除非另有明确的说明，此处所用的所有范围、数量、数值与百分比(例如用以描述材料用量、时间长短、温度、操作条件、数量比例及其他相似者)均经过“约”的修饰。因此，除非另有相反的说明，本说明书与随附权利要求书所揭示的数值参数皆为约略的数值，且可视需求而更动。至少应将这些数值参数理解为所指出的有效位数与套用一般进位法所得到的数值。在此处，将数值范围表示成由一端点至另一端点或介于二端点之间；除非另有说明，此处所述的数值范围皆包括端点。

在某些工艺(例如原子层沉积工艺)中，可包含多个工艺循环，每个工艺循环包括多个阶段，例如前驱体注入(precursor dose)阶段、前驱体吹扫(precursor purge)阶段等。在不同的阶段需要向处理腔室通入不同的气体。如前所述，为了满足快速切换气体的需求，传统上会使气体常流并额外设置气阀来切换气体是流入腔室或进入泵组，例如在除前驱体注入阶段之外的其它阶段，相应的气阀会设置成使前驱体进入泵组，这将造成前驱体的浪费，而且这些前驱体还可能与从处理腔室进入泵组的残余反应气体发生反应生成反应物，进而堵塞泵组。针对上述问题，本申请的实施例提供了各种改进的半导体处理系统。

图1演示依据本申请一实施例的半导体处理系统1的方块示意图。在某些实施例中，半导体处理系统1用以对待加工工件，例如但不限于，半导体晶圆进行加工。在某些实施例中，半导体处理系统1可对半导体晶圆进行原子层沉积工艺、等离子体增强型原子层沉积工艺或其它工艺。在某些实施例中，半导体处理系统1包括处理腔室11、缓冲容器12、控制组件13、第一气体源14以及第二气体源15。在某些实施例中，缓冲容器12通过控制组件13连接至处理腔室11。在某些实施例中，控制组件13经配置以选择性地将缓冲容器12内的气体提供至处理腔室11。

在某些实施例中，第一气体源14用以提供第一气体。在某些实施例中，第一气体源14通过第一质量流量控制器连接至控制组件13。在某些实施例中，第二气体源15用以提供第二气体。在某些实施例中，第二气体源15通过第二质量流量控制器连接至缓冲容器12。

需说明的是，本领域技术人员应能理解半导体处理系统1还包括其他用于对待加工工件进行加工的必要元部件。然而，图1仅描绘与本申请发明精神相关的部分以保持图示简洁。

图2演示依据本申请一实施例的半导体处理系统2的示意图。在某些实施例中，半导体处理系统2可以用来实现图1实施例的半导体处理系统1。在某些实施例中，半导体处理系统2包括处理腔室21、缓冲容器22、控制组件23、第一气体源24以及第二气体源25。图中各元部件之间的连线代表相应元部件之间的气体管线。在某些实施例中，缓冲容器22通过控制组件23连接至处理腔室21。在某些实施例中，控制组件23经配置以选择性地将缓冲容器22内的气体提供至处理腔室21。在某些实施例中，控制组件23还经配置以选择性地将来自第一气体源24的第一气体提供至处理腔室21。

在某些实施例中，第一气体源24用以提供第一气体。在某些实施例中，第一气体源24通过第一质量流量控制器M1连接至控制组件23。在某些实施例中，第一质量流量控制器M1控制第一气体源24的流量，并且由控制组件23控制是否将第一气体输送至处理腔室21。在某些实施例中，第二气体源25用以提供第二气体。在某些实施例中，第二气体源25通过第二质量流量控制器M2连接至缓冲容器22。

在某些实施例中，第二质量流量控制器M2经配置以控制第二气体源25的流量。

在某些实施例中，第一气体是补偿气体。在某些实施例中，所述补偿气体包括氮气。在某些实施例中，第二气体是前驱体。在某些实施例中，所述前驱体包括二氯硅烷。

在某些实施例中，控制组件23包括第一气阀231和第二气阀232。在某些实施例中，第一气阀231耦接至第一气体源24。例如，第一气体源24通过第一质量流量控制器M1连接至第一气阀231。在某些实施例中，第一气阀231经配置以选择性地输送来自第一气阀231的第一气体至处理腔室21。在某些实施例中，当第一气阀231开启时，控制组件23输送第一气体至处理腔室21。在某些实施例中，第二气阀232耦接至缓冲容器22。在某些实施例中，第二气阀232经配置以选择性地输送缓冲容器22内的气体至处理腔室21。在某些实施例中，当第二气阀232开启时，控制组件23输送缓冲容器22内的气体至处理腔室21。

在某些实施例中，控制组件23还包括第一压力侦测组件233和第二压力侦测组件234。在某些实施例中，第一压力侦测组件233和第二压力侦测组件234为压力计。在某些实施例中，第一压力侦测组件233连接于第一气阀231和处理腔室21之间。在某些实施例中，第一压力侦测组件233经配置以监测控制组件23的出口端的压力，所述出口端耦接到处理腔室21。在某些实施例中，第二压力侦测组件234连接于第二气阀232和缓冲容器22之间。在某些实施例中，第二压力侦测组件234经配置以监测缓冲容器22内的压力。

在某些实施例中，半导体处理系统2可以操作在第一阶段。在某些实施例中，第一阶段可以是预填充阶段。在某些实施例中，当半导体处理系统2操作于第一阶段时，半导体处理系统2会对缓冲容器22进行第二气体的预填充。在某些实施例中，当半导体处理系统2操作于第一阶段时，第一气阀231和第二气阀232关闭，第二气体源25输送第二气体至缓冲容器22以进行预填充。

在某些实施例中，在第一阶段中，第二质量流量控制器M2控制第二气体源25以第一流量输送第二气体。在某些实施例中，第一流量在1800-2200sccm的范围。在一实施例中，第一流量是2000sccm。在某些实施例中，在第一阶段中，位置Pa(即第二质量流量控制器M2的前端)的压力在300-350托的范围内。在一实施例中，在第一阶段中，位置Pa的压力是310托。在某些实施例中，在第一阶段中，位置Pb(即缓冲容器22内)的压力随第二气体的填充逐渐升高直到预设压力值。在某些实施例中，预设压力在400-450托的范围内。在一实施例中，预设压力是413托。在某些实施例中，在第一阶段中，由于第一气阀231和第二气阀232处于关闭状态，位置Pc(即控制组件23到处理腔室21的出口端)的压力趋近于零。在某些实施例中，位置Pc的压力在0.01-0.05托的范围。在一实施例中，位置Pc的压力是0.02托。

在某些实施例中，半导体处理系统2可以操作在第二阶段。在某些实施例中，第二阶段可紧接第一阶段进行。在某些实施例中，第二阶段可以是前驱体注入阶段。在某些实施例中，第二阶段的执行时间大约持续0.5秒。在某些实施例中，当半导体处理系统2操作于第二阶段时，半导体处理系统2会将缓冲容器22内的气体输送至处理腔室21以对待加工工件进行加工。在某些实施例中，当半导体处理系统2操作于第二阶段时，第一气阀231关闭且第二气阀232开启以将缓冲容器22内的第二气体输送至处理腔室21。

在某些实施例中，在第二阶段中，第二质量流量控制器M2可以控制第二气体源25停止输送第二气体。然而，本申请并不限定第二气体源25在第二阶段时必须停止输送第二气体。在其他的实施例中，第二质量流量控制器M2也可以控制第二气体源25以较小或相同的流量持续提供第二气体。

在某些实施例中，在第二阶段中，位置Pb的压力随着第二气阀232的开启而逐渐降低。在某些实施例中，在第二阶段中，位置Pb的压力会逐渐下降至200托。在某些实施例中，在第二阶段中，位置Pc的压力随着第二气阀232的开启而升高。

在某些实施例中，在第二阶段中，位置Pc的压力在100-150托的范围。在一实施例中，在第二阶段中，位置Pc的压力是120托。

在某些实施例中，半导体处理系统2可以操作在第三阶段。在某些实施例中，第三阶段可紧接第二阶段进行。在某些实施例中，第三阶段可以是前驱体吹扫阶段及/或后续阶段。在某些实施例中，当半导体处理系统2操作于第三阶段时，半导体处理系统2会输送第一气体至处理腔室21以维持处理腔室21内的压力基本稳定。在某些实施例中，当半导体处理系统2操作于第三阶段时，第二气阀232关闭且第一气阀231开启以将第一气体输送至处理腔室21。

在某些实施例中，第一质量流量控制器M1可以控制第一气体源24以第二流量输送第一气体。在某些实施例中，第二流量在1800-2200sccm的范围。在一实施例中，第二流量是2000sccm。在某些实施例中，在第三阶段中，位置Pc的压力随着第一气阀231的开启而基本维持稳定。接着，半导体处理系统2可以再次操作于第一阶段以对缓冲容器22进行预填充直到位置Pb的压力重新达到预设压力值，然后再重复第二阶段的操作。在某些实施例中，在第三阶段中，第二气阀232关闭后即开始对缓冲容器22进行预填充。

本申请提出的半导体处理系统2通过缓冲容器22进行预填充，使得在不向处理腔室21输送第二气体的阶段中，可以不用使第二气体流入泵组，从而可避免第二气体的浪费。另外，在本申请提出的半导体处理系统2中，第二气体不会进入泵组，因而可以在不额外为第二气体设置泵组的情况下，避免由于气体混合产生反应物而导致管线堵塞的问题，从而可大幅减少成本并增加设备寿命。

在某些实施例中，半导体处理系统2还可以包括其他用于对待加工工件进行加工的必要元部件。在某些实施例中，半导体处理系统2还可以包括第三气体源26。在某些实施例中，第三气体源26通过第三质量流量控制器M3连接至处理腔室21。

在某些实施例中，第三气体源26用以提供第三气体。在某些实施例中，第三气体是反应气体，例如氨气。

在图2的实施例中，半导体处理系统2在第三阶段通过第一气体源24提供补偿气体，并借由第一气阀231的开启来达到稳压作用。然而，本申请并不限定第一气体源24要提供补偿气体。

图3演示依据本申请一实施例的半导体处理系统2’的示意图。在某些实施例中，半导体处理系统2’与图2实施例的半导体处理系统2大致相同，差异仅在于第一气体源24’、第一质量流量控制器M1’以及控制组件23’。因此，半导体处理系统2’与图2实施例相同的部分将在此省略以节省篇幅。在某些实施例中，第一气体源24’用以提供第一气体。在某些实施例中，第一气体源24’通过第一质量流量控制器M1’连接至控制组件23’。在某些实施例中，第一质量流量控制器M1’控制第一气体源24’的流量，并且由控制组件23’控制是否将第一气体输送至处理腔室21。在某些实施例中，第一气体是载气。在某些实施例中，所述载气包括氮气。

在某些实施例中，控制组件23’与图2实施例的控制组件23大致相同，差异仅在于控制组件23’还包括第三气阀235。因此，控制组件23’与控制组件23相同的部分将在此省略以节省篇幅。在某些实施例中，第三气阀235连接于第一气体源24’和缓冲容器22之间。在某些实施例中，第三气阀235经配置以选择性地输送第一气体至缓冲容器22。在某些实施例中，当第三气阀235开启时，控制组件23’输送第一气体至缓冲容器22。

在某些实施例中，半导体处理系统2’可以操作在第一阶段。在某些实施例中，第一阶段可以是预填充阶段。在某些实施例中，当半导体处理系统2’操作于第一阶段时，半导体处理系统2’会对缓冲容器22进行气体的预填充。在某些实施例中，当半导体处理系统2’操作于第一阶段时，第一气阀231、第二气阀232以及第三气阀235关闭，第二气体源25输送第二气体至缓冲容器22以进行预填充。

在某些实施例中，在第一阶段中，第二质量流量控制器M2控制第二气体源25以第一流量输送第二气体。在某些实施例中，第一流量在1800-2200sccm的范围。在一实施例中，第一流量是2000sccm。在某些实施例中，在第一阶段中，位置Pa(即第二质量流量控制器M2的前端)的压力在300-350托的范围内。在一实施例中，在第一阶段中，位置Pa的压力是310托。在某些实施例中，在第一阶段中，位置Pb(即缓冲容器22内)的压力随第二气体的填充逐渐升高直到预设压力值。在某些实施例中，预设压力在400-450托的范围内。在一实施例中，预设压力是400托。在某些实施例中，在第一阶段中，由于第一气阀231、第二气阀232以及第三气阀235处于关闭状态，位置Pc(即控制组件23’到处理腔室21的出口端)的压力趋近于零。在某些实施例中，位置Pc的压力在0.01-0.05托的范围。在一实施例中，位置Pc的压力是0.02托。

在某些实施例中，半导体处理系统2’可以操作在第二阶段。在某些实施例中，第二阶段可紧接第一阶段进行。在某些实施例中，第二阶段可以是前驱体注入阶段。在某些实施例中，第二阶段的执行时间大约持续0.5秒。在某些实施例中，当半导体处理系统2’操作于第二阶段时，半导体处理系统2’会将缓冲容器22内的气体输送至处理腔室21以对待加工工件进行加工。在某些实施例中，当半导体处理系统2’操作于第二阶段时，第一气阀231关闭且第二气阀232和第三气阀235开启，以输送第一气体至缓冲容器22内，并将缓冲容器22内的第一气体和第二气体输送至处理腔室21。

在某些实施例中，在第二阶段中，第二质量流量控制器M2可以控制第二气体源25停止输送第二气体。然而，本申请并不限定第二气体源25在第二阶段时必须停止输送第二气体。在其他的实施例中，第二质量流量控制器M2也可以控制第二气体源25以较小或相同的流量持续提供第二气体。在某些实施例中，在第二阶段中，位置Pb的压力随着第二气阀232的开启而逐渐降低。在某些实施例中，在第二阶段中，位置Pb的压力会逐渐下降至200托。

在某些实施例中，半导体处理系统2’可以操作在第三阶段。在某些实施例中，第三阶段可紧接第二阶段进行。在某些实施例中，第三阶段可以是前驱体吹扫阶段及/或后续阶段。在某些实施例中，当半导体处理系统2’操作于第三阶段时，半导体处理系统2’会输送第一气体至处理腔室21以维持处理腔室21内的压力基本稳定。在某些实施例中，当半导体处理系统2’操作于第三阶段时，第二气阀232和第三气阀235关闭且第一气阀231开启以将第一气体输送至处理腔室21。

在某些实施例中，第一质量流量控制器M1’可以控制第一气体源24’以第二流量输送第一气体。在某些实施例中，第二流量在1800-2200sccm的范围。在一实施例中，第二流量是2000sccm。在某些实施例中，在第三阶段中，位置Pc的压力随着第一气阀231的开启而基本维持稳定。接着，半导体处理系统2’可以再次操作于第一阶段以对缓冲容器22进行预填充直到位置Pb的压力重新达到预设压力值，然后再重复第二阶段的操作。在某些实施例中，在第三阶段中，第二气阀232和第三气阀235关闭后即开始对缓冲容器22进行预填充。

图4演示依据本申请一实施例的半导体处理系统3的方块示意图。在某些实施例中，半导体处理系统3用以对待加工工件，例如但不限于，半导体晶圆进行加工。在某些实施例中，半导体处理系统3可对半导体晶圆进行原子层沉积工艺、等离子体增强型原子层沉积工艺或其它工艺。在某些实施例中，半导体处理系统3包括处理腔室31、第一缓冲容器32、第一气体源33以及第一压力控制器34。在某些实施例中，第一缓冲容器32通过第一气阀连接至处理腔室31。在某些实施例中，第一气阀经配置以选择性地将第一缓冲容器32内的气体提供至处理腔室31。在某些实施例中，第一气体源33用以提供第一气体至第一缓冲容器32。在某些实施例中，第一压力控制器34连接于第一气体源33和第一缓冲容器32之间。在某些实施例中，第一压力控制器34经配置以通过监测第一气体源33和第一缓冲容器32之间的压力来控制第一气体的流量。

需说明的是，本领域技术人员应能理解半导体处理系统3还包括其他用于对待加工工件进行加工的必要元部件。然而，图4仅描绘与本申请发明精神相关的部分以保持图示简洁。

图5演示依据本申请一实施例的半导体处理系统4的示意图。在某些实施例中，半导体处理系统4可以用以实现图4实施例的半导体处理系统3。在某些实施例中，半导体处理系统4包括处理腔室41、第一缓冲容器42、第一气体源43以及第一压力控制器44。

在某些实施例中，第一缓冲容器42通过第一气阀F1连接至处理腔室41。在某些实施例中，第一气阀F1经配置以选择性地将第一缓冲容器42内的气体提供至处理腔室41。在某些实施例中，第一气阀F1可以是电子控制阀。在某些实施例中，电子控制阀可以有效地缓解开关状态切换时气体压力的过冲，具有让压力缓慢上升至设定值最终达到稳定状态的效果。

在某些实施例中，第一气体源43用以提供第一气体至第一缓冲容器42。在某些实施例中，第一气体是前驱体，例如二氯硅烷。在某些实施例中，第一压力控制器44连接于第一气体源43和第一缓冲容器42之间。在某些实施例中，第一压力控制器44经配置以通过监测第一气体源43和第一缓冲容器42之间的压力来控制第一气体的流量。

在某些实施例中，半导体处理系统4还包括第二气体源45、质量流量控制器46以及第二气阀F2。第二气体源45通过质量流量控制器46以及第二气阀F2连接至处理腔室41。在某些实施例中，第二气体源45用以提供第二气体。在某些实施例中，第二气体可以是补偿气体。在某些实施例中，补偿气体包括氮气。在某些实施例中，质量流量控制器46经配置以控制第二气体源45的流量。在某些实施例中，第二气阀F2经配置以选择性地提供第二气体至处理腔室41中。

半导体处理系统4的操作与图2及图3实施例的半导体处理系统2及2’类似。例如，可先关闭第一气阀F1和第二气阀F2，第一气体源43将第一气体预填充至第一缓冲容器42内；在第一缓冲容器42内达到预设压力后，可开启第一气阀F1以将第一缓冲容器42内的第一气体输送至处理腔室41中；接着，关闭第一气阀并开启第二气阀F2以输送第二气体至处理腔室41以达到稳压的效果；在第一气阀F1关闭后即可再次对缓冲容器22进行预填充。

与图2及图3实施例的半导体处理系统2及2’类似，半导体处理系统4在不向处理腔室41输送第一气体的阶段中，可以不用使第一气体流入泵组，从而可避免第一气体的浪费。另外，在半导体处理系统4中，第一气体不会进入泵组，因而可以在不额外为第一气体设置泵组的情况下，避免由于气体混合产生反应物而导致管线堵塞的问题，从而可大幅减少成本并增加设备寿命。另外，半导体处理系统4采用第一压力控制器44来控制第一气体源43的流量，相较于质量流量控制器，第一压力控制器44有更快的响应速度，如此可以避免气体切换时的压力波动。在某些实施例中，第一气体源43和第一缓冲容器42之间可以串联多个第一压力控制器44，借此达到进一步稳压的效果。

在某些实施例中，半导体处理系统4还可以包括其他用于对待加工工件进行加工的必要元部件。在某些实施例中，半导体处理系统4还可以包括第三气体源47。在某些实施例中，第三气体源47通过质量流量控制器48连接至处理腔室41。在某些实施例中，第三气体源47用以提供第三气体。在某些实施例中，第三气体是反应气体，例如氨气。

在图5的实施例中，半导体处理系统4采用第一压力控制器44以通过较快的响应速度来控制第一气体源43的流量，并且在第一压力控制器44的后端设置第一缓冲容器42来实现预填充的目的，借此避免第一气体的浪费以及省略额外泵组的设置。然而，在其他实施例中，不同的气体源也同样可以有类似的设置。

图6演示依据本申请一实施例的半导体处理系统4’的示意图。在某些实施例中，半导体处理系统4’与图5实施例的半导体处理系统4大致相同，差异仅在于半导体处理系统4’包括了第二缓冲容器62、第二气体源63、第二压力控制器64以及第二气阀F2’。因此，半导体处理系统4’与半导体处理系统4相同的部分将在此省略以节省篇幅。

在某些实施例中，第二缓冲容器62通过第二气阀F2’连接至处理腔室41。在某些实施例中，第二气阀F2’经配置以选择性地将第二缓冲容器62内的气体提供至处理腔室41。在某些实施例中，第二气阀F2’可以是电子控制阀。在某些实施例中，电子控制阀可以有效地缓解开关状态切换时气体压力的过冲，具有让压力缓慢上升至设定值最终达到稳定状态的效果。

在某些实施例中，第二气体源63用以提供第二气体至第二缓冲容器62。在某些实施例中，第二气体是补偿气体。某些实施例中，补偿气体包括氮气。在某些实施例中，第二压力控制器64连接于第二气体源63和第二缓冲容器62之间。在某些实施例中，第二压力控制器64经配置以通过监测第二气体源63和第二缓冲容器62之间的压力来控制第二气体的流量。相较于质量流量控制器，第二压力控制器64有更快的响应速度，如此可以避免气体切换时的压力波动。在某些实施例中，第二气体源63和第二缓冲容器62之间可以串联多个第二压力控制器64，借此达到进一步稳压的效果。

本领域技术人员在阅读完图5的实施例后，应能轻易理解图6实施例中半导体处理系统4’的操作流程，因而详细说明在此省略以节省篇幅。

如本文中所使用，术语“近似地”、“基本上”、“基本”及“约”用于描述并考虑小变化。当与事件或情况结合使用时，所述术语可指事件或情况精确地发生的例子以及事件或情况极近似地发生的例子。如本文中相对于给定值或范围所使用，术语“约”大体上意味着在给定值或范围的±10％、±5％、±1％或±0.5％内。范围可在本文中表示为自一个端点至另一端点或在两个端点之间。除非另外规定，否则本文中所公开的所有范围包括端点。当参考“基本上”相同的数值或特性时，术语可指处于所述值的平均值的±10％、±5％、±1％或±0.5％内的值。

如本文中所使用，除非上下文另外明确规定，否则单数术语“一(a/an)”和“所述”可包含复数指示物。

如本文中所使用，为易于描述可在本文中使用空间相对术语例如“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”、“下部”、“左侧”、“右侧”等描述如图中所说明的一个组件或特征与另一组件或特征的关系。除图中所描绘的定向之外，空间相对术语意图涵盖在使用或操作中的装置的不同定向。设备可以其它方式定向(旋转90度或处于其它定向)，且本文中所使用的空间相对描述词同样可相应地进行解释。应理解，当一组件被称为“连接到”、“耦接到”或“耦合到”另一组件时，其可直接连接或耦合到所述另一组件，或可存在中间组件。

前文概述本公开的若干实施例和细节方面的特征。本公开中描述的实施例可容易地用作用于设计或修改其它过程的基础以及用于执行相同或相似目的和/或获得引入本文中的实施例的相同或相似优点的结构。这些等效构造不脱离本公开的精神和范围并且可在不脱离本公开的精神和范围的情况下作出不同变化、替代和改变。

Claims (24)

1.一种半导体处理系统，其特征在于，包括：

处理腔室；

缓冲容器及控制组件，所述缓冲容器通过所述控制组件连接至所述处理腔室，其中所述控制组件经配置以选择性地将所述缓冲容器内的气体提供至所述处理腔室；

第一气体源，用以提供第一气体，所述第一气体源通过第一质量流量控制器连接至所述控制组件；以及

第二气体源，用以提供第二气体，所述第二气体源通过第二质量流量控制器连接至所述缓冲容器。

2.根据权利要求1所述的半导体处理系统，其特征在于，所述第一气体是补偿气体，所述第二气体是前驱体。

3.根据权利要求2所述的半导体处理系统，其特征在于，所述补偿气体包括氮气，所述前驱体包括二氯硅烷。

4.根据权利要求2所述的半导体处理系统，其特征在于，所述控制组件包括：

第一气阀，耦接至所述第一气体源，所述第一气阀经配置以选择性地输送所述第一气体至所述处理腔室；以及

第二气阀，耦接至所述缓冲容器，所述第二气阀经配置以选择性地输送所述缓冲容器内的气体至所述处理腔室。

5.根据权利要求4所述的半导体处理系统，其特征在于，所述控制组件还包括：

第一压力侦测组件，连接于所述第一气阀和所述处理腔室之间；以及

第二压力侦测组件，连接于所述第二气阀和所述缓冲容器之间。

6.根据权利要求4所述的半导体处理系统，其特征在于，当所述半导体处理系统操作在第一阶段时，所述第一气阀和所述第二气阀关闭，所述第二气体源输送所述第二气体至所述缓冲容器以使得所述缓冲容器达到预设压力。

7.根据权利要求6所述的半导体处理系统，其特征在于，当所述半导体处理系统操作在第二阶段时，所述第一气阀关闭且所述第二气阀开启以将所述缓冲容器内的所述第二气体输送至所述处理腔室，其中所述第二阶段接续在所述第一阶段之后。

8.根据权利要求7所述的半导体处理系统，其特征在于，当所述半导体处理系统操作在第三阶段时，所述第二气阀关闭且所述第一气阀开启以将所述第一气体输送至所述处理腔室，其中所述第三阶段接续在所述第二阶段之后。

9.根据权利要求1所述的半导体处理系统，其特征在于，所述第一气体是载气，所述第二气体是前驱体。

10.根据权利要求9所述的半导体处理系统，其特征在于，所述载气包括氮气，所述前驱体包括二氯硅烷。

11.根据权利要求9所述的半导体处理系统，其特征在于，所述控制组件包括：

第一气阀，耦接至所述第一气体源，所述第一气阀经配置以选择性地输送所述第一气体至所述处理腔室；

第二气阀，耦接至所述缓冲容器，所述第二气阀经配置以选择性地输送所述缓冲容器内的气体至所述处理腔室；以及

第三气阀，连接于所述第一气体源和所述缓冲容器之间，所述第三气阀经配置以选择性地输送所述第一气体至所述缓冲容器。

12.根据权利要求11所述的半导体处理系统，其特征在于，所述控制组件还包括：

第一压力侦测组件，连接于所述第一气阀和所述处理腔室之间；以及

第二压力侦测组件，连接于所述第二气阀和所述缓冲容器之间。

13.根据权利要求11所述的半导体处理系统，其特征在于，当所述半导体处理系统操作在第一阶段时，所述第一气阀、所述第二气阀和所述第三气阀关闭，所述第二气体源输送所述第二气体至所述缓冲容器以使得所述缓冲容器达到预设压力。

14.根据权利要求13所述的半导体处理系统，其特征在于，当所述半导体处理系统操作在第二阶段时，所述第一气阀关闭且所述第二气阀和所述第三气阀开启，以输送所述第一气体至所述缓冲容器内，并将所述缓冲容器内的所述第一气体和所述第二气体输送至所述处理腔室，其中所述第二阶段接续在所述第一阶段之后。

15.根据权利要求14所述的半导体处理系统，其特征在于，当所述半导体处理系统操作在第三阶段时，所述第二气阀和所述第三气阀关闭且所述第一气阀开启，以输送所述第一气体至所述处理腔室，其中所述第三阶段接续在所述第二阶段之后。

16.一种半导体处理系统，其特征在于，包括：

处理腔室；

第一缓冲容器，通过第一气阀连接至所述处理腔室，其中所述第一气阀经配置以选择性地将所述第一缓冲容器内的气体提供至所述处理腔室；

第一气体源，用以提供第一气体至所述第一缓冲容器；以及

第一压力控制器，连接于所述第一气体源和所述第一缓冲容器之间，所述第一压力控制器经配置以通过监测所述第一气体源和所述第一缓冲容器之间的压力来控制所述第一气体的流量。

17.根据权利要求16所述的半导体处理系统，其特征在于，所述第一气体包括二氯硅烷。

18.根据权利要求16所述的半导体处理系统，其特征在于，还包括：

第二气体源，用以提供第二气体，所述第二气体源通过质量流量控制器以及第二气阀连接至所述处理腔室。

19.根据权利要求16所述的半导体处理系统，其特征在于，还包括：

第二缓冲容器，通过第二气阀连接至所述处理腔室，其中所述第二气阀经配置以选择性地将所述第二缓冲容器内的气体提供至所述处理腔室；

第二气体源，用以提供第二气体至所述第二缓冲容器；以及

第二压力控制器，连接于所述第二气体源和所述第二缓冲容器之间，所述第二压力控制器经配置以通过监测所述第二气体源和所述第二缓冲容器之间的压力来控制所述第二气体的流量。

20.根据权利要求18或19所述的半导体处理系统，其特征在于，所述第二气体是补偿气体，所述补偿气体包括氮气。

21.根据权利要求16所述的半导体处理系统，其特征在于，所述第一气阀包括电子控制阀。

22.根据权利要求19所述的半导体处理系统，其特征在于，所述第二气阀包括电子控制阀。

23.根据权利要求16所述的半导体处理系统，其特征在于，所述第一压力控制器包括串联的多个压力控制器。

24.根据权利要求19所述的半导体处理系统，其特征在于，所述第二压力控制器包括串联的多个压力控制器。