CN209298073U - 腔室进气结构以及反应腔室 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种腔室进气结构以及反应腔室，其中的腔室进气结构包括：设置在腔室上盖上的连接件装置和设置在腔室内的喷气盘；连接件装置设置有第一混合腔，喷气盘设置有第二混合腔；多种不反应气体在第一混合腔中进行混合，混合气体通过第一混合气体通道、第二混合气体通道进入腔室内；反应气体通过第一反应气体通道、第二反应气体通道并经过第二混合腔进入腔室内。本实用新型的腔室进气结构以及反应腔室，能够避免发生反应的气体与其他反应气体在进入腔室前进行混合；将不直接反应的两种其他反应气体提前混合均匀，发生反应的气体通过匀流板和喷气板进行两次匀流，达到提高反应气体的在硅片上方混合和扩散均匀性的目的。

Description

腔室进气结构以及反应腔室

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种腔室进气结构以及反应腔室。

背景技术

目前，集成电路制造使用硅基材料，由于硅(或者多晶硅)在空气中放置表面会自然氧化一层致密的SiO2层，有些工艺如：Silicide，金属NiPt薄膜要与硅衬底直接接触，如果衬底表面有一层SiO2会增加电阻率，从而影响器件性能，制造后续工艺前需要去除这层SiO2。而在去除这层SiO2层的同时必须保护其它薄膜/结构不能被去除或者损伤。目前，集成电路业界常用的干法去除SiO2。干法去除SiO2,通常需要无水甲醇、HF气体、NH3等气体经过管路通至腔室内，相关气体在腔室内混合反应，并在晶片表面进行刻蚀。而影响刻蚀均匀性很大程度上与反应气体分布相关，气体分布均匀性影响因素包括：气体混合的均匀性、扩散至腔室均匀性以及副产物抽离腔室导致的气体流场分布均匀性。现有的反应腔室具有反应气体过早混合并发生反应，反应所生成的固态生成物NH3HF容易堵塞阀体和管路，对于设备维护周期和维护成本都不利；以及气体分布容易偏置，气体扩散的不够均匀，结构复杂等缺点。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种腔室进气结构以及反应腔室。

根据本实用新型实施例的一个方面，一种腔室进气结构，包括：设置在腔室上盖上的连接件装置和设置在腔室内的喷气盘；所述连接件装置设置有第一混合腔、与所述第一混合腔相连通的第一混合气体通道、第一反应气体通道；所述喷气盘设置有第二混合腔、与所述第二混合腔相连通的第二反应气体通道、第二混合气体通道；所述第一混合气体通道与所述第一反应气体通道相互隔离，所述第二混合气体通道和所述第二反应气体通道相互隔离；多种不反应气体在所述第一混合腔中进行混合，混合气体通过所述第一混合气体通道、所述第二混合气体通道进入腔室内；反应气体通过所述第一反应气体通道、所述第二反应气体通道并经过所述第二混合腔进入腔室内，与所述混合气体进行反应；其中，所述第一混合气体通道及所述第一反应气体通道关于所述喷气盘的轴线中心对称设置。

可选地，包括：匀流板；所述匀流板设置在腔室内并且位于所述喷气盘的上方；所述匀流板设置有相互隔离的第三混合气体通道和第三反应气体通道；其中，混合气体经过所述第一混合气体通道、所述第三混合气体通道和第二混合气体通道进入腔室内；反应气体经过所述第一反应气体通道、所述第三反应气体通道、所述第二混合腔和所述第二反应气体通道进入腔室内。

可选地，所述喷气盘包括：上板和下板；所述上板和所述下板固定连接；所述下板设置有多排同心的环状的凸台，在所述凸台上设置有第一通孔，在位于所述凸台之间的环状的凹槽内设置有第二通孔，所述下板设置有用于连通所述凹槽的多条呈中心放射状的气道；所述上板、所述凹槽和所述气道围成所述第二混合腔；在所述上板设置有与所述第二混合腔相连通的第三通孔以及与所述第一通孔对应设置的第四通孔；其中，所述第二混合气体通道包括：所述第四通孔、所述第一通孔；所述第二反应气体通道包括：所述第三通孔、所述第二通孔。

可选地，多个所述第一通孔在所述凸台上均匀分布；多个所述第二通孔在所述凹槽内均匀分布。

可选地，在所述匀流板设置有与所述第三通孔对应的第五通孔、与所述第四通孔对应的第六通孔；其中，所述第三混合气体通道包括：所述第六通孔；所述第三反应气体通道包括：所述第五通孔。

可选地，多个所述第六通孔为均匀分布。

可选地，所述连接件装置包括：第一连接件和第二连接件；所述第一连接件设置在所述第二连接件的上方，第一连接件和第二连接件固定连接；所述第一连接件的底部设置有中心凹槽，所述中心凹槽与所述第二连接件的顶部围成所述第一混合腔；所述第一连接件设置有与所述中心凹槽连通的用于输入所述多种不反应气体的第一进气孔，所述第二连接件设置有与所述第一混合腔相连通的第七通孔；所述第二连接件的侧面设置有用于输入所述反应气体的第二进气孔；其中，所述第一混合气体通道包括：所述第七通孔；所述第一反应气体通道包括：第二进气孔。

可选地，所述连接件装置包括：第三连接件；所述第三连接件设置在所述第二连接件的下方，所述第三连接件分别与所述第二连接件和所述腔室上盖固定连接；在所述第三连接件与所述匀流板之间设置有空腔，所述第三连接件设置有与所述空腔相连通的第八通孔，所述第六通孔与所述空腔相连通；所述第三连接件设置有与所述第五通孔相对应的第九通孔；其中，所述第一混合气体通道包括：所述第八通孔；所述第一反应气体通道包括：第九通孔。

可选地，所述第九通孔、所述第五通孔和所述第三通孔都为位于所述喷气盘的轴线上的中心通孔；所述第八通孔和所述第七通孔的数量都为多个，其中，所述第三连接件的上端设置有用于连通所述第八通孔和所述第七通孔的环形凹槽。

根据本实用新型的另一方面，提供一种反应腔室，包括：如上所述的腔室进气结构。

本实用新型的腔室进气结构以及反应腔室，能够避免发生反应的气体与其他反应气体在进入腔室前进行混合；将不直接反应的两种其他反应气体提前混合均匀，提高了气体混合的均匀性；发生反应的气体通过匀流板和喷气板进行两次匀流，到达硅片上方，提高了气体成分混合均匀性，达到提高反应气体的在硅片上方混合和扩散均匀性的目的。

本实用新型实施例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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图：

图1为根据本实用新型的腔室进气结构的一个实施例的结构示意图；

图2为根据本实用新型的腔室进气结构的一个实施例的I部分的局部放大示意图；

图3为根据本实用新型的腔室进气结构的一个实施例的喷气盘的主视示意图；

图4为根据本实用新型的腔室进气结构的一个实施例的喷气盘的下板的俯视示意图；

图5为根据本实用新型的腔室进气结构的一个实施例的喷气盘的上板的俯视示意图；

图6A、6B、6C分别为根据本实用新型的腔室进气结构的一个实施例的匀流板的俯视、侧视、仰视示意图；

图7A、7B分别为根据本实用新型的腔室进气结构的一个实施例的第一连接件的仰视、A-A剖视示意图；

图8A、8B、8C分别为根据本实用新型的腔室进气结构的一个实施例的第二连接件的俯视、A-A剖视、仰视示意图；

图9A、9B、9C分别为根据本实用新型的腔室进气结构的一个实施例的第三连接件的俯视、A-A剖视、仰视示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型进行更全面的描述，其中说明本实用新型的示例性实施例。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。下面结合图和实施例对本实用新型的技术方案进行多方面的描述。

下文为了叙述方便，下文中所称的“左”、“右”、“上”、“下”与附图本身的左、右、上、下方向一致。下文中的“第一”、“第二”等，仅用于描述上相区别，并没有其它特殊的含义。

如图1、2所示，本实用新型提供一种腔室进气结构，包括：设置在腔室上盖304上的连接件装置和设置在腔室305内的喷气盘(showerhead)308。连接件装置设置有第一混合腔、与第一混合腔相连通的第一混合气体通道、第一反应气体通道。喷气盘308设置有第二混合腔、与第二混合腔相连通的第二反应气体通道、第二混合气体通道。第一混合气体通道与第一反应气体通道相互隔离，第二混合气体通道和第二反应气体通道相互隔离。第一混合气体通道及第一反应气体通道关于喷气盘的轴线中心对称设置。硅片306放置在基座307上，基座307通入加热水和背吹气体，基座307放置在腔室305底部。反应腔室还包括真空系统、真空测量设备等相关设备。

多种不反应气体在第一混合腔中进行混合，混合气体通过第一混合气体通道、第二混合气体通道进入腔室内。反应气体通过第一反应气体通道、第二反应气体通道并经过第二混合腔进入腔室内，与混合气体进行反应。多种不反应气体在第一混合腔中进行混合，进入腔室前提前进行混合均匀，反应气体在喷气盘308的第二混合腔内进行匀流，其中，第一混合气体通道及第一反应气体通道关于喷气盘的轴线中心对称设置，以提高不反应气体及反应气体混合和扩散的均匀性。

在一个实施例中，可以增加匀流板309，设置在腔室内并且位于喷气盘308的上方。匀流板309设置有相互隔离的第三混合气体通道和第三反应气体通道，其中，混合气体经过第一混合气体通道、第三混合气体通道和第二混合气体通道进入腔室内；反应气体经过第一反应气体通道、第三反应气体通道、第二混合腔和第二反应气体通道进入腔室内。反应气体经过匀流板309、喷气盘308进行两次匀流，能够进一步提高反应气体在硅片上方混合和扩散的均匀性。

在一个实施例中，如图3至5所示，喷气盘308包括：上板3081和下板3082。上板3081和下板3082固定连接，例如可以采用焊接等连接方式，喷气盘308由上下两块板焊接而成。下板3082设置有多排同心的环状的凸台05，在凸台05上设置有第一通孔02，在位于凸台05之间的环状的凹槽04内设置有第二通孔03，下板3082设置有用于连通凹槽04的多条呈中心放射状的气道06，上板3081、凹槽04和气道06围成第二混合腔。在上板3081设置有与第二混合腔相连通的第三通孔01以及与第一通孔02对应设置的第四通孔；其中，第二混合气体通道包括：第四通孔、第一通孔；第二反应气体通道包括：第三通孔01、第二通孔03。

喷气盘308具有双层出气功能，安装在腔室上盖304的下表面的凹槽内，通过腔室上盖304被支撑和密封在腔室305的上部，通过螺钉和密封圈进行固定和密封。下板3082有多排同心且等距等厚度的环状的凸台05，在每排凸台05上均匀分布着第一通孔02，根据均匀性要求，一般位于内圈的凸台05上设置的第一通孔01的数量少于位于外圈的凸台05上设置的第一通孔01的数量。

在凸台05之间设置有环状的凹槽04，在凹槽04内均匀分布着第二通孔03，根据均匀性需求，位于内圈的凹槽04内的第二通孔03的数量少于位于外圈的凹槽04上的第二通孔03的数量。在下板3082上均匀分布着放射状的气道06，用来连通各排凹槽04。在上板3081中心设置一个进气的第三通孔01，上板3081设置的第四通孔与在凸台05上的第一通孔02的位置相同并且大小也相同。

喷气盘308的上板的中心设置有一个较大的第三通孔01。反应气体通过第三通孔01进入由上板3081、凹槽04和气道06围成第二混合腔，反应气体可以通过气道06、凹槽04并从凹槽04内均匀分布的第二通孔03进入到腔室305的内部。在第三通孔01的外围设置有均匀分布的直径较小的第四通孔，混合气体从喷气盘308的上板和下板直接进入到腔室305的内部。

如图6A和6B所示，在喷气盘308的上方设有匀流板309，匀流板309通过螺钉固定在腔室上盖304上，匀流板309中心设有一个较大的第五通孔011，在第五通孔011的外围设置有均匀分布的直径较小的第六通孔012，第五通孔011与第六通孔012之间是隔绝的。第三混合气体通道包括：第六通孔012；第三反应气体通道包括：第五通孔011。在匀流板309的边缘设置有凸边013。

在一个实施例中，如图7A至9C所示，连接件装置可以有多种结构。例如，连接件装置包括：第一连接件312、第二连接件311、第三连接件310。第一连接件312设置在第二连接件311的上方，第一连接件312和第二连接件311固定连接。第一连接件312的底部设置有中心凹槽022，中心凹槽022与第二连接件311的顶部围成第一混合腔。第一连接件312设置有与中心凹槽022连通的用于输入多种不反应气体的第一进气孔021。第一连接件312的中心上方通过第一进气孔021与管路302、301连接。在中心凹槽022的四周设置通过密封圈进行密封，并通过螺钉将第一连接件312固定在第二连接件311上。

第二连接件311设置有与第一混合腔相连通的第七通孔032，第二连接件311的侧面设置有用于输入反应气体的第二进气孔031；其中，第一混合气体通道包括：第七通孔032；第一反应气体通道包括：第二进气孔031。第三连接件310设置在第二连接件311的下方，第三连接件310分别与第二连接件311和腔室上盖304固定连接。在第三连接件310与匀流板309之间设置有空腔，第三连接件310设置有与空腔相连通的第八通孔043，第六通孔012与空腔相连通。第三连接件310设置有与第五通孔011相对应的第九通孔041；其中，第一混合气体通道包括：第八通孔043；第一反应气体通道包括：第九通孔041。

第二连接件311的第二进气孔031为能够从圆柱侧面进气、中心出气的进气通道，该进气通道与管路303焊接在一起，第三连接件310的第九通孔041为中心通孔。第二连接件311的第二进气孔031的中心出气口与第三连接件310的第九通孔041连通，并通过密封圈密封，在第二进气孔031的周围均匀分布着四个第七通孔032，该四个第七通孔032与侧面进气的管路303错开，与第三连接件310上端面的凹槽042相通，并与第三连接件310的凹槽042中设置的四个第八通孔043交错分布。第二连接件311与第三连接件310在最外侧有密封圈和螺钉进行密封和固定。第三连接件310通过螺钉和密封圈固定和密封于腔室上盖304上，四个第八通孔043在第三连接件310的上端面由一个与第九通孔041同心的环形的凹槽042与四个第七通孔032连接相通。

在一个实施例中，两种不反应气体通过管路301、302混合并从第一连接件312上方进入中心凹槽022(第一混合腔)进行气体混合，然后通过第二连接件311上均匀分布的四个第七通孔032进入到第三连接件310的凹槽042内，通过凹槽042底部的四个均匀分布的四个第八通孔043进入到匀流板309的上表面，然后通过匀流板309均匀分布的较小的第六通孔012进入到喷气盘308的上表面，再通过喷气盘308上表面均匀分布的较小的第四通孔、以及第一通孔02进入到腔室305内部。

另外一种与前两种气体发生反应的反应气体通过管路303，从第二连接件311的侧面进入到第二进气孔031，然后从第二连接件311的第二进气孔031的中心管路进入到第三连接件310的第九通孔041，并进入到匀流板309的第五通孔011，然后进入到喷气板308的第三通孔01进入到由上板3081、凹槽04和气道06围成第二混合腔，通过凹槽04上均匀分布的第二通孔03进入腔室305的内部，并与其他两种气体发生反应，并最终均匀的扩散分布在硅片306的上表面。

在一个实施例中，本实用新型提供一种反应腔室，包括如上任一实施例中的腔室进气结构。

上述实施例中的腔室进气结构以及反应腔室，通过管路的单独进气以及第二连接件、第三连接件、匀流板、喷气板的中心孔密封进气，能够避免反应气体与其他反应气体在进入腔室前进行混合；反应气体从喷气板的中心进气，提高气体分布的均匀性；将不直接反应的两种重要气体通过第一连接板的混合小腔室提前混合均匀，提高了气体混合的均匀性；通过第三连接件和第二连接件圆周均匀交错分布的四个通孔，进入到匀流板的小孔上表面，再通过匀流板和喷气板的两次匀流，达到提高反应气体的在硅片上方混合和扩散均匀性的目的；第三连接件联通四个通孔的环形凹槽，起到了气体的二次混合，提高了气体成分混合均匀性；经过两次混合的不同成分气体经过匀流板和喷气板的两次匀流，到达硅片上方，经过匀流板和喷气板两次匀流，达到提高反应气体的在硅片上方混合和扩散均匀性的目的。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种腔室进气结构，其特征在于，包括：

设置在腔室上盖上的连接件装置和设置在腔室内的喷气盘；所述连接件装置设置有第一混合腔、与所述第一混合腔相连通的第一混合气体通道、第一反应气体通道；所述喷气盘设置有第二混合腔、与所述第二混合腔相连通的第二反应气体通道、第二混合气体通道；所述第一混合气体通道与所述第一反应气体通道相互隔离，所述第二混合气体通道和所述第二反应气体通道相互隔离；多种不反应气体在所述第一混合腔中进行混合，混合气体通过所述第一混合气体通道、所述第二混合气体通道进入腔室内；反应气体通过所述第一反应气体通道、所述第二反应气体通道并经过所述第二混合腔进入腔室内，与所述混合气体进行反应；其中，所述第一混合气体通道及所述第一反应气体通道关于所述喷气盘的轴线中心对称设置。

2.如权利要求1所述的腔室进气结构，其特征在于，包括：

匀流板；所述匀流板设置在腔室内并且位于所述喷气盘的上方；所述匀流板设置有相互隔离的第三混合气体通道和第三反应气体通道；其中，混合气体经过所述第一混合气体通道、所述第三混合气体通道和第二混合气体通道进入腔室内；反应气体经过所述第一反应气体通道、所述第三反应气体通道、所述第二混合腔和所述第二反应气体通道进入腔室内。

3.如权利要求2所述的腔室进气结构，其特征在于，

所述喷气盘包括：上板和下板；所述上板和所述下板固定连接；所述下板设置有多排同心的环状的凸台，在所述凸台上设置有第一通孔，在位于所述凸台之间的环状的凹槽内设置有第二通孔，所述下板设置有用于连通所述凹槽的多条呈中心放射状的气道；所述上板、所述凹槽和所述气道围成所述第二混合腔；在所述上板设置有与所述第二混合腔相连通的第三通孔以及与所述第一通孔对应设置的第四通孔；其中，所述第二混合气体通道包括：所述第四通孔、所述第一通孔；所述第二反应气体通道包括：所述第三通孔、所述第二通孔。

4.如权利要求3所述的腔室进气结构，其特征在于，

多个所述第一通孔在所述凸台上均匀分布；多个所述第二通孔在所述凹槽内均匀分布。

5.如权利要求3所述的腔室进气结构，其特征在于，

在所述匀流板设置有与所述第三通孔对应的第五通孔、与所述第四通孔对应的第六通孔；其中，所述第三混合气体通道包括：所述第六通孔；所述第三反应气体通道包括：所述第五通孔。

6.如权利要求5所述的腔室进气结构，其特征在于，

多个所述第六通孔为均匀分布。

7.如权利要求5所述的腔室进气结构，其特征在于，

所述连接件装置包括：第一连接件和第二连接件；所述第一连接件设置在所述第二连接件的上方，第一连接件和第二连接件固定连接；所述第一连接件的底部设置有中心凹槽，所述中心凹槽与所述第二连接件的顶部围成所述第一混合腔；所述第一连接件设置有与所述中心凹槽连通的用于输入所述多种不反应气体的第一进气孔，所述第二连接件设置有与所述第一混合腔相连通的第七通孔；所述第二连接件的侧面设置有用于输入所述反应气体的第二进气孔；其中，所述第一混合气体通道包括：所述第七通孔；所述第一反应气体通道包括：第二进气孔。

8.如权利要求7所述的腔室进气结构，其特征在于，

所述连接件装置包括：第三连接件；所述第三连接件设置在所述第二连接件的下方，所述第三连接件分别与所述第二连接件和所述腔室上盖固定连接；在所述第三连接件与所述匀流板之间设置有空腔，所述第三连接件设置有与所述空腔相连通的第八通孔，所述第六通孔与所述空腔相连通；所述第三连接件设置有与所述第五通孔相对应的第九通孔；其中，所述第一混合气体通道包括：所述第八通孔；所述第一反应气体通道包括：第九通孔。

9.如权利要求8所述的腔室进气结构，其特征在于，

所述第九通孔、所述第五通孔和所述第三通孔都为位于所述喷气盘的轴线上的中心通孔；所述第八通孔和所述第七通孔的数量都为多个，其中，所述第三连接件的上端和/或所述第二连接件的下端设置有用于连通所述第八通孔和所述第七通孔的环形凹槽。

10.一种反应腔室，其特征在于，包括：

如权利要求1至9任一项所述的腔室进气结构。