CN220520620U - 一种反应腔体及化学气相沉积设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种反应腔体及化学气相沉积设备，反应腔体包括至少一个腔室，腔室内从上到下依次设置有导流板、泵送通道和基座，其中，泵送通道包括凹槽和环形覆盖片，凹槽沿腔室周向设置在腔室内侧壁上，环形覆盖片覆盖在凹槽开口处，凹槽的开口背离腔室内侧壁，环形覆盖片的上边缘与导流板的外边缘之间密封装配。本申请提供的反应腔体能够减小产生等离子体的能量消耗。

Description

一种反应腔体及化学气相沉积设备

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种反应腔体及化学气相沉积设备。

背景技术

化学气相沉积是半导体制程中的一种常见工艺，是指反应气体在衬底(例如，晶圆)表面发生化学反应生成薄膜的过程，例如，利用化学气相沉积工艺可以在晶圆表面生成致密的氧化硅薄膜。化学气相沉积设备是实现化学气相沉积的设备，反应腔体是化学气相沉积设备的核心组成部分，在反应腔体内，反应气体会被能量(例如，射频能量或微波能量)激发为等离子体，等离子体会在衬底表面发生化学反应而在衬底表面上沉积出薄膜。然而，由于反应腔体内的某些部件之间的连接会存在缝隙，而导致等离子体会扩散集中在缝隙处，该缝隙处的等离子体并不能参与化学反应起到生成薄膜的作用，因此产生该缝隙处的等离子体的能量就相当于被损失浪费了，而为了达到规定的薄膜厚度，则需要消耗更高的能量来激发得到更多的等离子体，以对扩散到缝隙处的等离子体进行补偿。

因此，希望提供一种反应腔体，能够避免等离子体向缝隙处扩散，以降低能量损失，减小产生等离子体的能量消耗。

实用新型内容

本申请实施例之一提供一种反应腔体，包括至少一个腔室，所述腔室内从上到下依次设置有导流板、泵送通道和基座，其中，所述泵送通道包括凹槽和环形覆盖片，所述凹槽沿所述腔室周向设置在所述腔室内侧壁上，所述环形覆盖片覆盖在所述凹槽开口处，所述凹槽的开口背离所述腔室内侧壁，所述环形覆盖片的上边缘与所述导流板的外边缘之间密封装配。

在一些实施例中，所述导流板的外边缘的周向上具有缺口，所述环形覆盖片的上边缘形状与所述缺口形状适配。

在一些实施例中，所述缺口具有第一表面和第二表面，所述第一表面与所述导流板平行，所述第二表面与所述第一表面之间的夹角不小于90°；所述环形覆盖片的上边缘具有分别与所述第一表面和所述第二表面配合的第三表面和第四表面。

在一些实施例中，所述环形覆盖片周向上设置有多个等间隔分布的第一通孔，所述第一通孔用于供所述腔室内的气体通过以进入所述泵送通道内。

在一些实施例中，所述反应腔体还包括位于所述腔室外的泵管道和气泵，所述泵管道与所述气泵连接，所述凹槽的侧壁上开设有第二通孔，所述第二通孔延伸出腔室外，用于将所述泵管道和所述泵送通道连通。

在一些实施例中，所述反应腔体包括两个所述腔室，所述泵管道设置在两个所述腔室之间，所述两个腔室内的所述泵送通道共同与所述泵管道连通。

在一些实施例中，所述凹槽与所述腔室的内侧壁可拆卸连接。

在一些实施例中，所述导流板上开设有若干个导流孔。

在一些实施例中，所述基座上设置有加热机构。

本申请实施例之一提供一种化学气相沉积设备，具有上述任一实施例所述的反应腔体。

本申请实施例提供的化学气相沉积设备及反应腔体，通过使反应腔体内的环形覆盖片的上边缘和导流板的外边缘之间密封装配，可以避免环形覆盖片的上边缘和导流板的外边缘之间存在缝隙，从而可以避免在化学气相沉积过程中等离子体扩散到缝隙里而无法参与生成薄膜的化学反应造成使得产生缝隙里的等离子体的能量相当于被浪费掉，进而能够减小产生等离子体的能量消耗，不用消耗更高的能量产生更多的等离子体来补偿扩散到缝隙里的等离子体，也能使得衬底表面所生成的薄膜达到规定的厚度。

附图说明

以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的发明意图。应当理解，附图未按比例绘制。

其中：

图1是根据本申请一些实施例所示的反应腔体的内部结构示意图；

图2是根据本申请一些实施例所示的导流板120与环形覆盖片132的装配示意图；

图3是根据本申请另一些实施例所示的反应腔体的结构示意图；

图4是根据本申请一些实施例所示的化学气相沉积设备的示意图。

具体实施方式

以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本申请不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。

在化学气相沉积过程中，反应气体会被通入化学气相沉积设备的反应腔体中，然后在能量(例如，射频能量、微波能量等)激发下产生等离子体，等离子体则会在衬底(例如，晶圆)表面发生化学反应而在衬底表面产生薄膜。进一步地，化学气相沉积设备的反应腔体可以具有一个或多个腔室，化学气相沉积工艺会在腔室内进行。腔室内一般会设置有导流板和沿腔室周向设置的泵送通道，导流板可以供反应气体通过而使得反应气体具有较好的层流效果，从而有利于提高腔室内反应气体浓度分布的均匀性，而可以使得衬底表面所生成的薄膜较为均匀，泵送通道则是用来将腔室内的气体(例如，多余的反应气体)排出腔室，以便于维持腔室内的所需压力。导流板的边缘一般会与泵送通道装配在一起，而导流板的边缘和泵送通道之间的装配往往会存在缝隙，这也就导致了在反应气体被能量激发而产生等离子体的过程中，等离子体会扩散集中在缝隙处，该缝隙处的等离子体并不能参与化学反应起到生成薄膜的作用，因此产生该缝隙处的等离子体的能量就相当于被损失浪费了，而为了达到规定的薄膜厚度，则需要消耗更高的能量来激发得到更多的等离子体，以对扩散到缝隙处的等离子体进行补偿。

本申请实施例提供一种反应腔体，包括至少一个腔室，腔室内从上到下依次设置有导流板、泵送通道和基座，其中，泵送通道包括凹槽和环形覆盖片，凹槽沿腔室周向设置在腔室内侧壁上，环形覆盖片覆盖凹槽开口处，凹槽的开口背离腔室内侧壁，所述环形覆盖片的上边缘与导流板的外边缘之间形成密封装配。本申请实施例提供的反应腔体通过使环形覆盖片的上边缘与导流板的外边缘之间密封装配，可以避免环形覆盖片的上边缘密与导流板的外边缘之间存在缝隙，从而可以避免在化学气相沉积过程中等离子体扩散到缝隙里而无法参与生成薄膜的化学反应而使得产生缝隙里的等离子体的能量相当于被浪费掉，进而能够减小产生等离子体的能量消耗，不用消耗更高的能量产生更多的等离子体来补偿扩散到缝隙里的等离子体，也能使得生成的薄膜达到规定的厚度。需要说明的是，本申请实施例提供的反应腔体不仅可以适用于化学气相沉积设备中的反应腔体，还可以适用于其他等离子体设备(例如，等离子体刻蚀设备、等离子体清洗设备、等离子体增强设备等)中的反应腔体。

下面将主要以化学气相沉积为例结合实施例和附图对本发明技术方案进行详细说明。

图1是根据本申请一些实施例所示的反应腔体的内部结构示意图。

如图1所示，反应腔体100可以包括腔室110，腔室110内从上到下依次设置有导流板120、泵送通道130以及基座140。

导流板120可以用于增加腔室110内的反应气体的层流效果，以使腔室110内的反应气体浓度分布均匀，从而提高化学气相沉积过程中衬底表面所生成的薄膜的均匀性。进一步地，导流板120上可以开设有若干个导流孔121，若干个导流孔121均匀分布在导流板120上，如此设置，当进入到腔室110内的反应气体往下流动时，导流板120会对反应气体的流动起到缓冲作用，使得反应气体具有较好的层流效果，从而可以使得腔室110内反应气体浓度分布的均匀性较好，进而有利于在衬底表面生成的薄膜的均匀性。

泵送通道130可以用于将化学气相过程中腔室110内的气体(例如，多余的反应气体)排出腔室110外，以维持腔室110内需要的压力。继续参见图1所示，泵送通道130可以包括凹槽131和环形覆盖片132，凹槽131沿腔室110周向设置在腔室110的内侧壁上，环形覆盖片131覆盖在凹槽131的开口处，从而能够形成泵送通道130。其中，凹槽131的开口背离腔室110的内侧壁，环形覆盖片132的上边缘和导流板120的外边缘之间成密封装配。通过使环形覆盖片132的上边缘和导流板120的外边缘之间密封装配，可以避免环形覆盖片132的上边缘和导流板120的外边缘之间存在缝隙，从而可以避免在化学气相沉积过程中等离子体扩散到缝隙里而无法参与生成薄膜的化学反应造成使得产生缝隙里的等离子体的能量相当于被浪费掉，进而能够减小产生等离子体的能量消耗，不用消耗更高的能量产生更多的等离子体来补偿扩散到缝隙里的等离子体，也能使得衬底表面所生成的薄膜达到规定的厚度。在一些实施例中，凹槽131可以是腔室110的内侧壁的一部分，即凹槽131可以直接开设在腔室110的内侧壁上。在一些实施例中，凹槽131与腔室110的内侧壁之间为可拆卸连接，如此便于对凹槽131进行拆卸清理、维护等。

基座140可以用于承载进行化学气相沉积的衬底。在一些实施例中，基座140上可以设置有加热机构(加热丝、加热片等)，加热机构可以在化学气相沉积过程中对基座140上的衬底加热，以提高衬底表面化学反应的效率，从而可以缩短衬底表面生成薄膜的时间，提高化学气相沉积的效率。

图2是根据本申请一些实施例所示的导流板120与环形覆盖片132的装配示意图。

在一些实施例中，为了实现环形覆盖片132的上边缘与导流板120外边缘之间的密封装配，结合图2和图3所示，导流板120外边缘的周向上具有缺口122，环形覆盖片132的上边缘形状与缺口122的形状适配，当环形覆盖片132的上边缘与导流板120的外边缘装配时，环形覆盖片132的上边缘正好可以卡入缺口122内，使得环形覆盖片132的上边缘与导流板120的外边缘之间不存在缝隙。

进一步地，缺口122可以具有第一表面1221和第二表面1222，环形覆盖片132的上边缘可以具有分别与第一表面1221和第二表面1222配合的第三表面1321和第四表面1322，当环形覆盖片132的上边缘与导流板120的外边缘装配时，第一表面1221和第三平面1321平行并贴合在一起，第二表面1222和第四表面1322平行并贴合在一起，如此便可使得环形覆盖片132的上边缘与导流板120的外边缘之间形成密封装配，而不存在缝隙。在一些实施例中，第一表面1221与导流板120平行，第二表面1222与第一表面1221之间的夹角不小于90°，优选地，第二表面1222与第一表面1221之间的夹角可以大于90°，如此可以便于将环形覆盖片132的上边缘与缺口122装配在一起。

在一些实施例中，为了使得腔室110内的气体能够通过泵送通道130排出腔室110，继续参见图1所示，环形覆盖片132周向上可以设置有多个等间隔分布的第一通孔1323，第一通孔1323可以用于供腔室110内的气体通过进入到泵送通道130内，然后通过泵送通道130排出腔室110。进一步地，反应腔体100还包括位于腔室110外的泵管道150和气泵160，泵管道150与气泵160连接，凹槽131的侧壁上开设有第二通孔1311，第二通孔1311延伸出腔室110外，用于将泵管道150和泵送通道130连通。作为示例性说明，当气泵160工作(即抽气)时，腔室110内的气体会通过第一通孔1323进入到泵送通道130内，然后再通过第二通孔1311进入到泵管道150内，而被抽出腔室110外。

图3是根据本申请另一些实施例所示的反应腔体的结构示意图。

在一些实施例中，如图3所示，反应腔体100可以包括两个腔室110，两个腔室110相互独立，可以分别进行不同的化学气相沉积工艺，以提高半导体制造的效率。其中，泵管道150可以设置在两个腔室110之间，两个腔室110内的泵送管道130可以共同与泵管道150连通。在一些实施例中，反应腔体100还可以包括两个以上腔室110，各个腔室110内的泵送通道130可以与同一个泵管道连通，也可以分别与对应的泵管道连通。

图4是根据本申请一些实施例所示的化学气相沉积设备的示意图。

如图4所示，本申请还提供了化学气相沉积设备200，化学气相沉积设备具有如图1或图2示出的反应腔体100。关于反应腔体100已在上文进行详细描述，在此不再赘述。

可以理解的是，除上述化学气相沉积设备200以外，任何具有本申请实施例提供的反应腔体100的等离子体设备(例如，等离子体刻蚀设备、等离子体清洗设备、等离子体增强设备等)也均在本申请的保护范围之内。

本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)本申请提供的反应腔体通过使环形覆盖片的上边缘与导流板的外边缘之间密封装配，可以避免环形覆盖片的上边缘密与导流板的外边缘之间存在缝隙，从而可以避免在化学气相沉积过程中等离子体扩散到缝隙里而无法参与生成薄膜的化学反应而使得产生缝隙里的等离子体的能量相当于被浪费掉，进而能够减小产生等离子体的能量消耗，不用消耗更高的能量产生更多的等离子体来补偿扩散到缝隙里的等离子体，也能使得生成的薄膜达到规定的厚度；(2)第二表面与第一表面之间的夹角大于90°，可以便于将环形覆盖片的上边缘与缺口装配在一起。

需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是转动连接，也可以是滑动连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，当本申请说明书中使用了“第一”、“第二”、“第三”等术语描述各种特征时，这些术语仅用于对这些特征进行区分，而不能理解为指示或暗示特征之间的关联性、相对重要性或者隐含指明所指示的特征数量。

除此之外，本申请说明书通过参考理想化的示例性截面图和/或平面图和/或立体图来描述示例性实施例。因此，由于例如制造技术和/或容差导致的与图示的形状的不同是可预见的。因此，不应当将示例性实施例解释为限于在此所示出的区域的形状，而是应当包括由例如制造所导致的形状中的偏差。因此，在图中示出的区域实质上是示意性的，其形状不是为了示出器件的区域的实际形状也不是为了限制示例性实施例的范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本申请中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种反应腔体，其特征在于，包括至少一个腔室，所述腔室内从上到下依次设置有导流板、泵送通道和基座，其中，所述泵送通道包括凹槽和环形覆盖片，所述凹槽沿所述腔室周向设置在所述腔室内侧壁上，所述环形覆盖片覆盖在所述凹槽开口处，所述凹槽的开口背离所述腔室内侧壁，所述环形覆盖片的上边缘与所述导流板的外边缘之间密封装配。

2.根据权利要求1所述的反应腔体，其特征在于，所述导流板的外边缘的周向上具有缺口，所述环形覆盖片的上边缘形状与所述缺口形状适配。

3.根据权利要求2所述的反应腔体，其特征在于，所述缺口具有第一表面和第二表面，所述第一表面与所述导流板平行，所述第二表面与所述第一表面之间的夹角不小于90°；所述环形覆盖片的上边缘具有分别与所述第一表面和所述第二表面配合的第三表面和第四表面。

4.根据权利要求1所述的反应腔体，其特征在于，所述环形覆盖片周向上设置有多个等间隔分布的第一通孔，所述第一通孔用于供所述腔室内的气体通过以进入所述泵送通道内。

5.根据权利要求1所述的反应腔体，其特征在于，所述反应腔体还包括位于所述腔室外的泵管道和气泵，所述泵管道与所述气泵连接，所述凹槽的侧壁上开设有第二通孔，所述第二通孔延伸出腔室外，用于将所述泵管道和所述泵送通道连通。

6.根据权利要求5所述的反应腔体，其特征在于，所述反应腔体包括两个所述腔室，所述泵管道设置在两个所述腔室之间，所述两个腔室内的所述泵送通道共同与所述泵管道连通。

7.根据权利要求1所述的反应腔体，其特征在于，所述凹槽与所述腔室的内侧壁可拆卸连接。

8.根据权利要求1所述的反应腔体，其特征在于，所述导流板上开设有若干个导流孔。

9.根据权利要求1所述的反应腔体，其特征在于，所述基座上设置有加热机构。

10.一种化学气相沉积设备，其特征在于，具有如权利要求1至9任一项所述的反应腔体。