[发明专利]半导体工艺设备及其混合进气装置

说明书

本申请实施例提供了一种半导体工艺设备及其混合进气装置。该混合进气装置包括：混合进气块及盖体组件；混合进气块内具有第一环形腔及多个进气通道，第一环形腔与顶部与多个进气通道连通，底部与盖体组件中的混气通道连通；多个进气通道均沿第一环形腔的切向延伸设置，并且多个进气通道的出气口沿第一环形腔的周向均匀分布；盖体组件的顶部居中位置设置有上述混合进气块，盖体组件的底部盖合于工艺腔室顶部，盖体组件中设置有上述混气通道，用于将混合进气块内的工艺气体再次混合并匀流后输入工艺腔室内。本申请实施例实现了在工艺气体到达晶圆表面前有效地改善工艺气体浓度分布，从而能够在有效缩短工艺时间的同时大幅改善晶圆成膜均匀性。

技术领域

本申请涉及半导体加工技术领域，具体而言，本申请涉及一种半导体工艺设备及其混合进气装置。

背景技术

目前，原子层沉积(Atomic layer deposition，ALD)工艺是一种较为先进的薄膜沉积工艺，随着线宽至7nm、5nm制程，用ALD工艺沉积薄膜会变得越来越广泛应用，比如Al₂O₃、HfO、HfZrO、TaN、TiN、TaO及W等薄膜，可以应用于大多数集成电路(integratedcircuit，IC)领域，如逻辑器件、动态随机存取存储器(DRAM)、3D闪存等。ALD工艺自限制周期性生长、薄膜质量优、台阶覆盖率优是其优势，但生长速率低及工艺时间较长会较大程度影响设备的产能。

现在主流的ALD工艺设备，两种工艺气体分别通过一个主管路及四个分管路独立进气，四个分管路的顶端与主管路连接，底端与环形腔的顶部连接，环形腔再分流至八个匀气筛，匀气筛上面的若干横向小孔喷出工艺气体，从而实现与晶圆的反应。但是，由于两种工艺气体只是简单的利用管路以及一个大环形腔来汇合，不能很有效的将两种工艺气体进气混合，不仅混气效率低，而且还会造成到达晶圆表面的工艺气体浓度不均匀，进而导致成膜的均匀性较差。

发明内容

本申请针对现有方式的缺点，提出一种半导体工艺设备及其混合进气装置，用以解决现有技术存在的工艺气体混合效率低以及混气效率低造成的晶圆成膜均匀性较差的技术问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备的混合进气装置，设置于所述半导体工艺设备的工艺腔室顶部，用于向工艺腔室内输入工艺气体，混合进气块及盖体组件；所述混合进气块内具有第一环形腔及多个进气通道，所述第一环形腔的顶部与多个所述进气通道连通，底部与所述盖体组件中的混气通道连通；多个所述进气通道均沿所述第一环形腔的切向延伸设置，并且多个所述进气通道的出气口沿所述第一环形腔的周向均匀分布；所述盖体组件的顶部居中位置设置有所述混合进气块，所述盖体组件的底部盖合于所述工艺腔室顶部，所述盖体组件中设置有所述混气通道，用于将所述混合进气块内的工艺气体再次混合并匀流后输入所述工艺腔室内。

于本申请的一实施例中，所述混合进气块内还具有混气腔，所述混气腔位于所述第一环形腔的底部，并且与所述第一环形腔同轴设置；所述混气腔的径向尺寸小于所述第一环形腔的径向尺寸，并且所述第一环形腔通过所述混气腔与所述盖体组件中的所述混气通道连通。

于本申请的一实施例中，所述混合进气块内还具有第二环形腔，所述第二环形腔位于所述混气腔的底部，并且与所述混气腔同轴设置；所述第二环形腔的径向尺寸大于所述混气腔的径向尺寸，并且所述第一环形腔通过所述混气腔及所述第二环形腔与所述盖体组件中的所述混气通道连通。

于本申请的一实施例中，所述第一环形腔底部的径向尺寸逐渐缩小，以与所述混气腔的顶部连通；所述第二环形腔顶部的径向尺寸逐渐缩小，以与所述混气腔的底部连通。