半导体处理装置及方法与流程

本技术大体上涉及半导体制造领域，且更具体来说，涉及半导体处理装置及方法。

背景技术：

1、在半导体制造领域，原子层沉积(ald)工艺因其制成的薄膜具有较高的底部覆盖率而被广泛应用。在ald工艺中，反应源物质(例如前驱体(precursor)或反应体(reactant))以脉冲的形式投递到工艺腔。然而，在前端气体管线较长的情况下，在非常短的脉冲时间内难以递送足够的化学剂量至工艺腔中，因此需要较长的脉冲时间以提供满足薄膜生长速率要求的剂量，而这导致沉积时间长、沉积成本高且产能低。

2、另外，反应源物质的价格昂贵，减少工艺中的反应源物质的损耗是半导体制造领域追求的重要目标之一。

3、因此，需要改进的半导体处理装置及方法来满足对于成膜质量、产能以及经济性的需求。

技术实现思路

1、本技术提供了一种半导体处理装置，所述半导体处理装置具有流通能力可调的限流部件，因此可以在工艺过程中调节气体流速，提高反应源物质的有效利用率，使其以更经济的形式进行薄膜沉积，以此可减少反应源物质的损耗，进而降低沉积成本，提升经济效益。

2、本技术还提供了一种操作半导体处理装置的方法，所述方法包括预填充步骤，可以有效地缩短脉冲时间，大幅度地提高产能。

3、根据本技术的一些实施例，本技术提供了一种半导体处理装置，所述半导体处理装置包括：工艺腔；气体源；以及气体管线，其耦接在所述气体源与所述工艺腔之间；其中所述气体管线上设置有流通能力可调的限流部件，所述限流部件用以控制所述气体管线中的气体流速。

4、根据本技术的一些实施例，所述气体管线上进一步设置有耦接在所述气体源与所述限流部件之间的第一进气阀。

5、根据本技术的一些实施例，所述半导体处理装置进一步包括反应源物质槽，所述反应源物质槽通过第一管线耦接到位于所述第一进气阀一端的所述气体管线，通过第二管线耦接到位于所述第一进气阀另一端的所述气体管线，所述第一管线上设置有第二进气阀，且所述第二管线上设置有第三进气阀。

6、根据本技术的一些实施例，所述气体管线上进一步设置有耦接在所述工艺腔与所述限流部件之间的第四进气阀。

7、根据本技术的一些实施例，所述气体管线进一步包括：支路，其一端耦接在所述第四进气阀与所述限流部件之间的所述气体管线上，并且另一端耦接到真空泵，所述支路上设置有排气阀。根据本技术的一些实施例，所述流通能力可调的限流部件包括阀门或限流器中的至少一者。

8、根据本技术的一些实施例，所述流通能力可调的限流部件包括至少一个流通量可调的限流部件。

9、根据本技术的一些实施例，所述流通能力可调的限流部件包括并联设置的多个流通量不同的限流部件。

10、根据本技术的一些实施例，所述多个流通量不同的限流部件包括第一限流部件和第二限流部件，所述第一限流部件的流通量大于所述第二限流部件的流通量。

11、根据本技术的一些实施例，所述第一限流部件包括第一阀门，所述第二限流部件包括第二阀门，所述第一阀门打开时的流通量大于所述第二阀门打开时的流通量。

12、根据本技术的一些实施例，所述第一限流部件包括第一限流器，所述第二限流部件包括第二限流器，所述第二限流器的孔径小于所述第一限流部件的孔径。

13、根据本技术的一些实施例，所述第一限流器的所述孔径的范围为1mm-3mm，所述第二限流部件的所述孔径的范围为0.1mm-1mm。

14、根据本技术的一些实施例，所述半导体处理装置进一步包括控制器，所述控制器经配置以：在第一工艺阶段期间，控制所述限流部件以第一流通量操作；以及在第二工艺阶段期间，控制所述限流部件以不同于所述第一流通量的第二流通量操作。

15、根据本技术的一些实施例，所述第一工艺阶段为反应源物质注入阶段，所述第二工艺阶段为预填充阶段或净化阶段，且所述第一流通量大于所述第二流通量。

16、根据本技术的一些实施例，本技术还提供了一种操作半导体处理装置的方法，所述半导体处理装置包括工艺腔以及耦接到所述工艺腔的气体管线，所述方法包括：在预填充阶段期间，将携带反应源物质的气体提供至所述气体管线中，但不提供至所述工艺腔中；以及在反应源物质注入阶段期间，将携带所述反应源物质的气体通过所述气体管线提供至所述工艺腔中。

17、根据本技术的一些实施例，所述气体管线上设置有流通能力可调的限流部件，所述限流部件用以控制所述气体管线中的气体流速，所述方法进一步包括：在所述反应源物质注入阶段期间，控制所述限流部件以第一流通量操作；以及在所述预填充阶段期间，控制所述限流部件以第二流通量操作，所述第一流通量大于所述第二流通量。

18、根据本技术的一些实施例，所述流通能力可调的限流部件包括至少一个流通量可调的限流部件。

19、根据本技术的一些实施例，所述流通能力可调的限流部件包括并联设置的第一限流部件和第二限流部件，所述第一限流部件启用时具有所述第一流通量，所述第二限流部件启用时具有所述第二流通量。

20、根据本技术的一些实施例，所述第一限流部件包括第一阀门，所述第二限流部件包括第二阀门，控制所述限流部件以所述第一流通量操作包括打开所述第一阀门并关闭所述第二阀门，控制所述限流部件以所述第二流通量操作包括打开所述第二阀门并关闭所述第一阀门。

21、根据本技术的一些实施例，所述第一限流部件进一步包括与所述第一阀门串联的第一限流器，所述第二限流部件进一步包括与所述第二阀门串联的第二限流器，所述第二限流器的孔径小于所述第一限流部件的孔径。

22、根据本技术的一些实施例，所述第一限流器的所述孔径的范围为1mm-3mm，所述第二限流器的所述孔径的范围为0.1mm-1mm。

23、根据本技术的一些实施例，所述气体管线进一步包括支路，所述支路的一端耦接在所述工艺腔与所述限流部件之间的所述气体管线上，并且另一端耦接到真空泵，所述方法进一步包括：在净化阶段期间，控制所述限流部件以所述第二流通量操作，将不携带所述反应源物质的气体提供至所述气体管线中并通过所述支路释放到所述真空泵。

24、根据本技术的一些实施例，所述半导体处理装置进一步包括：耦接到所述气体管路的气体源；设置在所述气体源与所述工艺腔之间的所述气体管线上的第一进气阀；以及反应源物质槽，其通过第一管线耦接到位于所述第一进气阀一端的所述气体管线，通过第二管线耦接到位于所述第一进气阀另一端的所述气体管线，所述第一管线上设置有第二进气阀，且所述第二管线上设置有第三进气阀；且所述方法包括：在所述预填充阶段和所述反应源物质注入阶段期间，关闭所述第一进气阀，并打开所述第二进气阀和所述第三进气阀，以使来自所述气体源的气体携带所述反应源物质槽中的所述反应源物质进入所述气体管线。

25、根据本技术的一些实施例，所述方法进一步包括：在净化阶段期间，打开所述第一进气阀，并关闭所述第二进气阀和所述第三进气阀，以使来自所述气体源的气体进入所述气体管线而不携带所述反应源物质槽中的所述反应源物质。

26、根据本技术的一些实施例，所述气体管线通过第四进气阀耦接到所述工艺腔且进一步包括支路，所述支路的一端耦接在所述第四进气阀上游的所述气体管线上，另一端耦接到真空泵，所述支路上设置有排气阀，所述方法包括：在所述预填充阶段期间，关闭所述第四进气阀，并打开所述排气阀，以将携带所述反应源物质的气体释放到所述真空泵中；以及在所述反应源物质注入阶段期间，打开所述第四进气阀，并关闭所述排气阀，以将携带所述反应源物质的气体提供到所述工艺腔中。

27、根据本技术的一些实施例，所述方法进一步包括：在净化阶段期间，关闭所述第四进气阀，并打开所述排气阀，以将不携带所述反应源物质的气体释放到所述真空泵中。

28、根据本技术的一些实施例，所述反应源物质注入阶段紧接在所述预填充阶段之后进行。

29、根据本技术的一些实施例，所述方法进一步包括调节所述预填充阶段的时间。

30、在以下附图及描述中阐述本技术的一或多个实例的细节。其他特征、目标及优势将根据所述描述及附图以及权利要求书而显而易见。